&;Anna Bek 2006

OPTYKA



    Optyka.



  • Odbicie światła.

    •



  • Dyfrakcja fal świetlnych.

    •

    Zjawisko dyfrakcji - dla fal świetlnych zachodzi wtedy gdy skupiona wiązka światła przechodzi przez szczelinę o długości porównywalnej z długością tej fali świetlnej. Przyrządem za pomocą którego można obserwować to zjawisko to siatka dyfrakcyjna.


    Siatka dyfrakcyjna jest to płytka składająca się z dużej ilości równoległych do siebie szczelin. Odległość pomiędzy sąsiednimi szczelinami nazywa się stałą siatki dyfrakcyjnej.


     

    (1)

    Gdzie:

    d - stała siatki,
    n - rząd maksimum głównego, n = 0 , 1 , 2 , 3 , 4 ...
    - kąt,pod którym występuje maksimum danego rzędu.


     

    R = n N

    (2)

    Gdzie:

    n - rząd widma,
    N - ilość rys w siatce,



  • Zjawisko rozszczepienia światła białego.

    •

    Zjawisko rozszczepienia światła ( dyspersja ) - polega na rozłożeniu światła białego na sześć podstawowych barw : czerwona , pomarańczowa , żółta , zielona , niebieska , fioletowa.


    1. rozszczepienie światła za pomocą pryzmatu :


     

    (3)

    Gdzie:

    - kąt najmniejszego odchylenia,
    n - względny współczynnik załamania światła,
    - kąt łamiący pryzmatu,


    2. rozszczepienie światła za pomocą siatki dyfrakcyjnej :



    Współczynniki załamania dla różnych barw światła są różne, ponieważ barwy te charakteruzują się różną prędkością rozchodzenia się w danym ośrodku.



  • Polaryzacja fal.

    •

    Fala świetlna docierając do obserwatora z dowolnego źródła, charakteryzuje się dowolnym ułożeniem wektora natężenia pola elektrycznego. Falę taką nazywamy falą niespolaryzowaną. Jeżeli fala światła niespolaryzowanego dojdzie do powierzchni przeźroczystej, część wiązki tego promieniowania odbija się a część załamuje, co powoduje jednocześnie uporządkowanie kierunku i zwrotu wektora natężenia.


    Prawo Brewstera - światło ulega całkowitej polaryzacji przez odbicie, gdy kąt pomiędzy promieniem odbitym a załamanym wynosi 90 stopni, czyli .

    Gdy powyższy warunek nie jest spełniony dokładnie to światło jest spolaryzowane częściowo.


    Do polaryzacji fal świetlnych służą przyrządy zwane polaryzatorami lub polaroidami. Są to cienkie błony z tworzywa sztucznego lub powierzchnie z naniesionymi równolegle kryształami. Uporządkowane kierunki kryształów lub cząsteczek w sieci krystalicznej danego materiału powoduje odbijanie wiązki światła zgodnie z prawem Brewstera.



  • Soczewki.

    •

    Soczewki - czyli przyrządy zbudowane z przeźroczystej substancji, ograniczone dwoma płaszczyznami o określonym promieniu krzywizny dzielimy na skupiające i rozpraszające.

    1. soczewki skupiające - to takie soczewki, które wiazkę równoległych promieni skupiają w ognisku.


    Umocnienie soczewki przedstawiamy za pomocą strzałek :

    2. soczewki rozpraszające - są to takie soczewki, które rozpraszają wiązkę promieni równoległych, po przejściu przez granicę dwóch ośrodków.


    Zależności opisujące paramerty soczewek :

    1. równanie soczewki

     

    (4)

    Gdzie:

    x - odległosć przedmiotu od wierzchołka soczewki,
    y - odległość otrzymanego obrazu od wierzchołka soczewki,
    f - ogniskowa soczewki,


    2. wzór soczewkowy

     

    (5)

    Gdzie:

    n - współczynnik załamania światła dla materiału z jakiego zbudowana jest soczewka,
    r - promień krzywizny soczewki,


    3. zdolność skupiająca soczewki

     

    (6)


    4. powiększenie lub pomniejszenie obrazu

     

    (7)


    Obrazy otrzymywane w soczewkach :



    1. skupiającej

    a ) obraz powiększony, odwrócony i rzeczywisty
    f < x < r


    b ) obraz powiększony, nieodwrócony i rzeczywisty
    x = f


    c ) obraz równy co do wartości, odwrócony i rzeczywisty
    x = r


    d ) obraz pomniejszony, odwrócony i rzeczywisty
    x > r


    e ) obraz powiększony, nieodwrócony i pozorny
    x < f


    2. rozpraszającej



  • Wady soczewek.

    •

    Wady soczewek to :

    1. aberacja chromatyczna - polega na roszczepieniu wiązki światła białego po przejściu przez soczewkę ( powstają wówczas oddzielne, różnobarwne obrazy ) . W wyniku zjawiska interferencji w rzeczywistości obserwowany jest obraz otoczony barwną obwódką.


    2. aberacja sferyczna - polega na przesunięciu skrajnych ( bardziej odległych od głównej osi optycznej ) w stosunku do ogniska promieni środkowych. Powstały obraz jet nieostry.


    3. astygmatyzm - występuje w postaci nieostrości i skrzywień obserwowanego obrazu, ponieważ wskutej zbytniego oddalenia obserwowanego przedmiotu od osi optycznej, promienie światła przebywają różne drogi w danym ośrodku ( np. w szle ) . Astygmatyzm występuje również wtedy, gdy powierzchnie soczewki mają inną krzywiznę w przekroju pionowym i poziomym.



  • Podstawowe pojęcia fotometrii - natężenie światła, oświetlenie.

    •

    Natężenie źródła światła.


    I [ c d ]

    Światłość - jest to ilosć energii świetlnej wysyłana w jednostce czasu na jednostkę powierzchni.


    Strumień światła - jest to ilość energii przepływająca w jednostce czasu, przez przestrzeń ( powierzchnię ) ograniczoną kątem bryłowym.


     


    (8)

    Gdzie:

    - strumień światła,
    - kat bryłowy,


    Kąt bryłowy - jest to część przestrzeni ograniczona powierzchnią boczną stożka, którego wierzchołek znajduje się w położeniu źródła światła.


    Oświetlenie

     

    (9)

    Gdzie:

    S -powierzchnia oświetlana ,
    - strumień światła,


    Dla powierzchni prostopadłej względem źródła :

     

    (10)



    Przejście do początku