OPT TIKA Dr. Seres István
: A fény elektromágneses hullám r S S = r E r H Seres István 2 http://fft.szie.hu
Elektromágneses spektrum c = λf Elnevezés Hullámhossz Frekvencia Váltóáram > 3000 km < 100 Hz Hangfrekvenciás váltóáram < 3000 km > 100 Hz Hosszúhullámok < 30 km > 10 khz Hosszúhullám (LW) < 10 km > 30 khz Középhullám (MW) < 650 m > 650 khz Rövidhullám (KW) < 180 m > 1,7 MHz Ultrarövid hullám (URH) < 10 m > 30 MHz Mikrohullám 300 µm - 30 cm 1 GHz - 1 THz Infravörös sugárzás (IR) < 1,0 mm > 300 GHz Fény 380-780 nm > 384 THz Ultraibolya sugárzás (UV) < 380 nm > 789 THz röntgensugárzás < 1 nm > 300 PHz Gamma-sugárzás < 10 pm > 30 EHz Seres István 3 http://fft.szie.hu www.szgti.bmf.hu/opto/2_em_spektr.htm
Látható fény tartomány Vörös 640-780 nm 384-468 THz Narancs 600-640 nm 468-500 THz Sárga 570-600 nm 500-526 THz Zöld 490-570 nm 526-612 THz Kék 430-490 nm 612-697 THz Ibolya 380-430 nm 697-789 THz Seres István 4 http://fft.szie.hu
Hullámjelenségek: a fény sebessége polarizáció kettıstörés diszperzió interferencia elhajlás Seres István 5 http://fft.szie.hu
A fény terjedési sebessége c = 299 792,5 ± 0,3 km/s Mérése: Römer Bradley Fizeau Foucault Michelson Seres István 6 http://fft.szie.hu
A fény terjedési sebessége Römer (1675) Hold két eltőnése közötti idıtartamokat mérte: ABC íven (fél év alatt) kb. 1000 s volt az együttes késés (CDA íven ugyanennyi együttes sietés ) Probléma: a Föld-Nap távolságot pontosan kell ismerni Seres István 7 http://fft.szie.hu
A fény terjedési sebessége Bradley (1728) Föld pályasíkjára merıleges irányú állócsillagok L = ct, x= vt Ahol v ~ 30 km/s a Föld sebessége v tg α = = c x L (2α mérhetı téli,nyári kép) L x távcsı Seres István 8 http://fft.szie.hu
A fény terjedési sebessége Fizeau (1849) Gyorsan forgó fogaskerekeken a fény bizonyos fordulatszám esetén nem jut át, mivel a véges terjedési idı alatt a fogaskerék foga elfordul. Probléma: a fordulatszám stabil értéken tartása és pontos mérése http://www.tiszaparti-szolnok.sulinet.hu/sulinetverseny/12b2001/uses/feny/fenysebesseg_meresi_modszerei.htm Seres István 9 http://fft.szie.hu
A fény terjedési sebessége Foucault (1862) Gyorsan forgó tükörrıl a fény a véges terjedési sebesség miatt más irányban verıdik vissza 0,5 %-os pontosság, c ~ 298 000 km/s http://www.tiszaparti-szolnok.sulinet.hu/sulinetverseny/12b2001/uses/feny/fenysebesseg_meresi_modszerei.htm Seres István 10 http://fft.szie.hu
A fény terjedési sebessége Michelson (1926) A forgótükrös és a fogaskerekes módszer egyesítése: 8 oldalú szabályos hasáb forgótükör a tükör fordulatszámát szabályozzák, hogy a kép változatlan maradjon. Pontosság: c ~ 299 796 ± 4 km/s http://www.tiszaparti-szolnok.sulinet.hu/sulinetverseny/12b2001/uses/feny/fenysebesseg_meresi_modszerei.htm Seres István 11 http://fft.szie.hu
A fény terjedési sebessége Michelson A fény terjedési sebessége minden koordinátarendszerben azonos! (speciális relativitáselmélet) v rel = v 1 1+ + v 1 c v v 2 2 2 Seres István 12 http://fft.szie.hu
Csak transzverzális hullám esetén tapasztalható Lineárisan polarizált hullámban a rezgési sík csak egy adott síkkal párhuzamos lehet Seres István 13 http://fft.szie.hu
A fény: transzverzális (polarizálható) elektromágneses hullám Polárszőrı: a haladási irányra merıleges rezgésirányt korlátozza egy adott iránnyal párhuzamos irányra Seres István 14 http://fft.szie.hu
A fény: transzverzális (polarizálható) elektromágneses hullám Polárszőrık párhuzamos és keresztezett állásban Seres István 15 http://fft.szie.hu
A felületrıl visszavert fény sokszor polarizált Brewster szög sin sin α β = α α β sin α cosα = tgα = n Seres István 16 http://fft.szie.hu
A felületrıl visszavert fény sokszor polarizált Ugyanarról a kirakatról polárszőrı nélkül és polárszőrıvel készített kép http://www.mozaik.info.hu/mozaweb/feny/p241.htm Seres István 17 http://fft.szie.hu
A felületrıl visszavert fény sokszor polarizált Ugyanarról a tárgyról polárszőrı nélkül és polárszőrıvel készített kép Seres István 18 http://fft.szie.hu
A felületrıl visszavert fény sokszor polarizált Ugyanarról a tárgyról polárszőrı nélkül és polárszőrıvel készített kép Seres István 19 http://fft.szie.hu
A felületrıl visszavert fény sokszor polarizált Ugyanarról a témáról polárszőrı nélkül és polárszőrıvel készített kép http://www.polarization.com/water/water.html Seres István 20 http://fft.szie.hu
A felületrıl visszavert fény sokszor polarizált Ugyanarról a témáról forgatott polárszőrıvel készített videó (külön letölthetı) Seres István 21 http://fft.szie.hu
felhasználása technika Polárszőrıs szemüveg, mikroszkópia fényképezés, LCD kijelzık, polarizációs iránytő, stb. természet szórt sugárzás tájékozódás (méhek) táplálék keresés (octopus ) Seres István 22 http://fft.szie.hu
LCD képernyı, LCD kijelzı Seres István 23 http://fft.szie.hu
Kettıs törés kristály nem izotróp: nem azonos a terjedési sebesség (törésmutató) különbözı irányokban Pl. mészpát Ordinális (rendes sugár) Extraordinális (rendellenes) sugár http://www.mozaik.info.hu/mozaweb/feny/p241.htm Seres István 24 http://fft.szie.hu
Kettıs törés kristály nem izotróp: nem azonos a terjedési sebesség (törésmutató) különbözı irányokban Pl. mészpát Ordinális (rendes sugár) Extraordinális (rendellenes) sugár n o n eo SiO 2 kvarc 1,544 1,553 TiO 2 rutil 2,616 2,903 ZnSiO 4 cirkon 1,923 1,968 H 2 O jég 1,309 1,310 Seres István 25 http://fft.szie.hu
Kettıs törés kalcit Nicol prizma kalcitból (az egyik sugár a belsı határfelületen teljes visszaverıdést szenved) A kijövı fény lineárisan poláros Alkalmazás: mechanikai feszültség vizsgálat Seres István 26 http://fft.szie.hu
Kettıs törés kísérlet mőanyag vonalzóval és polárszőrıvel Seres István 27 http://fft.szie.hu
Folytatás a következı héten! Seres István 28 http://fft.szie.hu