Diplomovaný oční optik – Geometrická optika

Prezentace na téma: "Diplomovaný oční optik – Geometrická optika"— Transkript prezentace:

1 Diplomovaný oční optik – Geometrická optika
Úvod - fyzikální podstata světla - optická prostředí a jejich charakterizace, index lomu - šíření světla optickým prostředím - rychlost šíření světla v prostředí a její měření Základní zákony geometrické optiky - zákon přímočarého šíření - zákon vzájemné nezávislosti šíření světelných paprsků - zákon odrazu a lomu - Fermatův princip - odrazivost, propustnost a absorpce optických prostředí Chod paprsků v jednoduchých soustavách - chod paprsku hranolem - chod paprsku klínem - chod paprsku destičkou Optické zobrazování v obecném prostoru - zobrazování kulovou lámavou plochou - zobrazování rovinnou lámavou plochou - zobrazování soustavou lámavých ploch - zobrazování odrazem (rovinné, kulové zrcadlo) Optické zobrazování v paraxiálním prostoru - použití matic v paraxiálním prostoru - zvětšení (příčné, úhlové a osové) - základní body optické soustavy (ohniska, hlavní body, uzlové body) - základní zobrazovací rovnice Optické zobrazování čočkou a soustavou čoček - základní parametry sférické čočky - zobrazování sférickou tenkou a tlustou čočkou - zobrazování soustavou čoček - asférické čočky, základní parametry, zobrazování Vady optického zobrazování - otvorová vada - zkreslení - astigmatismus a zklenutí - koma - barevná vada velikosti - barevná vada polohy - aberace vyšších řádů - trigonometrické vyjádření vad optické soustavy - algebraické vyjádření monochromatických vad v prostoru III.řádu Chod paprsků v optických přístrojích - lupa - mikroskop - dalekohled - objektivní zobrazovací přístroje - laboratorní optické přístroje

2 Hodnocení na konci zímního období – klasifikovaný zápočet
Podmínky zápočtu : 1. 2 testy minimálně na 55% 2. vstupní test z matematiky na 55% 3. ústní pohovor – viz soubor otázek 4. účast ve výuce 75% Literatura: Jexová, S.: Geometrická optika, Brno 2010 publikaci možno zakoupit v prodejně odborné literatury,NCO NZO, Vinařská 6, Brno internetový prodej na Havelka, B., Fuka, J.: Optika, Praha 1961 Halliday,D. a kol.: Fyzika – Elektromagnetické vlny – Optika - Relativita jakýkoliv přehled středoškolské matematiky

3 Okruhy k ústnímu pohovoru z geometrické optiky
za 1.ročník DOP – zimní období 16.Planparalelní destička – schéma chodu paprsku, odvození vztahů při posunutí paprsku. 17.Odrazivost a propustnost rozhraní dvou optických prostředí (definice, závislost R na úhlu dopadu, průběh této závislosti, kolmá odrazivost, propustnost soustavy, parazitní světlo). 18.Absorpce světla vrstvou tloušťky d – odvození rovnice pro absorpci. 19.Účel optického zobrazování, pojem centrované optické soustavy a její charakteristické veličiny, reálný a virtuální obraz. 20.Lom na kulovém rozhraní – schéma, znaménková dohoda, plochy konkávní a konvexní. 21.Zobrazení osového bodu lomem na kulové ploše – odvození rovnic soustavy. 22.Zobrazení velmi vzdáleného předmětového bodu lomem na kulové ploše – odvození vztahů. 23.Zobrazení osového bodu lomem na rovinné ploše – odvození vztahu. 24.Homocentrický a astigmatický svazek paprsku. 25.Zachování homocentricity při odrazu na rovinném zrcadle – důkaz, vlastnosti obrazu. 26.Užití rovinných zrcadel – otočné zrcátko, úhlová zrcátka, periskop, vytvoření více obrazů pomocí dvou zrcadel. 27.Poručení homocentricity svazku při zobrazení lomem na rovinné ploše 28.Konvexní zrcadlo – výhody, nevýhody, odvození vztahů, kulová vada. 29.Konkávní zrcadlo - výhody, nevýhody, odvození vztahů, kulová vada. 30.Zavedení pojmu paraxiálního prostoru – diskuse. 1. Co zkoumá optika(definice), obsah optiky z hlediska historického vývoje, co rozumíme zářením, přehled známých druhů záření, elektromagnetické spektrum. 2.Historický přehled názorů na podstatu světla od starověku do 19. století. 3.Změny v názorech – objevy a teorie konce 19.století a ve století 20. 4.Co je optické prostředí, čím je charakterizováno, co je index lomu(absolutní index lomu za normálních podmínek, index lomu vzhledem ke vzduchu, přepočet). 5.Základní zákony geometrické optiky, Huygensův princip a jeho užití při odvození zákonů pro odraz a lom. 6.Fermatův princip – zákon odrazu – odvození v prostoru. 7.Fermatův princip – zákon lomu – odvození v prostoru. 8.Rozbor zákona lomu. 9.Reuschova konstrukce lomeného paprsku a mezného úhlu – důkaz platnosti konstrukce. 10.Trojboký optický hranol ve vzduchu – popis, hlavní řez, chod paprsku v rovině hlavního řezu – nákres. Sledování chodu paprsku, deviace. 11.Matematické vyjádření závislosti deviace na úhlu dopadu, grafický průběh této závislosti. Vyjádření podmínky pro minimální deviaci pomocí extrému funkce. Velikost minimální deviace. 12.Metoda určení indexu lomu látky pomocí minimální deviace. 13.Optický klín, odvození vztahu pro deviaci na optickém klínu ze soustavy rovnic. 14.Prizmatický účin optického klínu – nákres, odvození, definice prizmatického účinu 1 pD. Užití optického klínu v brýlové a přístrojové optice. 15.Užití optických hranolů – v optických přístrojích.

4 Opakovací test z matematiky
!!!

5 Požadavky k zápočtovému testu z matematiky
Úprava algebraických výrazů, mocniny a odmocniny Rovnice – lineární, kvadratické, exponenciální , logaritmické a goniometrické 3. Funkce a jejich vlastnosti 4. Průběh funkce 5. Derivace funkce – matematicko-fyzikální význam

6 Algebraické výrazy a jejich úpravy Mnohočleny
Mnohočlen n-tého stupně o proměnné x je výraz: kde x je proměnná, jsou konstanty a n je celé nezáporné číslo. Základní vzorce pro počítání s mnohočleny         

7 Podmínky řešitelnosti algebraických výrazů
        U všech algebraických výrazů se musí určit podmínky řešitelnosti algebraických výrazů. Příklady jednoduchých podmínek: * výraz pod odmocninou nesmí být záporný * jmenovatel lomeného výrazu se nesmí rovnat nule 1. Za předpokladu, že platí x≠ ±y vypočítejte:

8 Řešení: 2. Řešte:

9 Řešení:

10 Mocniny a odmocniny Mocniny s přirozeným exponentem
Mocniny s celým exponentem Mocniny s racionálním exponentem Odmocniny n-tá odmocnina (n náleží N) z nezáporného celého čísla a (a =>0, a náleží R) je takové nezáporné číslo x (x =>0, x náleží R) pro které platí:

11 Vzorce pro počítaní s mocninami a odmocninami

12 Příklady - Mocniny a Odmocniny
1. Upravte: Řešení:

13 2. Upravte Řešení:

14 1. ÚVOD DO GEOMETRICKÉ OPTIKY
Optika je část fyziky, která zkoumá podstatu světla a zákonitosti světelných jevů, které vznikají při šíření světla a při vzájemném působení světla a látky. * patří mezi nejstarší obory fyziky * světlo - nositel informací o okolním světě, na které je citlivé oko. * Camera obscura - dírková komora – Leonardo da Vinci

15 Koncem 17.století vznikly dvě teorie:
1. Korpuskulární(emanační) teorie pokládá světlo za proud rychle letících částic vysílaných zdrojem. Za tvůrce a zastánce korpuskulární teorie je potřeba považovat Isaaca Newtona( ). 2. Vlnové(undulační) teorie, která pokládá světlo za podélné vlnění velmi řídkého prostředí, zvaného světelný éter. Zastáncem této teorie byl Christian Huygens( ) Thomas Young( ) a Augustin Jean Fresnel( ) prováděli řadu pokusů, týkajících se interference světla. Pomocí svých experimentů byli schopni odhadnout vlnovou délku jednotlivých barev spektra

16 Youngův pokus

17 V roce 1887 zkusili Albert Michelson ( ) a Eduard Morley( ) použít interferenci, aby zjistili, jak rychle se éter pohybuje

18 Michaela Faradaye ( ) (elektromagnetická indukce) zpracoval James Clerk Maxwell ( ) v systém rovnic. * přišel na to, že když přinutí elektrický proud v obvodu ke kmitání, vzniknou elektromagnetické vlny - vznikala Elektromagnetická teorie světla Max Planck ( ) je vyřešil tvrzením, že energie záření se nemění spojitě, ale je rozdělena do malých balíčků, neboli „kvant“. V roce 1905 Albert Einstein ( ) tento rozpačitý výsledek vysvětlil ve své knize Kvantová teorie světla. Věřil, že veškerý pohyb je relativní. 3. Kvantová teorie světla kvantová teorie ukázala, že za určitých okolností se dá o světle uvažovat jako o částicích, jak tomu věřili někteří stoupenci Newtonovy korpuskulární teorie. Podle této teorie záření o frekvenci f může být vysíláno nebo pohlcováno po celistvých kvantech o energii h.f , kde h je Planckova konstanta (6, W.s.2).

19 Přehled známých druhů záření

20 Ve vývoji optiky rozeznáváme tři velká období, kterým odpovídají tři hlavní disciplíny optiky:
1.optika geometrická (paprsková) - zabývá se zákony záření, založenými na přímočarém šíření, které platí v rozměrech velkých proti vlnové délce. Je založena na čtyřech základních zákonech: zákonu přímočarého šíření světla (v opticky stejnorodém prostředí) zákon odrazu zákon lomu zákon o nezávislosti světelných paprsků 2.optika vlnová - studuje vlnové vlastnosti záření, pokud jde o takové množství zářivé energie, že není třeba přihlížet k její nespojitosti. Zabývá se jevy potvrzující vlnovou povahu světla. Jsou to např. disperze, interference, difrakce (ohyb) a polarizace světla. 3.optika kvantová - zabývá se elementárními vlastnostmi záření, při nichž se znatelně uplatňuje kvantová povaha záření. Jsou to především děje, při nichž dochází ke vzájemnému působení světla a látky na úrovni mikrosvěta