F9190 Moderní aplikace laserů

Přírodovědecká fakulta
podzim 2019
Rozsah
1/0/0. 1 kr. (plus ukončení). Ukončení: k.
Vyučující
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (přednášející)
Garance
prof. RNDr. Josef Humlíček, CSc.
Ústav fyziky kondenzovaných látek – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: Mgr. Dušan Hemzal, Ph.D.
Dodavatelské pracoviště: Ústav fyziky kondenzovaných látek – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
St 14:00–15:50 Kontaktujte učitele
Předpoklady
Základy optiky, teorie elektromagnetického pole, kvantové mechaniky, atomové fyziky, pevných látek
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
  • Biofyzika (program PřF, M-FY)
  • Biofyzika (program PřF, N-FY, směr Aplikovaná biofyzika)
  • Biofyzika (program PřF, N-FY, směr Molekulární biofyzika)
  • Fyzika (program PřF, M-FY)
  • Fyzika (program PřF, N-FY)
Cíle předmětu
Hlavním cílem kurzu je demonstrací na konkrétních praktických příkladech umožnit studentům
- popsat a vysvětlit optické metody a zařízení laserových technologií
- aplikovat tyto vědomosti v moderních rozvíjejících se interdisciplinárních oborech (biofotonika, nanofotonika).
Osnova
  • Princip laseru, gaussovský svazek, nelineární optika, optické elementy (záření, aktivní prostředí, rezonátor, čerpání aktivního prostředí, interakce elektromagnetického záření s atomy, vznik koherentního záření, vlastnosti výstupního záření laserů, CW a pulzní režim, nelineární optické efekty, modulátory AOM a EOM, prostorové modulátory světla, optická vlákna, fotonické struktury)
  • Historie a současnost laserů, seznámení s nejdůležitějšími typy laserů a jejich vlastnostmi (lasery He-Ne, CO2, Argonový laser, excimerové lasery, barvivové lasery, rubínový laser, Nd:YAG laser, laserové diody, vibronické lasery, Ti:Safírový laser, aplikace jednotlivých laserů, bezpečnost při práci s lasery)
  • Lasery a mikroskopie (fokusace laserových svazků, moderní mikroskopické techniky využívající laserů – fluorescenční mikroskopie, konfokální mikroskopie, holografická mikroskopie, optická tomografie, optický mikroskop v blízkém poli, využití laserů v biologických aplikacích, v diagnostice a terapii, laserový skalpel, vytváření mikroobjektů fotopolymerací, detekce jednotlivých molekul, ramanovská mikrospektroskopie)
  • Využití mechanických účinků záření (chlazení a chytání atomů, optická pinzeta, aplikace – měření interakcí na molekulární úrovni, rotace objektů – opticky řízené mikromotorky, optické třídění suspenzí, opticky vázaná hmota, apod.)
Literatura
  • G. S. He, S. H. Liu: Physics of nonlinear optics
  • J. B. Pawley: Handbook of biological confocal microscopy
  • G. S. He, S. H. Liu: Physics of nonlinear optics
  • A. E: Siegman: Lasers
  • W. Berns, K. O. Greulich: Laser manipulation of cells and tissues (Methods in Cell Biology Vol. 82)
  • NOVOTNÝ, Lukáš a Bert HECHT. Principles of nano-optics. Cambridge: Cambridge University Press, 2006, xvii, 539. ISBN 0521832241. info
  • SALEH, Bahaa E. A. a Malvin Carl TEICH. Základy fotoniky. Vyd. 1. Praha: Matfyzpress, 1994, xxxii, 226. ISBN 8085863006. info
Výukové metody
přednášky
Metody hodnocení
aktivita na přednáškách, závěrečný ústní pohovor
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2010 - akreditace, podzim 2008, podzim 2009, podzim 2010, podzim 2011, podzim 2011 - akreditace, jaro 2012 - akreditace, podzim 2012, podzim 2013, podzim 2014, podzim 2015, podzim 2016, podzim 2017, podzim 2018, podzim 2020, podzim 2021, podzim 2022, podzim 2023, podzim 2024.