F8690 Základní optické experimenty a jejich aplikace ve výuce fyziky

Přírodovědecká fakulta
jaro 2009
Rozsah
1/0/0. 1 kr. Ukončení: k.
Vyučující
prof. RNDr. Ivan Ohlídal, DrSc. (přednášející)
Garance
doc. RNDr. Aleš Lacina, CSc.
Ústav fyziky a technologií plazmatu – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. RNDr. Ivan Ohlídal, DrSc.
Rozvrh
Po 8:00–8:50 F3,03015
Předpoklady
Nutné je absolvování předmětu Kmity, vlny, optika
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Výuku optiky je možné na střední i vysoké škole doplnit názornými a velmi efektními experimenty, které usnadňují pochopení probírané problematiky. V této přednášce jsou demonstrovány základní experimenty týkající se stěžejních oblastí optiky. U každého experimentu je podán jeho podrobný teoretický výklad. Hlavní cíle předmětu spočívají v osvojení si výkladu principů a schopnosti experimentálních demonstrací následujících jevů:
1) interakce světla s rovinnými rozhraními (odraz světla na rozhraní mezi dvěma dielektriky, polarizace světla odrazem, demonstrace Brewsterova úhlu)
2) odraz světla na rozhraní mezi dielektrikem a kovem, nemožnost polarizace odrazem na tomto rozhraní
3) dvoupaprsková interference světla (Youngův pokus, Fresnelův dvojhranol, Fresnelova zrcadla)
4) vícepaprsková interference světla (interference na tenké vrstvě, interferenční filtry na průchod, Fabry-Perotův interferometr)
5) difrakce světla (difrakce na jednoduchých otvorech a terčících, difrakce na lineárních i plošných mřížkách)
6) praktické využití interakce světla s opticky anizotropními látkami (polarizační hranoly a kompenzátory), interference v polarizovaném světle (demonstrace interference při průchodu destičkami z jednoosých anisotropních materiálů umítěných mezi dvěma polarizátory)
Absolventi tohoto předmětu budou schopni pomocí experimentů podávat výklad základních optických jevů na úrovni vysokoškolské i středoškolské výuky.
Osnova
  • 1) Teoretický výklad interakce světla s rovinným rozhraním mezi dvěma isotropními a homogenními prostředími
  • 2) Experimentální demonstrace polarizace světla odrazem od rovinného rozhraní mezi dvěma neabsorbujícími prostředími při dopadu světla na rozhraní pod Brewsterovým úhlem spolu s demonstrací nemožnosti tohoto jevu při odrazu světla od rovinného rozhraní mezi neabsorbujícím prostředím a absorbujícím prostředím
  • 3) Teoretický výklad dvoupaprskové interference světla
  • 4) Experimentální demonstrace Youngova pokusu, Fresnelových zrcadel a Fresnelova dvojhranolu
  • 5) Teoretické vysvětlení vícepaprskové interference světla
  • 6) Experimentální demonstrace vícepaprskové interference světla na tenkých vrstvách, transmisním Fabry-Perotově filtru a Fabry-Perotově interferometru
  • 7) Teoretický výklad difrakce světla pomocí nejjednoduššího matematického přístupu založeného na Huygensově principu
  • 8) Experimentální demonstrace difrakce světla na jednoduchých otvorech, terčících, lineárních a plošných mřížkách
  • 9) Teoretické vysvětlení praktického využití interakce svěla s anizotropními látkami
  • 10) Experimentální demonstrace působení polarizátorů a kompenzátorů na světlo jimi procházející, demonstrace interference polarizovaného světla při průchodu destičkami z jednoosých materiálů, které jsou umístěny mezi dvěma polarizátory.
Literatura
  • J. Kuběna, Úvod do optiky, Přírodovědecká fakulta Masarykovy univerzity, Brno, 1994
  • M. V. Klein, Optics, John Wiley and Sons, New York,, 1970
Výukové metody
Přednáška
Metody hodnocení
Předmět je ukončen kolokviem.
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2008 - akreditace, jaro 2011 - akreditace, jaro 2000, jaro 2001, jaro 2002, jaro 2003, jaro 2005, jaro 2006, jaro 2007, jaro 2008, jaro 2010, jaro 2011, jaro 2012, jaro 2012 - akreditace, jaro 2013, jaro 2014, jaro 2015, jaro 2016, jaro 2017, jaro 2018, jaro 2019, jaro 2020, jaro 2021, jaro 2022, jaro 2023, jaro 2024, jaro 2025.