Vlnová a fotonová optika
Geometrická optika:
Šíření paprsků v nehomogenních izotropních prostředích.Maxwellovy rovnice v geometricko-optickém limitu, eikonálová rovnice, vektorová paprsková rovnice, kongruence paprsků. Gradientní optické prvky. Optické zobrazení z hlediska geometrické optiky. Matematický model paprskového zobrazení a jeho vlastnosti. Základní parametry optické soustavy.
Maticová optika. Maticová reprezentace optických prvků a kaskádních systémů. Stabilita periodických optických systémů.
Skalární vlnová optika:
Principy vlnové optiky, Huygensův princip, vlnová rovnice, Helmholtzova rovnice, paraxiální vlny. Svazková optika, parametry a vlastnosti gaussovských svazků, Hermiteovy-Gaussovy a Laguerrovy-Gaussovy svazky, nedifrakční svazky, maticová reprezentace gaussovských svazků. Pulzy, šíření optických pulzů disperzním prostředím. Transformace pulzů optickými systémy. Interference světla. Podmínky vytváření interferenčního obrazce, dvousvazková a vícesvazková interference a jejich využití. Holografie. Optické zobrazení z hlediska vlnové optiky. Pupilová funkce abstraktního optického systému. Optická funkce přenosu. Princip a použití apodizace. Zobrazovací funkce pro bodové zobrazení. Principy klasického, difraktivního, holografického a konjugačního (bezčočkového) zobrazení. Principy fourierovské optiky, přenosová funkce pro volné šíření, optická realizace Fourierovy transformace, Fresnelova a Fraunhoferova difrakce, prostorová filtrace.
Elektromagnetická optika:
Maxwellovy rovnice, zákony zachování, hraniční podmínky. Dielektrická a kovová prostředí, lineární, disperzní, homogenní, izotropní, absorpční prostředí. Fázová a grupová rychlost, volné šíření elektromagnetického pole. Šíření světla v anizotropních prostředích, vektorový charakter světla, popis stavů polarizace, formalizmus Jonesova vektoru, Fresnelovy vztahy. Rayleigho rozptyl, Čerenkovovo záření, elektromagnetické pole v rezonátoru a vlnovodu. Radiometrie a fotometrie. Základní radiometrické a fotometrické veličiny a jejich vztahy. Jednotky radiometrických a fotometrických veličin, fotometrická měření.
Fotonová optika:
Souvislost a odlišnost jednotlivých teorií světla. Základní představy kvantové teorie a její souvislost se skalární vlnovou teorií. Schrödingerova rovnice a paraxiální vlnová rovnice.
Základní představy klasické, semiklasické a kvantové teorie elektromagnetického záření, pojem fotonu. Interakce záření a látky, poruchová teorie, absorpce, spontání a stimulovaná emise. Základní představy kvantové a statistické optiky. Klasická a kvantová teorie koherence, funkce vzájemné koherence, časová koherence, prostorová koherence. Wienerova-Chinčinova věta, van Cittertova--Zernikeova věta, úplná koherence, částečná
polarizace. Fotopulsní statistika a korelační interferometrie, fotodetekční rovnice, fotopulsní rozdělení a jeho momenty, korelační funkce vyšších řádů, Hanbury Brownův--Twissův jev, shlukování fotonů. Lasery, statistické, spektrální a energetické vlastnosti laserového světla.
Literatura:
B. E. A. Saleh, M. C. Teich, Základy fotoniky, Matfyzpress 1994
J. W. Goodman, Introduction to Fourier optics, Mc Graw-Hill, New York 1968.
J. Kvasnica. Teorie elektromagnetického pole, Academia 1985
A. Yariv, P. Yeh, Optical waves in crystals, J.Wiley, 1987.