The students will be able to:

Understand and explain the relation between electrical and optical properties, calculate the effective electrical properties of heterogeneous materials, calculate the (in-line) transmittance of homogeneous materials from the complex refractive index and of heterogeneous materials according to Mie scattering theory and its approxmations (Fraunhofer, Rayleigh), explain the preparation of transparent ceramics and optical glasses, the priciples of lasers and electro-optical materials and modern applications in the fields of optics and electro-optics.

Studenti budou umět:

Pochopit a vysvětlit souvislosti mezi elektrickými a optickými vlastnostmi, vypočítat efektivní elektrické vlastnosti heterogenních materiálů, vypočítat (přímočarou) transmitanci homogenních materiálů podle komplexního indexu lomu a heterogenních materiálů podle Mieovy teorie rozptylu a jejích aproximací (Fraunhofer, Rayleigh), referovat o přípravě transparentní keramiky a optických skel, referovat o principech a vlastnostech laserů a elektrooptických materiálů, referovat o moderních aplikacích v oblasti optiky a elektrooptiky.

In order to complete the subject the student has to pass a written classification test and an oral exam.

Podmínka zakončení předmětu je úspěšné absolvování zkouškového testu a ústní zkoušky.

B – Kingery W. D., Bowen H. K., Uhlmann D. R.: Introduction to Ceramics. Second edition. Wiley-Interscience, New York 1976. (ISBN 0-471-47860-1).

B – Hench L. L, Dov, D. B.: Physics of electronic ceramics. Dekker, New York 1971 (Part A), 1972 (Part B) (ISBN 978-0824713140 a 978-0824713034).

B – Bohren C. F., Huffmann D. R.: Absorption and Scattering of Light by Small Particles. Wiley-VCH, Weinheim 2004. (ISBN-13: 978-0-471-29340-8, ISBN-10: 0-471-29340-7).

C – Ikesue A., Aung Y. L., Lupei V.: Ceramic Lasers. Cambridge University Press, Cambridge 2013. (ISBN 978-0-521-11408-0).

C – Pabst W., Hostaša J., Esposito L.: Porosity and pore size dependence of the real in-line transmission of YAG and alumina ceramics, J. Eur. Ceram. Soc. 34 (11), 2745-2756 (2014).

Z – Kingery W. D., Bowen H. K., Uhlmann D. R.: Introduction to Ceramics. Second edition. Wiley-Interscience, New York 1976. (ISBN 0-471-47860-1).

Z – Hench L. L, Dov, D. B.: Physics of electronic ceramics. Dekker, New York 1971 (Part A), 1972 (Part B) (ISBN 978-0824713140 a 978-0824713034).

Z – Bohren C. F., Huffmann D. R.: Absorption and Scattering of Light by Small Particles. Wiley-VCH, Weinheim 2004. (ISBN-13: 978-0-471-29340-8, ISBN-10: 0-471-29340-7).

D – Ikesue A., Aung Y. L., Lupei V.: Ceramic Lasers. Cambridge University Press, Cambridge 2013. (ISBN 978-0-521-11408-0).

D – Pabst W., Hostaša J., Esposito L.: Porosity and pore size dependence of the real in-line transmission of YAG and alumina ceramics, J. Eur. Ceram. Soc. 34 (11), 2745-2756 (2014).

1. Introduction: History of optics and electromagnetism, classification of electrical and optical properties of materials, with special focus to crystals

2. Maxwell equations: Classical electromagnetic theory of light and connection between dielectric function and refractive index

3. Crystal optics: Dielectric tensor, indicatrix, birefringence in optically uniaxial and biaxial crystals, absorption and pleochroism

4. Electrical and electro-optical properties of single crystals and polycrystalline materials: Properties of single-phase and multiphase materials (composites) and porous materials, nonlinear effects

5. Complex dielectric constant and complex refractive index: Frequency dependence for different materials, photonic crystals, optical metamaterials

6. Classical theory of scattering and its application: Mie theory and its approximations (Rayleigh, Fraunhofer), influence of inclusions (and grain size) on the transmittance of ceramics

7. Preparation and application of transparent and translucent ceramics

8. Dielectric and optical properties of glass in dependence of composition

9. Electro-optical properties of glass and ceramics

10. Application and use of electro-optical properties of glass and ceramics

11. Quantum theory of lasers

12. Solid-state lasers

13. Preparation of optical and electro-optical glasses

14. Measurement of optical and electro-optical properties

1. Úvod: historie optiky a elektromagnetismu, klasifikace elektrických a optických vlastností materiálů, se zvláštním ohledem na vlastnosti krystalů

2. Maxwellovy rovnice: klasická elektromagnetická teorie světla a souvislost mezi dielektrickou funkcí a indexem lomu

3. Krystalová optika: dielektrický tenzor, indikatrix, dvojlom u uniaxiálních a biaxiálních krystalů, absorpce a pleochroismus

4. Elektrické a elektrooptické vlastnosti monokrystalů a polykrystalických materiálů: vlastnosti jedno- a vícefázových materiálů (kompozitů) a porézních materiálů, nelineární jevy

5. Komplexní dielektrická konstanta a komplexní index lomu: frekvenční závislost pro různé materiály, fotonické krystaly, optické metamateriály

6. Klasická teorie rozptylu a její aplikace: Mieova teorie a její aproximace (Rayleigh, Fraunhofer), vliv inkluzí (a velikosti zrn) na transmitanci keramiky

7. Příprava a aplikace transparentní (průhledné) resp. průsvitné keramiky

8. Dielektrické a optické vlastnosti skla v závislosti na složení

9. Elektrooptické vlastnosti skelných a keramických materiálů

10. Aplikace a využití eletrooptických vlastností skelných a keramických materiálů

11. Kvantová teorie laserů

12. Pevnolátkové lasery

13. Příprava optických a elektrooptických skel

14. Měření optických a elektrooptických vlastností