PředmětyPředměty(verze: 854)
Předmět, akademický rok 2019/2020
  
Optické a elektrické vlastnosti skla a keramiky - M107016
Anglický název: Optical and electrical properties of glass and ceramics
Zajišťuje: Ústav skla a keramiky (107)
Platnost: od 2019
Semestr: letní
Body: letní s.:5
E-Kredity: letní s.:5
Způsob provedení zkoušky: letní s.:
Rozsah, examinace: letní s.:3/0 Zk [hodiny/týden]
Počet míst: neurčen / neurčen (neurčen)
Minimální obsazenost: neomezen
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Úroveň:  
Pro druh: navazující magisterské
Poznámka: povolen pro zápis po webu
Garant: Pabst Willi prof. Dr. Dipl. Min.
Termíny zkoušek   Rozvrh   
Anotace -
Poslední úprava: Pabst Willi prof. Dr. Dipl. Min. (17.01.2018)
Předmět podává přehled o optických a elektrických vlastnostech skelných a keramických materiálů na základě klasické teorie elektromagnetismu, tj. Maxwellových rovnic, včetně Mieovy teorie rozptylu, která je základem modelování transmitance průhledných heterogenních materiálů a zároveň předpokladem pro pochopení moderních přístrojových aplikací jako laserová difrakce pro charakterizaci částic. Je vysvětlena souvislost mezi elektrickými a optickými vlastnostmi v monokrystalech, v polykrystalických materiálech (keramika) a ve skle, včetně elektrooptických vlastností. Výklad bere v úvahu tenzorový a komplexní charakter stejně jako frekvenční závislost zúčastněných veličin a zahrnuje nelineární jevy a výpočet efektivních elektrických vlastností heterogenních materiálů pro případ dlouhých vln. Součástí předmětu je též kvantová teorie laserů. V rámci předmětu se student seznámí s přípravou materiálů s řízenými optickými a elektrooptickými vlastnostmi, s jejími vlastnostmi v závislosti na složení a mikrostruktuře, včetně měření těchto vlastností, a se zajímavými moderními aplikacemi (transparentní okna s vysokou odolností proti mechanickým rázům, fotonické krystaly a metamateriály, pevnolátkové lasery, elektrooptické součástky).
Výstupy studia předmětu -
Poslední úprava: Pabst Willi prof. Dr. Dipl. Min. (17.01.2018)

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.

Literatura -
Poslední úprava: Pabst Willi prof. Dr. Dipl. Min. (17.01.2018)

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., West J. K.: Principles of Electronic Ceramics. Wiley-Interscience, New York 1990. (ISBN-13: 978-0-471-61821-8, ISBN-10: 0-471-61821-7).

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).

Sylabus -
Poslední úprava: Pabst Willi prof. Dr. Dipl. Min. (15.02.2018)

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

Podmínky zakončení předmětu -
Poslední úprava: Pabst Willi prof. Dr. Dipl. Min. (15.02.2018)

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

Zátěž studenta
Činnost Kredity Hodiny
Účast na přednáškách 1,5 42
Příprava na přednášky, semináře, laboratoře, exkurzi nebo praxi 1,5 42
Příprava na zkoušku a její absolvování 2 56
5 / 5 140 / 140
Hodnocení studenta
Forma Váha
Aktivní účast na výuce 30
Zkouškový test 30
Ústní zkouška 40

 
VŠCHT Praha