Współczesna optyka i fotonika

Fale elektromagnetyczne. Fale monochromatyczne. Równania Maxwella. Widmo fal elektromagnetycznych. Widzenie światła. Energia i pęd fali.

Interferencja. Nakładanie się fal. Przykłady interferometrów. Spójność czasowa i przestrzenna. Koherentna tomografia optyczna. Interferencja w cienkich warstwach. Kryształy fotonowe.

Dyfrakcja. Ugięcie fal w ujęciu Huygensa-Fresnela i Younga-Rubinowicza. Dyfrakcja Fresnela i Fraunhofera. Siatki i przesłony dyfrakcyjne. Zdolność rozdzielcza. Strefy Fresnela. Optyka fourierowska. Optyczne metody poprawiania obrazu. Holografia.

Rozchodzenia się światła w ośrodkach materialnych. Współczynnik załamania. Załamanie i odbicie fal na granicy ośrodków. Całkowite wewnętrzne odbicie. Zjawisko tunelowe. Dyspersja. Model Lorentza. Prędkość rozchodzenia się impulsów. Prędkości "nadświetlne". Rozpraszanie.

Ujemne załamanie. Supersoczewka. Ukrywanie obiektów. Metamateriały. Oddziaływanie światła z metalami. Model Drudego. Właściwości dyspersyjne kryształów fotonowych.

Dwójłomność optyczna. Polaryzacja światła. Polaryzacja światła przez odbicie. Ośrodki anizotropowe. Promienie zwyczajny i nadzwyczajne. Zjawiska elektro-, magneto-, i elastooptyczne. Budowa i właściwości ciekłych kryształów. Displeje ciekłokrystaliczne. Kryptografia kwantowa.

Źródła i detektory światła. Oddziaływanie światła z materią. Absorpcja i emisja. Zasada działania i budowa laserów. Półprzewodnikowe elementy optoelektroniczne.

Nieliniowość optyczna. Mechanizmy nieliniowości. Zjawiska optyki nieliniowej: generacje częstotliwości, wzmacnianie parametryczne, samoogniskowanie, solitony optyczne. Generacja superkontinuum.

Światłowody. Budowa i właściwości światłowodów. Rodzaje światłowodów i metody ich wytwarzania. Elementy światłowodowe. Telekomunikacja światłowodowa. Czujniki światłowodowe. Światłowody fotoniczne.

Materiały pomocnicze: Podstawy fotoniki 

Zasady zaliczania:

Egzamin w formie pisemnej wymagający krótkiej odpowiedzi na pięć tematów. Suma punktów jest podstawą oceny końcowej (każdy temat jest punktowany od 0 do 1). Istnieje możliwość odpowiedzi ustnej w tym poprawiającej ocenę z egzaminu pisemnego.

Przykładowe tematy na egzaminie:
- napisać równania Maxwella
- co to znaczy, że fale są spójne?
- co to jest dyfrakcja?
- inne: patrz spis treści wykładu powyżej.

Wyniki egzaminu (pdf).

Poprawa w piątek 8 lutego o godz. 15.00 w sali 113 w Gmachu Fizyki.