Optika Mi a féy? Látható elektromágeses sugárzás. Geometriai optika (modell) Féysugár: ige vékoy párhuzamos féyyaláb Ezt a modellt haszálva az optikai jeleségek széles köréek magyarázata egyszerű geometriai problémák megoldásakét adható meg.. egyees voalú terjedés törvéye. visszaverődési törvéy = 3. törési törvéy A beeső féysugár, a beesési merőleges és a visszavert, illetve a megtört féysugár egy síkba va. Fermat-elv si c si c Mide szöget a beesési merőlegestől mérük! *** Midez egyetle elvből következik! A legrövidebb idő elve : két pot között a geometriailag lehetséges utak közül a féysugár a valóságba azt a pályát követi, amelyek megtételéhez a legrövidebb időre va szüksége.
π si si h si h If β > β h Teljes visszaverődés belső > külső Alkalmazások: Optikai szál, optikai rost, (edoszkópia) ***
Egyszerű görbült felület leképezése (r sugarú gömb): si si Ebbe az esetbe a törőerősség: t k r D Alkalmazás: az emberi szemre Pl. a szaruhártya törőerőssége közeg r mm '- D dpt levegő 0,37 48 szaruhártya 7,7,37 Két görbült felület leképezése: Lecsetörvéy: *** t k f ( ) r r r, -r a lecse görbületi sugarai, pedig a törésmutatója 3
Képalkotás lecsékkel (vékoy lecse közelítés) az optikai tegelyhez közeli ú. paraxiális sugarakra Egyszerű agyító Két esetet kell összevetük: a T tárgyat. lecse élkül a tisztálátás távolságából (a 5 cm) ézve szög alatt látjuk. lecsével t távolságból ézve szög alatt látjuk K virtuális kép Szögagyítás (defiíció): N tg tg és felhaszáljuk, hogy t f k 4
Az egyszerű agyító esetébe: T tg a N t tg T t a Két praktikus választás lehetséges: I. ha k = -a akkor II. ha k = - akkor a f k a N +, f a N f Az I. esetbe akkomodált, a II.-ba em akkomodált végtelebe tekitő szemmel ézük, ilyekor t = f. *** Lecseredszerek () mikroszkóp Nem akkomodált szemmel ézük: A mikroszkóp szögagyítása: N tg tg da f f 5
Lecseredszerek () törőerősség Mekkora a közös fókusztávolsága két szorosa egymás mellé helyezett lecséek L (f ), L (f )? T-re, mit virtuális tárgyra alkalmazzuk a lecsetörvéyt Dközös D D f f f f f f közös közös A törőerősségek összeadódak [/m], dioptria, [dpt]. Alkalmazások: szemüvegek, kotakt lecsék. *** Va, amit em tuduk így megmagyarázi: 6
Iterferecia (két vagy több hullám találkozása egymással) a hullámokkal kapcsolatos legfotosabb jeleség Pl. vízhullám : közvetleül megfigyelhető. Mert elég lassa változik (kis f ) és elég agy méretű (agy ). A féyhullám em ilye. Mikroszkopikus (rövid λ); gyorsa változik (agy f ) Bizoyos feltételek mellet mitázatok jöhetek létre, amelyek időbe em változak, méretük pedig léyegese agyobb mit. Ikoheres és koheres hullámok A koheres hullámok térbe és időbe szabályozotta keltődek, valamilye módo szikroizáltak. 7
Fizikai optika vagy hullámoptika (másik modell) Alapja a HuygesFresel-elv A Huyges-elv szerit egy hullámfelület mide egyes potjából elemi hullámok idulak ki, az új hullámfelület eze elemi hullámok közös burkolófelülete. Az egyees voalú féyterjedés, a féyvisszaverődés és a féytörés törvéyei eek alapjá is leírhatók. Fresel ezt azzal egészítette ki, hogy az új burkolófelület létrejöttekor érvéyesül a szuperpozíció elve is, ami em más, mit aak a tapasztalati téyek a kvatitatív megfogalmazása, hogy két hullám összetalálkozásakor zavartalaul keresztülhaladak egymáso. Tipikus féyiterferecia kísérlet és mitázat: Féyelhajlás két rése (Youg-féle kísérlet) (diffrakció) Az erősítések és gyegítések helyeit a fáziskülöbség () határozza meg. 8
Adott helye a rezgési állapotokat forgó vektorokkal szemléltetjük: Az eredő rezgés amplitúdóját (A eredő ) a kompoesek (A) vektori összege adja meg. Szemük em az amplitúdókat, haem a égyzetükkel aráyos féyteljesítméyeket (P) érzékeli. Mivel A eredő P eredő, és A eredő = A + A ezért P eredő P + P. Két vektor (A, A ) eredője (A eredő ), illetve aak égyzete, ha a köztük lévő szög : P A eredő = A + A A A cos(- ) (kosziusz tétel) P A eredő = A + A + A A cos Ha A = A = A, akkor A eredő = A ( + cos) 9
A fáziskülöbséget () az útkülöbség (s) és a hullámhossz () viszoya szabja meg. Ha L >> d, akkor az útkülöbség s = dsi. A fáziskülöbség pedig: s d si d ta d x L Szemléltetés: Maximumok figyelhetők meg a = k vagy s = k; k = 0,,, feltételek megfelelő helyeke. Alkalmazások: a mikroszkópok feloldóképességéek meghatározásáál. 0
A féy elektromágeses hullám ezért polarizálható traszverzális lieárisa polarizált féy vagy síkba polarizált féy De va elliptikusa polarizált féy is. Optikai aizotropia Pl. aizotrop ayagba a megfelelőe módo lieárisa polarizált féy terjedési sebessége függ a terjedés iráyától. Eek oka az ayag struktúrájával kapcsolatos. Következméyek, alkalmazások: kettős törés, polarizációs mikroszkóp.