- Nazwa przedmiotu:
- Optyka fourierowska i dyfrakcyjna
- Koordynator przedmiotu:
- dr inż. Tomasz Kozacki
- Status przedmiotu:
- Obowiązkowy
- Poziom kształcenia:
- Studia II stopnia
- Program:
- Mechatronika
- Grupa przedmiotów:
- Obowiązkowe
- Kod przedmiotu:
- OFiD
- Semestr nominalny:
- 1 / rok ak. 2013/2014
- Liczba punktów ECTS:
- 4
- Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
- 1) Liczba godzin bezpośrednich - 33,w tym:
a) wykład - 30
b) konsultacje -3
2) Praca własna studenta- 70, w tym:
a) bieżące przygotowanie się do wykładu, studiowanie zalecanej literatury, rozwiązywanie problemów omówionych i podstawionych na wykładzie - 50
b) przygotowanie do egzaminu - 20
Suma 100 (4 ECTS)
- Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- Liczba godzin bezpośrednich - 33, w tym:
a) wykład - 30
b) konsultacje -3
suma: 33 (1,5 ECTS)
- Język prowadzenia zajęć:
- polski
- Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
- O charakterze praktycznym 25, w tym:
a) rozwiązywanie problemów omówionych i podstawionych na wykładzie - 25
suma: 25 (1 ECTS)
- Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
-
- Wykład30h
- Ćwiczenia0h
- Laboratorium0h
- Projekt0h
- Lekcje komputerowe0h
- Wymagania wstępne:
- Optyka instrumentalna, podstawy fotoniki
- Limit liczby studentów:
- 40
- Cel przedmiotu:
- Zapoznanie się z optyką fourierowską, teoretycznym opisem fali EM, jej oddziaływaniem z ośrodkiem i elementami optycznymi. Poznanie podstaw teoretycznych narzędzi do numerycznej analizy systemów optycznych i mikro optycznych wykorzystujących optykę falową.
- Treści kształcenia:
- 1. Układy liniowe i transformacja Fouriera. Własności ciągłej transformacji Fouriera. Dyskretna transformacja Fouriera (DFT).
2. Propagacja fali – podstawy. Fala elektromagnetyczna, postać rzeczywista i zespolona fali. Równania Maxwella. Równanie falowe w ośrodku bezźródłowym. Postać rzeczywista i zespolona fali, EM fala płaska.
3. Skalarna teoria dyfrakcji – metody dokładne i przybliżone. Skalarna teoria dyfrakcji, równanie Helmholtza. Rozkład na fale płaskie (PWS). Dyfrakcja Rayleigh-Sommerfelda (RS) – pierwsza i druga formuła. Przyosiowe równanie falowe. Dyfrakcja w strefie Fresnela i Fraunhofera. Widmo fal płaskich: szczeliny, siatki dyfrakcyjnej fazowej i amplitudowej. Metody numeryczne propagacji pola w wolnej przestrzeni z wykorzystaniem DFT (PWS, RS i dyfrakcja Fresnela).
4. Obrazowanie dla koherentnych i niekoherentnych układów optycznych. Cienkie elementy optyczne, soczewka cienka. Analiza częstotliwościowa koherentnego układu optycznego. Obrazowanie jako 2D operacja filtrowania, efekt skończonej apertury w układach optycznych. Optyczna funkcja przenoszenia (OTF). Odpowiedź częstotliwościowa niekoherentnego dyfrakcyjnie ograniczonego układu optycznego. Funkcja przenoszenia kontrastu (MTF). Obrazowanie koherentne a niekoherentne. Odwzorowanie z rozdzielczością przekraczającą ograniczenia dyfrakcyjnie.
5. Dystrybucja Wignera. Przestrzenno-częstotliwościowa analiza fali optycznej i układów optycznych.
- Metody oceny:
- egzamin
- Egzamin:
- tak
- Literatura:
- R. Jóźwicki: Podstawy Inżynierii Fotonicznej, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2006.
J. W. Goodman: Introduction to Fourier Optics, 2nd ed., McGraw-Hill, New York 1996
O. K. Ersoy: Diffraction, Fourier Optics and Imaging, John Wiley & Sons, Hoboken 2007
M. Born, E. Wolf: Principles of Optics, 7-th (expanded) ed., Cambridge University Press, New York 1999
B.E.A. Saleh, M.C. Teich: Fundamentals of Photonics, 2nd ed., John Wiley & Sons, New York 2007
- Witryna www przedmiotu:
- http://zif.mchtr.pw.edu.pl/
- Uwagi:
Efekty uczenia się
Profil ogólnoakademicki - wiedza
- Charakterystyka OFiD_W01
- ma podstawową wiedzę z zakresu optyki Fourierowskiej
Weryfikacja: egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W02, K_W08, K_W01
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_W, I.P7S_WG.o, III.P7S_WG
- Charakterystyka OFiD_W02
- ma podstawową wiedzę z zakresu propagacji pola optycznego
Weryfikacja: egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W01, K_W02
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_W, I.P7S_WG.o
- Charakterystyka OFiD_W03
- Umie przeprowadzić przestrzenno częstotliwościową analizę układów optycznych
Weryfikacja: egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W01, K_W02, K_W08
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_W, I.P7S_WG.o, III.P7S_WG
- Charakterystyka OFiD_W04
- Ma podstawową wiedzę w zakresie techniki obrazowania
Weryfikacja: egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W01, K_W02
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_W, I.P7S_WG.o