Promienie

Podobne dokumenty
POMIARY OPTYCZNE 1. Wykład 1. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

OPTYKA GEOMETRYCZNA I INSTRUMENTALNA

Prawa optyki geometrycznej

OPTYKA GEOMETRYCZNA I INSTRUMENTALNA

Optyka geometryczna MICHAŁ MARZANTOWICZ

OPTYKA GEOMETRYCZNA I INSTRUMENTALNA

Optyka. Wykład XI Krzysztof Golec-Biernat. Równania zwierciadeł i soczewek. Uniwersytet Rzeszowski, 3 stycznia 2018

Wykład FIZYKA II. 7. Optyka geometryczna. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 8, Radosław Chrapkiewicz, Filip Ozimek

Optyka. Wykład X Krzysztof Golec-Biernat. Zwierciadła i soczewki. Uniwersytet Rzeszowski, 20 grudnia 2017

Optyka instrumentalna

Jan Masajada 45 tematów z fizyki

Wykład XI. Optyka geometryczna

Najprostszą soczewkę stanowi powierzchnia sferyczna stanowiąca granicę dwóch ośr.: powietrza, o wsp. załamania n 1. sin θ 1. sin θ 2.

- pozorny, czyli został utworzony przez przedłużenia promieni świetlnych.

Optyka geometryczna - 2 Tadeusz M.Molenda Instytut Fizyki, Uniwersytet Szczeciński. Zwierciadła niepłaskie

Piotr Targowski i Bernard Ziętek WYZNACZANIE MACIERZY [ABCD] UKŁADU OPTYCZNEGO

+OPTYKA 3.stacjapogody.waw.pl K.M.

Soczewkami nazywamy ciała przeźroczyste ograniczone dwoma powierzchniami o promieniach krzywizn R 1 i R 2.

Dr Piotr Sitarek. Instytut Fizyki, Politechnika Wrocławska

Optyka. Wykład IX Krzysztof Golec-Biernat. Optyka geometryczna. Uniwersytet Rzeszowski, 13 grudnia 2017

Ćwiczenie 2. Wyznaczanie ogniskowych soczewek cienkich oraz płaszczyzn głównych obiektywów lub układów soczewek. Aberracje. Wprowadzenie teoretyczne

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA ZAŁAMANIA ŚWIATŁA METODĄ SZPILEK I ZA POMOCĄ MIKROSKOPU

Laboratorium Optyki Falowej

Materiały pomocnicze 14 do zajęć wyrównawczych z Fizyki dla Inżynierii i Gospodarki Wodnej

POMIAR ODLEGŁOŚCI OGNISKOWYCH SOCZEWEK

Opis matematyczny odbicia światła od zwierciadła kulistego i przejścia światła przez soczewki.

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 9, Radosław Chrapkiewicz, Filip Ozimek

Optyka instrumentalna

Optyka stanowi dział fizyki, który zajmuje się światłem (także promieniowaniem niewidzialnym dla ludzkiego oka).

OPTYKA W INSTRUMENTACH GEODEZYJNYCH

Podstawy fizyki wykład 8

Plan wynikowy (propozycja)

Optyka. Matura Matura Zadanie 24. Soczewka (10 pkt) 24.1 (3 pkt) 24.2 (4 pkt) 24.3 (3 pkt)

Zasady konstrukcji obrazu z zastosowaniem płaszczyzn głównych

Wyznaczanie ogniskowych soczewek cienkich oraz płaszczyzn głównych obiektywów lub układów soczewek. Aberracje.

Badanie przy użyciu stolika optycznego lub ławy optycznej praw odbicia i załamania światła. Wyznaczanie ogniskowej soczewki metodą Bessela.

20. Na poniŝszym rysunku zaznaczono bieg promienia świetlnego 1. Podaj konstrukcję wyznaczającą kierunek padania promienia 2 na soczewkę.

Ćwiczenie: "Zagadnienia optyki"

Optyka 2012/13 powtórzenie

LABORATORIUM FIZYKI PAŃSTWOWEJ WYŻSZEJ SZKOŁY ZAWODOWEJ W NYSIE

f = -50 cm ma zdolność skupiającą

Ćwiczenie 42 WYZNACZANIE OGNISKOWEJ SOCZEWKI CIENKIEJ. Wprowadzenie teoretyczne.

Załamanie na granicy ośrodków

Ćwiczenie 53. Soczewki

ŚWIATŁO I JEGO ROLA W PRZYRODZIE

17. Który z rysunków błędnie przedstawia bieg jednobarwnego promienia światła przez pryzmat? A. rysunek A, B. rysunek B, C. rysunek C, D. rysunek D.

Prawo odbicia światła. dr inż. Romuald Kędzierski

Wstęp do astrofizyki I

SCENARIUSZ LEKCJI Z WYKORZYSTANIEM TIK

Sposób wykonania ćwiczenia. Płytka płasko-równoległa. Rys. 1. Wyznaczanie współczynnika załamania materiału płytki : A,B,C,D punkty wbicia szpilek ; s

STOLIK OPTYCZNY 1 V Przyrząd jest przeznaczony do wykonywania ćwiczeń uczniowskich z optyki geometrycznej.

- 1 - OPTYKA - ĆWICZENIA

SCENARIUSZ LEKCJI Temat lekcji: Soczewki i obrazy otrzymywane w soczewkach

Przyrząd słuŝy do wykonywania zasadniczych ćwiczeń uczniowskich z optyki geometrycznej.

Falowa natura światła

Zwierciadło kuliste stanowi część gładkiej, wypolerowanej powierzchni kuli. Wyróżniamy zwierciadła kuliste:

POMIARY OPTYCZNE Pomiary ogniskowych. Damian Siedlecki


Wstęp do astrofizyki I

Ćwiczenie 2. Wyznaczanie ogniskowych soczewek cienkich oraz płaszczyzn głównych obiektywów lub układów soczewek. Aberracje. Wprowadzenie teoretyczne

OPTYKA GEOMETRYCZNA I INSTRUMENTALNA

autor: Włodzimierz Wolczyński rozwiązywał (a)... ARKUSIK 34 OPTYKA GEOMETRYCZNA. CZĘŚĆ 2. ZAŁAMANIE ŚWIATŁA. SOCZEWKI

Rodzaje obrazów. Obraz rzeczywisty a obraz pozorny. Zwierciadło. Zwierciadło. obraz rzeczywisty. obraz pozorny

LABORATORIUM OPTYKI GEOMETRYCZNEJ

Zasada Fermata mówi o tym, że promień światła porusza się po drodze najmniejszego czasu.

Soczewki. Ćwiczenie 53. Cel ćwiczenia

6. Badania mikroskopowe proszków i spieków

LABORATORIUM FIZYKI PAŃSTWOWEJ WYŻSZEJ SZKOŁY ZAWODOWEJ W NYSIE. Ćwiczenie nr 3 Temat: Wyznaczenie ogniskowej soczewek za pomocą ławy optycznej.

35 OPTYKA GEOMETRYCZNA. CZĘŚĆ 2

Wykład Ćwiczenia Laboratorium Projekt Seminarium 15 30

LABORATORIUM OPTYKI GEOMETRYCZNEJ

Wykłady z Fizyki. Optyka

POMIARY OPTYCZNE 1. Wykład 8. Pomiar ogniskowej układu optycznego. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

OPTYKA INSTRUMENTALNA

11. Znajdż równanie prostej prostopadłej do prostej k i przechodzącej przez punkt A = (2;2).

34 OPTYKA GEOMETRYCZNA. CZĘŚĆ 1

pobrano z serwisu Fizyka Dla Każdego zadania z fizyki, wzory fizyczne, fizyka matura

Szczegółowe kryteria oceniania z fizyki w gimnazjum. kl. III

Rozdział 9. Optyka geometryczna

LABORATORIUM Z FIZYKI

WYMAGANIA EDUKACYJNE I KRYTERIA OCENIANIA Z FIZYKI KLASA III

Publiczne Gimnazjum im. Jana Deszcza w Miechowicach Wielkich. Opracowanie: mgr Michał Wolak

OPTYKA INSTRUMENTALNA

WYMAGANIA Z FIZYKI KLASA 3 GIMNAZJUM. 1. Drgania i fale R treści nadprogramowe

FIZYKA WYMAGANIA EDUKACYJNE klasa III gimnazjum

PDF stworzony przez wersję demonstracyjną pdffactory Agata Miłaszewska 3gB

Ć W I C Z E N I E N R O-4

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 53: Soczewki

Ć W I C Z E N I E N R O-1

SPRAWDZIAN NR Na zwierciadło sferyczne padają dwa promienie światła równoległe do osi optycznej (rysunek).

ZAJĘCIA WYRÓWNAWCZE, CZĘSTOCHOWA, 2010/2011 Ewa Mandowska, Instytut Fizyki AJD, Częstochowa

Szczegółowe wymagania edukacyjne z przedmiotu fizyka dla klasy III gimnazjum, rok szkolny 2017/2018

POMIAR ODLEGŁOŚCI OGNISKOWYCH SOCZEWEK CIENKICH

PDF stworzony przez wersję demonstracyjną pdffactory

Przedmiotowy system oceniania z fizyki w klasie 3

Wymagania edukacyjne na dana ocenę z fizyki dla klasy III do serii Spotkania z fizyką wydawnictwa Nowa Era

Optyka OPTYKA dział fizyki, zajmujący się ŚWIATŁEM.

WYZNACZANIE PROMIENIA KRZYWIZNY SOCZEWKI I DŁUGOŚCI FALI ŚWIETLNEJ ZA POMOCĄ PIERŚCIENI NEWTONA

autor: Włodzimierz Wolczyński rozwiązywał (a)... ARKUSIK 33 OPTYKA GEOMETRYCZNA. CZĘŚĆ 1. ZWIERCIADŁA

Transkrypt:

Teoria promienia

Promienie

Zasada Fermata Od punktu źródłowego Z do punktu obserwacji A, światło rozchodzi się po takiej drodze na której, lokalnie rzecz biorąc, czas przejścia światła jest ekstremalny.

Przez ośrodek optycznie jednorodny rozumiemy ośrodek w którym warunki rozchodzenia się światła w dowolną stronę są takie same

Kąt padania Kątem padania promienia na powierzchnię nazywamy kąt jaki tworzy ten promień z normalną do tej powierzchni Kąt odbicia Kątem odbicia promienia od powierzchni nazywamy kąt jaki tworzy ten promień z normalną do tej powierzchni

Parabola

Współczynnik załamania Definicja: Współczynnik załamania Współczynnik złamania n danej substancji jest równy stosunkowi prędkości światła c do prędkości światła v o tej samej częstości, rozchodzącego się w tej substancji.

s x = x Z x 2 + y Z 2 + x A x 2 + y A 2 t(x) = s x v x = n x Z x 2 2 + y Z + n c x A x 2 + y A 2 c t x = n c x Z + x x Z x 2 + y + n 2 c Z x A + x x A x 2 + y A 2 n x Z + x x Z x 2 + y Z 2 + n x A + x x A x 2 + y A 2 = 0 n x Z + x x Z x 2 + y Z 2 = n x A x x A x 2 + y A 2 n sin i = n sin (i )

TIR przypomnienie

Droga optyczna Definicja: Droga optyczna Droga optyczna promienia jest równa iloczynowi drogi geometrycznej i współczynnika załamania ośrodka, w którym ta droga przebiega d o = N=6 i=1 n i s i d o = s k n s ds s p

Zasada Fermata Od punktu źródłowego Z do punktu obserwacji A, światło rozchodzi się po lokalnie ekstremalnej drodze optycznej

Ośrodki gradientowe

Miraże

Miraż górny

Z pokładu wahadłowca 21 Grudnia 1999//NASA

Dyspersja Dyspersja to zależność współczynnika załamania dla danej substancji od długości fali

Odwzorowanie

Camera Obscura, Georg Friedrich Brander (1713-1785), 1769r.

Soczewka

Spotdiagram

Odchudzanie soczewki

Chromatyzm

Tęcza

Soczewka

Chromatyzm to dyspersja Zależność współczynnika załamania od długości fali jest przejawem dyspersji. W próżni zjawiska dyspersji nie ma (ośrodek bezdyspersyjny) i związek między częstością fali a jej prędkością jest liniowy k ck W ośrodku materialnym możemy zapisać 2 c n

Związek z optyką falową

"Odszyfrowanie" anamorficznej czaszki na obrazie Ambasadorowie H. Holbeina przy pomocy łyżeczki Anamorfoza

kaustyki

Optyka instrumentalna Oś symetrii kołowo-symetrycznego układu optycznego nazywamy osią optyczną. Wierzchołkiem powierzchni załamującej lub odbijającej kołowosymetrycznego układu optycznego nazywamy punkt przecięcia tej powierzchni z osią optyczną

Płaszczyzna merydionalna Płaszczyzna, która zawiera oś optyczną oraz pozaosiowy punkt przedmiotowy, nazywa się płaszczyzną merydionalną (tangencjalną)

Konwencja 1: Wyróżniony kierunek biegu światła Ustalamy, że kierunek biegu światła z lewa na prawo jest kierunkiem wyróżnionym. Konwencja 2: Znaki odcinków Jeżeli długość odcinka jest mierzona zgodnie z wyróżnionym kierunkiem biegu światła to przypisujemy mu znak plus, w przeciwnym razie przypisujemy mu znak minus. Konwencja 3: Orientacja odcinków Długości odcinków mierzymy zawsze od powierzchni odbijającej lub załamującej Konwencja 4: Znaki kątów Gdy kąt mierzony od dodatniej części osi optycznej ma orientację przeciwną do ruchu wskazówek zegara to przypisujemy mu znak dodatni, w przeciwnym razie przypisujemy mu znak ujemny.

Macierz przejścia y 2 u 2 = 1 t 0 1 y 1 u 1

Macierz translacji T dla przejścia promienia pomiędzy dwoma płaszczyznami odniesienia zdefiniowana jest, w przybliżeniu parakasjalnym, w następujący sposób V = nu T = 1 T 0 1 y 2 V 2 = T y 1 V 1 T = t n

N 1 y N VN = 1 T i i=1 0 1 y 1 V 1

Sferyczna powierzchnia załamująca R = 1 0 P 1

Konwencja 3.5: Znaki promieni krzywizny Promień krzywizny powierzchni sferycznej jest dodatni jeżeli odcinek od wierzchołka tej powierzchni do środka jej krzywizny jest zgodny z wyróżnionym kierunkiem biegu światła, w przeciwnym razie promień krzywizny tejże powierzchni jest ujemny

Macierz ABCD

D=0 Definicja : Pierwsza płaszczyzna ogniskowa (płaszczyzna ogniskowa przedmiotowa) Płaszczyzna, dla której promienie wychodzące z jej dowolnego punktu i przechodzące przez dany układ optyczny, wychodzą z tego układu optycznego jako wiązka promieni równoległych nazywa się pierwszą płaszczyzną ogniskową (płaszczyzną ogniskową przedmiotową) Definicja: Ognisko przedmiotowe Punkt na osi optycznej, z którego promienie, po przejściu przez układ ABCD propagują się jako wiązka równoległa i poosiowa nazywamy ogniskiem przedmiotowym układu ABCD.

B=0 Definicja: Płaszczyzny sprzężone Płaszczyzny: wejściowa i wyjściowa, dla których pęk promieni wychodzący z dowolnego punktu płaszczyzny wejściowej zbiega się, po przejściu przez dany układ optyczny, do jednego punktu w płaszczyźnie wyjściowej, przy czym bieg promieni wyznaczony jest w przybliżeniu paraksjalnym, nazywamy płaszczyznami sprzężonymi.

C=0 Definicja: Układ teleskopowy Układ optyczny nazywamy układem teleskopowym, gdy padającą równoległą wiązkę promieni przekształca w wiązkę równoległą, niekoniecznie o tym samym nachyleniu do osi optycznej.

A=0 Definicja: Druga płaszczyzna ogniskowa (płaszczyzna ogniskowa obrazowa) Płaszczyzna wyjściowa, dla której wiązka promieni równoległych padających na dany układ optyczny zbiega się do punktu należącego do tej płaszczyzny nazywa się drugą płaszczyzną ogniskową (płaszczyzną ogniskową obrazową) tego układu optycznego; przy czym wystarczy aby własność ta była spełniona w przybliżeniu paraksjalnym Definicja: Ognisko obrazowe Punkt zbiegu równoległej poosiowej wiązki padającej na układ opisany macierzą ABCD nazywamy ogniskiem obrazowym tego układu..

Malunki

Zwierciadła

Przykłady Światło pada z lewej strony na szklaną sferę o promieniu r wykonaną z materiału o współczynniku załamania n. Oblicz macierz ABCD dla tego układu pomiędzy płaszczyznami P p i P o umiejscowionymi tak jak na rysunku. Wyznacz przejście przykładowego promienia przez układ.

Macierz refrakcji R 1 = 1 0 1 n 1 r r>0 macierz translacji T 1 = 1 2r n 0 1 Macierz odbicia R 2 = 1 0 2n r 1 macierz translacji T 2 = 1 2r n 0 1 = 1 2r n 0 1 Macierz refrakcji R 3 = 1 0 1 n 1 r

M = R 3 T 2 R 2 T 1 R 1 = n 4 n 2(2 n) nr 4r n n 4 n 5 3 1 30 53 1 3 5 3 5 3 0 = 1 10 = y o V o V 0 = n o u o = 1 10 u o = 1 15 rad

Proste instrumenty optyczne

Lupa Powiększenie lupy zależy od jej położenie względem oka. Lupy są projektowane tak, by największe powiększenie wypadało w odległości dobrego widzenia, która dla zdrowego oka jest równa ok. L=25cm. Przy takim ustawieniu powiększenie lupy o ogniskowej f opisuje z dobrą dokładnością wzór L 1 1 dla L 0,25m 1 f 4 f

Odległość dobrego widzenia Odległość dobrego widzenia to minimalna odległość między przedmiotem a okiem, przy której przedmiot jest ostro widziany bez odczuwalnego wysiłku ze strony oka

Luneta Keplera

Przykład lunety firmy Meade o średnicy obiektywu 127mm (rozdzielczość 1,1 ). Ceny tego typu przyrządów kształtują się na poziomie 4000-5000zł wraz z automatycznym naprowadzania lunety (ceny z roku 2011). Z materiałów reklamowych firmy Meade.

Luneta Vixen Geoma II 82 A (21-63x82)

Luneta Galileusza

Teleskop

Teleskop Hale a zamontowany w obserwatorium Palomar w USA. Teleskop został oddany do użytku pod koniec 1948r. Jego zwierciadło waży 14,5 tony. Rozdzielczość jest na poziomie 0,025 sekundy łuku. Co około dwóch lat zwierciadło główne jest ściągane i poddawane renowacji.

Teleskop lustrzany Bresser Optik Pollux 150/1400mm

Mikroskop

Mikroskop firmy Carl Zeiss (1879)

Mikroskop Leewenhoek a

Obraz pchły

Śrubowce

Rozdzielczość

Apertura numeryczna obiektywu Apertura numeryczna obiektywu określona jest wzorem NA nsin Gdzie n współczynnik załamania między próbką a obiektywem, to maksymalny kąt liczony w stosunku do osi optycznej, pod jakim promień może padać na obiektyw, z punktu na osi leżącego w płaszczyźnie przedmiotu.

Wymagania Zasada Fermata, prawo załamania i odbicia Współczynnik załamania, TIR, droga optyczna Dyspersja światła, chromatyzm, camera obscura Macierz przejścia, macierz refrakcji (załamania), macierz ABCD, Ognisko przedmiotowe i obrazowe, ogniskowa soczewki cienkiej Lupa, luneta Keplera, luneta Galileusza, mikroskop

Przykładowe zadanie Gdy światło o danej długości fali wnika w blok szklany o współczynniku załamania n, to: a) wewnątrz bloku długość fali świetlnej zmniejsza się; b) wewnątrz bloku częstość fali świetlnej zmniejsza się; c) prędkość światła wewnątrz bloku jest mniejsza n razy od prędkości światła w próżni; d) Rysunek (b) pokazuje prawidłowo bieg promienia świetlnego przez ten blok szklany. Promień świetlny zaznaczony jest grubą kreską.