Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

1) Optické zobrazení 2) Zobrazení rovinným zrcadlem 3) Zobrazení kulovým zrcadlem 4) Zobrazovací rovnice kulového zrcadla 5) Čočky 6) Zobrazení tenkou.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "1) Optické zobrazení 2) Zobrazení rovinným zrcadlem 3) Zobrazení kulovým zrcadlem 4) Zobrazovací rovnice kulového zrcadla 5) Čočky 6) Zobrazení tenkou."— Transkript prezentace:

1

2

3 1) Optické zobrazení 2) Zobrazení rovinným zrcadlem 3) Zobrazení kulovým zrcadlem 4) Zobrazovací rovnice kulového zrcadla 5) Čočky 6) Zobrazení tenkou čočkou 7) Oko 8) Subjektivní a objektivní optické přístroje

4 1. Optické zobrazení Geometrická (paprsková) optika -fyzikální obor, v němž se při popisu šíření světla a vytváření obrazů předmětů využívá model světelného paprsku - je založena na obecných principech paprskové optiky: 1. Přímočaré šíření světla 2. Zákon odrazu 3. Zákon lomu 4. Nezávislost chodu světelných paprsků - zanedbává částicový a vlnový charakter světla

5 Předmět -je zobrazovaný objekt, z jehož jednotlivých bodů vycházejí svazky jednotlivých paprsků, které vstupují do zobrazovací soustavy Obr.: Přímé vidění okem předmět obraz Obraz předmětu -je souhrn všech bodů zobrazovaného předmětu, z nichž vycházejí svazky jednotlivých paprsků Optické zobrazení je postup, kterým získáváme optické obrazy bodů (předmětů)

6 Optická (zobrazovací) soustava -je souhrn optických prostředí, která mění směr chodu paprsků - optickými soustavami získáváme 2 druhy obrazů : Skutečný (reálný) obraz paprsky vystupující z optické soustavy jsou sbíhavé (obraz lze zachytit na stínítku)

7 Neskutečný (zdánlivý) obraz paprsky vystupující z optické soustavy jsou rozbíhavé (obraz nelze zachytit na stínítku) Předmětový prostor -prostor před optickou soustavou, ve kterém se nachází předmět Obrazový prostor -prostor za optickou soustavou, v němž může ležet obraz předmětu

8 ZOBRAZOVÁNÍ POMOCÍ ZRCADEL ZRCADLO je hladká optická plocha, jejíž nerovnosti lze pro optické zobrazení zanedbat – využívá zákona odrazu – zobrazovat můžeme pomocí zrcadla: rovinné kulové duté (konkávní) vypuklé (konvexní) – skutečný obraz se vytváří před zrcadlem, zdánlivý za ním

9 2. Zobrazení rovinným zrcadlem Rovinné zrcadlo = lesklá rovinná plocha

10 a – předmětová vzdálenost a´– obrazová vzdálenost Obraz je vždy zdánlivý, přímý a má stejnou velikost jako předmět. Obraz je souměrný s předmětem podle roviny zrcadla a stranově převrácený. Konstrukce obrazu bodu v rovinném zrcadle

11 3. Zobrazení kulovým zrcadlem duté (konkávní) zrcadlo vypuklé (konvexní) zrcadlo C – střed křivosti r – poloměr křivosti, r = |CV| o – optická osa zrcadla V – vrchol zrcadla F – ohnisko a´ – obrazová vzdálenost y; y´ – výška předmětu, obrazu a – předmětová vzdálenost y a F + F +y a f – ohnisková vzdálenost; f = r/2 f f

12 1 3 1 Při geometrické konstrukci obrazu využíváme dva ze 3 význačných paprsků : 3. Paprsek procházející bodem F odrážející se rovnoběžně s optickou osou 1. Paprsek procházející středem křivosti C zrcadla se odráží po stejné trajektorii 2. Paprsek dopadající rovnoběžně s optickou osou na zrcadlo a odrážející se do bodu F A CF V A CFV 2 2 A´ 3

13 Znaménková dohoda : a, a´ – má kladnou hodnotu před zrcadlem (skutečný obraz), zápornou za ním (zdánlivý obraz) r,f – duté zrcadlo – kladné hodnoty – vypuklé zrcadlo – záporné hodnoty y, y´ - nad optickou osou - kladné hodnoty pod optickou osou – záporné hodnoty

14 Konstrukce obrazu předmětu v dutém zrcadle CF V a > 2f A B B´ A´ a = 2f A B CFV B´ A´= Obraz: - skutečný - převrácený - zmenšený Obraz: - skutečný - převrácený - stejně velký 2f > a´ > f a´= 2f

15 A B CF V a > 2f > f AB B´ A´ CFV a < f B´ A´ Obraz: - skutečný - převrácený - zvětšený a´ > 2f Obraz: - neskutečný - vzpřímený - zvětšený a´< 0

16 Konstrukce obrazu předmětu ve vypuklém zrcadle Obraz: - neskutečný - vzpřímený - zmenšený f < a´< 0 a > 0 A B CF V B´ A´

17 Animace konstrukce obrazu při zobrazení zrcadlem

18 4. Zobrazovací rovnice kulového zrcadla a´ – obrazová vzdálenost a – předmětová vzdálenost f – ohnisková vzdálenost;

19 Poměr výšky obrazu y´ a výšky předmětu y PŘÍČNÉ ZVĚTŠENÍ Z Z > 0 – obraz je vzpřímený a zdánlivý Z < 0 – obraz je převrácený a skutečný IZI > 1 – obraz je zvětšený IZI < 1 – obraz je zmenšený IZI = 1 – obraz je stejně velký

20 Z podobnosti trojúhelníků plyne:

21 Úlohy: Sestrojte obraz předmětu o výšce 0,5 cm, který se nachází ve vzdálenosti 15 cm od vrcholu zrcadla. Řešte pro duté a vypuklé zrcadlo o poloměru křivosti 8 cm. [5,5 cm; -3,2 cm] Dutým zrcadlem o ohniskové vzdálenosti 30 cm byl vytvořen skutečný desetkrát zvětšený obraz. Určete vzdálenost předmětu a obrazu od vrcholu zrcadla. [a = 33 cm; a´ = 330 cm] Duté zrcadlo o ohniskové vzdálenosti 20 cm vytváří zdánlivý, dvakrát zvětšený obraz předmětu. V jaké vzdálenosti od zrcadla je předmět? Určete příčné zvětšení obrazu pro stejně zakřivené zrcadlo vypuklé a při stejné vzdálenosti předmětu od zrcadla. [0,3 m; 0,4] Řešení:

22 ČOČKA = čiré optické prostředí omezené dvěma opticky hladkými plochami, určené k optickému zobrazení – využívá zákona lomu 5. Čočky – rozdělení čoček: SPOJKYROZPTYLKY (konkávní) (konvexní)

23 Spojky – druhy spojek: a)dvojvypuklá b)ploskovypuklá c) dutovypuklá d) schém. značka spojky – mění rovnoběžný svazek paprsků ve svazek sbíhavý – uprostřed nejtlustší

24 Rozptylky – druhy rozptylek: d)dvojdutá e)ploskodutá f)vypuklodutá h) schém. značka rozptylky – mění rovnoběžný svazek paprsků ve svazek rozbíhavý – uprostřed je nejtenší

25 6. Zobrazení tenkou čočkou C 1, C 2 – středy křivosti r 1, r 2 – poloměry křivosti lám. ploch o – optická osa čočky V 1, V 2 – vrcholy čočky F – předmětové ohnisko O – optický střed čočky F ´– obrazové ohnisko F´ + F + F + + |V 1 V 2 | – tloušťka čočky

26 F – předmětové ohnisko F ´– obrazové ohnisko spojka (skutečné) rozptylka (neskutečné) spojka (skutečné) rozptylka (neskutečné) Předmětový prostor – prostor, ze kterého světlo do čočky vstupuje (prostor před čočkou) Obrazový prostor – prostor, do kterého světlo po průchodu čočkou vystupuje ( prostor za čočkou) f – předmětová ohnisková vzdálenost; f = |FO | f ´– obrazová ohnisková vzdálenost; f´ = |F´O | Tenká čočka – její tloušťka je zanedbatelná ve srovnání s její ohniskovou vzdáleností – optické prostředí stejné před i za čočkou » f´= f

27 2 A C2C2 FOC1C1 F´ 3 1 Při geometrické konstrukci obrazu využíváme dva ze 3 význačných paprsků : 3. Paprsek procházející bodem F se láme rovnoběžně s optickou osou. 1. Paprsek procházející optickým středem O čočky se neláme. 2. Paprsek dopadající rovnoběžně s optickou osou na čočku se láme do obrazového ohniska F´. 2 A´ A C1C1 F´OC2C2 F 1 3

28 Znaménková dohoda : a – má kladnou hodnotu před čočkou, zápornou za ní a´– má kladnou hodnotu za čočkou, zápornou před ní y, y´ - nad optickou osou - kladné hodnoty pod optickou osou – záporné hodnoty r 1, r 2 > 0 – kulové plochy vypuklé r 1, r 2 < 0 – kulové plochy duté f > 0 – spojky f < 0 – rozptylky

29 Konstrukce obrazu předmětu při zobrazení spojkou a > 2f A B Obraz: - skutečný - převrácený - zmenšený 2f > a´ > f 1 FOF´ A´ B´ 2 a = 2f A B 1 A´ B´ 2 FOF´ Obraz: - skutečný - převrácený - stejně velký a´ = 2f

30 f < a > 2f 1 FOF´ A´ B´ 2 A B a = f 1 A B Obraz: - skutečný - převrácený - zvětšený a´ > 2f FOF´ 2 Obraz je v nekonečnu a´ » 

31 a < f FOF´ 2 Obraz: - neskutečný - přímý - zvětšený a´ < 0 1 A´ B´ A B Konstrukce obrazu předmětu při zobrazení rozptylkou F´OF a < 0 Obraz: - neskutečný - přímý - zmenšený a´ < 0 2 A B 1 A´ B´

32 Animace konstrukce obrazu čočky

33 Zobrazovací rovnice pro čočky a´ – obrazová vzdálenost a – předmětová vzdálenost f – ohnisková vzdálenost (f = f ´);

34 Poměr výšky obrazu y´ a výšky předmětu y PŘÍČNÉ ZVĚTŠENÍ Z Z > 0 – obraz je vzpřímený Z < 0 – obraz je převrácený IZI > 1 – obraz je zvětšený IZI < 1 – obraz je zmenšený IZI = 1 – obraz je stejně velký a´ > 0 – obraz je skutečnýa´ < 0 – obraz je neskutečný

35 - značka: převrácená hodnota ohniskové vzdálenosti f OPTICKÁ MOHUTNOST ČOČKY - jednotka: Spojky φ > 0 Rozptylky φ < 0 – pro čočku f = f´ platí: n 2 – index lomu čočky n 1 – index lomu prostředí r 1 – index lomu prostředí r 2 – index lomu čočky

36 Úlohy: Určete optickou mohutnost tenké dvojvypuklé čočky s poloměry křivosti 25 cm a 10 cm, je-li zhotovena ze skla o indexu lomu 1,5. [7 D] Urči optickou mohutnost čočky s ohniskovou vzdáleností 25 cm. [φ = 4 D] Vypuklodutá čočka má optické plochy o stejných poloměrech křivosti a sklo o indexu lomu 1,5. Který poloměr musíme vzít při výpočtu optické mohutnosti záporně? Vypočítejte optickou mohutnost čočky. [φ = -3 D] Řešení: Předmět je 30 cm od rozptylky, jejíž ohniska jsou od čočky vzdálená 10 cm. Urči vzdálenost obrazu. [a´ = -7,5 cm]

37 7. Oko OKO spojná optická soustava, která na sítnici vytváří obrazy převrácené, skutečné a zmenšené

38 Akomodace (přizpůsobivost) oka -oční čočka má proměnlivou ohniskovou vzdálenost, mění se její zakřivení Obr.: a) oko dívající se na vzdálený předmět Obr.: b) oko dívající se na blízký předmět Konvenční vzdálenost -d = 25–30 cm (když v této vzdálenosti pozorujeme předmět, naše oči se nejméně namáhají)

39 Blízký bod -nejkratší vzdálenost, kdy ještě bod vidíme ostře (zdravé oko 6-8 cm) Daleký bod -nejdelší vzdálenost, kdy ještě bod vidíme ostře (zdravé oko v nekonečnu) Zorný úhel - úhel, pod kterým vidíme předmět - značka: - závisí na: vzdálenosti velikosti předmětu

40 Vady oka deformaci oční buľvy oslabením akomodace – způsobené: – druhy vad: KRÁTKOZRAKOST (myopie) obraz předmětu se zobrazí před sítnicí - blízký bod ve vzdáleností < 25 cm - daleký bod v konečném bodě

41 - odstranění : pomocí rozptylek DALEKOZRAKOST (hyperopie, presbyopie) obraz předmětu se zobrazí za sítnicí - blízký bod ve vzdálenosti >25 cm - daleký bod v nekonečném bodě

42 - odstranění : pomocí spojek ASTIGMATISMUS obraz předmětu se zobrazí neostře ve směru vertikálním nebo horizontálním

43 - příznaky : zaměňování si podobných znaků (H, M, N nebo 0, 8) - příčiny : špatné zakřivení rohovky - odstranění : pomocí torických korekčních čoček

44 8. Subjektivní a objektivní optické přístroje Optické přístroje jsou optické soustavy (čoček, zrcadel, hranolů), jejichž optické středy leží na ose. - využívají chodu světelných paprsků, zákona odrazu a zákona lomu. - rozdělení optických přístrojů: SUBJEKTIVNÍ OBJEKTIVNÍ - skutečný obraz (na projekční ploše, na filmu) - neskutečného obraz, který subjektivně pozorujeme okem - lupa, mikroskop, dalekohled - diaprojektor, fotoaparát, film. kamera, zvětšovací přístroj

45 LUPA Spojka s ohniskovou vzdáleností menší než je konvenční zraková vzdálenost. - slouží k zvětšení zorného úhlu - úhlové zvětšení dosahuje hodnoty max. 6 - větší zvětšení s pomocí soustav čoček

46 1. Předmět umístěn v ohniskové rovině lupy ( a = f ) 2. Předmět mezi ohniskem a lupou ( a < f ) - lupa zobrazuje předmět v nekonečnu a oko jej pozoruje bez akomodace (oko je zaostřeno na nekonečno) - obraz je neskutečný, zvětšený, přímý

47 ÚHLOVÉ ZVĚTŠENÍ LUPY f – ohnisková vzdálenost lupy a – předmětová vzdálenost d – konvenční zraková vzdálenost y – výška předmětu

48 MIKROSKOP centrovaná optická soustava složená z objektívu (blíže k předmětu) a okuláru (blíže k oku) - slouží k zvětšení velmi malého zorného úhlu - úhlové zvětšení dosahuje hodnoty

49 Objektiv -spojka s vhodnou ohniskovou vzdáleností tak, aby obraz, který vytvoří byl skutečný, převrácený a zvětšený Okulár -spojka s ohniskovou vzdáleností menší než zraková konvenční vzdálenost s funkci lupy, kterou pozorujeme obraz vytvořený objektivem f 1 – ohnisková vzdálenost objektivu f 2 – ohnisková vzdálenost okuláru f 1 << f 2

50 objektiv okulár F1F1 F1´F1´ F2´F2´ F2F2 oko ohnisková vzdálenost objektivu f 1 ohnisková vzdálenost okuláru f 2

51 nazýváme optický interval mikroskopu - obrazové ohnisko objektivu - předmětové ohnisko okuláru ÚHLOVÉ ZVĚTŠENÍ MIKROSKOPU

52 Úlohy: Ohnisková vzdálenos objektivu mikroskopu je 0,8 cm, okuláru 5 cm, vzdálenost mezi objektivem a okulárem je 21 cm. Určete jeho zvětšení. [ 95 ] Ohnisková vzdálenost objektivu mikroskopu je 0,25 cm,optický interval 15 cm, uhlové zvětšení je Určete ohniskovou vzdálenost okuláru. Předpokladáme, že obraz v mikroskopu pozorujeme neakomodovaným okem. [ 0,75 cm ] Řešení: Mikroskopem, jehož objektiv má ohniskovou vzdálenost 2 mm a okulár 40 mm, vidíme předmět s úhlovým zvětšením 500. V jaké vzdálenosti jsou optické středy objektivu a okuláru? [ 202 mm]

53 DALEKOHLED používa sa na zobrazení dostatečně velkých předmětů ve velkých vzdálenostech - skládá se z objektivu a okuláru - zvětšení je dáno poměrem ohnis. vzdálenosti fyzikální princip: obrazové ohnisko objektivu je shodné s předmětovým ohniskem okuláru

54 ROZDĚLENÍ DALEKOHLEDŮ REFLEKTORY - využívá zákonu odrazu ( složeny ze zrcadel) - objektív je duté parabolické zrkadlo

55 Newtonův dalekohled - největší reflektor má průměr 610 cm (Zelinčuskaja – Kavkaz), váží 42 t – výroba trvala 2 roky v současnosti – mozaikové zrkadlá riadené počítačom - první sestrojil Newton

56 - vytváří obraz výškově i stranově převrácený, zvětšený a neskutečný REFFRAKTORY - využívá zákonu lomu ( složeny z čoček) - objektív i okulár jsou spojky Keplerův dalekohled

57 - vytváří přímý, neskutečný a zvětšený obraz Galileův dalekohled - objektiv je spojka a okulár je rozptylka

58 divadelní dalekohled hranolový dalekohled - triéder

59 FOTOGRAFICKÝ PŘÍSTROJ objektiv + závěrka + místo na film - obraz vzniká v ohnis. rovině -vytváří se obraz zmenšený, skutečný, převrácený FILMOVÁ KAMERA využívá nedokonalosti našeho oka, vjem na našem oku zůstává desetinu sekundy, proto se snímá a později promítne 24 snímků za sekundu. Vzniká iluze nepřerušovaného pohybu

60 DIAPROJEKTOR promítání průhledných obrázků – promítačka EPIPROJEKTOR slouží k promítání neprůhledných obrázků, musí být úplná tma PROMÍTACÍ PŘÍSTROJ v kinech – když se promítá, obraz se nesmí posunovat tak jako film, proto se při posuvu zavírá objektiv clonou. Promítá se 24 obrázků za sekundu. Pro dobrý obraz se u nich musí používat silný světelný zdroj – silné výbojky.

61 Literatura a použité materiály: O. Lepil – Z. Kupka: Fyzika pro gymnázia – Optika V. Lank – M. Vondra: Fyzika v kostce pro střední školy

62 Vyrobeno v rámci projektu SIPVZ Gymnázium a SOŠ Cihelní 410 Frýdek-Místek Autor: Mgr. Naděžda Rehwaldová Rok výroby: 2006


Stáhnout ppt "1) Optické zobrazení 2) Zobrazení rovinným zrcadlem 3) Zobrazení kulovým zrcadlem 4) Zobrazovací rovnice kulového zrcadla 5) Čočky 6) Zobrazení tenkou."

Podobné prezentace


Reklamy Google