Optyka falowa 3.2-OP2-OF
Wykład i konwersatorium:
Fala płaska, sferyczna i cylindryczna.
Matematyczny opis fali elektromagnetycznej.
Interferencja i doświadczenie Younga. Natężenie światła w doświadczeniu Younga.
Czasowa i przestrzenna spójność (koherencja) fal świetlnych.
Interferencja w cienkich warstwach. Kryterium Rayleigha.
Interferencja fal z wielu źródeł.
Dyfrakcja światła. Dyfrakcja na pojedynczej szczelinie. Dyfrakcja Fraunhofera. Strefy Fresnela.
Natężenie światła w obrazie dyfrakcyjnym.
Interferencja i dyfrakcja na dwóch szczelinach.
Siatka dyfrakcyjna.
Dyfrakcja promieni Roentgena. Prawo Bragga.
Interferometry (Michelsona, Macha-Zehndera)
Polaryzacja liniowa, kołowa i eliptyczna fal elektromagnetycznych.
Polaryzacja przez odbicie.
Polaryzatory. Dwójłomność.
Holografia.
Zdolność rozdzielcza przyrządów optycznych. Aberracje.
Laboratorium
Badanie widm optycznych za pomocą spektrometru pryzmatycznego.
Badanie dyfrakcji światła na pojedynczej szczelinie.
Wyznaczanie długości fali świetlnej oraz stałej siatki za pomocą siatki dyfrakcyjnej.
Sprawdzanie prawa Stefana-Boltzmanna.
Wyznaczanie kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji i stężenia roztworu cukru polarymetrem kołowym.
Pierścienie Newtona.
Sprawdzenie prawa Malusa.
Sprawdzanie prawa Lamberta.
Wyznaczanie stałej Plancka h.
Koordynatorzy przedmiotu
Efekty kształcenia
Wiedza:
- Poprawnie definiuje falę elektromagnetyczną. Przedstawia matematyczny opis fali
elektromagnetycznej.
- Poprawnie wyjaśnia i interpretuje prawa optyki falowej oraz proste i złożone pojęcia
fizyczne związane z optyką falową.
- Wyjaśnia zjawisko interferencji światła na przykładzie doświadczenia Younga,
omawia zjawisko interferencji w cienkich warstwach oraz zasadę działania interferometrów.
- Przedstawia i omawia warunki koherencji fal świetlnych.
- Szczegółowo omawia zjawisko dyfrakcji światła.
- Charakteryzuje typowe siatki dyfrakcyjne oraz podaje przykłady ich zastosowań.
- Definiuje prawo Bragga i wyjaśnia zjawisko dyfrakcji promieni X.
- Wyjaśnia zjawisko polaryzacji fal świetlnych. Rozróżnia polaryzację liniową, kołową
i eliptyczną.
- Charakteryzuje sposoby polaryzacji fali świetlnej, opisuje zjawisko dwujłomności
oraz omawia budowę polarymetrów.
- Omawia zasady holografii i jej zastosowania.
Umiejętności:
- Umiejętnie wykorzystuje pojęcia z dziedziny optyki falowej przy tłumaczeniu obserwowanych
zjawisk, omawianiu zasady działania urządzeń i układów optycznych
oraz rozwiązywaniu zadań rachunkowych i problemowych.
- Stosuje się w praktyce do zasad bezpieczeństwa i higieny pracy wykonując eksperymenty
w pracowni optycznej.
- Planuje i przeprowadza złożone eksperymenty z zakresu optyki falowej, sprawnie
posługując się przyrządami.
- Stosując zaawansowany formalizm matematyczny potrafi opisać zjawiska optyki
falowej.
- Samodzielnie ocenia wpływ zjawiska dyfrakcji na działanie podstawowych i złożonych
układów optycznych oraz ich zdolność rozdzielczą.
- Rozwiązuje złożone zadania rachunkowe i problemowe o tematyce związanej z optyką
falową.
- Przygotowuje sprawozdania z wykonanych eksperymentów spełniające wymogi
stawiane pracom naukowym, korzystając z programów do obliczeń symbolicznych
i numerycznych oraz prezentacji wyników.
- Przygotowuje się do zajęć korzystając z różnych źródeł wiedzy. Potrafi poddać je
krytycznej ocenie.
- Analizuje uzyskane wyniki i wyciąga z nich wnioski.
Kompetencje społeczne:
- Formułuje pytania służące pogłębieniu własnego zrozumienia danego tematu lub
odnalezieniu brakujących elementów rozwiązania.
- Dokonuje oceny własnych kompetencji i doskonali umiejętności w trakcie realizowania
zadań.
- Jest dokładny i skrupulatny podczas rozwiązywania zadań i wykonywania ćwiczeń.
- Rozumie potrzebę ciągłego dokształcania się i podnoszenia kompetencji zawodowych,
osobistych i społecznych.
- Wykazuje odpowiedzialność za powierzony sprzęt i własną pracę.
- Rozumie potrzebę formułowania i przekazywania społeczeństwu informacji i opinii
dotyczących osiągnięć optyki; potrafi przekazać takie informacje w sposób powszechnie
zrozumiały.
Kryteria oceniania
- egzamin pisemny,
- sprawdzian (zadania rachunkowe),
- odena sposobu rozwiązywania zadań podczas odpowiedzi ustnej,
- ocena pisemnego sprawozdania z ćwiczenia laboratoryjnego,
- ocena odpowiedzi ustnej podczas wykonywania ćwiczenia oraz sposobu wykonania eksperymentu,
- ocena podsumowująca - ocena na podstawie ocen cząstkowych (konwersatorium i laboratorium) - średnia ważona ocen cząstkowych: 60% zadania pisemne, 40% odpowiedzi ustne,
- ocena pracowitości i zaangażowania podczas zajęć.
Literatura
Podstawowa:
1. D.Halliday, R.Resnick, J.Walker, Podstawy fizyki. Tom 4, PWN
2. J.Meyer-Arendt, Wstęp do optyki, PWN
3. S. Szczeniowski, Fizyka doświadczalna cz.IV. Optyka, PWN
4. Siemion, A. Kołodziejczyk, M. Sypek, Laboratorium optyki falowej, Oficyna
Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
5. F. C. Crawford, Fale, PWN
Uzupełniająca:
1. Kane J. W., Sternheim M. M., Fizyka dla przyrodników, wyd. PWN,
tom 3.
2. Jan Petykiewicz: Optyka falowa, Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej,
PWN, 1986
3. Ginter J., Fizyka Fal, PWN
4. . I. Wilk, P. Wilk, Optyka fizyczna, część I - dyfrakcja światła, Oficyna
Wydawnicza PWR, Wrocław 1995
5. W.T. Cathey, Optyczne przetwarzanie informacji i holografia, PWN,
Warszawa 1978
Więcej informacji
Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb: