Optica

Optics

Studiewijzer 2025/2026

Globale inhoud

The properties of vibrations and waves determine many phenomena of our daily life, both microscopic and macroscopic. This course is a continuation of the course "Trillingen en Golven" and describes the elementary properties of light waves such as interference, diffraction, and polarization. The emphasis is on light waves, but a connection is made with wave functions in Quantum Mechanics to deepen the understanding of Quantum Mechanics as well. The starting points are Maxwell's equations, which lead to a wave equation for light. Questions such as why light travels the shortest distance, why do light and radio waves diffract, what is tunneling, and how is it that under certain conditions light is not reflected at a reflecting surface, will be addressed during the lecture. Interference will play a crucial role in the explanation of these effects. Some classical experiments will also be reviewed to illustrate the theory.

This course is a foundational course in the Physics and Astronomy curriculum. The mathematical foundations established in the first year are applied and deepened, such as solutions of differential equations and working with complex numbers. The basics of new mathematical principles, such as Fourier analysis, are applied. This foundation of theoretical and applied optics is relevant to countless subjects in science and engineering.

Studiemateriaal

Literatuur

• Lecture Notes, Book Optics by E. Hecht - the latest International Edition (at least the Fourth Edition, see study guide)

Software

• Python / Jupyter with numpy and matplotlib (optional)

Leerdoelen

• Be able to explain what waves are and describe them mathematically, as well as apply the wave equation and set up differential equations given a physical vibration/wave problem.
• Be able to explain optical phenomena such as reflection, refraction, interference, diffraction. Be able to recognize these phenomena in given situations and use the relevant mathematical techniques or descriptions to solve problems.
• Be able to explain and apply Huygens' principle, the plane wave expansion, and Fermat's principle.
• Be able to explain how the Fresnel coefficients are derived and use them to solve problems involving reflection and transmission of polarized states of light.
• Be able to explain and mathematically describe optical elements such as slits and gratings based on Fraunhofer diffraction and the principle of different interferometers.
• Be able to explain and use the laws of geometrical optics such as Snell's law and matrix optics (ABCD matrices) to solve problems.
• Be able to apply physical laws of optics to quantitatively describe optical phenomena, including reflection and refraction, geometrical optics, interference phenomena and diffraction.

Onderwijsvormen

• Hoorcollege
• Werkcollege

Verdeling leeractiviteiten

Aanwezigheid

Aanwezigheidseisen opleiding (OER-B):

• Van elke student wordt actieve deelname verwacht aan het onderwijsonderdeel waarvoor hij staat ingeschreven. Een student die de eerste twee werkcolleges van een lesblok geen gebruik maakt van de werkcolleges, zal administratief uit de werkcollegegroep verwijderd worden. Een verzoek opnieuw ingeschreven te worden bij de werkcolleges kan ingediend worden bij de opleidingscoördinator.
• Als een student door overmacht niet aanwezig kan zijn bij een verplicht onderdeel van het onderdeel, dient hij dit zo snel mogelijk schriftelijk te melden bij de betreffende docent. De docent kan, eventueel na overleg met de studieadviseur, besluiten om de student een vervangende opdracht op te leggen.
• Het is niet toegestaan om verplichte onderdelen van een onderdeel te missen als er geen sprake is van overmacht.
• Bij kwalitatief of kwantitatief onvoldoende deelname, kan de examinator de student uitsluiten van verdere deelname aan het onderdeel of een gedeelte daarvan. Voorwaarden voor voldoende deelname worden van te voren vastgelegd in de studiewijzer.

Toetsing

Fraude en plagiaat

Dit vak hanteert de algemene 'Fraude- en plagiaatregeling' van de UvA. Hier wordt nauwkeurig op gecontroleerd. Bij verdenking van fraude of plagiaat wordt de examencommissie van de opleiding ingeschakeld. Zie de Fraude- en plagiaatregeling van de UvA: http://student.uva.nl

Weekplanning

Contactinformatie

Coördinator

• Dierck Hillmann