Svjetlost i boja

Uvod. Plan izvedbe kolegija i sadržaj ispita. Podjela optike; geometrijska, fotometrija, fizikalna. Spektar elektromagnetskih valova. Vidljivi dio spektra, svjetlost. Izvori svjetlosti. Brzina svjetlosti, valna duljina i frekvencija. Primjeri; prikazi spektara i izvora svjetlosti (Prirodni i umjetni / karakteristike) Geometrijska optika. Zakoni geometrijske optike. Zakon pravocrtnog širenja i nezavisnosti širenja snopova svjetlosti. Ograničenja valjanosti zakona. Zakon refleksije. Svojstva reflektirajuće površine. Zrcalna i difuzna refleksija. Formiranje slike na zrcalnim površinama. Zakon refrakcije. apsolutan i relativan indeks loma. Totalna refleksija. Fizikalno značenje indeksa loma. Lom svjetlosti na ravnim optičkim sustavima. Planparalelna ploča; pomak zrake svjetlosti. Prizma; skretanje zrake svjetlosti, kut devijacije. Disperzija svjetlosti. Primjeri i zadaci. Modeli difuzije i refleksije, podpovršinsko raspršenje, prozirni materijali, apsorpcija, refrakcija, indeks loma, disperzija. Materijali. Primjeri i zadaci. Preslikavanje u geometrijskoj optici. Žarište slike i žarište predmeta. Udaljenost predmeta i slike, fokus predmeta i slike, realni i virtualni predmet, Gaussova aproksimacija. Sferna dioptrija. Jednadžba leće. Geometrijske konstrukcije i povećanje. Sustav s više leća. Valovi. Nastajanje vala općenito. Jednadžba vala; vremenska (frekvencija i perioda titranja) i prostorna komponenta. Svojstva elektromagnetskog vala. Primjeri i zadaci. Fizikalna optika. Valna priroda svjetlosti. Primjeri i zadaci. Interferencija svjetlosti. Koherentni izvori i uvjeti za nastajanje svijetlih i tamnih pruga. Interakcija svjetlosti i materije. Pojave interferencije u prirodi. Primjeri i zadaci. Laseri i holografija. Pregled lasera: povijest, vrste i primjena lasera; karakteristike laserskih zraka: monokromatičnost, usmjerenost, svjetlina, koherentnost: vremenska i prostorna; Vrste lasera: čvrsti, tekući i plinski laseri. Kratak opis rubinskog, He-Ne, Nd:YAG lasera, CO2 lasera, poluvodičkih lasera.; Primjena lasera: opća primjena lasera, primjena lasera u industriji, obrani, medicini, zabavi itd.; Primjeri i zadaci. Klasična i digitalna holografija. Difraktivni optički elementi. Tipovi holograma. Primjena Računalno generirana holografija. Primjeri i zadaci. Primjena Boje. Definicije. Percepcija boja. Aditivna teorija boja. Subtraktivna teorija boja. Anatomske i psihološke osnove boja. Primarne boje, sekundarne boje, tercijarne boje na temelju kotača boja. Boja i nijansa. Boja i svjetlost. Temperatura boje. Kako se boja ponaša u svjetlu naspram sjene. Lokalna boja i kako na nju utječe svjetlost, zračenje crnog tijela, spektralna krivulja izvora svjetlosti, transport svjetlosti. Primjeri i zadaci. Optičke varke, efekti. Uzroci. Tipovi ? fiziološke, kognitivne, dvosmislene, Iluzije izobličenja, paradoksne iluzije, fikcijske iluzije. Kako optička varka vara naše oči. Primjeri i zadaci. Slikovna analiza. Uvod, elementi sustava za obradu slike; geometrija slike; 2-D i 3-D transformacije; transformacija perspektive; stereo slika; unaprijeđenje slike; povećanje kontrasta; obrada histograma; oduzimanje slike i usrednjavanje slike; filtri za izglađivanje i izoštravanje slike; segmentacija slike (Thresholding); prepoznavanje rubova. Primjeri i zadaci. Kamera. Proces formiranja slike kod camere obscure. Mjerenje slike dobivene digitalnim fotoaparatima i video kamerama. Infracrvene kamere. Projektivna geometrija, matrica kamere, homografije. Perspektiva i projekcije u euklidskoj geometriji. Korigiranje slike, registracija slike ili pomicanje kamere ? rotacija i translacija ? između dvije slike. Kalibracija kamere, efekti objektiva. Multispektralna kamera. Primjeri i zadaci.

1. kritički prosuđivati ulogu koju fizika igra u produbljivanju našeg razumijevanja svijeta, posebno u smislu optike, uključujući prirodu svjetlosti i njenu interakciju s različitim materijalima.
2. utvrditi odnos između svojstava svjetlosti (valna duljina, brzina, energija itd.) i uočenih učinaka svjetlosti kao što su boja, lom, raspršenje.
3. komentirati valne efekte kao što su difrakcija i interferencija.
4. zaključiti kako je emisija svjetlosti povezana s karakteristikama izvora svjetlosti.
5. konstruirati dijagram formiranja slike temeljen na principima geometrijske optike.
6. zaključiti kako funkcionira računalno generirana holografija i njene primjene

Obavezna literatura

• David S. Falk, Dieter R. Brill, David G. Stork: Seeing the Light: Optics in Nature, Photography, Color, Vision, and Holography, Wiley (1986), ISBN: 978-1-6265 4-109-2.
  Valberg, Arne: Light, vision, color, Wiley (2005), ISBN 0-470-84902-9
  Michel A. Van Hove, Everyday physics : colors, light and optical illusions, New Jersey : World Scientific, (2022) ISBN 9789811238338
  Schnars, U. Jueptner i Werner, Digital holography: Digital hologram recording, numerical reconstruction, and related techniques, Berlin: Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2005.