OPTYKA GEOMETRYCZNA I INSTRUMENTALNA

Podobne dokumenty
OPTYKA GEOMETRYCZNA I INSTRUMENTALNA

OPTYKA GEOMETRYCZNA I INSTRUMENTALNA

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

POMIARY OPTYCZNE Pomiary ogniskowych. Damian Siedlecki

OPTYKA GEOMETRYCZNA I INSTRUMENTALNA

1100-1BO15, rok akademicki 2016/17

Wstęp do astrofizyki I

Mikroskop teoria Abbego

Wykład 17: Optyka falowa cz.1.

POMIARY OPTYCZNE 1. Proste przyrządy optyczne. Damian Siedlecki

Wykład XI. Optyka geometryczna

Wstęp do astrofizyki I

OPTYKA GEOMETRYCZNA I INSTRUMENTALNA

OPTYKA INSTRUMENTALNA

GWIEZDNE INTERFEROMETRY MICHELSONA I ANDERSONA

Ćwiczenie: "Zagadnienia optyki"

PDF stworzony przez wersję demonstracyjną pdffactory

OPTYKA W INSTRUMENTACH GEODEZYJNYCH

OPTYKA GEOMETRYCZNA I INSTRUMENTALNA

OPTYKA INSTRUMENTALNA

WYZNACZANIE DŁUGOŚCI FALI ŚWIETLNEJ ZA POMOCĄ SIATKI DYFRAKCYJNEJ

ODWZOROWANIE W OŚWIETLENIU KOHERENTNYM

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

Uniwersytet Warszawski, Wydział Fizyki Rafał Kasztelanic Uniwersytet Warszawski, Wydział Fizyki Rafał Kasztelanic

Dr Piotr Sitarek. Instytut Fizyki, Politechnika Wrocławska

Laboratorium Optyki Falowej

6. Badania mikroskopowe proszków i spieków

ZADANIE 111 DOŚWIADCZENIE YOUNGA Z UŻYCIEM MIKROFAL

Wykład XIV. wiatła. Younga. Younga. Doświadczenie. Younga

Optyka geometryczna MICHAŁ MARZANTOWICZ

Optyka instrumentalna

Promienie

Ćwiczenie 53. Soczewki

BADANIE INTERFEROMETRU YOUNGA

Optyka instrumentalna

Ć W I C Z E N I E N R O-4

Wyznaczanie rozmiarów szczelin i przeszkód za pomocą światła laserowego

Wyznaczenie długości fali świetlnej metodą pierścieni Newtona

9. Optyka Interferencja w cienkich warstwach. λ λ

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

Prawa optyki geometrycznej

OPTYKA INSTRUMENTALNA

Ćwiczenie 5. Rys. 1 Geometria zapisu Fresnela.

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


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

Lupa Łupa jest najprostszym przyrządem optycznym współpracującym z okiem (Rys. 6.1). F' F

Metody Optyczne w Technice. Wykład 5 Interferometria laserowa

Współczesne metody badań instrumentalnych

KARTA PRZEDMIOTU. Wykład Ćwiczenia Laboratorium Projekt Seminarium Liczba godzin zajęć zorganizowanych w Uczelni 30 15

Podstawy Fizyki III Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 10, Radosław Łapkiewicz, Michał Nawrot

Ćwiczenie 4. Część teoretyczna

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 10, Radosław Chrapkiewicz, Filip Ozimek

Wstęp do fotografii. piątek, 15 października ggoralski.com

Zjawiska dyfrakcji. Propagacja dowolnych fal w przestrzeni

Mikroskopy uniwersalne

Fizyka w doświadczeniach

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

Podstawy Fizyki III Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 10, Mateusz Winkowski, Jan Szczepanek

WSTĘP DO OPTYKI FOURIEROWSKIEJ

KARTA PRZEDMIOTU. Wykład Ćwiczenia Laboratorium Projekt Seminarium Liczba godzin zajęć zorganizowanych w Uczelni 45 15

WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I INNYCH KOMPETENCJI

35 OPTYKA GEOMETRYCZNA. CZĘŚĆ 2

BADANIE I ACHROMATYZACJA PRĄŻKÓW INTERFERENCYJNYCH TWORZONYCH ZA POMOCĄ ZWIERCIADŁA LLOYDA

Rys. 1 Schemat układu obrazującego 2f-2f

Metody badania kosmosu

34 OPTYKA GEOMETRYCZNA. CZĘŚĆ 1

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

Materiałoznawstwo optyczne SZKŁO. (pomiar własnow. NORMY BRANŻOWE Henc T., Pomiary optyczne, WNT Warszawa, 1964

Wyznaczanie zależności współczynnika załamania światła od długości fali światła

Podstawy fizyki wykład 8

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

Egzamin / zaliczenie na ocenę*

OPTYKA INSTRUMENTALNA

Wstęp do astrofizyki I

przenikalność atmosfery ziemskiej typ promieniowania długość fali [m] ciało o skali zbliżonej do długości fal częstotliwość [Hz]

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

LABORATORIUM OPTYKI GEOMETRYCZNEJ

POMIAR ODLEGŁOŚCI OGNISKOWYCH SOCZEWEK

Dyfrakcja. interferencja światła. dr inż. Romuald Kędzierski

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

POMIARY OPTYCZNE 1. Wykład 9. Metody sprawdzania instrumentów optycznych. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Optyka. Optyka geometryczna Optyka falowa (fizyczna) Interferencja i dyfrakcja Koherencja światła Optyka nieliniowa

LABORATORIUM FIZYKI PAŃSTWOWEJ WYŻSZEJ SZKOŁY ZAWODOWEJ W NYSIE

OPTYKA FALOWA. W zjawiskach takich jak interferencja, dyfrakcja i polaryzacja światło wykazuje naturę

POMIARY OPTYCZNE Pomiary kątów (klinów, pryzmatów) Damian Siedlecki

1100-1BO15, rok akademicki 2017/18

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

Wykład 6. Aberracje układu optycznego oka

Szczegółowe kryteria oceniania z fizyki w gimnazjum. kl. III

Zjawisko interferencji fal

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

POMIARY OPTYCZNE 1. Wykład 2. Proste przyrządy optyczne. Oko. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Ćwiczenie 12 (44) Wyznaczanie długości fali świetlnej przy pomocy siatki dyfrakcyjnej

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

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

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

POMIAR APERTURY NUMERYCZNEJ

Optyka instrumentalna

Transkrypt:

1100-1BO15, rok akademicki 2018/19 OPTYKA GEOMETRYCZNA I INSTRUMENTALNA dr hab. Rafał Kasztelanic Wykład 8

Optyka falowa cienkie warstwy climate.uvic.ca/climate-lab/front_page_pics/thin_film.html 2

Optyka falowa pierścienie Newtona Pierścienie Newtona prążki interferencyjne w kształcie pierścieni, w świetle przechodzącym (lub odbitym) przez cienkie warstwy w pobliżu styku powierzchni wypukłej i płaskiej rozdzielonych substancją o innym niż stykające się współczynniku załamania. Dla światła białego powstają wielobarwne prążki, dla monochromatycznego jasne i ciemne prążki. 3

Optyka falowa pierścienie Newtona Światło przy odbiciu zmienia swoją fazę o π/2 gdy odbija się od ośrodka o wyższym współczynniku załamania Przy odbiciu od ośrodka o niższym współczynniku załamania faza się nie zmienia Przy przejściu przez granicę między ośrodkami faza się nie zmienia en.wikipedia.org/wiki/newton%27s_rings 4

Rozdzielczość obraz punktu I = I 0 sin β/2 β/2 2 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 5 0-3,47 3-2,46-2 -1,43-1 0 1 1,43 2 2,46 3 3,47

Rozdzielczość obraz punktu Plamka Airy ego Obraz punktu po przejściu światła przez układ optyczny bez aberracji z kołową przesłoną aperturową. W dużej odległości od apertury kąt, pod jakim jest widziane pierwsze minimum, mierzony od kierunku padania światła, jest dany przybliżonym wzorem (kryterium Rayleigha): sin 1. 22 d λ długość fali światła, d średnica apertury. 6 www.microscopyu.com/tutorials/imageformation-airyna

Rozdzielczość Kryterium rozdzielczości Rayleigha: W optyce instrumentalnej przyjęło się za taką umowną granicę uznać sytuację, gdy maksimum natężenia w jednej plamce przypada na pierwsze minimum natężenia w drugiej plamce. W środku wypadkowego rozkładu natężenia światła występuje wtedy niewielkie minimum pozwalające orzec, że pochodzi ono w istocie od dwóch punktów. Określa się to mianem kryterium Rayleigha. W przypadku, gdy aberracje są zaniedbywalnie małe w porównaniu z wpływem dyfrakcji graniczna wartość dwupunktowej (kątowej) zdolności rozdzielczej według Rayleigha wynosi, zgodnie ze wzorem. r A f 1,22 2a Im mniejszy kąt graniczny tym większa (lepsza) zdolność rozdzielcza. 81% 100% 7 r A www.microscopyu.com/tutorials/imageformation-airyna

Rozdzielczość 8 www.microscopyu.com/tutorials/imageformation-airyna

Funkcja rozmycia punktu Point spread function Funkcja rozmycia punktu obrazuje jakość odwzorowania układu optycznego. Dla układu bezaberracyjnego większa źrenica umożliwia poprawienie zdolności rozdzielczej. Funkcja rozmycia punktu układu ludzkiego oka w funkcji średnicy źrenicy (linia ciągła, przerywana ograniczenie dyfrakcyjne). 9 foundationsofvision.stanford.edu/chapter-2-image-formation/

Przyrządy optyczne Motywacja Oko ludzkie jest przyrządem optycznym z określoną zdolnością rozdzielczą, która wskazuje jaka jest minimalna odległość dwóch punktów, które są rozróżniane. Zdolność rozdzielczą wyznacza się na ogół dla odległości dobrego widzenia, zwykle równej 25 cm. Wynosi ona ok. 1 minuty kątowej. Zdolność ta odpowiada zdolności rozdzielczej układu optycznego oka. Aby zobaczyć bardzo małe obiekty musimy użyć przyrządów optycznych, współpracujących z okiem. 10

Przyrządy optyczne Podział przyrządów optycznych: Przyrządy wizualne współpracujące z okiem i rozszerzające jego zdolności poznawcze Pozostałe przyrządy optyczne, w których detektorami są elementy światłoczułe Lupy Mikroskopy: biologiczne, metalograficzne, stereoskopowe, pomiarowe, konfokalne, fluorescencyjne, pracujące w podczerwieni Przyrządy lunetowe: lunety, teleskopy, teodolity, niwelatory, lornetki, celowniki, dalmierze, peryskopy Kolimatory, lunety autokolimacyjne Aparaty fotograficzne i projekcyjne: aparaty, powiększalniki, czytniki, projektory, diaskopy, episkopy, epidiaskopy, Przyrządy do analizy spektralnej: spektroskopy, spektrofotometry, monochromatory Fotometry, kalorymetry Przyrządy do pomiaru długości i kąta: goniometry, interferometry Polarymetry i polaryskopy Refraktometry Przyrządy medyczne i oftalmiczne: oftalmometry, cytoskopy, gastroskopy Reflektory 11

Przyrządy optyczne Motywacja Czułość oka 12

Przyrządy optyczne Motywacja Czułość oka 13 pl.wikipedia.org/wiki/widzenie_barwne

Przyrządy optyczne Motywacja Promieniowanie słoneczne 14 M. Pagliaro, G. Palmisano, and R. Ciriminna,Flexible Solar Cells, John Wiley, New York (2008).

Przyrządy optyczne Powiększenie wizualne [def] Powiększeniem wizualnym Γ nazywamy stosunek kąta w pod jakim widać obraz przedmiotu przez przyrząd do kąta w pod jakim widać ten przedmiot okiem nieuzbrojonym. Powiększenie wizualne może być także definiowane za pomocą tangensów kątów, a nie samych kątów. Dla promieni przyosiowych nie wpływa to na wartość powiększenia. l' w w l w D l L w' pole ostrego widzenia u człowieka wynosi ok. 1,5 stopnia, potem mamy strefę zmniejszonej ostrości która ma około 3~5 stopni, resztę generuje mózg. Odległość między czopkami ~5 µm 15

Przyrządy optyczne camera obscura Najprostszy optyczny układ obrazujący. Światło przechodzi przez mały otworek tworząc na ekranie obraz o jasności proporcjonalnej do jasności na zewnątrz oraz wielkości otworka. Jeśli otworek nie jest mały, światło utworzy na matówce koło o wielkości proporcjonalnej do wielkości otworka. Zwiększanie średnicy otworka zmniejsza ostrość obrazu. Zmniejszanie średnicy otworka poprawia ostrość, ale zmniejsza jasność. Dla otworka o wielkości porównywalnej z długością fali, na ekranie pojawia się rozmycie obrazu wywołane dyfrakcją światła na brzegach otworu. Obraz jest bardziej miękki. Powiększenie kątowe jest stałe dla przedmiotów znajdujących się w dowolnej odległości od kamery (głębia ostrości od zera do nieskończoności). d 1, 9 f 16

Przyrządy optyczne camera obscura The effect of pinhole cameras can be observed at this wall opposite some balistrarias in the Castelgrande of Bellinzona. You can see the red roofs of the houses and the green trees that lie behind the balistrarias being projected onto the wall. (wikipedia.org) Zdjęcie wykonane kamerą otworkową i aparatem z obiektywem soczewkowym. 17

Przyrządy optyczne camera obscura Canaletto i inni 18

Przyrządy optyczne camera obscura Pinhole Camera Holga 120 WPC An example of a 20 minute pinhole exposure. (wikipedia.org) 19

Przyrządy optyczne camera obscura 20 www.swiatobrazu.pl/fotografia-od-a-do-z-camera-obscura-23067.html

Przyrządy optyczne - lupa Lupa najprostszy przyrząd, często pojedyncza soczewka daje obraz prosty, pozorny, powiększony służy do bezpośredniej obserwacji małych, blisko położonych przedmiotów szkło powiększające powiększenie nie większe niż 3 razy 21 toiowo.eu/pod-lupa-mydlenie-oczu/

Przyrządy optyczne - lupa Obserwujemy przedmiot z odległości dobrego widzenia D = 25 cm y w tg w y D D y' w y w' F F -s' -s s z tg w y s s z Powiększenie wizualne lupy: Uwzględniając wzór soczewkowy i zależności geometryczne: 22 1 1 1 fs tg w y D s s s f f s f s D tg w y s z s y s f s z s y s

Przyrządy optyczne - lupa Możliwe 2 ustawienia: w ognisku, bliżej niż ognisko Jeśli przedmiot umieścimy w ognisku przedmiotowym lupy, a oko będzie pracować bez wysiłku akomodacyjnego: D f 4 Jeśli założymy, że obraz powstanie w odległości dobrego widzenia D, a oko będzie tuż za (Δ) lupą: D 1 1 f f 4 23