a geometriai optika előnye -...

22
BME – Atomfizika Tanszék Optika FIZIKA BSc, III/1. 22 / 1 Erdei Gábor A geometriai optika előnye Vektor diffrakció: Maxwell-egyenletek megoldása (végeselem módszerrel) Skalár diffrakció: Fresnel-Kirchhoff-diffrakció (önmagában ritkán alkalmazzák) Fresnel-közelítés: ~10 8 mintavételi pont Fraunhofer-közelítés: ~10 4 mintavételi pont Geometriai optika: ~10 2 mintavételi pont (~100.000 metszéspont/sec)

Upload: votram

Post on 07-Feb-2018

231 views

Category:

Documents


7 download

TRANSCRIPT

Page 1: A geometriai optika előnye - fizipedia.bme.hufizipedia.bme.hu/images/f/f2/6-7_geom_opt_images.pdf · BME –Atomfizika Tanszék Optika –FIZIKA BSc, III/1. 22 / 1 Erdei Gábor A

BME – Atomfizika Tanszék

Optika – FIZIKA BSc, III/1. 22 / 1 Erdei Gábor

▪ A geometriai optika előnye ▪

Vektor diffrakció: Maxwell-egyenletek megoldása (végeselem módszerrel)

Skalár diffrakció: Fresnel-Kirchhoff-diffrakció (önmagában ritkán alkalmazzák)

Fresnel-közelítés: ~108 mintavételi pont

Fraunhofer-közelítés: ~104 mintavételi pont

Geometriai optika: ~102 mintavételi pont

(~100.000 metszéspont/sec)

Page 2: A geometriai optika előnye - fizipedia.bme.hufizipedia.bme.hu/images/f/f2/6-7_geom_opt_images.pdf · BME –Atomfizika Tanszék Optika –FIZIKA BSc, III/1. 22 / 1 Erdei Gábor A

BME – Atomfizika Tanszék

Optika – FIZIKA BSc, III/1. 22 / 2 Erdei Gábor

▪ A geometriai optika határa ▪

Geometriai optikai árnyék Fresnel-diffrakció

Page 3: A geometriai optika előnye - fizipedia.bme.hufizipedia.bme.hu/images/f/f2/6-7_geom_opt_images.pdf · BME –Atomfizika Tanszék Optika –FIZIKA BSc, III/1. 22 / 1 Erdei Gábor A

BME – Atomfizika Tanszék

Optika – FIZIKA BSc, III/1. 22 / 3 Erdei Gábor

▪ A geometriai optika határa ▪

Geometriai optikai árnyék Fresnel-diffrakció

Page 4: A geometriai optika előnye - fizipedia.bme.hufizipedia.bme.hu/images/f/f2/6-7_geom_opt_images.pdf · BME –Atomfizika Tanszék Optika –FIZIKA BSc, III/1. 22 / 1 Erdei Gábor A

BME – Atomfizika Tanszék

Optika – FIZIKA BSc, III/1. 22 / 4 Erdei Gábor

▪ A geometriai optika határa ▪

Geometriai optikai kép Fraunhofer-diffrakciós kép

Page 5: A geometriai optika előnye - fizipedia.bme.hufizipedia.bme.hu/images/f/f2/6-7_geom_opt_images.pdf · BME –Atomfizika Tanszék Optika –FIZIKA BSc, III/1. 22 / 1 Erdei Gábor A

BME – Atomfizika Tanszék

Optika – FIZIKA BSc, III/1. 22 / 5 Erdei Gábor

▪ A geometriai optika határa ▪

Gauss-nyaláb terjedése Fotonikai kristály

Rayleigh-tartomány

Page 6: A geometriai optika előnye - fizipedia.bme.hufizipedia.bme.hu/images/f/f2/6-7_geom_opt_images.pdf · BME –Atomfizika Tanszék Optika –FIZIKA BSc, III/1. 22 / 1 Erdei Gábor A

BME – Atomfizika Tanszék

Optika – FIZIKA BSc, III/1. 22 / 6 Erdei Gábor

▪ Az intenzitástörvény szemléltetése ▪

Page 7: A geometriai optika előnye - fizipedia.bme.hufizipedia.bme.hu/images/f/f2/6-7_geom_opt_images.pdf · BME –Atomfizika Tanszék Optika –FIZIKA BSc, III/1. 22 / 1 Erdei Gábor A

BME – Atomfizika Tanszék

Optika – FIZIKA BSc, III/1. 22 / 7 Erdei Gábor

▪ A geometriai optika alkalmazásai ▪

leképező rendszerek

megvilágító rendszerek

Page 8: A geometriai optika előnye - fizipedia.bme.hufizipedia.bme.hu/images/f/f2/6-7_geom_opt_images.pdf · BME –Atomfizika Tanszék Optika –FIZIKA BSc, III/1. 22 / 1 Erdei Gábor A

BME – Atomfizika Tanszék

Optika – FIZIKA BSc, III/1. 22 / 8 Erdei Gábor

▪ Video projektor ▪

Page 9: A geometriai optika előnye - fizipedia.bme.hufizipedia.bme.hu/images/f/f2/6-7_geom_opt_images.pdf · BME –Atomfizika Tanszék Optika –FIZIKA BSc, III/1. 22 / 1 Erdei Gábor A

BME – Atomfizika Tanszék

Optika – FIZIKA BSc, III/1. 22 / 9 Erdei Gábor

▪ Nagylátószögű objektív (210°) ▪

Page 10: A geometriai optika előnye - fizipedia.bme.hufizipedia.bme.hu/images/f/f2/6-7_geom_opt_images.pdf · BME –Atomfizika Tanszék Optika –FIZIKA BSc, III/1. 22 / 1 Erdei Gábor A

BME – Atomfizika Tanszék

Optika – FIZIKA BSc, III/1. 22 / 10 Erdei Gábor

▪ 193 nm litográfia ▪

Lézer forrás

Leképező

optika

Si szelet

Maszk

Page 11: A geometriai optika előnye - fizipedia.bme.hufizipedia.bme.hu/images/f/f2/6-7_geom_opt_images.pdf · BME –Atomfizika Tanszék Optika –FIZIKA BSc, III/1. 22 / 1 Erdei Gábor A

BME – Atomfizika Tanszék

Optika – FIZIKA BSc, III/1. 22 / 11 Erdei Gábor

▪ 193 nm litográfia ▪

Zeiss Starlith™ 900

m = −1/4 ×

NA 0,63

képtér 22 × 22 mm

vonalszélesség < 100 nm

Page 12: A geometriai optika előnye - fizipedia.bme.hufizipedia.bme.hu/images/f/f2/6-7_geom_opt_images.pdf · BME –Atomfizika Tanszék Optika –FIZIKA BSc, III/1. 22 / 1 Erdei Gábor A

BME – Atomfizika Tanszék

Optika – FIZIKA BSc, III/1. 22 / 12 Erdei Gábor

▪ Projektor feltét lencse ▪

Page 13: A geometriai optika előnye - fizipedia.bme.hufizipedia.bme.hu/images/f/f2/6-7_geom_opt_images.pdf · BME –Atomfizika Tanszék Optika –FIZIKA BSc, III/1. 22 / 1 Erdei Gábor A

BME – Atomfizika Tanszék

Optika – FIZIKA BSc, III/1. 22 / 13 Erdei Gábor

▪ Inhomogén közegek ▪

SELFOC lencse

Page 14: A geometriai optika előnye - fizipedia.bme.hufizipedia.bme.hu/images/f/f2/6-7_geom_opt_images.pdf · BME –Atomfizika Tanszék Optika –FIZIKA BSc, III/1. 22 / 1 Erdei Gábor A

BME – Atomfizika Tanszék

Optika – FIZIKA BSc, III/1. 22 / 14 Erdei Gábor

▪ Telefon billentyűzet világítás ▪

Page 15: A geometriai optika előnye - fizipedia.bme.hufizipedia.bme.hu/images/f/f2/6-7_geom_opt_images.pdf · BME –Atomfizika Tanszék Optika –FIZIKA BSc, III/1. 22 / 1 Erdei Gábor A

BME – Atomfizika Tanszék

Optika – FIZIKA BSc, III/1. 22 / 15 Erdei Gábor

▪ Gépjármű világítástechnika ▪

Page 16: A geometriai optika előnye - fizipedia.bme.hufizipedia.bme.hu/images/f/f2/6-7_geom_opt_images.pdf · BME –Atomfizika Tanszék Optika –FIZIKA BSc, III/1. 22 / 1 Erdei Gábor A

BME – Atomfizika Tanszék

Optika – FIZIKA BSc, III/1. 22 / 16 Erdei Gábor

▪ Tompított megvilágítás ▪

Tompított fényszóró által okozott megvilágítás

25 m távolságban lévő ernyőn

0

10

20

30

40

50

60

-15 -12 -9 -6 -3 0 3 6 9 12 15

A jármű tengelyétől mért távolság [m]

Me

gv

ilá

gít

ás

[lu

x]

Függőleges

Vízszintes

Page 17: A geometriai optika előnye - fizipedia.bme.hufizipedia.bme.hu/images/f/f2/6-7_geom_opt_images.pdf · BME –Atomfizika Tanszék Optika –FIZIKA BSc, III/1. 22 / 1 Erdei Gábor A

BME – Atomfizika Tanszék

Optika – FIZIKA BSc, III/1. 22 / 17 Erdei Gábor

▪ Számítógépes animáció ▪

Page 18: A geometriai optika előnye - fizipedia.bme.hufizipedia.bme.hu/images/f/f2/6-7_geom_opt_images.pdf · BME –Atomfizika Tanszék Optika –FIZIKA BSc, III/1. 22 / 1 Erdei Gábor A

BME – Atomfizika Tanszék

Optika – FIZIKA BSc, III/1. 22 / 18 Erdei Gábor

▪ Descartes-felületek ▪

paraboloid

tükör

hiperboloid

lencse

ellipszoid

tökör

ellipszoid

lencse

Page 19: A geometriai optika előnye - fizipedia.bme.hufizipedia.bme.hu/images/f/f2/6-7_geom_opt_images.pdf · BME –Atomfizika Tanszék Optika –FIZIKA BSc, III/1. 22 / 1 Erdei Gábor A

BME – Atomfizika Tanszék

Optika – FIZIKA BSc, III/1. 22 / 19 Erdei Gábor

▪ Fókusztávolság meghatározása ▪

Page 20: A geometriai optika előnye - fizipedia.bme.hufizipedia.bme.hu/images/f/f2/6-7_geom_opt_images.pdf · BME –Atomfizika Tanszék Optika –FIZIKA BSc, III/1. 22 / 1 Erdei Gábor A

BME – Atomfizika Tanszék

Optika – FIZIKA BSc, III/1. 22 / 20 Erdei Gábor

z

y1

θ1

y

x

d1

1. felület 2. felület

n1 n2

▪ Paraxiális sugár jellemzők ▪

Page 21: A geometriai optika előnye - fizipedia.bme.hufizipedia.bme.hu/images/f/f2/6-7_geom_opt_images.pdf · BME –Atomfizika Tanszék Optika –FIZIKA BSc, III/1. 22 / 1 Erdei Gábor A

BME – Atomfizika Tanszék

Optika – FIZIKA BSc, III/1. 22 / 21 Erdei Gábor

▪ Vékonylencsék jellemzői ▪

Page 22: A geometriai optika előnye - fizipedia.bme.hufizipedia.bme.hu/images/f/f2/6-7_geom_opt_images.pdf · BME –Atomfizika Tanszék Optika –FIZIKA BSc, III/1. 22 / 1 Erdei Gábor A

BME – Atomfizika Tanszék

Optika – FIZIKA BSc, III/1. 22 / 22 Erdei Gábor

képoldali

fősík

feffektív

▪ Fősík meghatározása ▪