OPTYKA GEOMETRYCZNA I INSTRUMENTALNA

Podobne dokumenty
OPTYKA GEOMETRYCZNA I INSTRUMENTALNA

Optyka instrumentalna

WSTĘP DO OPTYKI FOURIEROWSKIEJ

Mikroskopy uniwersalne

Optyka instrumentalna

Wstęp do astrofizyki I

Wstęp do astrofizyki I

Wykład 17: Optyka falowa cz.1.

OPTYKA INSTRUMENTALNA

Prawa optyki geometrycznej

Ćwiczenie: "Zagadnienia optyki"


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

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

Optyka geometryczna MICHAŁ MARZANTOWICZ

Ćwiczenie 4. Część teoretyczna

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

Mikroskop teoria Abbego

Wykład XI. Optyka geometryczna

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

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

OPTYKA FALOWA I (FTP2009L) Ćwiczenie 2. Dyfrakcja światła na szczelinach.

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

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

1100-1BO15, rok akademicki 2017/18

OPTYKA GEOMETRYCZNA I INSTRUMENTALNA

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

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

PODZIAŁ PODSTAWOWY OBIEKTYWÓW FOTOGRAFICZNYCH

6. Badania mikroskopowe proszków i spieków

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

Dyfrakcja. interferencja światła. dr inż. Romuald Kędzierski

FIZYKA 2. Janusz Andrzejewski

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

OPTYKA GEOMETRYCZNA I INSTRUMENTALNA

Ćwiczenie 53. Soczewki

ZADANIE 111 DOŚWIADCZENIE YOUNGA Z UŻYCIEM MIKROFAL

18 K A T E D R A F I ZYKI STOSOWAN E J

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

Wykład 16: Optyka falowa

POMIARY OPTYCZNE 1. Proste przyrządy optyczne. Damian Siedlecki

WYZNACZANIE DŁUGOŚCI FALI ŚWIETLNEJ ZA POMOCĄ SIATKI DYFRAKCYJNEJ

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

Wykład 16: Optyka falowa

WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA

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

Podstawy fizyki wykład 8

Rys. 1 Interferencja dwóch fal sferycznych w punkcie P.

Wykład Ćwiczenia Laboratorium Projekt Seminarium 15 30

OPTYKA INSTRUMENTALNA

Dr Piotr Sitarek. Instytut Fizyki, Politechnika Wrocławska

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

Pomiar długości fali świetlnej i stałej siatki dyfrakcyjnej.

Ćwiczenie 2. Interferometr Ronchiego - badanie jakości soczewek. Sensor Shack ahartmann a badanie frontów sferycznych i porównanie z falą płaską.

OPTYKA GEOMETRYCZNA I INSTRUMENTALNA

Optyka instrumentalna

BADANIE I ACHROMATYZACJA PRĄŻKÓW INTERFERENCYJNYCH TWORZONYCH ZA POMOCĄ ZWIERCIADŁA LLOYDA

LABORATORIUM FIZYKI PAŃSTWOWEJ WYŻSZEJ SZKOŁY ZAWODOWEJ W NYSIE

interferencja, dyspersja, dyfrakcja, okna transmisyjne Interferencja

PDF stworzony przez wersję demonstracyjną pdffactory Agata Miłaszewska 3gB

Oscylator wprowadza lokalne odkształcenie s ośrodka propagujące się zgodnie z równaniem. S 0 amplituda odkształcenia. f [Hz] - częstotliwość.

Wykład 6. Aberracje układu optycznego oka

Problemy optyki falowej. Teoretyczne podstawy zjawisk dyfrakcji, interferencji i polaryzacji światła.

OPTYKA W INSTRUMENTACH GEODEZYJNYCH

Ć W I C Z E N I E N R O-4

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

Oscylator wprowadza lokalne odkształcenie s ośrodka propagujące się zgodnie z równaniem. S 0 amplituda odkształcenia. f [Hz] -częstotliwość.

OPTYKA INSTRUMENTALNA

Załamanie na granicy ośrodków

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

OPTYKA GEOMETRYCZNA I INSTRUMENTALNA

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

Zjawiska dyfrakcji. Propagacja dowolnych fal w przestrzeni

Aberracja Chromatyczna

POMIARY OPTYCZNE Pomiary ogniskowych. Damian Siedlecki

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

LABORATORIUM FIZYKI PAŃSTWOWEJ WYŻSZEJ SZKOŁY ZAWODOWEJ W NYSIE

Dyfrakcja. Dyfrakcja to uginanie światła (albo innych fal) przez drobne obiekty (rozmiar porównywalny z długością fali) do obszaru cienia

Interferencja. Dyfrakcja.

Laboratorium Optyki Falowej

Szkła specjalne Wykład 17 Właściwości optyczne Część 1 Optyczne właściwości liniowe

Optyka instrumentalna

TECHNIKI OBSERWACYJNE ORAZ METODY REDUKCJI DANYCH

Ćwiczenie 4. Doświadczenie interferencyjne Younga. Rys. 1

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

WSTĘP DO OPTYKI FOURIEROWSKIEJ

Falowa natura światła

Fotogrametria. ćwiczenia. Uniwersytet Rolniczy Katedra Geodezji Rolnej, Katastru i Fotogrametrii

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

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

Wstęp do fotografii. piątek, 15 października ggoralski.com

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

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

TECHNIKI OBSERWACYJNE ORAZ METODY REDUKCJI DANYCH

Wykład 17: Optyka falowa cz.2.

Fotonika. Plan: Wykład 2: Elementy refrakcyjne i dyfrakcyjne

Sprzęt do obserwacji astronomicznych

ODWZOROWANIE W OŚWIETLENIU KOHERENTNYM

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

Transkrypt:

1100-1BO15, rok akademicki 2018/19 OPTYKA GEOMETRYCZNA I INSTRUMENTALNA dr hab. Rafał Kasztelanic Wykład 7

Dystorsja Zależy od wielkości pola widzenia. Dystorsja nie wpływa na ostrość obrazu lecz dokonuje zniekształcenia geometrycznego. www.uni-koeln.de/~al001/radcor_files 2

Dystorsja 3 eckop.com/aberrations/

Dystorsja Przykłady 4

Aberracje monochromatyczne Wielomiany Zernickego: 5 www.allaboutvision.com

Aberracje monochromatyczne Wielomiany Zernickego: Pryzmat Rozogniskowanie Astygmatyzm Koma Aberracja sferyczna 6 it.wikipedia.org

Aberracje chromatyczne chromatyzm położenia www.edmundoptics.com 7

Aberracje chromatyczne chromatyzm położenia www.edmundoptics.com aberracja podłużna = f f - f c (aberracja położenia) aberracja poprzeczna (minimalna średnica plamki) 8 LCA = F ν

Aberracje chromatyczne chromatyzm powiększenia www.edmundoptics.com y' y' 2 F 1 C y' 2 y' y' 0 486,13 nm 656,27 nm 587,56 nm 0 d 1 9

Aberracje chromatyczne briankoberlein.com www.edmundoptics.com 10 www.picturecode.com

Aberracje chromatyczne Pojedyncza soczewka jest obarczona aberracją chromatyczną Dublet achromatyczny korekcja aberracji chromatycznej F 1 ν 1 + F 2 ν 2 = 0 F moc optyczna ν dyspersja www.edmundoptics.com F 2 = ν 2 ν 1 F 1 11

Aberracje chromatyczne Dublet achromatyczny korekcja aberracji chromatycznej Szkło kronowe (crown) szkło optyczne o dużej zawartości tlenku potasu (K 2 O), charakteryzujące się dużą przejrzystością. Ma niski współczynnik załamania światła (1,45 1,6) i niską dyspersję (liczba Abbego ok. 60). Flint szkło optyczne o wysokiej zdolności rozszczepiania światła. Ma współczynnik załamania światła w granicach 1,55 1,9 i wysoką dyspersję (liczba Abbego 50 55). 12

Aberracje chromatyczne Układ optyczny korygujący aberrację chromatyczną dla dwóch długości fali achromat, dla trzech apochromat, dla czterech superachromat. Obie soczewki muszą być wykonane z różnych materiałów i mieć różnoimienne moce optyczne. Zwykle dąży się do tego, aby różnica współczynników dyspersji była duża, gdyż wtedy wystarczą mniejsze moce soczewek. 13 www.edmundoptics.com

Aberracje chromatyczne Skorygowanie chromatyzmu dla pewnej liczby długości fal nie gwarantuje korekcji dla pozostałej części widma. Powstaje tzw. chromatyzm wtórny. Achromat Apochromat 14 www.edmundoptics.com

Aberracje chromatyczne www.olympus-lifescience.com 15 www.subclub.org

Aberracje chromatyczne Tryplet Cooke a Obiektyw zaprojektowany i opatentowany w roku 1893 przez Dennisa Taylora zatrudnionego przez Cooke of York (stąd nazwa). Pierwszy obiektyw eliminujący w znacznym stopniu większość aberracji. Składa się z rozpraszającej soczewki ze szkła flintowego i dwóch soczewek skupiających ze szkła kronowego. 16

Aberracje oka Aberracja sferyczna istotna i różna w różnych przypadkach. Astygmatyzm istotny i różny w różnych przypadkach. Koma zaniedbywalna. Chromatyzm istotny. Aberracje wyższych rzędów istotne w szczególnych warunkach obserwacji. Dystorsja zaniedbywalna. Mózg ludzki jest w stanie zaadaptować się do wielu aberracji, korygując obraz. 17

Aberracje a przesłony Aberracje aperturowe przedmiot znajduje się na osi optycznej: aberracja sferyczna, chromatyzm położenia, Wielkość aberracji zależy od wielkości przysłony aperturowej. 18

Aberracje a przesłony Aberracje polowe przedmiot leży poza osią optyczną układu: koma, krzywizna pola i astygmatyzm, dystorsja, chromatyzm powiększenia Wielkość aberracji zależy od odległości punktu przedmiotowego od osi (y), czyli od kąta polowego. 19

Aberracje - diagram śladowy Równomiernie rozłożony w kącie bryłowym pęk promieni wychodzący ze źródła punktowego prowadzony jest przez układ i uderza w ekran. Kształt plamki i rozkład punktów przebicia tych promieni określają rozkład energii w plamce aberracyjnej. 20

Aberracje - diagram śladowy Aberracja chromatyczna Coma Astygmatyzm Krzywizna pola 21 customers.zemax.com/os/resources/learn/knowledgebase/how-to-design-a-singlet-lens

Głębia ostrości głębia ostrości mała duża 22

Głębia ostrości im mniejsza przysłona, tym większa głębia ostrości im odległość ustawienia ostrości obiektywu mniejsza, tym mniejsza głębia ostrości im krótsza ogniskowa tym większa głębia ostrości w fotografii: odległość hiperfokalna H odległość od aparatu gdzie dla danej przysłony ostre są wszystkie obiekty począwszy od tej odległości aż do nieskończoności) H 2 f Nc N liczba przysłony, c krążek rozmycia (Airy) photographylife.com 23

Głębia ostrości 24 photographylife.com/what-is-depth-of-field

Głębia ostrości pl.pinterest.com/pin/816347869928675932/ photography.tutsplus.com 25

Optyka falowa Zasada Huygensa każdy punkt do którego dotrze fala staje się nowym źródłem fali kulistej. Fale te nakładają się zgodnie z zasadą superpozycji. W efekcie pojawiają się obszary wzmocnienia i osłabienia rozchodzących się fal (interferencja konstruktywna lub destruktywna). 26

Optyka falowa - interferencja Interferencja: nakładanie się fal prowadzące do zwiększania lub zmniejszania amplitudy fali wypadkowej. y P A sin t A t 1 sin 1 1 2 2 2 27

Optyka falowa - interferencja Pojedyncza szczelina Propagację fali elektromagnetycznej za przeszkodą możemy sobie wyobrażać za Huygensem jako falę pochodzącą ze zbioru punktowych źródeł światła umieszczonych w płaszczyźnie przesłony. 28

Optyka falowa - interferencja Pojedyncza szczelina I = I 0 sin β/2 β/2 2 Warunki na występowanie minimum: πdsinθ λ = mπ m = ±1, ±2, ±3, 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0-3,47 3-2,46-2 -1,43-1 0 1 1,43 2 2,46 3 3,47 29

Optyka falowa - dyfrakcja Doświadczenie Younga 2 szczeliny Dyfrakcja ugięcie na przeszkodzie maksimum: d sinα k = kλ k Z, k d λ, d λ minimum: d sinα k = 2k + 1 2 λ k Z, k 2d λ 2λ, 2d λ 2λ 30

Optyka falowa - dyfrakcja Doświadczenie Younga 2 szczeliny 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0-0.1-0.08-0.06-0.04-0.02 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 31

Optyka falowa siatka dyfrakcyjna Wzór siatki dyfrakcyjnej: d sin k k k 0, 1, 2,... d stała siatki k rząd ugięcia, numer wzmocnienia 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 32 0

Optyka falowa siatka dyfrakcyjna 1 0.9 Da Ia siatka dyfrakcyjna 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 33

Optyka falowa siatka dyfrakcyjna Przykładowa siatka płyta CD Odległość między ścieżkami: d = 1,6 μm Liczba linii na mm: N = 625 Długość fali (laser He-Ne): = 632,8 nm Rzędy ugięcia: Czyli: 1 3 k 23,2972 2 52,2791 nie ma k arcsin d Rozdzielczość siatki dyfrakcyjnej: Określa możliwość rozdzielenia dwóch długości fali różniących się o Maksimum od jednej wypada w pierwszym minimum od drugiej (kryterium Rayleigha) Nd sin sin gdzie: θ 0 kąt padania wiązki na siatkę 0 0,506 nm (2 rząd) 34