F7800 Teorie a konstrukce optických systémů

Přírodovědecká fakulta
podzim 2023
Rozsah
2/1/0. 3 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.
Vyučující
Mgr. Dušan Hemzal, Ph.D. (přednášející)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (přednášející)
Mgr. Mojmír Meduňa, Ph.D. (přednášející)
Garance
doc. RNDr. Petr Mikulík, Ph.D.
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
základní znalosti optiky v rozsahu obecné fyziky, základní znalosti matematické analýzy
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je otevřen studentům libovolného oboru.
Cíle předmětu
Hlavním cílem předmětu je, aby studenti po jeho úspěšném absolvováním uměli - popsat základní metody optické mikroskopie, tvorby obrazu v optických přístrojích, limity optického zobrazování a vysvětlit principy těchto metod - zvolit vhodnou pozorovací metodu pro daný experiment, použít adekvátní optický přístroj a posoudit správnost této volby rozborem kontrastu vzniklého zobrazení, to vše pro mikrostruktury preparátů v biologii, v lékařství, mineralogii, metalurgii, materiálových věd apod.
Výstupy z učení
Student bude po absolvování předmětu schopen: - pochopit principy základních optických přístrojů; - sestavit schéma dané optické aparatury a určit skutečnou dráhu světla po jejím průchodu; - vyjmenovat a pochopit základní techniky optického kontrastu v mikroskopech; - vyjmenovat a popsat některé typy moderních mikroskopů;
Osnova
  • 1. Spektrální složení světla, absorpce světla, detektory světla, lidské oko 2. Děliče svazků, odrazivost a propustnost, totální odraz, divergence svazků 3. Optické zobrazení, tenká čočka, optický systém, hlavní roviny, ohniskové roviny 4. Konstrukční paprsky, skutečné zobrazovací paprsky, vstupní pupila, úhlová apertura 5. Optický mikroskop, koherentní a nekoherentní osvětlení preparátu, polní čočka 6. Mezní rozlišení, hloubka ostrosti 7. Vlastnosti preparátů, absorpce, dvojlom, rozptyl, odrazivost 8. Metoda temného pole na průchod a na odraz 9. Dvoupaprsková interference, časová a prostorová koherence, viditelnost 10. Kontrast zobrazení na odraz a na průchod v interferenčním mikroskopu 11. Lineární polarizace světla, polarizátory, průchod světla dvojlomnou látkou 12. Polarizační mikroskop, molekulární struktura preparátů a dvojlom. 13. Zobrazení 3D předmětů, kontrastu u skenovací metody, optická tomografie 14. Princip metody skenovací počítačové optické mikroskopie
Literatura
    doporučená literatura
  • John Girkin, A Practical Guide to Optical Microscopy,CRC Press 2019, https://doi.org/10.1201/b22249
  • HECHT, Eugene. Optics. 4th ed. San Francisco: Addison Wesley, 2002, vi, 698. ISBN 0321188780. info
  • BORN, Max a Emil WOLF. Principles of optics : electromagnetic theory of propagation, interference and diffraction of light. 7th ed. Cambridge: Cambridge University Press, 1999, xxxiii, 95. ISBN 0521642221. info
  • KUBĚNA, Josef. Úvod do optiky. Brno: Masarykova univerzita, 1994, 181 s. ISBN 8021008350. info
  • SCHRÖDER, Gottfried a Zdeněk BERGER. Technická optika. Vyd. 1. Praha: SNTL - Nakladatelství technické literatury, 1981, 158 s. URL info
  • FUKA, Josef a Bedřich HAVELKA. Optika a atomová fyzika. fyzikální kompendium pro vysoké školy. Vyd. 1. Praha: Státní pedagogické nakladatelství, 1961, 845 s. URL info
Výukové metody
Součástí tohoto předmětu je cvičení, které také bude probíhat v návaznosti na přednášku a na kterém budou rozvíjeny koncepty prezentované během přednášek - cvičení bude obsahovat příklady a procvičení konstrukcí základních paprskových schémat probíraných zobrazovacích soustav a metod.
Metody hodnocení
Pro udělení zápočtu se vyžaduje zvládnutí závěrečného písemného testu, a pokud není řečeno jinak, také 80% účast na cvičení.
Navazující předměty
Informace učitele
Vhodné pro studenty fyzikálních oborů se základními znalostmi optiky.
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2024.