516-0821/01 – Optical Diagnostical Methods (ODM)

Gurantor departmentInstitute of PhysicsCredits5
Subject guarantordoc. RNDr. Jan Kopečný, CSc.Subject version guarantordoc. RNDr. Jan Kopečný, CSc.
Study levelundergraduate or graduateRequirementCompulsory
Year4Semestersummer
Study languageCzech
Year of introduction1990/1991Year of cancellation2005/2006
Intended for the facultiesHGFIntended for study typesMaster
Instruction secured by
LoginNameTuitorTeacher giving lectures
KOP20 doc. RNDr. Jan Kopečný, CSc.
Extent of instruction for forms of study
Form of studyWay of compl.Extent
Full-time Credit and Examination 3+2

Subject aims expressed by acquired skills and competences

Bude doplněno.

Teaching methods

Summary

Předmět se zabývá optickými metodami pro měření fyzikálních a technických veličin. Postupně jsou probírány metody měření indexu lomu a fázových změn vrůzných skupenstvích. Následuje kapitola popisující fotometrická měření. V úseku optické mokroskopie je pozornost soustředěna na hlavní mikroskopické techniky. Dále se pojednává o interferometrických metodách, a to klasických,holografických a speckle a jejich možnostech pro měření parametrů povrchů, délek a posunutí. V následujícím jsou rozebírány metody měření rychlosti různých médií. Samostatná kapitola je určena měření fyzikálních polí, zvýšená pozornost je věnována vyšetřování průběhu deformačních polí bezdotykovými optickými metodami. V kapitole o spektroskopii se podává přehled o základních spektroskopických metodách různých spektrálních oblastí, o kvalitativní i kvantitativní analýze.

Compulsory literature:

1) Sochor, V.: Lasery a koherentní svazky, Academia, Praha 1990 2) Zacharevskij, A., N.:Interferometry, Moskva 1952 3) Balaš, J. - Szabó, V.: Holografická interferometria v experimentalnej mechanike, Veda, Bratislava 1986 4) Pluta,M.: Advanced Light Microscopy. PWN, Warszava 1988 5) Klimenko, I., S.: Golografia sfokusirovanych izobraženij i spekl interferometria, Nauka, Moskva 1985 6) Sequens, J.: Technika zobrazení fyzikálních polí, Academia, Praha 1980 7) Brož, J.: Základy fyzikálních měření II,A,B. SPedN, Praha 1961 8) Fuka, J. - Havelka, B.: Optika, SPedN, Praha 1961 9) Jones, S. R. - Wykes, C.: Holographic and Speckle Interferometry, Cambridge University Press, Cambridge 1985 10)Kováč, S. - Ilavský, D. - Leško, J.: Metody kontroly technologických procesov. Spektrálne metody v organickéj chemii a technologii. Alfa, Bratislava 1987 11)Bouška, V. - Kašpar, P.: Speciální optické metody, Academia, Praha 1983.

Recommended literature:

Way of continuous check of knowledge in the course of semester

E-learning

Další požadavky na studenta

Prerequisities

Subject has no prerequisities.

Co-requisities

Subject has no co-requisities.

Subject syllabus:

1. Úvod Obecné zákonitosti užití optického záření v měřících metodách. Změna indexu lomu, změna fáze, změna polarizačního stavu, interakce s prostředím, zobrazení, spektra. 2. Měření indexu lomu a fázových změn Index lomu jako charakteristika prostředí. Fraunhoferova metoda, totální refraktometry, Jaminův, Mach-Zehnderův a Rayleighův interferometr, na malých krystalů. Fázové změny. Interferenční refraktometry, šlírová metoda, moire metody, metoda fázového kontrastu. Klasifikace látky, určování nehomogenit, měření koncentrace, určení vícesložkových soustav, určování změn indexu lomu a fáze - stanovování rychlostních, deformačních a nehomogennostních polí. 3.Fotometrie Subjektivní a ojektivní fotometry, spektrální fotometry. Fotometr Ritchieho, Bunsenův, Ulbrichtova koule, Lummer-Brodhunova kostka, dělící hranoly, zeslabování světla. Dubosqův, Pulfrichův, Beckmannův fotometr, Spekol. Stanovení základních fotometrických veličin,, propustnosti, odrazivosti, absorbce, extinkce a disperse prostředí, stanovení barevnosti a barvy. Měření koncentrace, identifikace látky. 4. Optická mikroskopie Optický mikroskop, osvětlovací soustava. Mikroskopie neprůhledných předmětů, temné pole, polarizační mikroskopie, fázový kontrast, interferenční mikroskopie, fluorescenční mikroskopie, mikrofotografie. Identifikace materiálu, jemná struktura, zobrazení fázových předmětů, kontrola povrchu, vnitřku a tvaru, měření tenkých vrstev. 5. Určování kvality povrchu Měření tvaru. Metody profilometrické, profilprojektor. Metody interferometrické, klasické měrky, Michelsonův interferometr, interferenční mikroskopy, holografická interferometrie, moiré techniky, počítačové zpracování obrazu. Měření drsnosti. Metody profilometrické, metoda světelného řezu, porovnávací mikroskop. Metody interferometrické, klasické, interferenční mikroskopie, holografická interferometrie. Metody rozptylové. Analýza koherenční zrnitosti. Optické zpracování obrazu. 6.Měření délek a jejich změn Michelsonův interferometr, laser-interferometry, interferenční dilatometr, Saundersův-Postův interferometr, Zygo, holografické a speckle metody, Moiré metoda. Měření malých a velkých délek, stanovení malých změn, určení úhlů, měření tepelných a tlakových deformací, stanovení vnitřních nehomogenit. Analýza vibrací. VPI senzor, holografická a speckle analýza. Určování parametrů kmitání. 7.Měření rychlosti Laserový dopplerovský anemometr, ZYGO systém, rychlostní kamera, holografické určování rychlosti. Vizualizace proudění. Měření rychlostí pevných látek a tekutin, rychlosti posuvů, rychlostí proudění dispersních a koloidních tekutin. Zviditelnění rychlostních polí. 8.Stanovení průběhu fyzikálních polí Interferenční, šlírové metody, fázový kontrast, dvojlom, polarizační metody, Kerrův, Verdetův a Majoranův jev, moire metody, luminiscence, kapalné krystaly. Určení vnitřních pnutí, stanovení průběhu deformací na povrchu i uvnitř vzorku, výpočet stavu napjatosti. Zobrazení elektrického a magnetického pole, zvukového pole, infračerveného a elektronového pole. Počítačové metody. 9.Spektroskopie Optická, Ramanova, Luminiscenční, Mossbauerova, hmotnostní a rentgenova spektroskopie. Kvalitativní a kvantitativní analýza. Spektrální kvalitativní a kvantitativní analýza, identifikace látky a jejich parametrů. Praktické úlohy Ad 2) Práce s hranolovým a mřížkovým goniometrem a spektrometrem. Seřízení goniometru. Změření lámavého úhlu hranolu. Změření indexu lomu metodou minimální deviace. Stanovení mřížkové konstanty mřížky goniometru. ad 4) Práce s interferenčním mikroskopem. Seřízení mikroskopu. Kvantitativní určení tloušťky tenké vrstvy. Fotografický záznam výsledků. ad 8) Práce s Mach-Zehnderovým interferometrem. Seřízení interferometru s klasickým a laserovým zdrojem. Zviditelnění tepelného pole plamene. Naexponování výsledků. Kvantitativní určení teploty. ad 9) Automatizace spektrálních měření. Měření a vyhodnocení spektrálního záznamu pomocí soupravy ISES. Úloha spočívá v: · prostudování příslušné teorie a její zpracování ve formě sylabu · sestavení aparatury · praktická měření · zhotovení trvalého záznamu (fotografie, hologram) · vypracování protokolu

Conditions for subject completion

Full-time form (validity from: 1960/1961 Summer semester, validity until: 2007/2008 Winter semester)
Task nameType of taskMax. number of points
(act. for subtasks)
Min. number of points
Exercises evaluation and Examination Credit and Examination 100 (145) 51
        Examination Examination 100  0
        Exercises evaluation Credit 45  0
Mandatory attendence parzicipation:

Show history

Occurrence in study plans

Academic yearProgrammeField of studySpec.FormStudy language Tut. centreYearWSType of duty
2005/2006 (M2102) Mineral Raw Materials (3911T001) Applied Physics of Materials P Czech Ostrava 4 Compulsory study plan
2004/2005 (M2102) Mineral Raw Materials (3911T001) Applied Physics of Materials P Czech Ostrava 4 Compulsory study plan
2003/2004 (M2102) Mineral Raw Materials (3911T001) Applied Physics of Materials P Czech Ostrava 4 Compulsory study plan
2002/2003 (M2102) Mineral Raw Materials (3911T001) Applied Physics of Materials P Czech Ostrava 4 Compulsory study plan
2001/2002 (M2102) Mineral Raw Materials (3911T001) Applied Physics of Materials P Czech Ostrava 4 Compulsory study plan
2000/2001 (M2102) Mineral Raw Materials (3911T001) Applied Physics of Materials P Czech Ostrava 4 Compulsory study plan

Occurrence in special blocks

Block nameAcademic yearForm of studyStudy language YearWSType of blockBlock owner