Optica

Vakbeschrijving Optica
Collegejaar: 2018-2019
Studiegidsnummer: 4061OPTCA
Docent(en):
  • Prof.dr. M.P. van Exter
Voertaal: Nederlands
Blackboard: Ja
EC: 5
Niveau: 100
Periode: Semester 1 / 2
Onderwijstijd in uren
(excl. zelfstudie):
140:00 uur
  • Wel Keuzevak
  • Wel Contractonderwijs
  • Geen Exchange
  • Geen Study Abroad
  • Geen Avondonderwijs
  • Wel A-la-Carte en Aanschuifonderwijs
  • Geen Honours Class

Toegangseisen

geen

Beschrijving

In de cursus Optica leer je het gedrag van licht te beschrijven met lichtstralen en met elektromagnetische golven. Hiermee kun je de meeste problemen uit de Optica oplossen.

De cursus is als volgt opgebouwd:
1. De geometrische optica (1/4 van de stof) gebruikt lichtstralen en de principes van Huygens en Fermat. Deze beschrijving is voldoende om de werking van optische instrumenten zoals lenzen, microscopen en telescopen te begrijpen inclusief hun beperkingen.
2. In de golf optica (3/4 van de stof) beschrijf je licht als een elektromagnetische golf en spelen golfeigenschappen zoals diffractie en interferentie een essentiële rol.
3. Daarnaast besteedt dit vak aandacht aan algemene eigenschappen van golven, zoals ook geluids- en watergolven, en aan de optische polarisatie van licht.

De cursus wordt gegeven in een 'Flipped Classroom' vorm, waarvoor het noodzakelijk is om goed voor te bereiden en te plannen.

De volgende thema's komen aan bod:
• Propagatie van licht: Huygens bronnen & principe van Fermat
• Geometrische optica: Breking volgens de wet van Snel en lenswerking door gekromde oppervlakken
• Optische instrumenten: oog, microscoop, telescoop
• Golven: harmonische oscillator en harmonische golven als oplossing van de golfvergelijking
• Golven algemeen: interfererende golven en het verschil tussen fase- en groepssnelheid
• Interferometers: Young’s dubbelspleet, Ringen van Newton, Michelson en Fabry-Perot interferometer
• Diffractie: Enkele spleet en dubbelspleet met eindige breedte
• Tralies: Diffractie achter N spleten, diffractie ordes en de resolutie van een traliespectrometer
• Optische polarisatie: lineaire en circulaire polarisatie, dubbele breking, λ/2 en λ/4 platen, Brewsterhoek

Leerdoelen

Hoofdleerdoel optica: je kunt een grote variëteit aan opgaven maken waarin licht zich gedraagt als een bundel lichtstralen of als een elektromagnetische golf;

Na afloop van de cursus optica kun je:
• de wet van Snel afleiden, door gebruik te maken van fasefronten en lichtstralen;
• de lenswerking van een gekromd oppervlak toepassen en bijbehorende aberraties beschrijven;
• de werking van optische instrumenten uitleggen door constructietekeningen van belangrijke lichtstralen te maken en hier berekeningen aan uit te voeren;
• fasoren toepassen in opgaven waarin harmonische oscillaties en interferentie een rol spelen;
• het verschil tussen de groepssnelheid en fasesnelheid van lopende golven kwantificeren;
• een groot aantal opgaven maken waarin de interferentie van licht een sleutelrol speelt, waaronder (varianten op) Young’s dubbelspleet experiment, en twee-bundel interferentie in dunne films en interferometers;
• de buiging van licht ver achter één spleet of een rond gat berekenen en bepalen welke (diffractie)limiet dit oplegt aan optische instrumenten, zoals telescopen en microscopen;
• de interferentie van licht achter N spleten beschrijven in termen van diffractie ordes en spectraal oplossend vermogen;
• de werking van een Fabry-Perot interferometer beschrijven met oneindige som van reflecties;
• verschillende vormen van optische polarisatie beschrijven en uitrekenen hoe polarisatoren en dubbelbrekende platen de optische polarisatie veranderen;

Algemene vaardigheden (soft skills)

  • je bereidt je voor op hoor-en werkcolleges door middel van het bestuderen van de stof die behandeld gaat worden (lezen van het boek en bekijken van beschikbare videoclips)
  • je plant je tijd zodanig dat jouw studielast verdeeld is over de gehele periode waarin het vak wordt gegeven.

Rooster

Rooster

Onderwijsvorm

Hoorcollege, werkcollege, huiswerk en zelfstudie

Studielast

5 EC = 140 uur
Hoorcolleges: 10 × 2 = 20 uur
Werkcolleges: 10 × 2 = 20 uur
Toetsing: 2 + 3 = 5 uur
Zelfstudie: 70 uur (zonder huiswerk)
Huiswerk: 25 uur (online huiswerk via Sowiso & schriftelijk huiswerk)

Toetsing

De facultatieve toets, halverwege de collegeserie, kan je eindcijfer enkel positief beïnvloeden: Je eindcijfer C = (t+2T)/3 wanneer je toetscijfer t hoger is dan je tentamencijfer T, of C = T wanneer het tentamencijfer hoger is. Door het maken van (online) huiswerkopgaven is ook een bonus te verdienen, die je cijfer enkel positief kan beïnvloeden. Beide regelingen gelden enkel voor het eerste tentamen, en ook enkel als je daar minimaal een 5.0 voor haalt, maar niet voor het hertentamen, waar je dus minimaal een 5.5 voor moet halen.

Blackboard

Blackboard is een belangrijke informatiebron bij de cursus Optica. Het bevat onder andere: een gedetailleerd overzicht van de collegestof, alle powerpoint slides van de hoorcolleges, alle opgaven van de werkcolleges, videofilmpjes over veel optica onderwerpen en oude tentamens.
Blackboard UL

Literatuur

University Physics, H.D. Young and R.A. Freedman, Addison Wesley 14th edition (ISBN-13: 978-1292100319)

Contact

Contactgegevens docent: Prof.dr.M.van Exter (Martin)

Talen