Opracowanie zagadnień do egzaminu - optyka falowa PDF

Preview

Summary

Opracowanie zagadnień do egzaminu - optyka falowa falowa...

Description

Pytania Kasprzak 1. Właściwości spektralne promieniowania Słońca, pochłaniania wody oraz czułości oka ludzkiego. W spektrum promieniowania słonecznego wyróżniamy następujące zakresy:      

ultrafiolet C z zakresem fal od 100 do 280 nm ultrafiolet B z zakresem fal od 280 do 315 nm ultrafiolet A z zakresem fal od 315 do 400 nm zakres widzialny z zakresem fal od 400 do 700 nm bliska podczerwień z zakresem fal od 700 do 1400 nm środkowa podczerwień z zakresem fal od 1400 do 4000 nm

Promieniowania słoneczne przechodząc przez atmosferę ulega osłabieniu wskutek procesów absorpcji i rozpraszania. Maksimum strumienia energii fali elektromagnetycznej w krzywej promieniowania Słońca pokrywa się z minimum pochłaniania promieniowania przez wodę (wartości te wypadają w zakresie widzialnym). Od tych dwóch krzywych zależy zakres czułości oka ludzkiego. Nasze oko składa się w dużej części z cieczy (wody), dlatego zakres widzialny jest bardzo korzystny. Oko ludzkie widzi barwy od 420 do 580nm.

2. Transmitancja, gęstość optyczna i współczynnik absorpcji ośrodka optycznego: Transmitancja (przepuszczalność) - to stosunek natężenia promieniowania po przejściu przez dany ośrodek do jego natężenia po przejściu przez ośrodek wzorcowy.

𝑡=

𝑃𝑡 𝑃𝑜

𝑙𝑢𝑏 𝑡% = 𝑡 ∗ 100%

𝑃𝑡 - moc promieniowania przepuszczonego przez próbkę 𝑃𝑜 - padająca moc promieniowania

Przepuszczalność mocy promieniowania zmniejsza się ekspotencjalnie w funkcji grubości ośrodka l. 𝑃𝑡 = 𝑃𝑜 ∗ 𝑒 −𝑘𝑙

Gęstość optyczna próbki-jest to logarytm dziesiętny z odwrotności transmitancji. Zależy ona od grubości próbki. Dotyczy promieniowania przechodzącego przez materiał prześwietlany (dla materiałów przezroczystych) lub odbitego od tego materiału (dla materiałów nieprzezroczystych). Dla

skanera gęstość optyczna to zdolność rozróżniania szczegółów w najciemniejszych miejscach obrazu 1 100 𝐷 = log ( ) = log ( ) 𝑡 𝑡% Współczynnik absorpcji ośrodka k- jest to odwrotność grubości warstwy, po przejściu której światło ma mniejsze natężenie. Współczynnik ten jest stały dla danej substancji dla światła o ustalonym składzie widmowym. Nie zależy on od grubości próbki, zależy natomiast od właściwości ośrodka i długości zaabsorbowanej fali. Duża wartość oznacza silne pochłanianie światła, dla ośrodka doskonale przezroczystego k=0. 1 1 𝑃𝑡 1 𝑘 = − ∗ ln ( ) = − ∗ 𝑙𝑛(𝑡) [ ] 𝑚 𝑃𝑜 𝑙 𝑙 Absorpcja – proces pochłaniania energii fali elektromagnetycznej przez daną substancję. Światło zachowuje się jak strumień cząstek elementarnych i może być pochłaniane tylko w określonych porcjach, których wielkość zależy od częstotliwości światła. W wyniku absorpcji niektóre częstotliwości są pochłaniane, w związku z czym zostają usunięte z widma światła. Miarą absorpcji jest absorbancja.

3. Współczynnik załamania i prawo załamania, dyspersja ośrodka optycznego. Pomiar współczynnika załamania i dyspersji. Współczynnik załamania- jest miarą zmiany prędkości rozchodzenia się fali w jednym ośrodku w stosunku do prędkości jej rozchodzenia się w drugim ośrodku. Wyróżniamy: a) Bezwzględny współczynnik załamania ośrodka: 𝑐 𝑁= 𝑣 𝑐 − 𝑝𝑟ę𝑑𝑘𝑜ść ś𝑤𝑖𝑎𝑡ł𝑎 𝑤 𝑝𝑟óż𝑛𝑖 𝑣 − 𝑝𝑟ę𝑑𝑘𝑜ść ś𝑤𝑖𝑎𝑡ł𝑎 𝑤 𝑜ś𝑟𝑜𝑑𝑘𝑢 b) Względny współczynnik załamania ośrodka: 𝐶𝑝 𝑛= 𝑣 𝐶𝑝 − 𝑝𝑟ę𝑑𝑘𝑜ść ś𝑤𝑖𝑎𝑡ł𝑎 𝑤 𝑝𝑜𝑤𝑖𝑒𝑡𝑟𝑧𝑢 𝑣 − 𝑝𝑟ę𝑑𝑘𝑜ść ś𝑤𝑖𝑎𝑡ł𝑎 𝑤 𝑜ś𝑟𝑜𝑑𝑘𝑢 c) Zależność między względnym i bezwzględnym współczynnikiem załamania opisuje wzór: 𝑁 = 𝑁𝑝 ∗ 𝑛

𝑁𝑝 − 𝑏𝑒𝑧𝑤𝑧𝑔𝑙ę𝑑𝑛𝑦 𝑤𝑠𝑝ół𝑐𝑧𝑦𝑛𝑛𝑖𝑘 𝑧𝑎ł𝑎𝑚𝑎𝑛𝑖𝑎 𝑝𝑜𝑤𝑖𝑒𝑡𝑟𝑧𝑎 𝑛 − 𝑤𝑧𝑔𝑙ę𝑑𝑛𝑦 𝑤𝑠𝑝ół𝑐𝑧𝑦𝑛𝑛𝑖𝑘 𝑧𝑎ł𝑎𝑚𝑎𝑛𝑖𝑎 𝑜ś𝑟𝑜𝑑𝑘𝑎 𝑁 − 𝑏𝑒𝑧𝑤𝑧𝑔𝑙ę𝑑𝑛𝑦 𝑤𝑠𝑝ół𝑐𝑧𝑦𝑛𝑛𝑖𝑘 𝑧𝑎ł𝑎𝑚𝑎𝑛𝑖𝑎 𝑜ś𝑟𝑜𝑑𝑘𝑎

Bezwzględny współczynnik załamania powietrza (Np) mierzony jest dla parametrów: - temperatura: 20 stopni C

- ciśnienie: 1014hPa - wilgotność bezwzględna: 10 mm

Prawo załamania: Założenie: promień padający, załamany oraz prostopadła do płaszczyzny, przeprowadzona w punkcie padania, leżą w jednej płaszczyźnie. v1 =

c n1

v2 =

sin 𝛼 𝑣1 𝑛2 = = sin 𝛽 𝑣2 𝑛1

c n2

𝛼 − 𝑘ą𝑡 𝑝𝑎𝑑𝑎𝑛𝑖𝑎 𝛽 − 𝑘ą𝑡 𝑧𝑎ł𝑎𝑚𝑎𝑛𝑖𝑎 𝑛1 − 𝑏𝑒𝑧𝑤𝑧𝑔𝑙ę𝑑𝑛𝑦 𝑤𝑠𝑝ół𝑐𝑧𝑦𝑛𝑛𝑖𝑘 𝑧𝑎ł𝑎𝑚𝑎𝑛𝑖𝑎 𝑜ś𝑟𝑜𝑑𝑘𝑎 1 𝑛2 − 𝑏𝑒𝑧𝑤𝑧𝑔𝑙ę𝑑𝑛𝑦 𝑤𝑠𝑝ół𝑐𝑧𝑛𝑛𝑖𝑘 𝑧𝑎ł𝑎𝑚𝑎𝑛𝑖𝑎 𝑜ś𝑟𝑜𝑑𝑘𝑎 2

Przy przejściu promienia świetlnego z ośrodka optycznie gęstszego do rzadszego, kąt załamania jest większy od kąta padania. Przy przejściu promienia z ośrodka rzadszego do gęstszego odwrotnie - kąt załamania jest mniejszy od kąta padania.

Dyspersja ośrodka (rozszczepienie)-zależność współczynnika załamania od długości fali. W zakresie widzialnym współczynnik załamania rośnie wraz ze wzrostem częstotliwości fali v (czyli ze zmniejszeniem się jej długości λ).Różne długości fali rozchodzą się z różnymi prędkościami w danym ośrodku. Dyspersja średnia: ∆𝑛 = 𝑛𝐹 − 𝑛𝐶 𝑛𝐹 − 𝑤𝑠𝑝ół𝑐𝑧𝑦𝑛𝑛𝑖𝑘 𝑧𝑎ł𝑎𝑚𝑎𝑛𝑖𝑎 𝑑𝑙𝑎 𝑓𝑖𝑜𝑙𝑒𝑡𝑜𝑤𝑒𝑗 𝑙𝑖𝑛𝑖𝑖 𝑤𝑜𝑑𝑜𝑟𝑢 𝑛𝐶 − 𝑤𝑠𝑝ół𝑐𝑧𝑦𝑛𝑛𝑖𝑘 𝑧𝑎ł𝑎𝑚𝑎𝑛𝑖𝑎 𝑑𝑙𝑎 𝑐𝑧𝑒𝑟𝑤𝑜𝑛𝑒𝑗 𝑙𝑖𝑛𝑖𝑖 𝑤𝑜𝑑𝑜𝑟𝑢 (powyższe linie uwzględniane są przy danej długości fali)

Współczynnik dyspersji (liczba Abbego): 𝑛𝑑 − 1 𝑛𝐹 − 𝑛𝐶 𝑛𝑑 − 𝑤𝑠𝑝ół𝑐𝑧𝑦𝑛𝑛𝑖𝑘 𝑧𝑎ł𝑎𝑚𝑎𝑛𝑖𝑎 𝑑𝑙𝑎 żół𝑡𝑒𝑗 𝑙𝑖𝑛𝑖𝑖 𝑠𝑜𝑑𝑢

𝑣𝑑 =

Pomiar współczynnika załamania i dyspersji – dokonany jest przy pomocy przyrządu zwanego refraktometrem.

Wykorzystując refraktometr z pryzmatem V (jego pionowe ściany tworzą płytkę płasko-równoległa, a w górnej części wewnętrzne ścianki tworzą kat prosty). Badaną ciecz umieszcza się w pryzmacie V. Znając współczynniki załamania pryzmatu V i mierząc kąt, współczynnik załamania próbki wyznacza się ze wzoru: n( ) 

N 2 ( )  cos  N 2 ( )  cos 2 

Najdokładniejszą metodą pomiaru współczynnika załamania jest metoda Fraunhofera: bazuje ona na

sin

   min 2

wzorze n 

sin



. Pomiaru można dokonać, gdy kąt łamiący pryzmat:   2 arcsin

1 . n

2

Metoda ta wykorzystuje: kolimator goniometru, pryzmat oraz lunetę goniometru.

4. Zasada Fermata, prawo odbicia i załamania, całkowite wewnętrzne odbicie, kąt graniczny. Narysować i opisać. Zasada Fermata Światło rozchodzi się po takiej drodze, której przebycie wymaga najkrótszego czasu. 𝒗=

𝒅𝒔

𝒅𝒕 𝒏

𝒅𝒕 =

𝒄

→ 𝒅𝒕 =

∙ 𝒅𝒔 → 𝝉 𝑸

𝒄 𝒅𝒔 𝒗 = 𝒏 , gdzie dt - czas elementarny 𝒗 𝟏 𝑸 = 𝒄 ∙ ∫𝑷 𝒏 ∙ 𝒅𝒔 , gdzie 𝜏 - czas całkowity , n

- współczynnik załamania

Wielkość 𝑳 = ∫𝑷 𝒏 ∙ 𝒅𝒔 nazywa się drogą optyczną.

W ośrodku jednorodnym droga optyczna równa jest iloczynowi drogi geometrycznej i współczynnika załamania: 𝑳 = 𝒏∙𝑺 Światło rozchodzi się po takich liniach, którym odpowiadają minimalne drogi optyczne.

Prawo odbicia i załamania Gdy fala płaska rozchodząca się z prędkością v1 w ośrodku o współczynniku n1 (fala padająca) natrafi na granicę z innym ośrodkiem (o współczynniku załamania n2) ulegnie ona podziałowi na dwie fale płaskie, tzn., falę odbitą (poruszającą się z prędkością v1) i falę załamaną (poruszającą się z prędkości v2)

a) prawo odbicia mówi, że kąt padania jest równy kątowi odbicia: 𝛼1 = 𝛼1 ,

a fala padająca, odbita i normalna leżą w jednej płaszczyźnie. Podczas odbicia zmienia się jedynie kierunek propagacji (dokładniej, zmienia się znak składowej normalnej wektora falowego ), nie zmienia się wartość prędkości ani długość fali.

b) prawo załamania mówi, że fala padająca, fala załamana i normalna leżą w jednej płaszczyźnie, a ponadto przy przejściu z jednego ośrodka do drugiego zachowuje się iloczyn kąta padania i współczynnika załamania: 𝑛1 ∙ 𝑠𝑖𝑛𝛼1 = 𝑛2 ∙ 𝑠𝑖𝑛𝛼2 Związek między kątem padania, kątem załamania a współczynnikami załamania ośrodków jest zależnością geometryczną, która wynika z równań Maxwella, a w szczególności z warunków ciągłości składowych stycznych natężenia pola elektrycznego i magnetycznego na granicy obu ośrodków.

Całkowite wewnętrzne odbicie polega na tym, że światło padające na granice dwóch ośrodków od strony ośrodka o wyższym współczynniku załamania pod katem większym niż kat graniczny, nie przechodzi do drugiego ośrodka lecz ulega całkowitemu odbiciu. Gdy ośrodek, z którego pada fala świetlna ma współczynnik większy niż ośrodek, w którym propaguje fala załamana , kąt załamania jest większy niż kąt odbicia. Dzięki temu, jeżeli kąt padania będzie odpowiednio duży, kąt załamania zacznie zbliżać się do 90°. Gdy kąt padania osiągnie wartość graniczną (αgr - kąt graniczny) fala załamana będzie rozchodziła się pod kątem prostym do normalnej.

𝑛1 ∙ 𝑠𝑖𝑛𝛼𝑔𝑟 = 𝑛2 ∙ 𝑠𝑖𝑛90° sin 𝛼1 𝑠𝑖𝑛𝛼𝑔𝑟 𝑛2 = = gęstszy 𝑠𝑖𝑛𝛼2 𝑠𝑖𝑛90° 𝑛1 𝑛2 𝑠𝑖𝑛𝛼𝑔𝑟 = 𝑛1 Dla kątów padania mniejszych lub równych kątowi granicznemu obserwujemy zarówno falę załamaną jak i odbitą Dla kątów większych niż kąt graniczny światło ulega tylko odbiciu i pozostaje „wewnątrz” pierwszego ośrodka, dlatego zjawisko to nosi nazwę całkowitego wewnętrznego odbicia.

Kąt graniczny Jest to kąt padania przy którym padające światło załamuje się pod kątem 90˚. Jeżeli kąt padania przekroczy kąt graniczny światło odbije się. Czyli jest to kąt padania, dla którego zachodzi zjawisko

całkowitego wewnętrznego odbicia na granicy dwóch ośrodków, gdy światło pada od strony ośrodka o wyższym współczynniku załamania (ośrodka gęstszego).

5. Powstawanie tęczy i halo słonecznego. Narysować i opisać warunki powstawania oraz podstawowe wielkości.

Powstawanie tęczy Światło białe jest mieszaniną wszystkich barw, a każda z nich ma inną długość fali. Każdy kolor załamuje się też trochę inaczej. Po przejściu przez granicę dwóch ośrodków światło białe ulega rozszczepieniu na poszczególne kolory tworząc kolorowe widmo. Tęcza powstaje gdy świeci Słońce, a naprzeciwko z drugiej strony nieba pada deszcz. Wtedy promienie słoneczne padające zza pleców obserwatora załamują się i odbijają w kroplach wody znajdujących się w powietrzu. Przy powstawaniu tęczy głównej światło słoneczne najpierw załamuje się w kropli deszczu, a potem część wiązki część odbija się od tylnej warstwy (około jednej trzeciej), a część załamuje się na niej, ale tej wiązki nie widzimy ponieważ ginie w blasku Słońca. Po odbiciu światło załamuje się powtórnie i wychodzi na zewnątrz w postaci pasma barw. Czasami pojawia się słaba tęcza wtórna na zewnątrz tęczy głównej. Barwy tej drugiej tęczy ułożone są odwrotnie. Powstaje ona z tych promieni, które dwukrotnie ulegną odbiciu wewnątrz kropli deszczu i dopiero potem wychodzą na zewnątrz. Ponieważ dwukrotnie tylko około jednej trzeciej wiązki odbija się od powierzchni kropli, to tęcza wtórna jest słabsza lub niewidoczna. Podobnie jak w zwykłej tęczy, światła załamanego na tylnej ścianie nie obserwujemy. Zjawiska zachodzące przy powstawaniu tęczy: 1. załamanie światła na granicy powietrze-woda (przy wejściu do kropli) 2. rozszczepienie światła białego podczas załamania ( przy wejściu do kropli) 3. całkowite wewnętrzne odbicie na granicy woda-powietrze. (przy wychodzeniu z kropli do powietrza), jeśli kąt padania jest większy od kąta granicznego dla wody. Kąt pomiędzy promieniami słonecznymi, a promieniem widzenia musi wynosić minimum 138˚ i wtedy maksymalny kąt wzniesienia łuku tęczy wynosi 42˚.Te same parametry warunkujące dostrzeżenie tęczy rzędu drugiego wynoszą: 130˚ i 50˚.

Kąt 42˚ - kąt pomiędzy przedłużeniem promienia padającego i odbitego

Powstawanie halo słonecznego Halo powstaje na skutek załamania światła w atmosferze zawierającej kryształki lodu. Występuje jako barwny, biały lub w przeważającej części biały, świetlisty pierścień, w którego środku znajduje się tarcza Słońca lub Księżyca. Krąg ten ma zwykle słabo widoczne zabarwienie czerwone od wewnątrz i w rzadkich przypadkach fioletowe na zewnątrz. Część nieba wewnątrz kręgu jest wyraźnie ciemniejsza niż na zewnątrz. Pierścień o średnicy 220 (tzw. małe halo) powstaje przez załamanie światła na powierzchniach kryształków lodu działających jak pryzmat o kącie łamiącym 600, natomiast o średnicy 460 (rzadziej występujące tzw. duże halo) powstaje podczas załamania światła na krawędziach kryształków wzajemnie do siebie prostopadłych (kryształki lodu są graniastosłupami prostymi o podstawie sześciokątnej).

6. Właściwości refrakcyjne powierzchni sferycznej oraz soczewki cienkiej Pojedyncze powierzchnie sferyczne rozdzielające dwa ośrodki o różnych współczynnikach załamania mogą mieć własności:

a) skupiające (powierzchnia wypukła dla n2>n1 lub wklęsła dla n1>n2) b) rozpraszające (powierzchnia wklęsła dla n2>n1 lub wypukła n1>n2). Załamania światła na pojedynczej powierzchni sferycznej

𝛼 =𝛾+𝜑 𝜑=𝛽+𝛿

ℎ ≈𝛾 𝑠 ℎ tan 𝛿 = 𝑠′ ℎ sin 𝜑 = 𝑅 𝑛1 𝑛1 𝑛2 − 𝑛1 = ′ = 𝑃= 𝑓 𝑓 𝑅 tan 𝛾 =

f-ogniskowa przedmiotowa f’-ogniskowa obrazowa

Odwzorowanie przez pojedynczą powierzchnię sferyczną

-obraz odwrócony, rzeczywisty, pomniejszony 𝑓′ 𝑛2 = 𝑓 𝑛1 Dla powietrza n1=1 Powiększenie poprzeczne obrazu wynosi 𝑦′ 𝑠 ′ 𝑛1 𝛤= = 𝑠𝑛2 𝑦 y’-wielkość obrazu y-wielkość przedmiotu Wzór soczewkowy dla soczewki cienkiej 1 1 1 1 1 + = (𝑛 − 1) ( + ) = 𝑠 𝑠′ 𝑅1 𝑅2 𝑓′ Powstanie obrazu rzeczywistego w cienkiej soczewce dodatniej- połączenie dwóch powierzchni sferycznych

|s||s|>f obraz rzeczywisty, powiększony |s|=2f obraz rzeczywisty 1:1 |s|>2f obraz rzeczywisty pomniejszony

Powstanie obrazu pozornego w cienkiej soczewce ujemnej

Soczewka cienka- tzw. jej grubość jest znacznie mniejsza od długości ogniskowej soczewki Soczewka dodatnia- równoległa wiązka promieni padająca na naszą soczewkę skupia się i załamuje się do osi Soczewka ujemna- równoległa wiązka promieni padająca na soczewkę ulega załamaniu od osi Obraz albo rzeczywisty albo pozorny w zależności od ustawienia przedmiotu. W SOCZEWCE WKLĘSŁEJ ZAWSZE OBRAZ JEST POMNIEJSZONY, PROSTY I POZORNY

7.Soczewka gruba, płaszczyzny główne, ogniskowa soczewki grubej, moc optyczna. Układ soczewek grubych, moc optyczna układu. Rozpatrując soczewki grube i złożone układy optyczne przyjmujemy, że dowolny układ optyczny można opisać przy pomocy prostego modelu, w którym zakłada się, ze załamanie (refrakcje) promieni wiązki światła w układzie zachodzi tylko i wyłączni w dwóch tzw płaszczyznach głównych, które są prostopadłe do osi optycznej. Znajomość położenia płaszczyzn głównych i ognisk układu optycznego całkowicie określa własności obrazujące tego układu. Znając odległość przedmiotową i wartość ogniskowej możemy wyznaczyć odległość obrazową, czyli położenie obrazu, stosując metodę wytyczania promieni.

Typy soczewek: - dwuwypukła, płasko-wypukła, wklęsło-wypukła, -dwuwklęsła, płasko-wklęsła (jedna z płaszczyzn pokrywa się z wierzchołkiem), wklęsło-wypukła ( płaszczyzny główne za soczewką)

Soczewki grube- konstrukcja płaszczyzn

Sp i Sp’ odległości wierzchołkowe Sp – od wierzchołka soczewki do płaszczyzny przedmiotowej Sp’ – od wierzchołka soczewki do płaszczyzny obrazowe

Ogniskowa- odległość od ogniska do płaszczyzny głównej obrazowej

Moc optyczna: 𝑃 = 𝑃1 + 𝑃2 −

𝑛1 𝑛2 𝑑 𝑃1 𝑃2 = = 𝑛 𝑓 𝑓′

𝑃1 =

𝑛 − 𝑛1 𝑅1

d – od le gł oś ć mi ęd zy pł as zc zy zn ą gł ó w ną obrazową pierwszej soczewki a płaszczyzną główną przedmiotową drugiej. n – współczynnik załamania przestrzeni między soczewkami P1 – moc optyczna pierwszej soczewki P2 – moc optyczna drugiej soczewki

8. Podstawowe aberracje układów optycznych. Wymienić i opisać.

Aberracje układów optycznych, wady układów optycznych- niedoskonałości układów optycznych, powodujące zniekształcenia, zabarwienia lub nieostrość obrazów. Występują aberracje chromatyczne oraz aberracje geometryczne zależne od kształtu, materiału oraz sposobu jego oświetlenia. Aberracja chromatyczna przejawia się różnym miejscem ogniskowania się promieni o różnej długości fali. Niebieskie światło, ze względu na większą energię, załamuje się w szkle mocniej niż światło czerwone). aberracja chromatyczna: podłużna i poprzeczna. Aberracja geometryczna charakteryzuje się niedokładnością odwzorowania obrazów w świetle monochromatycznym. zależy od kształtu soczewek i zwierciadeł, od ich układów oraz od geometrii oświetlenia. aberracja geometryczna: abberacja sferyczna, - koma, - astygmatyzm, - krzywizna pola obrazu - dystorsja. Aberracja sferyczna przejawia się różnym miejscem ogniskowania się promieni wchodzących do soczewki w różnej odległości od jej centrum (osi optycznej). Widać wyraźnie, że promienie przechodzące daleko od osi optycznej ogniskują się bliżej soczewki (zwierciadła), a te wpadające do obiektywu blisko jego środka daleko od soczewki (zwierciadła).

Koma (pozaosiowa aber. sfer.) związana z zniekształceniami promieni wchodzących do obiektywu przy jego brzegu i pod kątem do osi optycznej. Na krańcach pola widzenia odkształca ona punktowe obrazy, które przyjmują kształt przecinka lub litery "V". Obiektywy pozbawione oby tych wad nazywamy aplanatami.

Astygmatyzm odwzorowywanie pozaosiowych punktów nie jako punktów, a jako prostopadłych do siebie linii, leżących w przesuniętych względem siebie płaszczyznach. Daje obraz nieostry i zniekształcony. Prościej: polega na powstawaniu ognisk w różnych miejscach dla różnych przekrojów południkowych. Dystorsja - różne powiększenie obrazu w zależności od jego odległości od osi optycznej instrumentu (zmieniająca się

ogniskowa obiektywu lub okularu w zależności od odległości od osi optycznej), co powoduje powstawanie wyraźnych zniekształceń obrazu na brzegu pola widzenia. Układy ze skorygowaną dystorsją nazywamy układami ortoskopowymi.

9. Mikroskop, lunety, teleskopy – narysować schemat budowy i bieg promieni, właściwości, parametry. a) Mikroskop- składa się z dwóch układów soczewek skupiających: obiektywu i okularu (pełni rolę lupy). Obiektyw i okular mają wspólną oś optyczną. Służy do obserwacji przedmiotów położonych bardzo blisko , ograniczeniem powiększenia mikroskopu jest zjawisko dyfrakcji, maksymalne powiększenie 1500razy. Aby zwiększyć powiększenie należy zmniejszyć odległość obrazu od obiektywu.

Mikroskop składa się z : - Okularu-do powiększenia obrazu tworzonego przez obiektyw mikroskopu - Obiektywów- zbierają światło wychodzące z przedmiotu i tworzą jego powiększony obraz pośredni - Kondensor- koncentruje światło formując z niego stożek - Lusterka- naświetlenie badanego obiektu Obiektyw mikroskopu optycznego daje obraz przedmiotu rzeczywisty, odwrócony i powiększony, okular pełni role lupy, przez która ogląda się obraz dawany przez obiektyw. Obraz oglądany w okularze jest zatem obrazem pozornym i silnie powiększonym

Zdolność rozdzielcza mikroskopu: 𝑙=

1,22𝜆 𝐴𝑂𝑏 + 𝐴𝐾𝑛

A ob.- aparatura numeryczna obiektywu A kn-aparatura numeryczna kondensatora Zwiększając aparaturę numeryczną obiektywu zwiększa się zdolność rozdzielczą mikroskopu. Aby powiększyć aparaturę obiektywu należy powiększyć współczynnik załamania n przestrzeni między przedmiotem a obiektywem. W tym celu na przeparat nanosi się warstwę cieczy o

stosunkowo dużym współczynniku załamania. Zdolność rozdzielczą mikroskopu można również powiększyć, skracając długość fali.

Powiększenie mikroskopu: Gdzie M1, M2 – powiększenia obiektywu i okularu. F1, f2 – ogniskowe obiektywu i okularu, d- odległość obrazu odwróconego od obiektywu

b) Luneta - przyrząd optyczny w formie rury zakończonej z jednej strony obiektywem refrakcyjnym (tj. soczewkowym), a z drugiej strony okularem. Lunety- stanowią dużą grupę przyrządów służących do powiększenia kąta widzenia odległych przedmiotów. Lunety mogą być używane do obserwacji przedmiotów, ale zazwyczaj stanowią podstawową część wielu przyrządów pomiarowych. Składają się z dwóch podstawowych częściobiektywu i okularu, osadzonych współosiowo na przeciwległych końcach metalowej rury. Długość rury jest tak dobrana aby ognisko obrazowe obiektywu pokrywało się z ogniskiem przedmiotowym. Luneta jest zatem układem bezogniskowym, tzn że wiązka światła wchodząca do lunety wychodzi z niej również jako równoległa. Rozmiary obrazu otrzymywanego za pomocą lunety nie są większe od rzeczywistych rozmiarów przedmiotu. Działanie jej ...