Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

6. Optika 6.1 Světlo jako vlnění … Interference světla za soustavy štěrbin Ohyb na štěrbině Rozlišovací schopnost Optická mřížka Fyzika I-2014, přednáška.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "6. Optika 6.1 Světlo jako vlnění … Interference světla za soustavy štěrbin Ohyb na štěrbině Rozlišovací schopnost Optická mřížka Fyzika I-2014, přednáška."— Transkript prezentace:

1 6. Optika 6.1 Světlo jako vlnění … Interference světla za soustavy štěrbin Ohyb na štěrbině Rozlišovací schopnost Optická mřížka Fyzika I-2014, přednáška 8 1

2 Interference ze 2 štěrbin pomocí fázorů superpozice vlnění v b. P → skládání dvou fázorů o fázovém rozdílu intenzita ~ A 2 skládání fázorů vysvětlí polohy maxim intenzity a polohy s nulovou intenzitou Fyzika I-2014, přednáška 8 2

3 Interference ze 3 štěrbin pomocí fázorů superpozice vlnění v b. P → skládání tří fázorů o fázovém rozdílu intenzita ~ A 2 skládání fázorů vysvětlí polohy maxim intenzity a polohy s nulovou intenzitou Fyzika I-2014, přednáška 8 3

4 Soustava N štěrbin Interferenční obrazec z N štěrbin: primární maxima mezi dvěma primárními maximy N – 1 minim N – 2 sekundárních maxim minimum nejbližší k hl. maximu: s počtem štěrbin se šířka primárních maxim zmenšuje a intenzita zvětšuje spektrum k -tého řádu – poloha maxim pro k ≠0 závisí na Fyzika I-2014, přednáška 8 4

5 5 Spektrum k-tého řádu ze soustavy úzkých štěrbin na soustavu mnoha štěrbin dopadá bílé světlo (obsahující vlnové délky z vid. oblasti)

6 Ohyb na pravoúhlém otvoru pravoúhlý otvor, malé avšak nezanedbatelné šířky a, platí dopadající rovinná vlna myšlenkově rozdělíme otvor na štěrbiny tak úzké, že jejich šířka je zanedbatelná (bodová) rr L » a, L » v bodě P - dráhový a fázový rozdíl dvou sousedních paprsků: Fyzika I-2014, přednáška 8 6

7 v bodě P - dráhový a fázový rozdíl dvou sousedních paprsků: v bodě P - dráhový a fázový rozdíl krajních paprsků: Superpozice vlnění v obec. bodě P: Fyzika I-2014, přednáška 8 7

8 Superpozice vlnění v obec. bodě P: hlavní maximum 1. minimum Sekundární maximum 8

9 průběh intenzity na stínítku, tzv. ohybový jev Fyzika I-2014, přednáška 8 9

10 průběh intenzity na stínítku, tzv. ohybový jev Užití: - určení šířky štěrbiny (z poloh minima na stínítku o známé vzdálenosti a známé vln. délky ) - tloušťky vlasu - - určuje šířku hlavního maxima X minima ohyb. jevu maxima interfer. obrazce 10

11 Mezní rozlišovací schopnost nejmenší úhlová vzdálenost rozlišených bodů pro kruhovou aperturu: mezní rozl. schopnost 11

12 Optická mřížka Zařízení sloužící k rozkladu světla podle vlnových délek různá technická provedení zde: opt. mřížka na průchod pro kolmý dopad paprsků tvořena štěrbinami (vrypy) konečné šířky a počet vrypů na jedn. délky n mřížková konstanta d – vzdálenost mezi jednotlivými vrypy celkový počet vrypů N Fyzika I-2014, přednáška 8 12

13 Průběh intenzity na stínítku určen interferencí ze soustavy štěrbin ohybovým jevem 13

14 Optická mřížka mřížková rovnice - určuje polohy maxim pro k ≠ 0, poloha maxima závisí na vln. délce → k určuje řád spektra intenzita určena řádem spektra úhlová disperze – úhlová vzdálenost maxim odpovídající jednotkovému rozdílu vln. délek D ~ k/d rozlišovací schopnost R = /  ~ k N Fyzika I-2014, přednáška 8 14

15 Př. Opt. mřížka, 5000 vrypů/cm, stínítko ve vzdálenosti L = 2,00 m. Určete a) mřížkovou konstantu d, b) nejvyšší řád maxima pozorovatelný pro = 500 nm, c) největší vlnovou délku max, která může být pozorována ve spektru 3. řádu, d) vzdálenost  y na stínítku mezi maximy pro 1 = 400 nm a 2 = 600 nm ve spektru 2. řádu Fyzika I-2014, přednáška 8 15

16 6.2 Geometrická optika geometrická ≡ paprsková optika optické zobrazování pomocí zobraz. soustav rozměry objektů >> vlnová délka → neuvažují se děje jako interference a ohyb, šíření světla se popisuje jako paprsek v homogenní prostředí – přímočaré šíření paprsku na rozhraní prostředí – zákon odrazu a lomu Základní pojmy optického zobrazování předmět optické zobrazení obraz ideální zobrazovací soustava bod → bod přímka → přímka rovina → rovina zobrazení nezávisí na vln. délce světla nesplnění – tzv. vady zobraz. soustav Fyzika I-2014, přednáška 8 16

17 předmět v předmět. prostoru – souřadnice x, y, z obraz v obraz. prostoru – “ x´, y´, z´ vztah mezi x, y, z a x´, y´, z´ – zobrazovací rovnice, znaménková konvence (viz později) osa x stejná pro předmět. a obraz. prostor – centrovaná soustava Fyzika I-2014, přednáška 8 17

18 hlavní roviny – předmět a obraz v těchto rovinách v nezměněné velikosti významné paprsky – (1) obraz paprsku rovnoběž. s osou protne osu v obraz. ohnisku F ´, → obrazová ohnisková vzdálenost f´ (2) papr., který se zobrazí jako rovnoběžný s osou, protíná osu v předmět. ohnisku F, → předmětová ohnisková vzdálenost f Fyzika I-2014, přednáška 8 18

19 skutečný obraz – paprsky se v obraz. prostoru sbíhají, je zachytitelný na stínítku zdánlivý (neskutečný) obraz – paprsky se v obraz. prostoru rozbíhají, není zachytitelný na stín. příčné zvětšení úhlové zvětšení Fyzika I-2014, přednáška 8 19

20 Zobrazení zrcadly - odrazem sférická zrcadla – dutá (konkávní), vypuklá (konvexní) paraxiální prostor – „blízký“ k ose – kruh. oblouky mají přibližně délku jako příslušné sečny a) Duté zrcadlo hlavní roviny = tečna ke kul. pl. (v aproximaci parax. prostoru) předmětová vzdálenost – od hl. rov., pro skutečný předmět x > 0 obrazová vzdálenost – od hl. rov., pro skutečný obraz x´ > 0 Cíl: zobrazovací rovnice zobrazovací rovnice pro duté zrcadlo zobrazovací rovnice platí pro pro sfér. zrcadla v paraxiál. prostoru Fyzika I-2014, přednáška 8

21 Zvětšení duté zrcadlo – spojná soustava Vlastnosti obrazu: skutečný, neskutečný vzpřímený, převrácený zvětšený |m| > 1, zmenšený |m| < 1 příčné zvětšení Znaménková konvence: spojná soustava f > 0 rozptylná soustava f < 0 Fyzika I-2014, přednáška 8 21

22 b) vypuklé zrcadlo Př. zobrazení vypuklým zrcadlem f = - 5 cm, x = 10 cm Ř: a) konstrukcí Vlastnosti obrazu: neskutečný (zdánlivý), vzpřímený, zmenšený b) pomocí zobraz. rov. x´ = -3,3 cm m = 0,33 D.cv. ověřit konstrukcí tab. 6.1 (v papírových skriptech) Využití zrcadel: dutá – osvětl. zařízení, zrcadlové dalekohledy, lékařství, využívání sluneční energie vypuklá – zpětné zrcátku u automobilů, zrcadla na křižovatkách Fyzika I-2014, přednáška 8 22

23 23 Zobrazení tenkými čočkami - lomem povrch omezen zpravidla kul. či rovinnými plochami podle uspořádání ploch – spojky nebo rozptylky tenké čočky – před. a obraz. hlavní roviny totožné, procházejí středem čočky f = f´ > 0 pro spojky f = f´ < 0 pro rozptylky optická mohutnost jedn. D (dioptrie, [m -1 ]) Zobrazovací rovnice pro tenké čočky znaménková konvence!

24 a) Tenká spojka Př. zobrazení tenkou spojkou a) konstrukcí Obraz: skutečný, převrácený, zvětšený?, zmenšený? (platí tab. 6.1 – papírová skr.) D.cv. konstrukcí řešit a zobraz. rovnicí ověřit případ: f = 5 cm, x = 3 cm, jaké jsou vlastnosti obrazu? (neskutečný, zvětšený, vzpřímený) Fyzika I-2014, přednáška 8 24

25 25 b) Tenká rozptylka Př. zobrazení tenkou rozptylkou, y = 1 cm, f = - 4 cm, x = 12 cm, a) určete obraz konstrukcí Obraz: neskutečný, vzpřímený, zmenšený b) určete výpočtem zvětšení m a obrazovou vzdálenost x ´. m = 0,25, x´ = - 3 cm Fyzika I-2014, přednáška 8

26 26 Zobrazení jednoduchými optickými přístroji neakomodované oko ( bez zaostření) – předměty vzdálené 5 m až ∞ akomodace – zaostřování, až k 10 cm konvenční zraková vzdálenost l – v technické optice 25 cm, individuální zorný úhel – úhel svíraný okrajovými paprsky předmětu procházející středem oční čočky, určuje zdánlivou velikost předmětu, rozlišíme 2 body, je-li zorný úhel alespoň 1 oblouk. min. Optické přístroje – zvětšují zorný úhel zvětšení resp.  ´ je zorný úhel, pod nímž je vidět předmět v opt. přístr.  “ “ “ “ “ “ “ “ prostým okem   “ “ “ při pozorování v konv. zrak. vzdál. y  Fyzika I-2014, přednáška 8

27 27 Lupa spojná soustava, modelujeme tenkou spojkou tabule a) zvětšení při pozorování akomodovaným okem b) “ “ “ neakomodovaným “ aby spojka fungovala jako lupa D > 4 dioptrie y  l Fyzika I-2014, přednáška 8

28 28 Mikroskop objektiv – blízko objektu, malá ohnis. vzdál. okulár – blízko oka, větší ohnis. vzdál. předmět: f ob < x < 2 f ob Zvětšení mikroskopu opt. int  = F 2 F 1 ´ ~ Fyzika I-2014, přednáška 8

29 7. Elektrostatické pole Fyzika I-2014, přednáška 8 29


Stáhnout ppt "6. Optika 6.1 Světlo jako vlnění … Interference světla za soustavy štěrbin Ohyb na štěrbině Rozlišovací schopnost Optická mřížka Fyzika I-2014, přednáška."

Podobné prezentace


Reklamy Google