dr. seres istván - sziefft.szie.hu/fizika/optika/1617/optika_9ea.pdf · 2017. 4. 19. · ak. seres...
TRANSCRIPT
OP
TIK
A
Dr. Seres István
Hullámoptika
Diszperzió, interferencia
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 2 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Hullámoptika:
A fény elektromágneses hullám
A fehér fény összetevői:
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 3 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Hullámoptika:
A fény elektromágneses hullám:
Diszperzió: Különböző hullámhosszúságú összetevők szóródása)
• prizma (spektrométer)
• kromatikus aberráció
• szívárvány
• stb.
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 4 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Hullámoptika:
A fény elektromágneses hullám:
Diszperzió
fényforrás Ernyő
prizmarés
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 5 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Hullámoptika:
Diszperzió oka:
a törésmutató hullámhosszfüggő
Néhány átlátszó
anyag tö-
résmutatója
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
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 6 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Hullámoptika:
Diszperzió: kromatikus aberráció
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 7 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Hullámoptika:
Diszperzió:
szívárvány
http://www.atoptics.co.uk/rainbows/primcone.htm
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 8 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Hullámoptika:
Diszperzió:
szívárvány
http://www.kep-tar.hu/download.php?img=192389
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 9 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Hullámoptika:
A fény elektromágneses hullám:
interferencia
•Olajfolt nedves úton
•Szappanhártya
•CD írott oldala
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 10 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Hullámoptika:
interferencia
Young kísérlet
A különböző részekre
beeső sugarak eltérő
optikai úthosszakat
futnak be
Kettős rés
http://www.mozaik.info.hu/MozaWeb/Feny/page25.htm
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 11 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Hullámoptika: interferencia
http://complex.elte.hu/~cserti/okt/O_SpR-4.pdf
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 12 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Hullámoptika: interferencia
http://complex.elte.hu/~cserti/okt/O_SpR-4.pdf
Szappanhártya
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 13 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Hullámoptika:
interferencia
olajfolt
Az első és hátsó felületről
visszavert sugarak közötti
útkülönbség összemérhető
a hullámhosszal
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 14 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Hullámoptika:
interferencia
Newton gyűrűk
A különböző részekre
beeső sugarak eltérő
optikai úthosszakat futnak
be
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 15 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Hullámoptika:
interferencia
Newton gyűrűk
Csillagászati
eszközök
készítésénél
alakvizsgálat
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 16 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Hullámoptika:
interferencia
Különböző törésmutatójú
dielektrikumokból készített,
néhány hullámhossznyi
(pontosan meghatározott)
vastagságú rétegekből
változatos tulajdonságú,
pl. nagyon nagy vagy nagyon
kis reflexiójú rendszerek
alakíthatók.http://complex.elte.hu/~cserti/okt/O_SpR-4.pdf
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 17 http://fft.szie.hu
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!
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 18 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Hullámoptika: Antireflexiós réteg
1-es sugár: 180 º fázisugrás
2-es sugár: 2∙n∙t optikai úthossz
az üvegben
Ha a két sugár találkozik:
• erősítés
• kioltás
180 phase change
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 19 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Hullámoptika: Antireflexiós réteg
1-es sugár: 180 º fázisugrás
2-es sugár: 2∙n∙t optikai úthossz
az üvegben
Ha a két sugár találkozik:
• erősítés
• kioltás
180 phase change
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 20 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Hullámoptika: Antireflexiós réteg
Kioltás (antireflexió)
A visszavert
sugárban, ha
A rétegvastagság = 4
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 21 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Hullámoptika: speciális interferencia - fényelhajlás
fény elhajlása kisméretű résen, tárgyon.
Lézersugár útjába hajszálat teszünk
Lézer fénypont hajszál
nélkül
Lézer fénypont ha hajszálat
teszünk az útjába
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 22 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Hullámoptika:
fény elhajlása kisméretű tárgyon, résen
Ds
d
a
/2a
d
ssin
Da
2ns
D
d2
1k2sin
a
erősítés:
n = 2k+1, k=0,1,..
Rétegek közötti útkülönbség
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 23 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Hullámoptika:
fény elhajlása kisméretű tárgyon, résen
d2
1k2sin
aL
xtgsin aa
x
L
a
kx2
L1k2d
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 24 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Hullámoptika:
Fény hullámhosszának mérése tolómérővel
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 25 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Hullámoptika:
Fény hullámhosszának mérése tolómérővel
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 26 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Színrendszerek:
Additív színrendszer
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 27 http://fft.szie.hu
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).
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 28 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Színrendszerek:
RGB (vagy 24 Bit Color):
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 29 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Színrendszerek:
Szubsztraktív színrendszer
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 30 http://fft.szie.hu
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.
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 31 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Színrendszerek:
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 32 http://fft.szie.hu
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.
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 33 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Színrendszerek:
CIE színdiagram
X Y
Z
1 1
1
Színösszetevők X,Y,Z
Színkoordináták x,y
ZYX
Xx
ZYX
Yy
ZYX
Zz
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 34 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Színrendszerek:
CIE színdiagram
X Y
Z
1 1
1
A spektrális alapszín-összetevő függvények (CIE-1931)
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 35 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Színrendszerek:
CIE színdiagram (egyenlő oldalú)
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 36 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Színrendszerek:CIE színdiagram
(derékszögű)
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 37 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Komplementer színek:
A színkörön vele
szemben levő szín
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 38 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Színrendszerek: Szubsztraktív színrendszer
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 39 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
LCD képernyő
Polarizáció, színkeverés:
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 40 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Látás, az emberi szem:
http://www.mozaik.info.hu/MozaWEB/feny/p431.htm
Szaruhártya ~ 42 dioptria, szemlencse ~ 24 dioptria
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 41 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Látás, az emberi szem:
• k állandó
• t változik
• D= 1/f változik a szemlencse
alakjának változtatásával
• pupilla: fényerősség szabályozás
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 42 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Látás, az emberi szem:
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 43 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Látás, az emberi szem:
http://www.mozaik.info.hu/MozaWEB/feny/p431.htm
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.
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 44 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Látás, az emberi szem:
http://www.mozaik.info.hu/MozaWEB/feny/p431.htm
Csapok:
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.
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 45 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Látás, az emberi szem:
http://www.mozaik.info.hu/MozaWEB/feny/p431.htm
Pálcikák:
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.
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 46 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Látás, az emberi szem:
http://www.mozaik.info.hu/MozaWEB/feny/p431.htm
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 47 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Látás, az emberi szem:
vakfolt
OP
TIK
A –
mecha
tro
nik
a s
zak
.
Seres István 48 http://fft.szie.hu
Hullámoptika
Folytatás a következő héten!