A geometriai optika. Fizika május 25. Rezgések és hullámok. Fizika 11. (Rezgések és hullámok) A geometriai optika május 25.

Átírás

1 A geometriai optika Fizika 11. Rezgések és hullámok május 25. Fizika 11. (Rezgések és hullámok) A geometriai optika május / 22

2 Tartalomjegyzék 1 A fénysebesség meghatározása Olaf Römer Fizeau Foucault Maxwell Einstein 2 Optikai alapfogalmak Fényforrások típusai Nap- és holdfogyatkozások 3 A fényvisszaverödés Síktükör Homorútükör Domborútükör 4 Fénytörés Snellius-Descartes-törvény Domború lencse Homorú lencse A leképezési törvény 5 Optikai eszközök Mikroszkóp Kepler-féle távcső Galiei-féle távcső Newton-féle távcső Cassegrain távcső Az emberi szem Szemüvegek Fizika 11. (Rezgések és hullámok) A geometriai optika május / 22

3 A fénysebesség meghatározása Olaf Römer Olaf Römer ( ) Dán csillagász 1676-ban elsőként határozta meg a fénysebességet. Az Io nevű Jupiter hold keringési idejét mérte km/s-ot kapott 1. ábra. Éld át te is a mérést! Fizika 11. (Rezgések és hullámok) A geometriai optika május / 22

4 A fénysebesség meghatározása Fizeau Fizeau ( ) Armand Hippolyte Louis Fizeau francia fizikus volt ben határozta meg a fénysebességet 5%-os hibával. Kísérletében egy 720 fogszámú tárcsát forgatott. A fény átment a fogak között, és úgy forgott a tárcsa, hogy a fény visszafelé épp a következő lyukon át érkezzen. 2. ábra. A Fizeau-féle forgótárcsás módszer. A kísérletben a tükör a fogaskeréktől 8633 m-re volt. A forgatás időtartamából és a megtett útból a fénysebesség kiszámítható. Fizika 11. (Rezgések és hullámok) A geometriai optika május / 22

5 A fénysebesség meghatározása Foucault Foucault Tükrös módszer Fizika 11. (Rezgések és hullámok) A geometriai optika május / 22

6 A fénysebesség meghatározása Maxwell Maxwell Az egyenletekből kiszámolta a terjedési sebességet Fizika 11. (Rezgések és hullámok) A geometriai optika május / 22

7 A fénysebesség meghatározása Einstein Einstein A fénysebesség határsebesség Fizika 11. (Rezgések és hullámok) A geometriai optika május / 22

8 Optikai alapfogalmak Fényforrások típusai Fényforrások típusai elsődleges, másodlagos pontszerű, kiterjedt Fizika 11. (Rezgések és hullámok) A geometriai optika május / 22

9 Optikai alapfogalmak Nap- és holdfogyatkozások Napfogyatkozás, holdfogyatkozás 3. ábra. Napfogyatkozások újholdkor következnek be, holdfogyatkozások viszont teliholdkor. Az első esetben a Hold a Napot részben vagy egészben eltakarja, a másodikban a Hold részben vagy egészben a Föld árnyékába kerül. Fizika 11. (Rezgések és hullámok) A geometriai optika május / 22

10 A fényvisszaverödés Síktükör Síktükör sugármenetei Visszaverődés foncsorozott üveglapról: A beeső és a visszavert fénysugár a beesési merőleges síkjában van. A beesési és visszaverődési szög egyenlő. A diffúz (szórt) visszaverődés miatt látjuk a tárgyakat minden irányból. 4. ábra. A nem egyenletes és a görbült felületeknél is teljesül lokálisan a visszaverődés törvénye. Fizika 11. (Rezgések és hullámok) A geometriai optika május / 22

11 A fényvisszaverödés Síktükör Síktükör képalkotása A síktükör által alkotott kép: Látszólagos (virtuális) Egyenes állású. A nagyítás aránya 1. A képtávolság egyenlő a tárgytávolsággal. 5. ábra. Hogy az ember lássa magát teljesen, feleakkora tükör kell, mint ő maga. A jobb és a bal oldal látszólag felcserélődik, de a fent és a lent nem. Fizika 11. (Rezgések és hullámok) A geometriai optika május / 22

12 A fényvisszaverödés Homorútükör Homorútükör sugármenetei Egy G középpontú, R sugarú gömbsüveg belső tükröző felülete. Geometriai középpont: (G) Optikai tengely (t) t G F O Optikai középpont (O) Fókuszpont (F ) Fókusztávolság: f = R 2 6. ábra. A t tengellyel párhuzamos fénysugarak F -en át verődnek vissza. A fénysugarak megfordíthatóságának elve miatt ez visszafelé is igaz. Fizika 11. (Rezgések és hullámok) A geometriai optika május / 22

13 A fényvisszaverödés Homorútükör Homorútükör képalkotása 7. ábra. A kép tulajdonságai homorútükör esetén attól függenek, hogy éppen a tárgyat pontosan hova helyeztük el. Fizika 11. (Rezgések és hullámok) A geometriai optika május / 22

14 A fényvisszaverödés Domborútükör Domborútükör sugármenetei Egy G középpontú, R sugarú gömbsüveg külső tükröző felülete. Előbbi fogalmak értelmesek. Fókusztávolság: f = R 2 G F O t Az fókusz felé haladó fénysugarak az optikai tengellyel párhuzamosan verődnek vissza ábra. A tengellyel párhuzamosan érkező fénysugarak úgy verődnek vissza, mintha a benti fókuszpontból indultak volna ki. 2 1 A fénysugarak megfordíthatóságának elve itt is használható. 2 A valóságban bent természetesen nincs fény. Fizika 11. (Rezgések és hullámok) A geometriai optika május / 22

15 Fénytörés Snellius-Descartes-törvény Snellius-Descartes-törvény A beeső fénysugár, a megtört fénysugár, illetve a beesési merőleges egy síkban van. Az α beesési szög és a β törési szög közötti összefüggés: sin α sin β = c 1 = n 2:1 c 2 9. ábra. A beesési és a törési szöget a beesési merőlegestől kell felmérni. Fizika 11. (Rezgések és hullámok) A geometriai optika május / 22

16 Optikai eszközök Mikroszkóp A mikroszkóp Fizika 11. (Rezgések és hullámok) A geometriai optika május / 22

17 Optikai eszközök Kepler-féle távcső Kepler-féle távcső Fizika 11. (Rezgések és hullámok) A geometriai optika május / 22

18 Optikai eszközök Galiei-féle távcső Galiei-féle távcső Fizika 11. (Rezgések és hullámok) A geometriai optika május / 22

19 Optikai eszközök Newton-féle távcső Newton-féle távcső Fizika 11. (Rezgések és hullámok) A geometriai optika május / 22

20 Optikai eszközök Cassegrain távcső Cassegrain-féle távcső Fizika 11. (Rezgések és hullámok) A geometriai optika május / 22

21 Optikai eszközök Az emberi szem Az emberi szem Fizika 11. (Rezgések és hullámok) A geometriai optika május / 22

22 Optikai eszközök Szemüvegek Szemüvegek Vizsgáld meg a szem felépítését és a szemüvegeket! Fizika 11. (Rezgések és hullámok) A geometriai optika május / 22