a fizikai (hullám) optika



Hasonló dokumentumok
d) Az a pont, ahova a homorú tükör az optikai tengely adott pontjából kiinduló sugarakat összegyőjti.

Elektromágneses hullámok, a fény

Elektromágneses hullámok - Hullámoptika

2. OPTIKA 2.1. Elmélet Geometriai optika

Árnyék. Félárnyék. 3. A fény keletkezése

Fizika belépő kérdések /Földtudományi alapszak I. Évfolyam II. félév/

Fénysugarak visszaverődésének tanulmányozása demonstrációs optikai készlet segítségével

Leképezési hibák. Főtengelyhez közeli pontok leképezésénél is fellépő hibák Kromatikus aberráció A törésmutató függ a színtől. 1 f

Miért használjuk? Ásványok keresztezett nikolnál

Feladatok a koordináta-geometria, egyenesek témaköréhez 11. osztály, középszint

Mit mond ki a Huygens elv, és miben több ehhez képest a Huygens Fresnel-elv?

Geometriai optika. A fénytan (optika) a fényjelenségekkel és a fény terjedési törvényeivel foglalkozik.

X. Fénypolarizáció. X.1. A polarizáció jelenségének magyarázata

Modern Fizika Laboratórium Fizika BSc 22. Kvantumradír

MŰSZAKI ISMERETEK. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

MŰSZERTECHNIKA Gépészmérnöki BSc Felkészülési kérdések és válaszok a ZH-hoz

Definíció (hullám, hullámmozgás):

EÖTVÖS LABOR EÖTVÖS JÓZSEF GIMNÁZIUM TATA FELADATLAPOK FIZIKA. 11. évfolyam. Gálik András. A Tatai Eötvös József Gimnázium Öveges Programja

Egy emelt szintű érettségi feladat kapcsán Ábrahám Gábor, Szeged

V. Gyakorlat: Vasbeton gerendák nyírásvizsgálata Készítették: Friedman Noémi és Dr. Huszár Zsolt

Az optikai jelátvitel alapjai. A fény két természete, terjedése

Optika Gröller BMF Kandó MTI. Optikai alapfogalmak. Fény: transzverzális elektromágneses hullám. n = c vákuum /c közeg. Optika Gröller BMF Kandó MTI

4. előadás. Vektorok

A 2011/2012. tanévi FIZIKA Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny első fordulójának feladatai és megoldásai fizikából. I.

Mikrohullámok vizsgálata. x o

O 1.1 A fény egyenes irányú terjedése

A fény. Abszorpciós fotometria Fluoreszcencia spektroszkópia. A fény. A spektrumok megjelenési formái. A fény kettıs természete: Huber Tamás

9. modul Szinusz- és koszinusztétel. Készítette: Csákvári Ágnes

IX. Az emberi szem és a látás biofizikája

Tartalom. Descartes-koordináták. Geometriai értelmezés. Pont. Egyenes. Klár Gergely 2010/2011. tavaszi félév

2. Interpolációs görbetervezés

Elektromágneses terek gyakorlat - 6. alkalom

19. Az elektron fajlagos töltése

Optoelektronikai Kommunikáció. Optikai alapismeretek

Biofizika tesztkérdések

1. Ha két közeg határfelületén nem folyik vezetési áram, a mágneses térerősség vektorának a(z). komponense folytonos.

5. Trigonometria. 2 cos 40 cos 20 sin 20. BC kifejezés pontos értéke?

103. számú melléklet: 104. számú Elıírás. Hatályba lépett az Egyezmény mellékleteként január 15-én

Tantárgy kódja Meghirdetés féléve Kreditpont Összóraszám (elm+gyak) Előfeltétel (tantárgyi kód)

2. előadás: További gömbi fogalmak

Síkban polarizált hullámok síkban polarizált lineárisan polarizált Síkban polarizált hullámok szuperpozíciója cirkulárisan polarizált

TANMENET FIZIKA 11. osztály Rezgések és hullámok. Modern fizika

Hidraulika. 5. előadás

B2. A FÉNY FOGALMA, FÉNYJELENSÉGEK ISMERTETÉSE,

Optika feladatok (szemelvények a 333 Furfangos Feladat Fizikából könyvből)

Slovenská komisia Fyzikálnej olympiády 49. ročník Fyzikálnej olympiády v školskom roku 2007/2008

17. Kapcsolok. 26. Mit nevezünk crossbar kapcsolónak? Egy olyan kapcsoló, amely több bemenet és több kimenet között kapcsol mátrixos módon.

Méréssel kapcsolt 3. számpélda

A FIZIKA KÖZÉPSZINTŰ SZÓBELI ÉRETTSÉGI VIZSGA TÉTELEINEK TÉMAKÖREI MÁJUSI VIZSGAIDŐSZAK

Kosztolányi József Kovács István Pintér Klára Urbán János Vincze István. tankönyv. Mozaik Kiadó Szeged, 2013

Egy csodálatos egyenesről (A Simson-egyenes) Bíró Bálint, Eger

Gömbtükrök, leképezési hibák, OPTIKA. Dr. Seres István

Sugárzási alapismeretek

Bepárlás. Vegyipari és biomérnöki műveletek segédanyag Simándi Béla, Székely Edit BME, Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék

Pontszerű test, pontrendszer és merev test egyensúlya és mozgása (Vázlat)

EXAMENUL DE BACALAUREAT

A projekt eredetileg kért időtartama: 2002 február december 31. Az időtartam meghosszabbításra került december 31-ig.

OPTIKA. Teljes visszaverődés plánparallel lemez, prizma. Dr. Seres István

Fókuszált fénynyalábok keresztpolarizációs jelenségei

VONALVEZETÉS TERVEZÉSE

Kör-Fiz 3 gyak.; Mérések refraktométerekkel; PTE Környezetfizika és Lézersp. Tanszék

Fizika 12. osztály. 1. Az egyenletesen változó körmozgás kinematikai vizsgálata Helmholtz-féle tekercspár Franck-Hertz-kísérlet...

FIZIKA I. RÉSZLETES VIZSGAKÖVETELMÉNYEK

Felkészülést segítő kérdések Gépszerkesztés alapjai tárgyból

Rutherford-féle atommodell

Első sorozat (2000. május 22. du.) 1. Oldjamegavalós számok halmazán a. cos x + sin2 x cos x. +sinx +sin2x =

Nyugat-magyarországi Egyetem Geoinformatikai Kara. Csordásné Marton Melinda. Fizikai példatár 1. FIZ1 modul. Optika feladatgyűjtemény

Kísérletek mikrohullámokkal I-II.

Geodézia 4. Vízszintes helymeghatározás Gyenes, Róbert

TERMÉKSZIMULÁCIÓ I. 12. elıadás

Matematikai modellalkotás

11. ÉVFOLYAM FIZIKA. TÁMOP Természettudományos oktatás komplex megújítása a Móricz Zsigmond Gimnáziumban

P. Nagy József, Akadémiai Kiadó A hangszigetelés elmélete és gyakorlata

Nyugat-magyarországi Egyetem Geoinformatikai Kara. Gyenes Róbert. Geodézia 4. GED4 modul. Vízszintes helymeghatározás

A lineáris programozás 1 A geometriai megoldás

CCD detektorok Spektrofotométerek Optikai méréstechnika. Németh Zoltán

2) = 0 ahol x 1 és x 2 az ax 2 + bx + c = 0 ( a,b, c R és a 0 )

Gondolkodjunk a fizika segı tse ge vel!

Vetülettani és térképészeti alapismeretek

Topográfia 7. Topográfiai felmérési technológiák I. Mélykúti, Gábor

Nyugat-magyarországi Egyetem Geoinformatikai Kara. Dr. Engler Péter. Fotogrammetria 2. FOT2 modul. A fotogrammetria geometriai és matematikai alapjai

10. évfolyam, ötödikepochafüzet

V. A MIKROSZKÓP. FÉNYMIKROSZKÓPOS VIZSGÁLATOK A MIKROSZKÓP FELÉPÍTÉSE ÉS MŐKÖDÉSE

Az elektromágneses spektrum

MATEMATIKA I. RÉSZLETES ÉRETTSÉGI VIZSGAKÖVETELMÉNY A) KOMPETENCIÁK

EGYEZMÉNY. 52. Melléklet: 53. számú Elõírás. 2. Felülvizsgált változat

A fény terjedése és kölcsönhatásai

SPEKTROFOTOMETRIAI MÉRÉSEK

AZ ÉGÉSGÁTLÁS KÖRNYEZETI HATÁSAINAK VIZSGÁLATA

Radiometria, fotometria, színmérés. Az anyagokat Prof. Schanda János jegyzeteiből összeállította: Várady Géza











Átírás:

A fény f hullám m természete a fizikai (hullám) optika Geometriai optika Optika Fizikai optika Fény-anyag kölcsönhatás Összeállította: CSISZÁR IMRE SZTE, Ságvári E. Gyakorló Gimnázium SZEGED, 006. szeptember A jelenségeket egyenes vonalak ún. fénysugarak segítségével írjuk le. A jelenségeket, mint elektromágneses hullámjelenségek írjuk le. A jelenségek értelmezésénél a fényt részecske modellel (foton) írjuk le. A Young-féle interferencia kísérlet(180) k A Young-féle interferencia kísérlet(180) k a rések mérete kb. 0,1mm a rések távolsága kb. 1mm Thomas Young (1773-189) 1

α α A Young-féle interferencia kísérlet(180) k A Young-féle interferencia kísérlet(180) k Erısítés feltétele: = s s 1 = k λ ahol k N A Young-féle interferencia kísérlet(180) k d F 1 F Kioltási helyek feltétele: l x k = l d Maximális erısítésőhelyek feltétele: x k x P λ (k + 1) l λ = k d sinα = d x tgα = l Ha αkicsi, akkor sin tg x d = l l x = d ahol k N ahol k N Kioltás feltétele: = s s 1 λ = (k + 1) ahol k N A Young-féle interferencia kísérlet(180) k

Kétsugaras interferencia kísérletekk Kétsugaras interferencia kísérletekk Fresnel-féle kettıs tükör Egy tükrös interferencia kísérlet 3

Kétsugaras interferencia kísérletekk Kétsugaras interferencia kísérletekk Vékony lemezes interferencia kísérlet Michelson-féle interferométer Kétsugaras interferencia kísérletekk Diffrak (elhajlás s résen) r 4

Diffrak Diffrak (elhajlá (elhajlás ré résen) Diffrak Diffrak (elhajlá (elhajlás ré résen) Diffrak Diffrak (elhajlá (elhajlás ré résen) Diffrak Diffrak (elhajlá (elhajlás ré résen) d 5

α Diffrak (elhajlás s résen) r A rés minden pontjából a Huygens-Fresnel elv értelmében elemi (gömb)hullámok indulnak ki. Szemlejünk ki egy párhuzamos nyalábot, mely a rés normálisávalαszöget zár be. Diffrak (elhajlás s résen) r A BG 1 zóna bármely sugarához találáható egy sugár a G 1 G zónából, amely hozzá képestλ/ fázisban van Így ez a két zóna kioltja egymást az ernyın, tehát csak a maradék G A részzóna hatása jelenik meg az ernyın Az 1 és sugár között BC = d sinαaz útkülönbség Nézzünk meg speciális szögeket! A BC szakaszra felmérjük a λ/ hosszúságú BD 1 és D 1 D szakaszokat A D 1 és D pontokból AC-vel párhuzamosokat húzunk, ezáltal az AB rést G 1 és G segítségével zónákra osztjuk Ha αnulla nincs fáziskülönbség a zónák között, így erısítést tapasztalunk az ernyın. Diffrak (elhajlás s résen) r Találunk olyanα1 szöget, ahol AB éppen két zónát tartalmaz. Ekkor: λ BC = d sin α 1 = = λ Az ernyın kioltási helyet látunk Találunk olyanα szöget, ahol AB éppen három zónát tartalmaz. Ekkor: λ BC = d sinα = 3 Ekkor az ernyın maximális intenzitású helyet látunk Összefoglalva: Diffrak (elhajlás s résen) r Kioltési helyek iránya: sin α = k λ, ahol k = 1,,... d Maximális intenzitású helyek iránya: λ sin α = k = d ( k + 1), ahol 1,,... 6

őı ı Diffrak (elhajlás s kör k r alakú résen) Diffrak (elhajlás s téglalap t alakú résen) Optikai rács r (Diffraks s rács) r Fényerısebb képet kapunk, ha nem egy rést, hanem milliméterenként több száz rést alkalmazunk. Optikai rács: Egyenl szélesség, egymástól egyenl távolságban párhuzamosan elhelyezked rések összessége. Fontos jellemzıje a rácsállandó, ami a milliméterenkénti (vagy méterenkénti) osztások számát adja meg. Pl.: ha mm-enként 00 osztás van, akkor a rácsállandó: 1 6 d = mm = 0,005mm = 5 10 00 (Egy áteresztıés egy nem áteresztıtartomány együttes szélessége.) d m Optikai rács r (Diffraks s rács) r 7

Optikai rács r (Diffraks s rács) r Az ábráról leolvasható a két szomszédos nyaláb közötti útkülönbség: = d sinα Az erısítés feltétele: = kλ, ahol k N A rácsegyenlet, amely megadja az erısítési helyek irányát: d sinα = k α λ, ahol k N Optikai rács r (Diffraks s rács) r Mérjük meg a lézer hullámhosszát optikai ráccsal! L x Optikai rács r (Diffraks s rács) r A rács lehet transzmissziós rács, amikor az elhajlási kép a rács mögött keletkezik, vagy lehet reflexiós rács, amikor a rács elıtt. Jedlik Ányos 1845-ben 1mm-re 100 karcolatot tudott készíteni. Mivel az eltérítés függ a hullámhossztól, ezért ha a rácsra összetett fény érkezik, akkor azt a rács szineire bontja. tg α = x L d sinα = k λ k =1 α sin α λ = d sinα 8

Polarizá Polarizá Polarizá Polarizá 1808: Etienne Louis Malus (1775-181) Ha a felsı tükröt a ráesı fénysugár, mint tengely körül körbeforgatjuk, akkor az ernyın felfogott folt negyedfordulatonként elsötétedik és kivilágosodik. Az üveglap a ferdén ráesı fényt polarizálja. A visszavert fényben az E vektor már csak egy meghatározott síkban rezeg. (Az üveglap síkjával párhuzamosan.) Polarizá Polarizá 1669: Erasmus Bartholinus Az izlandi mészpátnak az a tulajdonsága, hogy rajta keresztül nézve a tárgyak kettızve látszanak. Polarizá Polarizá Huygens magyarázata A fény ebben az anyagban kétféle módon terjed. Rendes sugár (ordinárius) és rendkívüli sugár (extraordinárius) 9

ı Etienne Louis Malus (1775-181) Amikor a Luxembourg-palota ablakáról visszaverıdıfényt nézi, nem két, hanem csak egy kép keletkezik. Ezt helyesen úgy értelmezte, hogy a palota ablakáról visszaverıdött fény síkban polarizált, és a kristály ezért már nem tudja két összetevıre bontani. Mindkét sugár polározott, egymásra mer polarizás síkokban. leges Polarizált fényt ún. polarizás szőrısegítségével is elıállíthatunk. Üveglapra kettısen törıkristályokból álló vékony réteget visznek fel. A kettıstöréssel szétválasztott két fénysugár közül az egyiket az üveglap nagymértékben elnyeli, ezért csak a másik, meghatározott síkban polarizált fénysugár halad át rajta. 10

polárszőrınélkül polárszőrıvel polárszőrınélkül polárszőrıvel polárszőrınélkül polárszőrıvel polárszőrınélkül polárszőrıvel 11

ő Young 180 fényinterferencia Malus 1808 polarizá Young 1817 transzverzális hullám Fresnel 181 rugalmassági fényelmélet (éter) pol. és transzverzitás kapcs. A cukorlodat elforgatja a fány polarizás síkját. Foucault 1850 mérés c víz < c lev korpuszkuláris elm. Maxwell 1865 elektromágneses fényelmélet A fény transzverzális elektromágneses hullám az elektromos és mágneses tér (E és B vektorok) periodikus változása adja a hullámzást. James Clerk Maxwell (1831-1879) Energiaáram-s r ség: r 1 r r S = E B µ 0 W m [ S ] = A Poynting-vektor azt mutatja meg, hogy milyen irányban, és egységnyi idıalatt mennyi energia áramlik át egy adott felületen. 1