Optyka i fale - Wydział Fizyki UwB

WYDZIAŁ FIZYKI UwB
KOD USOS:
Karta przedmiotu
Efekty kształcenia
kierunek studiów: FIZYKA
specjalność: FIZYKA
Student:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
moduł
ECTS
Optyka i fale
PF
10/8
Formy zajęć
wykład
konwersatorium
seminarium
laboratorium
razem
semestr
WYMIAR
30
45
-
30/15
90
4
FS1
2OIF
uzyskuje podstawową wiedzę w zakresie optyki,
nabywa zdolności do poszerzania wiedzy w zakresie optyki w oparciu o opanowany język i zakres pojęć,
rozumie i potrafi wytłumaczyć przebieg wybranych zjawisk z dziedziny optyki, wykorzystując poznane narzędzia ich opisu,
umie analizować proste problemy z zakresu optyki oraz znajdować ich rozwiązania w oparciu o uzyskaną wiedzę, wykonywać stosowne analizy ilościowe oraz formułować wnioski jakościowe,
umie ze zrozumieniem i krytycznie korzystać z zasobów literatury oraz zasobów Internetu w odniesieniu do problemów z optyki,
umie wykonywać proste doświadczenia z zakresu optyki oraz analizować ich wyniki,
pogłębia umiejętność pracy w zespole laboratoryjnym, przyjmując w nim rolę wykonawcy lub koordynatora eksperymentu,
pogłębia umiejętność organizowania pracy zespołu laboratoryjnego i przyjmowania odpowiedzialności za efekty jego pracy,
umie objaśnić zasadę działania wybranych zestawów pomiarowych z optyki,
jest przygotowany do pogłębiania wiedzy i umiejętności w zakresie mechaniki kwantowej.
Wykład
Forma kształcenia i sposób
weryfikacji efektów kształcenia
Przedmiot
0900
Studenci uczestniczą w wykładzie wzbogaconym o pokazy
eksperymentów
ilustrujących
przekazywane
treści.
Są
stymulowani do zadawania pytań i dyskusji.
Po zakończeniu kształcenia z przedmiotu Optyka i fale odbywa się
egzamin złożony z części pisemnej i ustnej, który weryfikuje
uzyskaną wiedzę.
Konwersatorium
Laboratorium
Studenci otrzymują listy zadań do samodzielnego rozwiązania, których
treść jest skorelowana z treścią wykładu. Podczas zajęć przedstawiają ich
rozwiązania. Prowadzący zwraca szczególną uwagę na rozumienie
używanych pojęć, klarowność prezentacji, stymuluje grupę do zadawania
pytań i dyskusji. Prowadzący stara się wytworzyć w grupie ćwiczeniowej
poczucie odpowiedzialności za zespół i zachęca do pracy zespołowej.
Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie oceny, która uwzględnia:
umiejętność rozwiązywania zadań z określonych działów
optyki,
umiejętność prezentacji rozwiązań,
umiejętność dyskusji na tematy związane z przedmiotem,
umiejętność korzystania z zasobów literatury i Internetu,
zdolność do współpracy w grupie,
kreatywność w podejściu do rozwiązywanych problemów.
Pracując w zespole laboratoryjnym, studenci wykonują, wskazane przez
prowadzącego eksperymenty z optyki - korzystając z jego doradztwa i
pod jego nadzorem. Prowadzący wyznacza studenta kierującego
przebiegiem eksperymentu, odpowiedzialnego za opracowanie wyników
i przygotowanie sprawozdania. W miarę możliwości technicznych i
organizacyjnych umożliwia się studentom modyfikację zestawu
doświadczalnego lub samodzielne przygotowanie eksperymentu.
Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie oceny, która uwzględnia:
merytoryczne przygotowanie do eksperymentu, w tym
rozumienie działania zestawu doświadczalnego,
rzetelność przeprowadzonych pomiarów,
sposób opracowania wyników i dyskusji błędów pomiarowych,
zdolność do współpracy w zespole laboratoryjnym,
umiejętność korzystania z zasobów literatury i Internetu,
zdolność do kierowania pracą zespołu laboratoryjnego, w tym
przyjmowanie odpowiedzialności za realizowane zadania,
kreatywność w podejściu do realizowanych zadań
doświadczalnych.
Oprócz
oceny
końcowej
wyrażonej
liczbą
przewidzianą
w regulaminie studiów prowadzący wystawia studentowi ocenę opisową w
formie ankiety (Ankieta Oceny Opisowej), która uwzględnia ocenę jego Oprócz
oceny
końcowej
wyrażonej
liczbą
przewidzianą
wiedzy, umiejętności i kompetencji oraz zawiera sugestie dotyczące w regulaminie studiów prowadzący wystawia studentowi ocenę opisową
dalszego kształcenia.
w formie ankiety (Ankieta Oceny Opisowej), która uwzględnia ocenę
jego wiedzy, umiejętności i kompetencji oraz zawiera sugestie
dotyczące dalszego kształcenia.
HARMONOGRAM ZAJĘĆ
Semestr 3
Wykład
Konwersatorium
tydzień
Optyka geometryczna – pomiary prędkości światła, prawa
odbicia i załamania, zasada Fermata,
Zastosowanie zasady Fermata, prawo Sneliusa.
Całkowite wewnętrzne odbicie, światłowody, dyspersja światła
Analiza problemów związanych z propagacja światła w różnych
ośrodkach
Badanie odbicia i załamania światła, wyznaczanie
współczynnika załamania pryzmatu
2 tydzień
Zwierciadła sferyczne, soczewki cienkie
Analiza problemów związanych z wytwarzaniem obrazów przez
zwierciadła wklęsłe i soczewki cienkie skupiające (wzór soczewkowy
Gaussa)
Badanie świecenia żarówki oraz zależności oświetlenia od
odległości
3 tydzień
Optyka geometryczna - podstawowe przyrządy optyczne,
soczewki grube, camera obscura
Obliczanie parametrów soczewek cienkich z wykorzystaniem wzoru
szlifierzy soczewek
Pomiar prędkości światła
4 tydzień
Pomiar prędkości dźwięku w różnych ośrodkach
5 tydzień
Drgania swobodne i wymuszone, równanie falowe, fale płaskie i
Konstrukcja graficzna wytwarzania obrazu przez układy optyczne jednokuliste, wektorowa natura fali elektromagnetycznej, prędkość
i dwu-soczewkowe. Równanie soczewki grubej, stałe Gaussa.
fazowa i grupowa, efekt Dopplera, wzory Fresnela
TREŚCI KSZTAŁCENIA
Laboratorium
1 tydzień
Interferencja światła - doświadczenie Younga, interferometr
Michelsona, interferencja światła przy wielokrotnym odbiciu
Rozwiązywanie równania falowego w jednym wymiarze, rozwiązywanie
równania falowego we współrzędnych sferycznych
6 tydzień
Długość spójności, spójność podłużna i poprzeczna, spójność
czasowa i przestrzenna
Analiza problemów związanych z doświadczeniem Younga, interferencja
światła
7 tydzień
Dyfrakcja światła na pojedynczej szczelinie, dyfrakcja Fresnela i
Analiza problemów związanych z interferometrem Michelsona
Fraunhofera
8 tydzień
Kryterium Raileigha, siatka dyfrakcyjna
Analiza problemów związanych z dyfrakcją światła na pojedynczej
szczelinie
Płytka strefowa Fresnela, opis matematyczny FresnelaKirchoffa
Analiza problemów związanych z kryterium Raileigha
10 tydzień
Falowy opis powstawania obrazu w mikroskopie, transformacje
optyczne, filtracja przestrzenna, spektroskopia fourierowska
Analiza problemów związanych z dyfrakcją światła na siatce dyfrakcyjnej
11 tydzień
Holografia
Analiza problemów związanych z dyfrakcją światła na płytce strefowej
Fresnela
12 tydzień
Polaryzacja światła, prawo Malusa, formalizm wektorów Jonesa,
Zagadnienia związane z polaryzacją światła, prawo Malusa.
ćwierćfalówka
Optyka ciała stałego, anizotropia optyczna, aktywność
optyczna, magnetooptyczne efekty Faraday’a i Kerra
Analiza problemów związanych ze światłem przechodzącym przez
polaryzatory, ćwierćfalówki i, półfalówki
Optyka kwantowa - promieniowanie termiczne, wzór Plancka,
widma atomowe, lasery, zjawisko fotoelektryczne
Analiza problemów związanych z optyka kwantową, efekt
fotoelektryczny.
Wyznaczanie stałej siatki dyfrakcyjnej
Badania prawa Malusa
9 tydzień
13 tydzień
14 tydzień
Badanie zjawiska fotoelektrycznego zewnętrznego
15 tydzień
LITERATURA
DODATKOWA
ZALECANA
LITERATURA
LITERATURA
J.Ginter, Fizyka fal, PWN Warszawa1993,
J.R.Meyer-Arendt, Wstęp do optyki; PWN Warszawa1977.
Sz.Szczeniowski, Fizyka doświadczalna, cz V, Optyka, PWN , Warszawa 1967.
A.Piekara, Nowe oblicze optyki, PWN Warszawa1976,
Encyklopedia Fizyki Współczesnej, PWN, Warszawa 1983.
F.C Crawford, Fale, PWN, Warszawa 1972.
J.Petykiewicz, Optyka falowa. PWN Warszawa 1986.
David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, Podstawy fizyki. Tom 4, PWN 2008
R.P.Feynman, R.B.Leighton, M.Sands, Feymana wykłady z fizyki –1.2. Optyka. Termodynamika. Fale, wyd. VI, PWN Warszawa 2007.
Andrzej Kajetan Wróblewski, Historia Fizyki, Wydawnictwo Naukowe PWN 2007
W.Bolton, Zarys fizyki, PWN Warszawa 1982.
G.Fowles, Introduction to modern optics, Dover Publications, 1989.
E.Hecht, A.Zajac, Optics, Addison –Wesley Publishing Company 1974
AUTORZY KARTY PRZEDMIOTU
M. Kisielewski
PODPIS