Nazwa przedmiotu:
Podstawy Fotoniki
Koordynator przedmiotu:
Prof. dr hab. inż. Mirosław Karpierz, e-mail: miroslaw.karpierz@pw.edu.pl
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Fotonika
Grupa przedmiotów:
Obowiązkowe
Kod przedmiotu:
1050-FO000-ISP-2PFO
Semestr nominalny:
2 / rok ak. 2020/2021
Liczba punktów ECTS:
4
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
1. godziny kontaktowe – 75 h; w tym a) obecność na wykładach – 30 h b) obecność na ćwiczeniach/laboratoriach – 15 h c) uczestniczenie w konsultacjach – 10 h 2. praca własna studenta – 45 h; w tym a) przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych – 15 h b) zapoznanie się z literaturą – 15 h c) przygotowanie do kolokwium zaliczającego – 15 h Razem w semestrze 100 h, co odpowiada 4 pkt. ECTS
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
1. obecność na wykładach – 30 h 2. obecność na laboratoriach – 15 h 3. uczestniczenie w konsultacjach – 10 h Razem w semestrze 55 h, co odpowiada 2 pkt. ECTS
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
1. zajęcia laboratoryjne – 15 h 2. opracowanie sprawozdań z laboratorium – 15 h Razem w semestrze 30 h, co odpowiada 1 pkt. ECTS
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium15h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Limit liczby studentów:
brak
Cel przedmiotu:
Zapoznanie się z podstawowymi zagadnieniami i pojęciami optyki falowej i kwantowej wykorzystywanymi we współczesnych urządzeniach. Nacisk jest położony na zrozumienie procesów fizycznych i wynikających z nich zasad działania elementów fotonicznych.
Treści kształcenia:
WYKŁAD: 1. Fale elektromagnetyczne. Fala monochromatyczna i jej parametry. Energia i natężenie fali. Widmo fal elektromagnetycznych. Budowa ludzkiego oka i mechanizm widzenia. 2. Interferencja. Koherencja fal. Tomografia koherentna. 3. Dyfrakcja. Zasada Huygensa-Fresnela. Siatka dyfrakcyjna. Płytka strefowa Fresnela. Hologramy. Dyfrakcja Younga-Rubinowicza. 4. Załamanie. Współczynnik załamania światła. Optyczna dyspersja materiałowa. Zjawisko załamania i odbicia światła, kąt graniczny oraz całkowite wewnętrzne odbicie. Rozpraszanie światła. 5. Polaryzacja. Stany polaryzacji. Polaryzacja przy odbiciu i rozpraszaniu światła. Ośrodki anizotropowe. Ciekłe kryształy. 6. Optyka nieliniowa. Nieliniowa polaryzacja elektryczna. Generacja drugiej harmonicznej. Nieliniowy współczynnik załamania. 7. Światłowody. Budowa i właściwości światłowodów. Światłowody fotoniczne. Elementy światłowodowe. Zastosowania światłowodów. LABORATORIUM: 1. Ugięcie fali elektromagnetycznej na przeszkodzie kołowej. Strefy Fresnela dla mikrofal. 2. Pomiar długości fal elektromagnetycznych metodami interferencyjnymi. 3. Badanie odbicia światła od powierzchni dielektryków. 4. Wyznaczanie dyspersji optycznej pryzmatu metodą pomiaru kąta najmniejszego odchylenia. 5. Pomiar długości fali świetlnej za pomocą siatki dyfrakcyjnej i spektrometru.
Metody oceny:
Zaliczenie wykładu na podstawie kolokwium ocenianego w skali 2-5; Istnieje możliwość poprawienia oceny poprzez powtórne pisanie kolokwium lub odpowiedź ustną. Laboratorium zaliczane na podstawie średniej z ocen uzyskanych z poszczególnych ćwiczeń w skali 2-5. Pozytywna ocena końcowa wymaga pozytywnego zaliczenia wykładu i laboratorium (na oceny przynajmniej 3) i jest średnią z obu ocen.
Egzamin:
tak
Literatura:
1. M. Karpierz, Podstawy Fotoniki, CSZ PW, Warszawa 2009 2. E. Hecht, Optyka, PWN, Warszawa 2012 3. R. Jóźwicki, Podstawy inżynierii fotonicznej, OW PW, Warszawa 2006
Witryna www przedmiotu:
brak
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Efekt PFO_W01
Ma uporządkowaną wiedzę z zakresu optyki falowej w tym zjawisk interferencji i dyfrakcji światła oraz oddziaływania światła z ośrodkami materialnymi
Weryfikacja: Kolokwium, zaliczanie ćwiczeń laboratoryjnych
Powiązane efekty kierunkowe: FOT_W02, FOT_W08
Powiązane efekty obszarowe: X1A_W01, T1A_W02, X1A_W01, T1A_W04, T1A_W07
Efekt PFO_W02
Zna i rozumie zasady działania podstawowych elementów i układów wykorzystywanych w optyce.
Weryfikacja: Kolokwium, zaliczanie ćwiczeń laboratoryjnych
Powiązane efekty kierunkowe: FOT_W04, FOT_W10
Powiązane efekty obszarowe: X1A_W01, X1A_W07, T1A_W02, X1A_W05, T1A_W05
Efekt PFO_W03
Posiada wiedzę na temat przeprowadzania podstawowych pomiarów wykorzystujących zjawiska optyczne
Weryfikacja: Zaliczanie ćwiczeń laboratoryjnych
Powiązane efekty kierunkowe: FOT_W06
Powiązane efekty obszarowe: X1A_W02, T1A_W01, T1A_W03, T1A_W07

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt PFO_U01
Potrafi wytłumaczyć jakościowo i ilościowo mechanizmy podstawowych zjawisk optycznych oraz zasady działania wybranych urządzeń fotonicznych
Weryfikacja: Kolokwium, zaliczanie ćwiczeń laboratoryjnych
Powiązane efekty kierunkowe: FOT_U07
Powiązane efekty obszarowe: X1A_U01, T1A_U07, T1A_U09
Efekt PFO_U02
Potrafi przeprowadzić eksperymenty dotyczące podstawowych zjawisk optycznych
Weryfikacja: Zaliczanie ćwiczeń laboratoryjnych
Powiązane efekty kierunkowe: FOT_U08, FOT_U12
Powiązane efekty obszarowe: X2A_U03, T1A_U09, T1A_U15, InzA_U08, X1A_U03, T1A_U13, T1A_U16, InzA_U01

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Efekt PFO_K01
Rozumie konieczność dalszego samokształcenia
Weryfikacja: obserwacja na zajęciach
Powiązane efekty kierunkowe: FOT_K01
Powiązane efekty obszarowe: X1A_K01, T1A_K01
Efekt PFO_K02
Rozumie znaczenie metod interdyscyplinarnych w nauce
Weryfikacja: obserwacja na zajęciach
Powiązane efekty kierunkowe: FOT_K02
Powiązane efekty obszarowe: X1A_K06, T1A_K02