Optyka geometryczna 3.2-OP2-OG
Wykład:
1. Fale elektromagnetyczne – zakres widzialny, prędkość, kolory, historia, fale i czoła fali, źródła fal elektromagnetycznych, przybliżenie eikonału.
2. Odbicie światła, obrazy, wielokrotne odbicia, zawracanie promieni. Odbicie w dielektryku i w powierzchni metalicznej.
3. Odbicie światła w powierzchni zakrzywionej, zwierciadła sferyczne, równanie zwierciadła (wyprowadzenie). Ograniczenia dla zwierciadła wklęsłego
i wypukłego.
4. Obrazy rzeczywiste i pozorne, konwencje znaków, konstrukcja obrazów, powiększenie poprzeczne i podłużne.
5. Załamanie światła na powierzchniach płaskich – zasada Fermata, wyprowadzenie z teorii falowej, dowód przez pomiary prędkości światła. Płytka płaskorównoległa.
6. Całkowite wewnętrzne odbicie. Światłowody.
7. Współczynnik załamania. Rozszczepienie światła. Pryzmaty. Tęcza.
8. Załamanie światła na powierzchni sferycznej. Soczewka (płaskorównoległa),wyprowadzenie równania soczewki.
9. Konstrukcje obrazów w soczewce. Konwencje znakowe. Układy dwóch i więcej soczewek. Powiększenia liniowe.
10. Optyka macierzowa – konstrukcja układów.
11. Układy soczewek – oko, mikroskop, teleskop. Powiększenia kątowe.
12. Ograniczenia – dyfrakcja. Przysłony.
13. Aberracje sferyczne i chromatyczne. Odbicie od paraboli, aberracje przy paraboli. Liczba Abbego.
14. Ruch światła przez ośrodek. Absorpcja. Rozpraszanie.
15. Układy o zmiennym współczynniku załamania.
Konwersatorium:
Rozwiązywanie złożonych zdań rachunkowych i problemowych o tematyce zgodnej z wykładem.
Laboratorium:
Wykonywanie ćwiczeń o następującej tematyce:
1. Wyznaczanie współczynnika załamania światła metodą De Chaulnesa
2. Wyznaczanie powiększenia mikroskopu i apertury numerycznej obiektywu
3. Fizyczny model oka
4. Badanie prawa odbicia, załamania i całkowitego wewnętrznego odbicia światła za pomocą tarczy Kolbego
5. Wyznaczanie zdolności rozdzielczej oka
6. Wyznaczenie ogniskowej soczewki skupiającej i rozpraszającej za pomocą ławy optycznej
7. Wyznaczanie ogniskowych zwierciadeł i soczewek za pomocą tarczy Kolbego.
8. Wyznaczanie stężenia roztworu za pomocą refraktometru Abbego.
9. Wyznaczanie współczynnika załamania światła metodą pomiaru kąta minimalnego odchylenia.
10. Badanie wad soczewek.
11. Badanie własności pryzmatu i soczewek cylindrycznych.
Wykład: wykład z prezentacją multimedialną i pokazem doświadczeń.
Konwersatorium: rozwiązywanie zadań rachunkowych i problemowych.
Laboratorium:
1. Samodzielna praca studenta, polegająca na przeprowadzaniu pomiarów zgodnie z instrukcją.
2. Pisanie sprawozdań z wykonanych pomiarów, z wykorzystaniem technologii informacyjnych i programów użytkowych do analizy i prezentacji wyników (np.
MS Excel, Origin, Mathematica)
3. Prowadzenie dyskusji i pogadanek ze studentami.
Koordynatorzy przedmiotu
Efekty kształcenia
Wiedza:
- Poprawnie formułuje prawa optyki geometrycznej.
- Poprawnie wyjaśnia i interpretuje prawa optyki geometrycznej.
- Wymienia przykłady ilustrujące wybrane pojęcia fizyczne, związane z optyką
geometryczną.
- Omawia budowę prostych i złożonych urządzeń i mierników stosowanych na
zajęciach oraz wyjaśnia zasadę ich działania.
- Interpretuje matematyczny opis prawidłowości, zjawisk i procesów z zakresu
optyki geometrycznej.
- Ilustruje uzyskane wyniki stosując odpowiednie programy użytkowe i zaawansowane
metody prezentacji wyników.
- Omawia metody opracowania wyników pomiarowych i ich niepewności.
- Wymienia zasady bezpieczeństwa i higieny pracy stosowane w pracowni optycznej.
- Wymienia zasady ochrony własności intelektualnej.
Umiejętności:
- Rozwiązuje złożone zadania rachunkowe i problemowe z zakresu optyki
geometrycznej.
- Stosuje zaawansowane techniki pomiarowe właściwe optyce geometrycznej
i sprawnie posługuje się przyrządami optycznymi i miernikami.
- Formułuje hipotezy odnośnie przebiegu złożonych zjawisk optycznych, weryfikuje
je i dąży do sprecyzowania poprawnego ich opisu, w oparciu
o prawa optyki geometrycznej.
- Umiejętnie wykorzystuje pojęcia fizyczne przy tłumaczeniu omawianych
i obserwowanych zjawisk optycznych.
- Stosując formalizm matematyczny, w tym geometryczny potrafi opisać zjawiska
optyki geometrycznej omawiane na zajęciach i obserwowane podczas
eksperymentów.
- Opracowuje i analizuje wyniki eksperymentów, dobierając odpowiednie metody
analizy danych pomiarowych oraz ich niepewności.
- Umiejętnie dobiera różnorodne sposoby prezentacji wyników.
- Dokonuje syntezy danych pochodzących z różnych źródeł (w tym anglojęzycznych),
które poddaje krytycznej ocenie.
- Przygotowuje sprawozdania zgodnie z zasadami pisania prac naukowych.
- Stosuje się w praktyce do zasad bezpieczeństwa i higieny pracy.
- Pracuje indywidualnie i w zespole, kontrolując tempo pracy i dostosowując
je do czasu przeznaczonego na wykonanie złożonego zadania.
Kompetencje społeczne:
- Jest uczciwy i odpowiedzialny za powierzony sprzęt i własną pracę.
- Formułuje pytania służące pogłębieniu własnego zrozumienia danego tematu
lub odnalezieniu brakujących elementów rozwiązania.
- Jest dokładny i skrupulatny podczas wykonywania doświadczeń.
- Jest samodzielny i zorganizowany.
- Sumiennie i systematycznie przygotowuje się do zajęć.
- Rozumie potrzebę ciągłego dokształcania się i podnoszenia kompetencji zawodowych,
osobistych i społecznych.
- Dokonuje oceny własnych kompetencji i doskonali umiejętności w trakcie
realizowania zadań.
Kryteria oceniania
- egzamin pisemny,
- ocena sposobu rozwiązywania zadań podczas odpowiedzi ustnej,
- ocena sposobu rozwiązywania zadań i odpowiedzi na pytania podczas sprawdzianu,
- końcowa ocena z konwersatorium,
- ocena ćwiczeń wykonanych na zajęciach laboratoryjnych,
- ocena za sprawozdanie,
- ocena podsumowująca z laboratorium,
- ciągła ocena postawy, pracowitości i zaangażowania.
Literatura
Podstawowa:
1. R. Resnick, D. Halliday, Fizyka, t, 2, Wydawnictwo Naukowe PWN
2. D.Halliday, R.Resnick, J.Walker, Podstawy fizyki. Tom 4, Wydawnictwo
Naukowe PWN
3. J.Meyer-Arendt, Wstęp do optyki, Wydawnictwo Naukowe, PWN
4. Hecht E. Optyka, wydawnictwo Naukowe PWN Warszawa 2012
5. H. Szydłowski, Fizyka laboratoryjna, Wydawnictwo Naukowe PWN
6. M. Zając Optyka w zadaniach dla optometrystów, Dolnośląskie Wydawnictwo
Edukacyjne, Wrocław 2011
7. Ewaluacja danych pomiarowych. Przewodnik wyrażania niepewności pomiaru,
JCGM 100:2008
Uzupełniająca:
1. Szczeniowski S. Fizyka doświadczalna t. IV. Optyka, PWN
2. H. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Serds, Feynmana wykłady z fizyki.
3. J. Chalecki, Przyrządy optyczne. Konstrukcja mechanizmów, Wydawnictwo
Naukowo-Techniczne, Warszawa 1979
4. L. Megiera, Analiza wyników pomiarów fizycznych wspomagana algebrą
komputerową.
5. R. Poprawski, W. Salejda, Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki, cz. 1, Zasady
opracowania wyników pomiarów
Więcej informacji
Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb: