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

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

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

Optyka. Wykład VII Krzysztof Golec-Biernat. Prawa odbicia i załamania. Uniwersytet Rzeszowski, 22 listopada 2017

Optyka geometryczna MICHAŁ MARZANTOWICZ

Podstawy fizyki wykład 8

Wykład XI. Optyka geometryczna

Ćwiczenia z mikroskopii optycznej

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

Prawa optyki geometrycznej

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

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

Dr Piotr Sitarek. Instytut Fizyki, Politechnika Wrocławska

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

Falowa natura światła

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

Optyka geometryczna. dr inż. Ireneusz Owczarek CMF PŁ 2012/13

ŚWIATŁO I JEGO ROLA W PRZYRODZIE

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

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

Ćwiczenie: "Zagadnienia optyki"

OPTYKA GEOMETRYCZNA I INSTRUMENTALNA

34 OPTYKA GEOMETRYCZNA. CZĘŚĆ 1

Wstęp do astrofizyki I

- pozorny, czyli został utworzony przez przedłużenia promieni świetlnych.

Wstęp do astrofizyki I

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

Optyka 2012/13 powtórzenie

SCENARIUSZ LEKCJI Z WYKORZYSTANIEM TIK

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

Wyznaczanie zależności współczynnika załamania światła od długości fali światła

Fala elektromagnetyczna o określonej częstotliwości ma inną długość fali w ośrodku niż w próżni. Jako przykłady policzmy:

Optyka. Wykład V Krzysztof Golec-Biernat. Fale elektromagnetyczne. Uniwersytet Rzeszowski, 8 listopada 2017

ZAGADNIENIA na egzamin klasyfikacyjny z fizyki klasa III (IIIA) rok szkolny 2013/2014 semestr II

optyk e geometryczna, Prawa i zasady Optyka geometryczna Odbicie s wiatła Notatki Notatki Notatki Notatki dr inz. Ireneusz Owczarek 2013/14

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

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

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

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z FIZYKI

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

Plan wynikowy (propozycja)

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

- 1 - OPTYKA - ĆWICZENIA

OPTYKA. Leszek Błaszkieiwcz

Uwzględniając związek między okresem fali i jej częstotliwością T = prędkość fali można obliczyć z zależności:

Soczewki. Ćwiczenie 53. Cel ćwiczenia

Ćwiczenie Nr 11 Fotometria

Wykład I Krzysztof Golec-Biernat Optyka 1 / 16

Rozdział 9. Optyka geometryczna

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

35 OPTYKA GEOMETRYCZNA. CZĘŚĆ 2

LABORATORIUM FIZYKI PAŃSTWOWEJ WYŻSZEJ SZKOŁY ZAWODOWEJ W NYSIE

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

Ćwiczenie 53. Soczewki

OPTYKA GEOMETRYCZNA I INSTRUMENTALNA

TARCZA KOLBEGO V 7-22

Wykład 11 Elementy optyki geometrycznej Widmo i natura światła

12.Opowiedz o doświadczeniach, które sam(sama) wykonywałeś(aś) w domu. Takie pytanie jak powyższe powinno się znaleźć w każdym zestawie.

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

Załamanie na granicy ośrodków

KARTA PRZEDMIOTU. Informacje ogólne WYDZIAŁ MATEMATYCZNO-PRZYRODNICZY. SZKOŁA NAUK ŚCISŁYCH UNIWERSYTET KARDYNAŁA STEFANA WYSZYŃSKIEGO W WARSZAWIE

Równania Maxwella. prawo Faraday a. I i uogólnione prawo Ampera. prawo Gaussa. D ds = q. prawo Gaussa dla magnetyzmu. si la Lorentza E + F = q( Fizyka

Wymagania programowe R - roz sze rza jąc e Kategorie celów poznawczych A. Zapamiętanie B. Rozumienie C. Stosowanie wiadomości w sytuacjach typowych

OPTYKA W INSTRUMENTACH GEODEZYJNYCH

Promienie


Prawo odbicia światła. dr inż. Romuald Kędzierski

Ćwiczenie 42 WYZNACZANIE OGNISKOWEJ SOCZEWKI CIENKIEJ. Wprowadzenie teoretyczne.

Ćw. 20. Pomiary współczynnika załamania światła z pomiarów kąta załamania oraz kąta granicznego

Fala jest zaburzeniem, rozchodzącym się w ośrodku, przy czym żadna część ośrodka nie wykonuje zbyt dużego ruchu

Fale elektromagnetyczne. Obrazy.

TECHNIKI OBSERWACYJNE ORAZ METODY REDUKCJI DANYCH

Szczegółowe kryteria oceniania z fizyki w gimnazjum. kl. III

Pytania do ćwiczeń na I-szej Pracowni Fizyki

FIZYKA KLASA III GIMNAZJUM

Przedmiotowy system oceniania do części 2 podręcznika Klasy 3 w roku szkolnym sem I

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

ELEMENTY OPTYKI Fale elektromagnetyczne Promieniowanie świetlne Odbicie światła Załamanie światła Dyspersja światła Polaryzacja światła Dwójłomność

Wyznaczanie współczynnika załamania światła za pomocą mikroskopu i pryzmatu

6.4. Dyfrakcja fal mechanicznych.

Podstawowe informacje o przedmiocie (niezależne od cyklu)

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

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

TECHNIKI OBSERWACYJNE ORAZ METODY REDUKCJI DANYCH

WYMAGANIA EDUKACYJNE I KRYTERIA OCENIANIA Z FIZYKI KLASA III

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

Przyrząd słuŝy do wykonywania zasadniczych ćwiczeń uczniowskich z optyki geometrycznej.

- Wydział Fizyki Zestaw nr 2. Krzywe stożkowe


Wyznaczanie ogniskowej soczewki za pomocą ławy optycznej

Przedmiotowy system oceniania z fizyki dla klasy III gimnazjum

WYDZIAŁ.. LABORATORIUM FIZYCZNE

Fizyka fal cyrklem i linijką

Szczegółowy rozkład materiału z fizyki dla klasy III gimnazjum zgodny z nową podstawą programową.

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

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

Fizyka elektryczność i magnetyzm

Wykłady z Fizyki. Optyka

Zaznacz prawdziwą odpowiedź: Fale elektromagnetyczne do rozchodzenia się... ośrodka materialnego A. B.

Natura światła. W XVII wieku ścierały się dwa, poglądy na temat natury światła. Isaac Newton

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

Transkrypt:

Optyka Wykład IX Krzysztof Golec-Biernat Optyka geometryczna Uniwersytet Rzeszowski, 13 grudnia 2017 Wykład IX Krzysztof Golec-Biernat Optyka 1 / 16

Plan Dyspersja chromatyczna Przybliżenie optyki geometrycznej Zasada Fermata Zwierciadła eliptyczne Zwierciadła paraboliczne Zwierciadła sferyczne Źródło rysunków do wykładu: Wikipedia, D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Podstawy fizyki, tom4, PWN 2014 Wykład IX Krzysztof Golec-Biernat Optyka 2 / 16

Uzupełnienie - dyspersja chromatyczna Współczynnik załamania n zależy od długości fali. Na przykład dla szkła Fala niebieska ma większy współczynnik załamania niż fala czerwona. Przy padaniu z powietrza do szkła fala niebieska jest silniej załamana niż fala czerwona. Wykład IX Krzysztof Golec-Biernat Optyka 3 / 16

Dyspersja w pryzmacie Padające białe światło słoneczne jest rozszczepione na składowe o różnych kolorach (długościach fali λ). Pryzmat to analizator rozkładu Fouriera światła białego E( r, t) = E( k) e i( k r ω(λ)t) ω(λ) = c k = 2πc λ k Składowe sumy odpowiadają falom o różnych kolorach. Wykład IX Krzysztof Golec-Biernat Optyka 4 / 16

Tęcza Całkowite wewnętrzne odbicie rozszczepionego światła słonecznego w kropelkach wody Tęcza pierwotna pod kątem 42 do horyzontu z jednokrotnym odbiciem. Tęcza wtórna pod kątem 52 z dwukrotnym odbiciem. W tęczy wtórnej sekwencja kolorów jest odwrócona. Wykład IX Krzysztof Golec-Biernat Optyka 5 / 16

Przybliżenie optyki geometrycznej Długość fali światła widzialnego λ 10 7 m jest dużo mniejsza niż makroskopowe przeszkody, otwory, etc. o wymiarze d 1 (mm km). λ d Propagację takich fal opisujemy jako propagację promieni świetlnych wzdłuż linii prostych. Jest to przybliżenie optyki geometrycznej. Dla długości fal porównywalnych z wymiarami przeszkód lub otworów λ d musimy powrócić do natury falowej światła z interferencją i dyfrakcją. Wykład IX Krzysztof Golec-Biernat Optyka 6 / 16

Zasada Fermata jako podstawa optyki geometrycznej Zasada Fermata Promień świetlny porusza się z punktu A do punktu B po drodze wymagającej minimalnego czasu do przebycia w stosunku do dróg sąsiednich. Jak najszybciej dotrzeć do tonącego? Dla soczewkowania grawitacyjnego czas jest maksymalny. Prawa optyki geometrycznej wynikają z zasady Fermata. Wykład IX Krzysztof Golec-Biernat Optyka 7 / 16

Prawa optyki geometrycznej z zasady Fermata Prawo odbicia - kąt padania równa się kątowi odbicia: α = β T (x) = l1 + l2 = v 1 v 1 dt dx = x v 1 x 2 + a 2 x 2 + a 2 (d x)2 + b 2 + v 1 sin α = sin β v 1 d x v 1 (d x)2 + b 2 = 0 Prawo Snelliusa: n 1 sin α = n 2 sin β (n 1 = c v 1, n 2 = c v 2 ) T (x) = l1 + l2 = v 1 v 2 dt dx = x v 1 x 2 + a 2 x 2 + a 2 (d x)2 + b 2 + v 1 n 1 sin α = n 2 sin β v 2 d x v 2 (d x)2 + b 2 = 0 Wykład IX Krzysztof Golec-Biernat Optyka 8 / 16

Zwierciadło eliptyczne Odległość dowolnego punktu elipsy P od ognisk elipsy F 1 i F 2 jest stała F 1P + PF 2 = const 2a Z zasady Fermata - wszystkie promienie świetlne emitowane z ogniska F 1 w chwili t = 0 docierają do ogniska F 2 w tym samym czasie t = 2a c Wykład IX Krzysztof Golec-Biernat Optyka 9 / 16

Zwierciadło eliptyczne W każdym punkcie odbicia, kąt padania jest równy kątowi odbicia. Kąty liczone są względem prostej normalnej ( ) do elipsy w punkcie odbicia. Wykład IX Krzysztof Golec-Biernat Optyka 10 / 16

Zwierciadło paraboliczne Odległość dowolnego punktu paraboli P od ogniska F jest równa odległości tego punktu od kierownicy L FP = PQ Z zasady Fermata - wszystkie promienie emitowane równolegle do osi paraboli skupiają się w ognisku F. Wykład IX Krzysztof Golec-Biernat Optyka 11 / 16

Zwierciadło paraboliczne Droga każdego z promieni jest równa odległości górnej linii od kierownicy paraboli. Jeżeli f jest odległością ogniska do najniższego punktu paraboli (0, 0) to równanie paraboli ma postać f nazywamy ogniskową zwierciadła y = 1 4f x 2 Wykład IX Krzysztof Golec-Biernat Optyka 12 / 16

Zastosowanie w astronomii Zwierciadła paraboliczne jako refraktory w teleskopach astronomicznych. Radioteleskop w Arecibo w Portoryko o średnicy czaszy 305 m Skupiają w ognisku promienie nadbiegające z daleka (z nieskończoności). Telskopy rejestrują promieniowanie w zakresie radiowym, widzialnym i podczerwonym. Wykład IX Krzysztof Golec-Biernat Optyka 13 / 16

Zwierciadła sferyczne Zwierciadło paraboliczne można przybliżyć zwierciadłem sferycznym dla promieni bliskich osi zwierciadła Sfera o promieniu r i środku na osi y, przechodząca przez punkt (0, 0) x 2 + (y r) 2 = r 2 => x 2 + (y 2 2yr + r 2 ) = r 2 Dla promieni bliskich osi y punkty odbicia mają współrzędną y 0. x 2 2yr = 0 => y = 1 2r x 2 Otrzymujemy równanie paraboli o ogniskowej f = r/2. Wykład IX Krzysztof Golec-Biernat Optyka 14 / 16

Zwierciadła sferyczne wklęsłe wypukłe Promienie równoległe bliskie osi zwierciadła sferycznego wklęsłego skupiają się w ognisku rzeczywistym F - ogniskowa f > 0 Dla zwierciadła sferycznego wypukłego ognisko pozorne F - promienie nie skupiają się w nim lecz wytwarzają takie wrażenie w oku - ogniskowa f < 0 Wykład IX Krzysztof Golec-Biernat Optyka 15 / 16

Zadania 1. Wyprowadzić prawa optyki geometrycznej z zasady Fermata. 2. Udowodnić równanie paraboli w podanym na wykładzie przypadku. 3. Udowodnić, że ognisko zwierciadła sferycznego leży w połowie promienia r. Wykład IX Krzysztof Golec-Biernat Optyka 16 / 16