Optika světlo elektromagnetické vlnění spektrum:
v = f
ve vakuu:
c = f
viditelné záření (světlo): 400 nm (fialová) – 700 nm (červená)
Optika šíření světla (vlnění): Huygensův princip „Každý bod prostoru, kam vlnění dorazí, je bodovým zdrojem vlnění. Z tohoto bodového zdroje se šíří elementární kulové vlnoplochy a výsledná vlnoplocha je obálkou elementárních vlnoploch.“ odraz a lom světla: = '
sin v 1 n 2 = = Snellův zákon: sin v 2 n 1 absolutní index lomu: c n= v
šíření světla (vlnění): Huygensův princip „Každý bod prostoru, kam vlnění dorazí, je bodovým zdrojem vlnění. Z tohoto bodového zdroje se šíří elementární kulové vlnoplochy a výsledná vlnoplocha je obálkou elementárních vlnoploch.“ odraz a lom světla: = '
sin v 1 n 2 = = Snellův zákon: sin v 2 n 1 absolutní index lomu: c n= v
Optika v1 n2 mezní úhel – totální odraz (aplikace: optická vlákna): sin m = = v2 n1
disperze (rozklad) světla:
Duha rozklad světla na kapce vody
Optika změna vlnové délky při lomu:
v1 v 2 f= = 1 2 v2 n1 2= 1= 1 v1 n2
při lomu z vakua do prostředí o abs. indexu lomu n:
0 = n
Optika
Optika
Optika
Optika
Optika změna fáze při odrazu světla:
na opticky hustším prostředí
=
na opticky řidším prostředí
=0
Optika interference na tenké vrstvě:
a) při odrazu
b) při průchodu maxima a minima interference (aplikace – reflexní a antireflexní vrstvy)
Optika interference na tenké vrstvě při kolmém dopadu světla odraz:
1 t 1= 2 v1
1 c t 2 −t 1 =2 n 2 d −n1 2 1 maximum intenzity: ct 2 −t 1 =2 n 2 d −n 1 2 =k 0 0 vakuum → sklo: n1 =1 n 2 =n c t 2−t 1 =2 n d − 2 =k 0 1 0 ct 2 −t 1 =2 n2 d −n1 =2 k 1 minimum intenzity: 2 2 d t 2 =2 v2
d =2 k 1
4
maxima a minima interference (aplikace – reflexní a antireflexní vrstvy)
Geometrická optika 1 1 1 = x x' f
zobrazovací rovnice:
příčné zvětšení:
m=
y' x' =− y x
x předmětová vzdálenost x' obrazová vzdálenost f ohnisková vzdálenost y' výška obrazu y výška předmětu
zobrazení odrazem – zrcadla: x, x' > 0 před zrcadlem duté zrcadlo: f > 0 vypuklé zrcadlo: f < 0 zobrazení lomem – tenké čočky: x > 0, x' < 0 před čočkou spojka: f > 0
rozptylka: f < 0
x < 0, x' > 0 za čočkou Grafické zobrazování tenkými čočkami a zrcadly
Geometrická optika 1 1 1 = x x' f
zobrazovací rovnice:
příčné zvětšení:
m=
y' x' =− y x
x předmětová vzdálenost x' obrazová vzdálenost f ohnisková vzdálenost y' výška obrazu y výška předmětu
zobrazení odrazem – zrcadla: x, x' > 0 před zrcadlem duté zrcadlo: f > 0 vypuklé zrcadlo: f < 0 zobrazení lomem – tenké čočky: x > 0, x' < 0 před čočkou spojka: f > 0
rozptylka: f < 0
x < 0, x' > 0 za čočkou Grafické zobrazování tenkými čočkami a zrcadly
Geometrická optika 1 1 1 = x x' f
zobrazovací rovnice:
příčné zvětšení:
m=
y' x' =− y x
x předmětová vzdálenost x' obrazová vzdálenost f ohnisková vzdálenost y' výška obrazu y výška předmětu
zobrazení odrazem – zrcadla: x, x' > 0 před zrcadlem duté zrcadlo: f > 0 vypuklé zrcadlo: f < 0 zobrazení lomem – tenké čočky: x > 0, x' < 0 před čočkou spojka: f > 0
rozptylka: f < 0
x < 0, x' > 0 za čočkou Grafické zobrazování tenkými čočkami a zrcadly
Geometrická optika 1 1 1 = x x' f
zobrazovací rovnice:
příčné zvětšení:
m=
y' x' =− y x
x předmětová vzdálenost x' obrazová vzdálenost f ohnisková vzdálenost y' výška obrazu y výška předmětu
zobrazení odrazem – zrcadla: x, x' > 0 před zrcadlem duté zrcadlo: f > 0 vypuklé zrcadlo: f < 0 zobrazení lomem – tenké čočky: x > 0, x' < 0 před čočkou spojka: f > 0
rozptylka: f < 0
x < 0, x' > 0 za čočkou Grafické zobrazování tenkými čočkami a zrcadly
Geometrická optika 1 1 1 = x x' f
zobrazovací rovnice:
příčné zvětšení:
m=
y' x' =− y x
x předmětová vzdálenost x' obrazová vzdálenost f ohnisková vzdálenost y' výška obrazu y výška předmětu
zobrazení odrazem – zrcadla: x, x' > 0 před zrcadlem duté zrcadlo: f > 0 vypuklé zrcadlo: f < 0 zobrazení lomem – tenké čočky: x > 0, x' < 0 před čočkou spojka: f > 0
rozptylka: f < 0
x < 0, x' > 0 za čočkou Grafické zobrazování tenkými čočkami a zrcadly
Geometrická optika 1 1 1 = x x' f
zobrazovací rovnice:
příčné zvětšení:
m=
y' x' =− y x
x předmětová vzdálenost x' obrazová vzdálenost f ohnisková vzdálenost y' výška obrazu y výška předmětu
druhy obrazů: x' > 0 skutečný obraz, x' < 0 zdánlivý (neskutečný) obraz m > 0 přímý obraz, m < 0 převrácený obraz |m| > 1 zvětšený obraz, |m| < 1 zmenšený obraz
Grafické zobrazování tenkými čočkami a zrcadly
Fotometrie zdroje a osvělení ploch z hlediska vnímání lidským okem základní veličiny ve fotometrii: prostorový úhel
(plochy osvětlované zdrojem ze S vzdálenosti r) jednotka steradián [sr]
Ee zářivá energie (celková energie přenášená elmg. vlněním) E světelná energie (energie přenášená světlem – viditelné okem) Ee E = zářivý tok e = t [W] světelný tok t [lm] (lumen] e I e= I = [cd] (kandela) zářivost [W sr1] svítivost definice kandely: svítivost světelného zdroje, který v daném směru emituje monochromatické záření o frekvenci 540 x 1012 Hz a jehož zářivost v tomto směru činí 1/683 W sr1.
Fotometrie zdroje a osvělení ploch z hlediska vmímání lidským okem základní veličiny ve fotometrii: prostorový úhel
S (plochy osvětlované zdrojem ze
vzdálenosti r) jednotka steradián [sr] Ee zářivá energie (celková energie přenášená elmg. vlněním) E světelná energie (energie přenášená světlem – viditelné okem) Ee E = e = t [lm] (lumen] t [W] zářivý tok světelný tok
e I e= I= 1 zářivost [W sr ] svítivost [cd] (kandela)
definice kandely: svítivost světelného zdroje, který v daném směru emituje monochromatické záření o frekvenci 540 x 1012 Hz a jehož zářivost v tomto směru činí 1/683 W sr1.
Fotometrie Lambertův zákon: svítivost izotropního rovinného plošného zdroje
I = I n cos
klesá s kosinem odklonu od kolmice k ploše zdroje (splňuje většina zdrojů – tzv. kosinové zářiče, neplatí pro žhavé plyny a zdroje odraženého světla)
světelná účinnost zdroje: K =
e
[lm W1]
e 2 E e0 = intenzita ozařování plochy: [W m ] S E 0= osvětlení plochy: [lx] = lux S
Fotometrie kolmé osvětlení plochy:
E 0=
I 2 r
kosé osvětlení plochy: (důsledek Lambertova zákona)
I E 0 = 2 cos r osvětlení stanoví norma jas (plošného zdroje):
In I L= = = S S cos S cos
Fotometrie
Fotometrie
