OPTIKA
Hullámoptika Diszperzió, interferencia
Dr. Seres István
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Hullámoptika: A fény elektromágneses hullám A fehér fény összetevői:
Seres István
2
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Hullámoptika: A fény elektromágneses hullám: Diszperzió: Különböző hullámhosszúságú összetevők szóródása)
• prizma (spektrométer)
• kromatikus aberráció • szívárvány
• stb. Seres István
3
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Hullámoptika: A fény elektromágneses hullám: Diszperzió
Seres István
rés
fényforrás
prizma
Ernyő
4
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Hullámoptika: Diszperzió oka: a törésmutató hullámhosszfüggő Néhány átlátszó anyag törésmutatója
ibolya
kék
zöld
sárga
narancs
vörös
410 nm
470 nm
550 nm
580 nm
610 nm
660 nm
koronaüveg
1,538
1,531
1,526
1,552
1,522
1,52
könnyû flintüveg
1,604
1,596
1,591
1,588
1,587
1,585
kvarc
1,557
1,551
1,547
1,544
1,543
1,542
gyémánt
2,458
2,444
2,426
2,417
2,415
2,41
jég
1,317
1,3136
1,3110
1,3087
1,3080
1,306
Seres István
5
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Hullámoptika: Diszperzió: kromatikus aberráció
Seres István
6
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Hullámoptika: Diszperzió: szívárvány
http://www.atoptics.co.uk/rainbows/primcone.htm
Seres István
7
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Hullámoptika: Diszperzió: szívárvány
http://www.kep-tar.hu/download.php?img=192389
Seres István
8
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Hullámoptika: A fény elektromágneses hullám: interferencia
Seres István
•Olajfolt nedves úton
•Szappanhártya •CD írott oldala
9
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Hullámoptika: interferencia
Young kísérlet
Seres István
http://www.mozaik.info.hu/MozaWeb/Feny/page25.htm
Kettős rés
A különböző részekre beeső sugarak eltérő optikai úthosszakat futnak be 10
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Hullámoptika: interferencia
http://complex.elte.hu/~cserti/okt/O_SpR-4.pdf
Seres István
11
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Hullámoptika: interferencia
Szappanhártya http://complex.elte.hu/~cserti/okt/O_SpR-4.pdf
Seres István
12
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Hullámoptika: interferencia olajfolt Az első és hátsó felületről visszavert sugarak közötti útkülönbség összemérhető a hullámhosszal
Seres István
13
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Hullámoptika: interferencia
Newton gyűrűk A különböző részekre beeső sugarak eltérő optikai úthosszakat futnak be
Seres István
14
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Hullámoptika: interferencia
Newton gyűrűk Csillagászati eszközök készítésénél alakvizsgálat
Seres István
15
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Hullámoptika: interferencia Különböző törésmutatójú dielektrikumokból készített, néhány hullámhossznyi (pontosan meghatározott) vastagságú rétegekből változatos tulajdonságú, pl. nagyon nagy vagy nagyon kis reflexiójú rendszerek http://complex.elte.hu/~cserti/okt/O_SpR-4.pdf alakíthatók.
Seres István
16
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Hullámoptika: Antireflexiós réteg Ritkábból sűrűbb közegbe haladva a visszavert hullám 180 fokos fázisugrást szenved!
Sűrűbb közegből ritkább közegbe haladva a visszavert hullám nem szenved fázisugrást!
Seres István
17
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Hullámoptika: Antireflexiós réteg 1-es sugár: 180 º fázisugrás
180 phase change
2-es sugár: 2∙n∙t optikai úthossz az üvegben Ha a két sugár találkozik: • erősítés • kioltás
Seres István
18
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Hullámoptika: Antireflexiós réteg 1-es sugár: 180 º fázisugrás
180 phase change
2-es sugár: 2∙n∙t optikai úthossz az üvegben Ha a két sugár találkozik: • erősítés • kioltás
Seres István
19
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Hullámoptika: Antireflexiós réteg
Kioltás (antireflexió) A visszavert sugárban, ha A rétegvastagság
Seres István
= 4 20
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Hullámoptika: speciális interferencia - fényelhajlás fény elhajlása kisméretű résen, tárgyon. Lézersugár útjába hajszálat teszünk
Lézer fénypont hajszál nélkül Seres István
21
Lézer fénypont ha hajszálat teszünk az útjába http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Hullámoptika: fény elhajlása kisméretű tárgyon, résen Ds
a
Ds sin a d
erősítés: n = 2k+1, k=0,1,..
d
a
/2
sin a 2k 1 2d
Rétegek közötti útkülönbség
Seres István
Ds n 2
22
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Hullámoptika: fény elhajlása kisméretű tárgyon, résen x sin a tga sin a 2k 1 L 2d
Seres István
L a
x
L d 2k 1 2x k 23
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Hullámoptika: Fény hullámhosszának mérése tolómérővel
Seres István
24
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Hullámoptika: Fény hullámhosszának mérése tolómérővel
Seres István
25
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Színrendszerek: Additív színrendszer
Seres István
26
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Színrendszerek: RGB (vagy 24 Bit Color): Egy képpont a piros, a kék és a zöld 256-256-256 féle árnyalatából áll össze, összesen 16 millió színárnyalattal, 24 biten tárolja az információt. Ez additív színrendszer, tehát a három alapszín egyforma keverése fehér, hiányuk fekete színt eredményez. Ezeket a színeket használja minden elektronikus kivetítőeszköz (monitor, kivetítő).
Seres István
27
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Színrendszerek: RGB (vagy 24 Bit Color):
Seres István
28
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Színrendszerek: Szubsztraktív színrendszer
Seres István
29
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Színrendszerek:
CMYK (vagy 32 Bit Color): Egy képpont a türkiz (Cyan), a bíbor (Magenta) a sárga (Yellow) (másodlagos alapszínek) és a fekete (blacK) 256*4 féle árnyalatából áll össze. 32 biten (4 byte) tárolja az információt. 4,3 milliárd árnyalata lehet egy képpontnak.
Seres István
30
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Színrendszerek:
Seres István
31
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Színrendszerek:
HSB színmegadás (Hue – színárnyalat, Saturation – telítettség, Brightness – fényesség):
A színárnyalat 0 és 359 közötti értékben egy színt határoz meg a színkeréken, a telítettség és a fényesség megadása százalékban történik. A telítettség jelentése: mennyire keskeny sávot határoz meg a színkerékből. 32 Seres István
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
X
Hullámoptika
Színrendszerek:
Színösszetevők X,Y,Z
CIE színdiagram
Z
Színkoordináták x,y
X x X Y Z
1
Y y X Y Z
1
Seres István
1 Y 33
Z z X Y Z http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
X
Hullámoptika
Színrendszerek: CIE színdiagram
Z 1 A spektrális alapszín-összetevő függvények (CIE-1931)
1
Seres István
1 Y 34
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Színrendszerek: CIE színdiagram (egyenlő oldalú)
Seres István
35
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Színrendszerek: CIE színdiagram (derékszögű)
Seres István
36
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Komplementer színek: A színkörön vele szemben levő szín
Seres István
37
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Színrendszerek: Szubsztraktív színrendszer
Seres István
38
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Polarizáció, színkeverés: LCD képernyő
Seres István
39
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Látás, az emberi szem:
http://www.mozaik.info.hu/MozaWEB/feny/p431.htm
Szaruhártya ~ 42 dioptria, szemlencse ~ 24 dioptria Seres István
40
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Látás, az emberi szem: • k állandó
• t változik • D= 1/f változik a szemlencse alakjának változtatásával • pupilla: fényerősség szabályozás
Seres István
41
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Látás, az emberi szem:
Seres István
42
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Látás, az emberi szem: Látóideghártya (retina): Gömbszelet alakban elhelyezkedő szerv, mely a szemgolyó falának legbelső rétegét képezi. Tartalmazza azokat az érzékelősejteket (csapok és pálcikák), melyek képesek a fényingert elektromos ingerületté átalakítani. http://www.mozaik.info.hu/MozaWEB/feny/p431.htm
Seres István
43
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Látás, az emberi szem: Csapok: http://www.mozaik.info.hu/MozaWEB/feny/p431.htm
Olyan fényérzékelő receptor-sejtek, melyek a világosban látásért felelősek. Az emberi retina 6-7 millió csapot tartalmaz. Az éleslátásért és a színlátásért felelősek. Ez utóbbitól származik elnevezésük is: a vörös, a zöld és a kék csapok a nevüknek megfelelő hullámhosszúságú ún. elsődleges fényt érzékelik leginkább.
Seres István
44
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Látás, az emberi szem: Pálcikák: http://www.mozaik.info.hu/MozaWEB/feny/p431.htm
Olyan fényérzékelő receptor-sejtek, melyek a sötétben látásért felelősek. Az emberi retina 125 millió pálcikát tartalmaz. Alacsonyabb ingerküszöbbel rendelkeznek, mint a csapok, így sötétben csak ezek működnek, de nem érzékelik a különbséget a színek között, és nem képesek a tárgyak részleteinek és körvonalainak éles megkülönböztetésére.
Seres István
45
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Látás, az emberi szem:
http://www.mozaik.info.hu/MozaWEB/feny/p431.htm
Seres István
46
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak.
Hullámoptika
Látás, az emberi szem:
Seres István
vakfolt
47
http://fft.szie.hu
OPTIKA – mechatronika szak. Seres István
Hullámoptika
Folytatás a következő héten!
48
http://fft.szie.hu