Uniwersytet Warszawski, Wydział Fizyki - Centralny System Uwierzytelniania
Strona główna

Podstawy fizyki III (Optyka i elementy fizyki współczesnej)

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 1100-2Ind12
Kod Erasmus / ISCED: 13.201 Kod klasyfikacyjny przedmiotu składa się z trzech do pięciu cyfr, przy czym trzy pierwsze oznaczają klasyfikację dziedziny wg. Listy kodów dziedzin obowiązującej w programie Socrates/Erasmus, czwarta (dotąd na ogół 0) – ewentualne uszczegółowienie informacji o dyscyplinie, piąta – stopień zaawansowania przedmiotu ustalony na podstawie roku studiów, dla którego przedmiot jest przeznaczony. / (0533) Fizyka Kod ISCED - Międzynarodowa Standardowa Klasyfikacja Kształcenia (International Standard Classification of Education) została opracowana przez UNESCO.
Nazwa przedmiotu: Podstawy fizyki III (Optyka i elementy fizyki współczesnej)
Jednostka: Wydział Fizyki
Grupy:
Punkty ECTS i inne: (brak) Podstawowe informacje o zasadach przyporządkowania punktów ECTS:
  • roczny wymiar godzinowy nakładu pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się dla danego etapu studiów wynosi 1500-1800 h, co odpowiada 60 ECTS;
  • tygodniowy wymiar godzinowy nakładu pracy studenta wynosi 45 h;
  • 1 punkt ECTS odpowiada 25-30 godzinom pracy studenta potrzebnej do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się;
  • tygodniowy nakład pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się pozwala uzyskać 1,5 ECTS;
  • nakład pracy potrzebny do zaliczenia przedmiotu, któremu przypisano 3 ECTS, stanowi 10% semestralnego obciążenia studenta.

zobacz reguły punktacji
Język prowadzenia: (brak danych)
Skrócony opis:

Ostatni z cyklu 4 wykładów Podstaw Fizyki dla studentów studiów indywidualnych na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego. Znakomita większość wykładu dotyczy optyki, pod jego koniec omawiane są wybrane zagadnienia z fizyki kwantowej.

Pełny opis:

Wykład kursowy należący do kategorii "wstęp do fizyki". Jego naczelnym celem jest zapoznane słuchaczy z podstawami optyki geometrycznej, falowej oraz elektromagnetyzmu w zakresie dotyczącym promieniowania elektromagnetycznego. Ponadto, wprowadzamy także elementy fizyki kwantowej: kwantyzacja pola EM, budowa atomu, wzmacnianie światła, lasery.

Program:

1. Fale: równanie falowe, fronty falowe, prędkość fazowa, prędkość grupowa, fala płaska, sferyczna, cylindryczna.

2. Fale elektromagnetyczne (EM); równania Maxwella, prędkość światła, gęstość energii, przepływ energii i pęd fali EM, efekt Dopplera, źródła fal EM, promieniowanie drgającego dipola, detektory fal EM, propagacja w dielektrykach, model Lorentza na współczynnik załamania, fale EM w przewodnikach, widmo fali, widzenie barwne, barwy czyste i mieszane.

3. Odbicie i załamanie światła; lustro, granica pomiędzy dielektrykami, zasada Fermata, wzory Fresnela, kąt Brewstera, całkowite wewnętrzne odbicie, falowody.

4. Optyka geometryczna; eikonał, propagacja w ośrodku z gradientem współczynnika załamania, owale Kartezjusza, sferyczna granica pomiędzy dielektrykami, przybliżenie przyosiowe, cienka soczewka, układy gaussowskie i ich opis macierzami ABCD, punkty kardynalne układu soczewkowego, apertury, aberracje układów soczewkowych, przyrządy soczewkowe.

5. Superpozycja fal EM, interferometry, powłoki dielektryczne, siatka dyfrakcyjna, pryzmat, interferencja w dziedzinie czasu - impulsy, wiązka gaussowska.

6. Dyfrakcja światła: konstrukcja Huyghensa, całka Fresnela-Kirchoffa, całka Sommerfelda, przybliżenie Fraunhofera, przybliżenie Fresnela, optyka fourierowska, zdolność rozdzielcza układów obrazujących.

7. Dwójłomność: fala zwyczajna i nadzwyczajna, polaryzatory krystaliczne, płytki falowe

8. Polaryzacja fali EM, formalizm Jonesa, wektor Stokesa, sfera Poincare, polaryzacja częściowa.

9. Modulacja światła, efekty: elastooptyczny, elektrooptyczny, Kerra, Faradaya.

10. Rozpraszanie światła; Rayleigha, Mie, Ramana, luminescencja, fluorescencja, fosforescencja.

11. Optyka nieliniowa; nieliniowa polaryzacja ośrodka, dopasowanie fazowe.

12. Elementy fizyki kwantowej; kwantyzacja promieniowania EM; efekt fotoelektryczny, własności fotonu, statystyka Poissona, interferencja z pojedynczymi fotonami, stan koherentny, interferencja 2 fotonów, kryptografia kwantowa, promienie katodowe i anodowe, fale materii, równanie Schrodingera, doświadczenia Rutherforda i Francka-Hertza, kwantowy moment pędu, atom wodoru, procesy radiacyjne w atomach, współczynniki Einsteina, wzmocnienie światła, nasycenie wzmocnienia, laser, niektóre zastosowania laserów.

Wymagania wstępne: Podstawy Fizyki I-II lub równoważny kurs fizyki, kurs algebry i analizy matematycznej (1100-1Ind01, 1100-1Ind02, 1100-1Ind03, 1100-1Ind05, 1100-1Ind06, 1100-1Ind07, 1100-2Ind01).

Obecność na zajęciach obowiązkowa.

Zaliczenie ćwiczeń (warunek dopuszczenia do egzaminu) - nie mniej niż 50% punktów z kolokwiów.

Egzamin: pisemny i ustny.

Opis sporządził Czesław Radzewicz, czerwiec 2009.

Literatura:

1. U. Hecht, Optics, Pearson Edacation, Inc, 2002

2. R. Feynman, Feynmana Wykłady z Fizyki, Wydawnictwo Naukowe PWN, 2007.

3. C. A. Bennet, Priciples of Physical Optics, John Wiley & sons, Inc, 2008

4. J. Petykiewicz, Optyka Falowa, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1986.

5. H. Haken, H. C. Wolf, Atomy i kwanty, Wydawnictwo Naukowe PWN, 1997

Przedmiot nie jest oferowany w żadnym z aktualnych cykli dydaktycznych.
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Warszawski, Wydział Fizyki.
ul. Pasteura 5, 02-093 Warszawa tel: +48 22 5532 000 https://www.fuw.edu.pl/ kontakt deklaracja dostępności USOSweb 7.0.3.0 (2024-03-22)