Rodzaje obrazów Obraz rzeczywisty a obraz pozorny cecha sposób powstania ustawienie powiększenie obraz rzeczywisty pozorny prosty odwrócony powiększony równy pomniejszony obraz rzeczywisty realna obecność w danym miejscu (np. na ekranie kinowym) faktyczny bieg promieni świetlnych z ww. miejsca do oka ludzkiego istnienie obrazu niezależne od istnienia obserwatora obraz pozorny brak obrazu w miejscu postrzegania (np. za lustrem) - niemożliwe utworzenie na ekranie, zarejestrowanie na kliszy, itp., umieszczonych w tym miejscu powstawanie w mózgu ludzkim wskutek obróbki promieni świetlnych zdających się docierać do oka z miejsca postrzegania obrazu istnienie obrazu wyłącznie dzięki istnieniu obserwatora Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 1 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 2 Zwierciadło Zwierciadło gładka powierzchnia płaska lub zakrzywiona, odbijająca znaczną część padającego na nią światła, przy minimalnym rozpraszaniu i/lub pochłanianiu rozmiary ewentualnych nieregularności powierzchni mniejsze od długości fali świetlnej rodzaje zwierciadeł ze względu na kształt powierzchni płaskie wklęsłe wypukłe rodzaje zwierciadeł (wklęsłych i wypukłych) ze względu na krzywiznę powierzchni sferyczne paraboliczne hiperboliczne cylindryczne nieregularne sposoby produkcji naparowywanie lub nanoszenie metodami chemicznymi cienkiej warstwy metalu na szkło (dawniej) polerowanie metalu Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 3 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 4 1
Oznaczenia C -środek krzywizny Zwierciadło płaskie tworzenie obrazu przedmiotu punktowego F - ognisko O - obraz P - przedmiot r - promień krzywizny f - ogniskowa o - odległość obrazu od elementu optycznego p - odległość przedmiotu od elementu optycznego przecięcie nie rzeczywistych promieni, lecz jedynie ich geometrycznych przedłużeń - obraz pozorny Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 5 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 6 Zwierciadło płaskie Zwierciadło płaskie tworzenie obrazu przedmiotu rozciągłego konwencja znaków odległość przedmiotu, odległość obrazu rzeczywistego - znak (+) odległość obrazu pozornego - znak (-) równanie zwierciadła płaskiego obraz pozorny, prosty, równy Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 7 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 8 2
Zwierciadło płaskie a zwierciadło wklęsłe Zwierciadło płaskie a zwierciadło wypukłe Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 9 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 10 Zwierciadło sferyczne wklęsłe ogniskowanie wiązki równoległej Zwierciadło sferyczne wypukłe ogniskowanie wiązki równoległej Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 11 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 12 3
Równanie zwierciadła sferycznego Równanie zwierciadła sferycznego przybliżenie wiązki przyosiowej (bardzo małe kąty) słuszne dla zwierciadła wklęsłego i wypukłego (przy zachowaniu konwencji znaków) Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 13 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 14 Konwencja znaków Zwierciadło sferyczne wklęsłe ogniskowa f zwierciadła wklęsłe (ognisko rzeczywiste) - znak (+) zwierciadła wypukłe (ognisko pozorne) - znak (-) promień krzywizny r zwierciadła wklęsłe - znak (+) zwierciadła wypukłe - znak (-) odległość przedmiotu p - zawsze znak (+) odległość obrazu o obrazy rzeczywiste (po tej samej stronie co przedmiot) - znak (+) obrazy pozorne (po przeciwnej stronie zwierciadła) - znak (-) powiększenie m obrazy proste - znak (+) obrazy odwrócone - znak (-) tworzenie obrazu przedmiotu rozciągłego rodzaj obrazu ze względu na przypadek sposób powstania ustawienie powiększenie 0 < p < f pozorny prosty powiększony p = f brak obrazu f < p < 2f powiększony p = 2f rzeczywisty odwrócony równy p > 2f pomniejszony Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 15 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 16 4
Zasady konstrukcji obrazów Powiększenie zwierciadła sferycznego definicja powiększenia liniowego praktyczny wzór na bazie podobieństwa trójkątów, zgodny z konwencją znaków Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 17 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 18 Aberracje Aberracja sferyczna aberracja optyczna - wada elementu lub układu optycznego, skutkująca deformacją utworzonego obrazu zależność położenia ogniska od odległości promienia od osi optycznej, powodująca rozmycie obrazu klasyfikacja aberracje chromatyczne aberracja wzdłużna aberracja poprzeczna aberracje Seidela (1857 r.) aberracja sferyczna aberracja komatyczna (koma) astygmatyzm dystorsja krzywizna pola Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 19 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 20 5
Aberracja sferyczna przeciwdziałanie zwierciadło paraboliczne zamiast sferycznego (wyższy koszt produkcji) Aberracja komatyczna charakterystyczne zniekształcenie (w postaci przecinka czy komety ) obrazu obiektu znacznie oddalonego od osi optycznej ograniczenie obszaru przy pomocy przesłony Courtesy of Prof. Vik Dhillon, Dept. of Physics & Astronomy, Sheffield Univ., UK Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 21 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 22 6