Optyka instrumentalna

Podobne dokumenty
Optyka instrumentalna

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

OPTYKA GEOMETRYCZNA I INSTRUMENTALNA

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

OPTYKA GEOMETRYCZNA I INSTRUMENTALNA

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

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

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

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

OPTYKA INSTRUMENTALNA

OPTYKA GEOMETRYCZNA I INSTRUMENTALNA

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

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

Rys. 1 Schemat układu obrazującego 2f-2f

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

Promienie

Optyka geometryczna MICHAŁ MARZANTOWICZ

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

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

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

Ćwiczenie 4. Część teoretyczna

Mikroskopy uniwersalne

Wstęp do astrofizyki I

Zasady konstrukcji obrazu z zastosowaniem płaszczyzn głównych

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 7, Radosław Chrapkiewicz, Filip Ozimek

Wykład Ćwiczenia Laboratorium Projekt Seminarium 15 30

Wykład 6. Aberracje układu optycznego oka

Optyka instrumentalna

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

TECHNIKI OBSERWACYJNE ORAZ METODY REDUKCJI DANYCH

6. Badania mikroskopowe proszków i spieków

OPTYKA GEOMETRYCZNA I INSTRUMENTALNA

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

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

Ć W I C Z E N I E N R O-4


Wykład XI. Optyka geometryczna

Prawa optyki geometrycznej

Ćwiczenie 53. Soczewki

LABORATORIUM OPTYKI GEOMETRYCZNEJ

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

OPTYKA GEOMETRYCZNA I INSTRUMENTALNA

LABORATORIUM OPTYKI GEOMETRYCZNEJ I INSTRUMENTALNEJ (specjalność optometria) WADY SOCZEWEK

Wstęp do astrofizyki I

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

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

WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA

Laboratorium Optyki Falowej

Ćw.6. Badanie własności soczewek elektronowych

Obrazowanie w świetle quasi-monochromatycznym, niekoherentnym przestrzennie dodają się natężenia.

Optyka instrumentalna

1100-1BO15, rok akademicki 2017/18

Ćwiczenie 42 WYZNACZANIE OGNISKOWEJ SOCZEWKI CIENKIEJ. Wprowadzenie teoretyczne.

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

POMIARY OPTYCZNE Pomiary ogniskowych. Damian Siedlecki

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

Integracja zespołów optycznych i optoelektronicznych

Sprzęt do obserwacji astronomicznych

35 OPTYKA GEOMETRYCZNA. CZĘŚĆ 2

OPTYKA W INSTRUMENTACH GEODEZYJNYCH

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

LABORATORIUM OPTYKI GEOMETRYCZNEJ

OPTYKA INSTRUMENTALNA

PODZIAŁ PODSTAWOWY OBIEKTYWÓW FOTOGRAFICZNYCH

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

Optyka kurs wyrównawczy optyka geometryczna przyrządy optyczne, aberracje r.

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

PROPAGACJA PROMIENIOWANIA PRZEZ UKŁAD OPTYCZNY W UJĘCIU FALOWYM. TRANSFORMACJE FAZOWE I SYGNAŁOWE

Załamanie na granicy ośrodków

Wykład 5 Elementy instrumentów mierniczych

Aberracja Chromatyczna

Czym obserwować niebo?

I. Mikroskop optyczny podstawowe informacje. 1. Budowa i rozchodzenie się światła wewnątrz mikroskopu.

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 17, Mateusz Winkowski, Łukasz Zinkiewicz

Równania Maxwella. Wstęp E B H J D

Wykład 6: Reprezentacja informacji w układzie optycznym; układy liniowe w optyce; podstawy teorii dyfrakcji

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

WYZNACZANIE OGNISKOWYCH SOCZEWEK

Laboratorium Informatyki Optycznej ĆWICZENIE 1. Optyczna filtracja sygnałów informatycznych

Pomiar ogniskowych soczewek metodą Bessela

Dr Piotr Sitarek. Instytut Fizyki, Politechnika Wrocławska

4.8 Wyznaczanie ogniskowych soczewek i badanie wad soczewek(o2)

Mikroskop teoria Abbego

BADANIE I ACHROMATYZACJA PRĄŻKÓW INTERFERENCYJNYCH TWORZONYCH ZA POMOCĄ ZWIERCIADŁA LLOYDA

Człowiek najlepsza inwestycja FENIKS

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

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

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 17, Radosław Chrapkiewicz, Filip Ozimek

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

Szkła specjalne Wykład 17 Właściwości optyczne Część 1 Optyczne właściwości liniowe

III. Opis falowy. /~bezet

WSTĘP DO OPTYKI FOURIEROWSKIEJ

Ćwiczenie: "Zagadnienia optyki"

34 OPTYKA GEOMETRYCZNA. CZĘŚĆ 1

Propagacja w przestrzeni swobodnej (dyfrakcja)

Katedra Fizyki i Biofizyki UWM, Instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych z biofizyki. Maciej Pyrka wrzesień 2013

Podstawy fizyki wykład 8

Fizyka Laserów wykład 5. Czesław Radzewicz

POMIARY OPTYCZNE 1. Wykład 1. Literatura; konsultacje, strona internetowa itp.; warunki zaliczenia REPETYTORIUM z optyki

ODWZOROWANIE W OŚWIETLENIU KOHERENTNYM

Transkrypt:

Optyka instrumentalna wykład 7 11 kwietnia 2019

Wykład 6 Optyka geometryczna Równania Maxwella równanie ejkonału promień zasada Fermata, zasada stacjonarnej fazy (promienie podążają wzdłuż ekstremalnej drogi optycznej) Owale Kartezjusza, punkty aplanatyczne kuli Przybliżenie przyosiowe Sferyczna granica pomiędzy ośrodkami Cienka soczewka Przybliżenie przyosiowe: zwierciadło Ogniskowanie, obrazowanie Macierze ABCD

Cienka soczewka d = 0!

Obrazowanie za pomocą cienkiej soczewki Dla r 1 = 0: Dla y = f r 2 = 0 ogniskowanie! Dla obrazowania:

Ogniskowanie, ogniskowa r 1 = 0 Aby otrzymać ognisko: dla każdego r 1 Dla cienkiej soczewki: Ogniskowa układu opisanego macierzą ABCD: r 1 = 0 Płaszczyzna główna (wyjściowa) Ognisko: dla każdego r 1 r 3 = 0

Płaszczyzny główne, punkty węzłowe H 1 H 2 h 1 h 2 H 1, H 2 - wejściowa (wyjściowa) płaszczyzna główna N 1, N 2 - wejściowy (wyjściowy) punkt węzłowy (w przyblizeniu przyosiowym leżą na płaszczyznach głównych)

Gruba soczewka Błąd f 0,1% Błąd f 2%

Dwie cienkie soczewki Możliwy układ afokalny

Obrazowanie dla dowolnego układu (w przybliżeniu przyosiowym) Odległości liczymy względem płaszczyzn głównych: 1 s 0 + h 1 + 1 s i h 2 = 1 f

Aberracje Aberracje trzeciego rzędu ( sin θ θ θ 3 /3!, cos θ 1 θ 2 /2) Sumy Seidla (Seidel, II poł. XIX w.)

Aberracje geometryczne

Aberracja sferyczna δl = B 1 ρ 3 Soczewki asferyczne...mało uniwersalne

Koma https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/31/lens-coma.svg

Astygmatyzm f S = f cos θ

Krzywizna pola Sferyczna powierzchnia obrazowa Warunek Petzvala na brak krzywizny dla układu soczewek: 1 n i f i = 0

Dystorsja Powiększenie zależne od odległości od osi optycznej Więcej: Welford, Aberrations of optical systems

Aberracja chromatyczna Ogniskowa zależy od długości fali Miara aberracji: podłużna, poprzeczna

Dublet achromatyczny Szkło lekkie, szkło ciężkie Oznaczenia: Ze wzoru soczewkowego: Achromatyczność: korekcja dla 2 długości fali Sklejone 2 soczewki cienkie: d = 0

Liczba Abbego Wprowadzamy 3. długość fali (Ż), pomiędzy C i N. Ale Liczba Abbego (dla szkła) V miara dyspersji szkła Duże V (50 70) niewielka dyspersja (szkło kronowe, crown glass) Małe V (25 50) duża dyspersja (szkło flint, flint glass) Warunki na dublet achromatyczny: 2 równiania, 3 niewiadome Skupiająca + rozpraszająca Achromat 2 długości fali Apochromat 3 długości fali (drogie szkła lub CaF 2 )

Mapa szkieł https://commons.wikimedia.org/wiki/file:abbe-diagram_2.svg

Miary jakości układu optycznego Funkcja rozmycia punktu (point spread function, PSF) Obraz punktu zależy od położenia punktu w płaszczyźnie przedmiotowej Natężenie w płaszczyźnie wyjściowej Dowolny przedmiot: zakładamy liniowość układu obrazującego W praktyce: 2-wymiarowe rozkłady dla kilku punktów w płaszczyźnie przedmiotowej

Miary jakości układu optycznego Funkcja przenoszenia modulacji (MTF modulation transfer function) MTF to widzialność prążków przestrzennych w płaszczyźnie wyjściowej MTF zależy od położenia w płaszczyźnie przedmiotowej, oraz od częstotliwości i orientacji prążków (płaszczyzna sagitalna, tangencjalna) MTF dla obiektywu (Carl Zeiss Planar, f = 50 mm) f/2 f/5,6 10, 20, 40 mm -1 Położenie w płaszczyźnie obrazowej

MTF test target

Ray tracing śledzenie promieni Numeryczna propagacja promieni przez układ optyczny Parametry układu: jasność (apertura), pole widzenia, odłegłość obrazowa, przedmiotowa. Śledzenie pęków promieni z kilu punktów w płaszczyźnie przedmiotowej Analiza: różnice dróg optycznych (miary aberracji), PSF, MTF Optymalizacja: modyfikacja promieni krzywizny, kształtu (powierzchnie asferyczne), odległości, rodzaju szkła -> numeryczna minimalizacja aberracji (różne miary, np. minimalna średnia ważona rozmiaru PSF dla kilku pól i kolorów). Pakiety oprogramowania: Zemax, Code V, OSLO -> OSLO Edu