Физическая оптика «ФОТОНИКА». Лекция 1: Введение

Сентябрь 15, 2022

Главная
Физика
Физическая оптика «ФОТОНИКА». Лекция 1: Введение

Содержание

2. Преподаватель Шамрай Александр Валерьевич д.ф.-м.н., ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН Книги Борн М. Вольф Э. Основы
3. Содержание курса лекций Базовые фундаментальные понятия классической и квантовой оптики. Основные практические применения. Новые направления и
4. Требования для экзамена Активность в решение и защите домашних заданий (экзамен автоматом) Устный экзамен: теоретический вопрос
5. Лекция 1: Введение
6. Развитие оптики Древняя греция (Пифагор, Платон, Аристотель) Прямолинейное распространение лучей, закон отражения Законы преломления не удалось
7. Что такое фотоника? Термин возник в области информационных технологий по аналогии с электроникой. Электроника - генерация
8. «Фотоника» - производная слова фотон Лучевая оптика Скалярная волновая оптика Электромагнитная оптика Квантовая оптика Условия когда
9. Электромагнитная шкала
10. Закон Мура Electronics magazine, 19 апреля 1965
11. Рост температуры процессора с ростом частоты
12. Электронные интегральные схемы или оптические
13. Ключевые компоненты и технологии Изобретение когерентных источников света (LASER).
14. Ключевые компоненты и технологии Создание оптических волноводов с низкими потерями (оптическое волокно).
15. Области применения Информационные технологии Увеличение скорости управления светом Уменьшение размеров устройств Управление света светом Новые применения
16. Области применения Кремниевые интегральные схемы симбиоз фотоники и электроники уменьшение радиуса поворота волноводов
17. Области применения Биомедицинские применения Новая быстро развивающаяся область
18. Области применения Уникальное научное оборудование Lawrence Livermore Laboratory построен лазер с пиковой мощностью более 1015 Вт
19. Области применения Обработка материалов
20. Области применения Энергетика
21. Области применения Новые материалы Органическая (полимерная) фотоника Фотонные кристаллы и метаматериалы
22. Новая физика Нано Новые необычные свойства Быстрее скорости света
23. Лекция 1: Лучевая оптика
24. «Фотоника» - производная слова фотон Лучевая оптика Скалярная волновая оптика Электромагнитная оптика Квантовая оптика Условия когда
25. Лучевая оптика (геометрическая оптика) Оперирует с понятием лучей, независимых друг от друга и подчиняющихся определенным законам
26. Постулаты геометрической оптики Свет распространяется в виде независимых лучей Показатель преломления определяет скорость распространения света Принцип
27. Лучи Однородная среда [n( r )= const] Луч прямая Неоднородная среда В неоднородной среде луч изгибается
28. Законы геометрической оптики Закон преломления (Закон Снелла XVII век) Закон отражение (вывести самостоятельно) Экстремум означает не
29. Построение изображений Точка в точку - точечные изображения (стигматическое, волновая поверхность сфера) Точка – источник расходящихся
30. Построение изображений Сферическое зеркало Увеличение Отрицательное для перевернутого изображения
31. Построение изображений Преломление на сферической поверхности (параксиальное приближение) Сферическая линза Сопряженные плоскости Тонкая линза - толщина
32. Построение изображений Тонкая линза
33. Аберрации Ошибки, или погрешности изображения, вызываемые отклонением луча от направления в идеальной оптической системе. Сферическая Кома
35. Скачать презентацию

Слайд 2

Преподаватель
Шамрай Александр Валерьевич д.ф.-м.н., ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН
Книги
Борн М. Вольф Э.

Основы оптики.
Ахманов С.А., Никитин С.Ю. Физическая оптика: Учебник (МГУ)
Агравал Г. Нелинейная волоконная оптика. 1996.
Ярив А., Юх П. Оптические волны в кристаллах.
Ландсберг, Г. С. Оптика : учеб. пособие для вузов / Г. С. Ландсберг .— Изд. 5-е, перераб., доп. — М. : Наука, 1976 — 926 с.
Фриман, Роджер. Волоконно-оптические систе-мы связи / Р. Фриман ; пер. с англ. под ред. Н. Н. Слепова .— 3-е изд., доп .— М. : Техносфера, 2006 .— 495 с
Интернет ресурсы
http://optdesign.narod.ru/book.htm
http://www.ph4s.ru/book_ph_opt_volok.html
http://x311.siteedit.ru/books

Слайд 3

Содержание курса лекций
Базовые фундаментальные понятия классической и квантовой оптики.
Основные практические применения.
Новые

направления и тенденции развития оптики (фотоника).

Слайд 4

Требования для экзамена
Активность в решение и защите домашних заданий (экзамен автоматом)
Устный

экзамен: теоретический вопрос + решение задачи

Слайд 5

Лекция 1: Введение

Слайд 6

Развитие оптики
Древняя греция (Пифагор, Платон, Аристотель)
Прямолинейное распространение лучей, закон отражения
Законы преломления

не удалось объяснить
Оптические приборы (Г. Галилей)
Природа света
Корпускулярная (Ньютон)
Волновая (Юнг, Френель)
Электромагнитная (Максвелл)
Взаимодействие света с веществом
Квантовая теория света
Оптика в информационных технологиях
Связь
Память
Датчики

Телескоп Г. Галилея

Слайд 7

Что такое фотоника?
Термин возник в области информационных технологий по аналогии с

электроникой.
Электроника - генерация и управления электронами.
Фотоника - генерация и управление фотонами

Оптика

Электроника

ФОТОНИКА
- Электрооптика
- Оптоэлектроника
- Квантовая электроника
- Оптические телеком.
- Оптические датчики
- Оптические технологии

Слайд 8

«Фотоника» - производная слова фотон
Лучевая оптика
Скалярная
волновая оптика
Электромагнитная
оптика
Квантовая оптика
Условия когда
проявляются

квантовые свойства
Eph = hν = hc/λ > kT
при ком. темп. 300 K
ν = 6 THz

Слайд 9

Электромагнитная шкала

Слайд 10

Закон Мура
Electronics magazine, 19 апреля 1965

Слайд 11

Рост температуры процессора с ростом частоты

Слайд 12

Электронные интегральные схемы или оптические

Слайд 13

Ключевые компоненты и технологии
Изобретение когерентных источников света (LASER).

Слайд 14

Ключевые компоненты и технологии
Создание оптических волноводов с низкими потерями (оптическое волокно).

Слайд 15

Области применения
Информационные технологии
Увеличение скорости управления светом
Уменьшение размеров устройств
Управление света светом
Новые применения
Медицина
Спектроскопия

с высоким временным и пространственным разрешением
Уникальное научное оборудование
Обработка материалов
Энергетика
Новые оптические материалы

Слайд 16

Области применения
Кремниевые интегральные схемы
симбиоз фотоники и электроники
уменьшение радиуса поворота волноводов

Слайд 17

Области применения
Биомедицинские применения
Новая быстро развивающаяся область

Слайд 18

Области применения
Уникальное научное оборудование
Lawrence Livermore Laboratory построен лазер с пиковой мощностью

более 1015 Вт

Слайд 19

Области применения
Обработка материалов

Слайд 20

Области применения
Энергетика

Слайд 21

Области применения
Новые материалы
Органическая (полимерная) фотоника
Фотонные кристаллы и метаматериалы

Слайд 22

Новая физика
Нано Новые необычные свойства
Быстрее скорости света

Слайд 23

Лекция 1: Лучевая оптика

Слайд 24

«Фотоника» - производная слова фотон
Лучевая оптика
Скалярная
волновая оптика
Электромагнитная
оптика
Квантовая оптика
Условия когда
проявляются

квантовые свойства
Eph = hν = hc/λ > kT
при ком. темп. 300 K
ν = 6 THz

Слайд 25

Лучевая оптика (геометрическая оптика)
Оперирует с понятием лучей, независимых друг от друга и

подчиняющихся определенным законам распространения.
Луч –абстрактное понятие , а геометрическая оптика предельный случай λ 0 (длина волны гораздо меньше размеров объектов)
В изотропных средах (стекло, воздух) лучи эквивалентны направлению распространения света
Применяется для расчета оптических систем формирования изображений (объективы, микроскопы, телескопы и т.п.

Слайд 26

Постулаты геометрической оптики
Свет распространяется в виде независимых лучей
Показатель преломления определяет скорость

распространения света
Принцип Ферма (1660)

V= c/n

Свет распространяется по пути, для прохождения которого требуется минимальное время

Пьер Ферма

Принцип минимальной оптической длины

Слайд 27

Лучи
Однородная среда [n( r )= const]
Луч прямая
Неоднородная среда
В неоднородной среде луч

изгибается в сторону увеличения показателя преломления

n= f(r)

Слайд 28

Законы геометрической оптики
Закон преломления (Закон Снелла XVII век)
Закон отражение (вывести самостоятельно)
Экстремум

означает не только минимум
Пример: отражение от эллиптической поверхности

Слайд 29

Построение изображений
Точка в точку - точечные изображения (стигматическое, волновая поверхность сфера)
Точка

– источник расходящихся лучей
Параболическое зеркало
F –фокус
Фокус положительный
Сферическое зеркало
Для параксиальных лучей (малый угол к
оптической оси
R – отрицательный для вогнутой поверхности и
Положительный для выпуклой

Слайд 30

Построение изображений
Сферическое зеркало
Увеличение
Отрицательное для перевернутого изображения

Слайд 31

Построение изображений
Преломление на сферической поверхности
(параксиальное приближение)
Сферическая линза
Сопряженные плоскости
Тонкая линза - толщина

мала по сравнению с радиусом кривизны

Слайд 32

Построение изображений
Тонкая линза

Слайд 33

Аберрации
Ошибки, или погрешности изображения, вызываемые отклонением луча от направления в

идеальной оптической системе.
Сферическая Кома (греч. волосы)
Без нарушения симметрии Для удаленных от оси точек
Астигматизм Кривизна поля
Дисторсия Хроматическая

Физическая оптика «ФОТОНИКА». Лекция 1: Введение

Содержание

ПреподавательШамрай Александр Валерьевич д.ф.-м.н., ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАНКнигиБорн М. Вольф Э.

Содержание курса лекцийБазовые фундаментальные понятия классической и квантовой оптики.Основные практические применения.Новые

Требования для экзаменаАктивность в решение и защите домашних заданий (экзамен автоматом)Устный

Лекция 1: Введение

Развитие оптикиДревняя греция (Пифагор, Платон, Аристотель)Прямолинейное распространение лучей, закон отраженияЗаконы преломления

Что такое фотоника?Термин возник в области информационных технологий по аналогии с

«Фотоника» - производная слова фотонЛучевая оптикаСкалярная волновая оптикаЭлектромагнитнаяоптикаКвантовая оптикаУсловия когда проявляются

Электромагнитная шкала

Закон МураElectronics magazine, 19 апреля 1965

Рост температуры процессора с ростом частоты

Электронные интегральные схемы или оптические

Ключевые компоненты и технологииИзобретение когерентных источников света (LASER).

Ключевые компоненты и технологииСоздание оптических волноводов с низкими потерями (оптическое волокно).

Области примененияКремниевые интегральные схемысимбиоз фотоники и электроникиуменьшение радиуса поворота волноводов

Области примененияБиомедицинские примененияНовая быстро развивающаяся область

Области примененияУникальное научное оборудованиеLawrence Livermore Laboratory построен лазер с пиковой мощностью

Области примененияОбработка материалов

Области примененияЭнергетика

Области примененияНовые материалыОрганическая (полимерная) фотоникаФотонные кристаллы и метаматериалы

Новая физика Нано Новые необычные свойстваБыстрее скорости света

Лекция 1: Лучевая оптика

«Фотоника» - производная слова фотонЛучевая оптикаСкалярная волновая оптикаЭлектромагнитнаяоптикаКвантовая оптикаУсловия когда проявляются

Лучевая оптика (геометрическая оптика)Оперирует с понятием лучей, независимых друг от друга и

Постулаты геометрической оптикиСвет распространяется в виде независимых лучейПоказатель преломления определяет скорость

ЛучиОднородная среда [n( r )= const]Луч прямаяНеоднородная средаВ неоднородной среде луч

Законы геометрической оптикиЗакон преломления (Закон Снелла XVII век)Закон отражение (вывести самостоятельно)Экстремум

Построение изображенийТочка в точку - точечные изображения (стигматическое, волновая поверхность сфера)Точка

Построение изображенийСферическое зеркалоУвеличениеОтрицательное для перевернутого изображения

Построение изображенийПреломление на сферической поверхности (параксиальное приближение)Сферическая линзаСопряженные плоскостиТонкая линза - толщина

Построение изображенийТонкая линза

Аберрации Ошибки, или погрешности изображения, вызываемые отклонением луча от направления в

Похожие презентации

Преподаватель
Шамрай Александр Валерьевич д.ф.-м.н., ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН
Книги
Борн М. Вольф Э.

Содержание курса лекций
Базовые фундаментальные понятия классической и квантовой оптики.
Основные практические применения.
Новые

Требования для экзамена
Активность в решение и защите домашних заданий (экзамен автоматом)
Устный

Развитие оптики
Древняя греция (Пифагор, Платон, Аристотель)
Прямолинейное распространение лучей, закон отражения
Законы преломления

Что такое фотоника?
Термин возник в области информационных технологий по аналогии с

«Фотоника» - производная слова фотон
Лучевая оптика
Скалярная
волновая оптика
Электромагнитная
оптика
Квантовая оптика
Условия когда
проявляются

Закон Мура
Electronics magazine, 19 апреля 1965

Ключевые компоненты и технологии
Изобретение когерентных источников света (LASER).

Ключевые компоненты и технологии
Создание оптических волноводов с низкими потерями (оптическое волокно).

Области применения
Кремниевые интегральные схемы
симбиоз фотоники и электроники
уменьшение радиуса поворота волноводов

Области применения
Биомедицинские применения
Новая быстро развивающаяся область

Области применения
Уникальное научное оборудование
Lawrence Livermore Laboratory построен лазер с пиковой мощностью

Области применения
Обработка материалов

Области применения
Энергетика

Области применения
Новые материалы
Органическая (полимерная) фотоника
Фотонные кристаллы и метаматериалы

Новая физика
Нано Новые необычные свойства
Быстрее скорости света

«Фотоника» - производная слова фотон
Лучевая оптика
Скалярная
волновая оптика
Электромагнитная
оптика
Квантовая оптика
Условия когда
проявляются

Лучевая оптика (геометрическая оптика)
Оперирует с понятием лучей, независимых друг от друга и

Постулаты геометрической оптики
Свет распространяется в виде независимых лучей
Показатель преломления определяет скорость

Лучи
Однородная среда [n( r )= const]
Луч прямая
Неоднородная среда
В неоднородной среде луч

Законы геометрической оптики
Закон преломления (Закон Снелла XVII век)
Закон отражение (вывести самостоятельно)
Экстремум

Построение изображений
Точка в точку - точечные изображения (стигматическое, волновая поверхность сфера)
Точка

Построение изображений
Сферическое зеркало
Увеличение
Отрицательное для перевернутого изображения

Построение изображений
Преломление на сферической поверхности
(параксиальное приближение)
Сферическая линза
Сопряженные плоскости
Тонкая линза - толщина

Построение изображений
Тонкая линза

Аберрации
Ошибки, или погрешности изображения, вызываемые отклонением луча от направления в