F9190 Moderní aplikace laserů

Přírodovědecká fakulta
podzim 2014
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
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.
Výuka probíhá každý druhý týden.
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 2015, podzim 2016, podzim 2017, podzim 2018, podzim 2019, podzim 2020.