Optika

světlo ­ elektromagnetické vlnění ­ spektrum:

ve vakuu:

viditelné záření (světlo): 400 nm (fialová) – 700 nm (červená)

=vf

=cf

   

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:

Snellův zákon:

absolutní index lomu:

ve vakuu:

viditelné záření (světlo): 400 nm – 700 nm

sinsin

=v1

v2

=n2

n1

= '

n= cv

   

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:

Snellův zákon:

absolutní index lomu:

ve vakuu:

viditelné záření (světlo): 400 nm – 700 nm

sinsin

=v1

v2

=n2

n1

= '

n= cv

   

Optika

mezní úhel – totální odraz (aplikace: optická vlákna): 

disperze (rozklad) světla:

sinm=v1

v2

=n2

n1

Duha ­ rozklad světla na kapce vody

   

Optika

změna vlnové délky při lomu:

při lomu z vakua do prostředí o abs. indexu lomu n:

f =v1

1=

v2

2

2=v2

v1

1=n1

n2

1

=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:

maximum intenzity:

vakuum   sklo:→

minimum intenzity:

maxima a minima interference (aplikace – reflexní a antireflexní vrstvy)

t1=1

2v1

t2=2 dv2

c t2−t1=2n2 d−n1

1

2

ct 2−t1=2 n2 d−n1

1

2=k 0

ct 2−t1=2 n2 d−n1

1

2=2 k1

0

2

n1=1 n2=n c t 2−t1=2n d−0

2=k 0 d=2 k1

4

   

   

   

Geometrická optika

zobrazovací rovnice: x předmětová vzdálenost

x' obrazová vzdálenost

příčné zvětšení:  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 x < 0, x' > 0 za čočkou

­ rozptylka: f < 0

1x

1x '

=1f

m=y 'y=−

x 'x

Grafické zobrazování tenkými čočkami a zrcadly

   

Geometrická optika

zobrazovací rovnice: x předmětová vzdálenost

x' obrazová vzdálenost

příčné zvětšení:  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 x < 0, x' > 0 za čočkou

­ rozptylka: f < 0

1x

1x '

=1f

m=y 'y=−

x 'x

Grafické zobrazování tenkými čočkami a zrcadly

   

Geometrická optika

zobrazovací rovnice: x předmětová vzdálenost

x' obrazová vzdálenost

příčné zvětšení:  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 x < 0, x' > 0 za čočkou

­ rozptylka: f < 0

1x

1x '

=1f

m=y 'y=−

x 'x

Grafické zobrazování tenkými čočkami a zrcadly

   

Geometrická optika

zobrazovací rovnice: x předmětová vzdálenost

x' obrazová vzdálenost

příčné zvětšení:  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 x < 0, x' > 0 za čočkou

­ rozptylka: f < 0

1x

1x '

=1f

m=y 'y=−

x 'x

Grafické zobrazování tenkými čočkami a zrcadly

   

Geometrická optika

zobrazovací rovnice: x předmětová vzdálenost

x' obrazová vzdálenost

příčné zvětšení:  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 x < 0, x' > 0 za čočkou

­ rozptylka: f < 0

1x

1x '

=1f

m=y 'y=−

x 'x

Grafické zobrazování tenkými čočkami a zrcadly

   

Geometrická optika

zobrazovací rovnice: x předmětová vzdálenost

x' obrazová vzdálenost

příčné zvětšení:  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

1x

1x '

=1f

m=y 'y=−

x 'x

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 

         vzdálenosti r) jednotka steradián [sr]

zářivá energie        (celková energie přenášená elmg. vlněním)

světelná energie     (energie přenášená světlem – viditelné okem)

zářivý tok    [W] světelný tok                [lm] (lumen]

zářivost           [W sr­1] 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.

S

Ee

e=Ee

t

E

=E t

I e=e

I=

   

Fotometrie

zdroje a osvělení ploch z hlediska vmímání lidským okem

základní veličiny ve fotometrii:

prostorový úhel  (plochy       osvětlované zdrojem ze 

         vzdálenosti r) jednotka steradián [sr]

zářivá energie        (celková energie přenášená elmg. vlněním)

světelná energie     (energie přenášená světlem – viditelné okem)

zářivý tok    [W] světelný tok                [lm] (lumen]

zářivost           [W sr­1] 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.

S

Ee

e=Ee

t

E

=E t

I e=e

I=

   

Fotometrie

Lambertův zákon: svítivost izotropního rovinného plošného zdroje

   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: [lm W­1]

intenzita ozařování plochy:                    [W m­2]

osvětlení plochy:                     [lx] = lux       

I= I n cos

K=e

Ee0=e

S

E0=

S

   

Fotometrie

kolmé osvětlení plochy:

kosé osvětlení plochy:(důsledek Lambertova zákona)

osvětlení stanoví norma

jas (plošného zdroje):

      

E0=Ir2

E0=Ir2 cos

L=I n

S=

S cos=

IS cos

   

Fotometrie

   

Fotometrie