Optika és Relativitáselmélet

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Optika és Relativitáselmélet"

Ottó Gáspár
4 évvel ezelőtt
Látták:

1 Optika és Relativitáselmélet II. BsC fizikus hallgatóknak 9. Szivárvány, korona és a glória Cserti József, jegyzet, ELTE, 2007.

2 Fı- és mellékszivárvány

3 Fı- és mellékszivárvány

4 Horváth Ákos felvételei Fı- és mellékszivárvány

5 Horváth Ákos felvétele Járulékos ívek

6 Járulékos ívek

7 Történeti elızmények Arisztotelész (Kr. e ) Felhıkön való visszaverıdés Aphrodisias Alexander: Kr. 200 Sötét sáv Roger Bacon: 1266 Az elsı szögmérés Theodoric Freiberg: ~ 1500 Elsı kísérleti magyarázat üvegpalackkal Rene Descartes: 1637 Geometriai optika

8 Rene Descartes: geometriai optika (1637)

9 Húrok száma = p fıszivárvány: p = 2 mellékszivárvány: p = 3

10 Lehetséges sugármenetek

11 A fehér fény felbomlik színekre fıszivárvány: p = 2 mellékszivárvány: p = 3

12 Az impakt paraméter szerepe

13 Az impakt paraméter szerepe

14 Párhuzamosan bejıvı fénysugarak menete fıszivárvány maximális szög p=2

15 Magasabb rendő szivárványok p=3 mellékszivárvány p=4

16 Snellius-Descartes-töréstörvény impakt paraméter: szórási szög:

17 A szórási szög szélsıértékei

18 Cartesius-sugármenet

19 Cartesius sugarak különbözı színekre fı- és mellékszivárvány esetén

20 Klasszikus szórási hatáskeresztmetszet

21 A szivárvány íveinek kialakulása

22 A szivárvány íveinek kialakulása

23 Magasabb rendő szivárványok elhelyezkedése

24 David Brewster (1815) Agustin-Jean Fresnel (1817) Polarizáció szögfüggése Horváth G. & Varjú D.: 2003 Polarizációs mérések

25 Járulékos ívek Thomas Young interferencia-elmélete (1804) d: optikai útkülönbség

26 Intenzitás szögfüggése (interferencia-csúcsok) hullámszám: k = 2π/λ kr ~100 vízcsepp (n = 1,33), R = 0,01 mm, vörös (λ = 650 nm), zöld (λ = 520 nm), kék (λ = 430 nm)

27 George Biddell Airy elmélete (1838)

28 Egy pohár belsı falán visszaverıdı fénysugarak kausztikája

29 Járulékos ívek kialakulása járulékos ívek (supernumerary arcs) fıszivárvány

30 Járulékos ívek numerikus szimulációja

31 Descartes-, Young-, és az Airy-elmélet összehasonlítása vízcsepp (n = 1,33), lézerfény (λ = 650 nm) R = 0,05 mm, kr = 483.3

32 Huhn Andrásné: ELTE, Szilárdtestfizika Tanszék

33 A mérés és az Airy-elmélet összehasonlítása üveg (n = 1,467), lézerfény (λ = 650 nm), R = 5,25 mm, kr = 50749

34 Egzakt leírás: Mie-elmélet James Clerk Maxwell: On the Physical Lines of Force Ludvig V. Lorenz: 1890 Egzakt elmélet Gustav Mie: 1908 Egzakt elmélet Peter J. W. Debey: 1909 Egzakt elmélet Elektromágneses tér szórása gömb alakú törıközegen: Helmholtz-egyenlet:

35 Mie- és Airy-elmélet összehasonlítása vízcsepp (n = 1,33), lézerfény (λ = 650 nm), R = 1 mm, kr = 9666

36 A mérés és a Mie-elmélet összehasonlítása (Huhn Andrásné) vízcsepp (n = 1,33), lézerfény (λ = 650 nm), R = 1,82 mm, kr = 17593

37 Krakatau vulkán, 1883 Koszorú: Holdudvar

38 Kisszögő szórás

39 Glória repülın Antonio de Ulloa: 1735 Elsı leírás a glóriáról

40 A glória avagy a felületi hullámok A geometriai optika alapján nem értelmezhetı a glória vízcsepp (n = 1,33), lézerfény (λ = 650 nm), R = 0,01 mm, kr = 96,7

41 Arisztotelész (Kr. e ) Felhıkön való visszaverıdés Aphrodisias Alexander: Kr. 200 Sötét sáv Roger Bacon: 1266 Az elsı szögmérés Theodoric Freiberg: ~ 1500 Elsı kísérleti magyarázat üvegpalackkal Rene Descartes: 1637 Geometriai optika Antonio de Ulloa: 1735 Elsı leírás a glóriáról Thomas Young: 1804 Fény hullámtermészete George Biddell Airy: 1838 A kausztika szerepe James Clerk Maxwell: On the Physical Lines of Force Billet: 1868 Kísérletileg mért 20-ad rendő szivárvány Ludvig V. Lorenz: 1890 Egzakt elmélet Gustav Mie: 1908 Egzakt elmélet Peter J. W. Debye: 1909 Egzakt elmélet Ford & Wheeler: 1959 Kvantummechanikai szórás Michael V. Berry: Uniform közelítés kvantummechanikai szórásra Khare & Nussenzveig: Uniform közelítés fényszórásra Wang & van de Hulst: A Mie-elmélet elsı numerikus szimulációja Philip Laven: 2003 Hatékony szimuláció a Mie-elmélet alapján Horváth G. & Varjú D.: 2003 Polarizációs mérések

42 és sok ábra, illetve fénykép További web címek: Cserti József: A szivárvány fizikája az esıcseppek fényszórási jelenségei, Fizikai Szemle, 9. szám, 297. old.; 10. szám, 349.old.; 12. szám, 422. old. (2005).

43 Mágneses szivárvány

Hasonló dokumentumok

Fizikai elméletek a szivárványról

Fizikai elméletek a szivárványról Cserti József Eötvös Loránd Tudományegyetem, Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék Bizonyára mindenkit lenyűgözött a szivárvány látványa, az esős időben a hátunk mögött