Podstawy fizyki III (Optyka i elementy fizyki współczesnej)
Informacje ogólne
Kod przedmiotu: | 1100-2Ind12 |
Kod Erasmus / ISCED: |
13.201
|
Nazwa przedmiotu: | Podstawy fizyki III (Optyka i elementy fizyki współczesnej) |
Jednostka: | Wydział Fizyki |
Grupy: | |
Punkty ECTS i inne: |
(brak)
|
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 |
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Warszawski, Wydział Fizyki.