Maticová optika. Lenka Přibylová. 24. října 2010

Podobné dokumenty
Základní pojmy Zobrazení zrcadlem, Zobrazení čočkou Lidské oko, Optické přístroje

GEOMETRICKÁ OPTIKA. Znáš pojmy A. 1. Znázorni chod význačných paprsků pro spojku. Čočku popiš a uveď pro ni znaménkovou konvenci.

ČOČKY JAKO ZOBRAZOVACÍ SOUSTAVY aneb O spojkách a rozptylkách. PaedDr. Jozef Beňuška jbenuska@nextra.sk

Geometrická optika. předmětu. Obrazový prostor prostor za optickou soustavou (většinou vpravo), v němž může ležet obraz

Čočky Čočky jsou skleněná (resp. plastová) tělesa ohraničená rovinnými nebo kulovými plochami. Pracují na principu lomu. 2 typy: spojky rozptylky

ZOBRAZOVÁNÍ ČOČKAMI. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Septima - Optika

Odraz světla na rozhraní dvou optických prostředí

KULOVÁ ZRCADLA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Optika - Septima

Optika pro mikroskopii materiálů I

SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH

Zavádění inovativních metod a výukových materiálů do přírodovědných předmětů na Gymnáziu v Krnově 07_10_Zobrazování optickými soustavami 1

8.1. ELEKTROMAGNETICKÉ ZÁŘENÍ A JEHO SPEKTRUM. Viditelné světlo Rozklad bílého světla:

9. Geometrická optika

ZOBRAZOVÁNÍ ROVINNÝM ZRCADLEM

Aplikovaná optika I: příklady k procvičení celku Geometrická optika. Jana Jurmanová

ZOBRAZOVÁNÍ ODRAZEM NA KULOVÉ PLOŠE aneb Kdy se v zrcadle vidíme převrácení. PaedDr. Jozef Beňuška jbenuska@nextra.sk

Fyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM. Fyzikální praktikum 2

Podpora rozvoje praktické výchovy ve fyzice a chemii

Fyzika 2 - rámcové příklady Geometrická optika

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/

Software Dynamická geometrie v optice. Andreas Ulovec Andreas.Ulovec@univie.ac.at

Bodový zdroj světla A vytvoří svazek rozbíhajících se paprsků, které necháme projít optickou soustavou.

Optické zobrazení - postup, kterým získáváme optické obrazy bodů a předmětů

Paprsková optika. Zobrazení zrcadly a čočkami. Rovinné zrcadlo. periskop zobrazování optickými soustavami.

Centrovaná optická soustava

Ing. Jakub Ulmann. Zavádění inovativních metod a výukových materiálů do přírodovědných předmětů na Gymnáziu v Krnově

Optika nauka o světle

OPTIKA - NAUKA O SVĚTLE

3. OPTICKÉ ZOBRAZENÍ

Měření ohniskových vzdáleností čoček, optické soustavy

6. Geometrická optika

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í

Jméno autora: Mgr. Zdeněk Chalupský Datum vytvoření: Číslo DUM: VY_32_INOVACE_20_FY_C

Kapitola 5. Seznámíme se ze základními vlastnostmi elipsy, hyperboly a paraboly, které

Výfučtení: Jednoduché optické soustavy

Někdy je výhodné nerozlišovat mezi odrazem a lomem tím způsobem, že budeme pokládat odraz za lom s relativním indexem lomu n = 1.

Světlo je elektromagnetické vlnění, které má ve vakuu vlnové délky od 390 nm do 770 nm.

OPTIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Sekunda

3. Optika III Přímočaré šíření světla

MĚŘENÍ PARAMETRŮ DUTÉHO ZRCADLA; URČENÍ INDEXU LOMU KAPALIN POMOCÍ DUTÉHO ZRCADLA

25. Zobrazování optickými soustavami

h n i s k o v v z d á l e n o s t s p o j n ý c h č o č e k

Optika. Zápisy do sešitu

S v ě telné jevy. Optika - nauka - o světle, jeho vlastnostech a účincích - o přístrojích, které jsou založeny na zákonech šíření světla

Seznam součástek. A. Seznam prvků soupravy GON. Rozměry (cm) nebo Poloměry* (cm) Značka Název prvku

7.ročník Optika Lom světla

APLIKOVANÁ OPTIKA A ELEKTRONIKA

Světlo 1) Světlo patří mezi elektromagnetické vlnění (jako rádiový signál, Tv signál) elmg. vlnění = elmg. záření

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/ Zobrazení čočkou

Otázky z optiky. Fyzika 4. ročník. Základní vlastnosti, lom, odraz, index lomu

Geometrické vidění světa KMA/GVS ak. rok 2013/2014 letní semestr

Samostatná práce z fyziky

DUM č. 5 v sadě. 12. Fy-3 Průvodce učitele fyziky pro 4. ročník

1.1 Napište středovou rovnici kružnice, která má střed v počátku soustavy souřadnic a prochází bodem

R8.1 Zobrazovací rovnice čočky

Zákon odrazu. Úhel odrazu je roven úhlu dopadu, přičemž odražené paprsky zůstávají v rovině dopadu.

ZOBRAZOVÁNÍ ZRCADLY. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Septima - Optika

s p nazýváme směrový vektor přímky p, t je parametr bodu

GEODEZIE. Pomůcky k vytyčení pravého úhlu

M I K R O S K O P I E

VLNOVÁ OPTIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Optika - 3. ročník

Analytická geometrie (AG)

Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát

Pokusy z geometrické optiky Kapitola: Duté zrcadlo

5.2.3 Duté zrcadlo I. Předpoklady: 5201, 5202

Fyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM. F3240 Fyzikální praktikum 2

Digitální učební materiál. III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Příjemce podpory Gymnázium, Jevíčko, A. K.

OPTIKA VLASTNOSTI SVĚTLA ODRAZ SVĚTLA OPAKOVÁNÍ - 1

Přednáška č.14. Optika

Název: Čočková rovnice

Návrh optické soustavy - Obecný postup

Optika Elektromagnetické záření

17 Kuželosečky a přímky

Středoškolská technika Jednoduchý projektor

1. Přímka a její části

Tabulka I Měření tloušťky tenké vrstvy

Základy geometrické optiky a maticová optika

A[a 1 ; a 2 ; a 3 ] souřadnice bodu A v kartézské soustavě souřadnic O xyz

5.2.3 Duté zrcadlo I. Předpoklady: 5201, 5202

5.2.9 Zobrazení rozptylkou

Zahrádka,Obrdlík,Klouda

Optika pro studijní obory

Fyzika 2 - rámcové příklady Magnetické pole - síla na vodič, moment na smyčku

POČÍTAČOVÁ SIMULACE VLIVU CHYB PENTAGONÁLNÍHO HRANOLU NA PŘESNOST MĚŘENÍ V GEODÉZII. A.Mikš 1, V.Obr 2

11. Geometrická optika

rychlostí šíření světla v tomto prostředí ku vakuu, n = c/v. Pro vzduch je index lomu přibližně 1, voda má 1.33, sklo od 1.5 do 1.9.

Rovinná monochromatická vlna v homogenním, neabsorbujícím, jednoosém anizotropním prostředí

Gullstrandovo schématické oko

Řešení binokulárních refrakčních anomálií

ZÁKLADNÍ POJMY OPTIKY

5.2.5 Vypuklé zrcadlo

Zákon lomu světla (Snellův zákon) lze matematicky vyjádřit vztahem: , n2. opticky řidšího do prostředí opticky hustšího, láme se ke kolmici.

3.6. ANALYTICKÁ GEOMETRIE PARABOLY

Geometrická optika 1

Dalekohledy. y τ τ F 1 F 2. f 2. f 1. Předpoklady: 5211

5.2.8 Zobrazení spojkou II

EU PENÍZE ŠKOLÁM NÁZEV PROJEKTU : MÁME RÁDI TECHNIKU REGISTRAČNÍ ČÍSLO PROJEKTU :CZ.1.07/1.4.00/

Geometrická optika. Optické přístroje a soustavy. převážně jsou založeny na vzájemné interakci světelného pole s látkou nebo s jiným fyzikálním polem

Typy světelných mikroskopů

DERIVACE. ln 7. Urči, kdy funkce roste a klesá a dále kdy je konkávní a

Transkript:

Maticová optika Lenka Přibylová 24. října 2010

Maticová optika Při průchodu světla optickými přístroji dochází k transformaci světelného paprsku, vlnový vektor mění úhel, který svírá s optickou osou, paprsek vychází v jiné vzdálenosti od optické osy, než při vstupu do optického přístroje. ϕ 2 ϕ 1 x 1 x 2 optická osa vstup optický prvek výstup

Elementární optické prvky popisujeme buď zobrazovacími rovnicemi nebo pomocí matic. Maticová optika se využívá především při použití více optických prvků za sebou. Označíme-li x 1 polohu vstupu optickeho prvku, x 2 je polohu jeho výstupu, y 1 tangens úhlu ϕ 1 na vstupu optického prvku a y 2 tangens úhlu ϕ 2 na jeho výstupu (vzhledem k optické ose), můžeme obecně zapsat zobrazovací rovnice lineární soustavou rovnic x 2 = Ax 1 + By 1 y 2 = Cx 1 + Dy 1, přičemž A = x 2 y1=0, B = x 2 x1=0, C = y 2 y1=0 a D = y 2 x1=0. x 1 y 1 x 1 y 1 Zobrazovací rovnice můžeme maticově zapsat takto: ( ) ( ) ( ) x2 A B x1 =, (1) C D kde na pravé straně značí násobení matic. y 2 y 1 Nevím vůbec, co je matice...

Podívejme se blíže na důležité některé příklady matic z (1): D = 0, pak y 2 = Cx 1, tedy úhel výstupu záleží pouze na x 1 vstupu, proto objekt na vstupu leží v první ohniskové rovině, na výstupu jsou paprsky rovnoběžné. A = 0, pak x 2 = By 1, tedy naopak rovnoběžmě vstupující paprsky se zobrazují do stejné x 2 výstupu, proto obraz objektu leží v druhé ohniskové rovině. B = 0, pak x 2 = Ax 1, tj. všechny paprsky na vstupu x 1 stejný výstup x 2, proto jsou roviny vstupu a výstupu konjugované, objekt na vstupu ze zobrazuje na výstup. Navíc A = x2 x 1 je zvětšení systému. C = 0, pak y 2 = Dy 1, tj. paprsky vstupující rovnoběžně také rovnoběžně vystupují, jde o tzv. teleskopický systém. D pak představuje úhlové zvětšení.

1. příklad: Napište zobrazovací rovnice a přenosovou matici pro úsek volného prostoru o délce d. 2. příklad: Napište zobrazovací rovnice a přenosovou matici pro pro tenkou čočku o ohniskové vzdálenosti f.

Tabulka přenosových matic základních optických prvků: ( ) 1 d volný prostor d - délka úseku volného prostoru 0 1 ( ) 1 0 tenká čočka 1 f - ohnisková vzdálenost čočky f 1 ( ) 1 0 lom na rovné ploše n 0 1 n 1 - index lomu vstupu, n 2 n 2 - index lomu výstupu ) lom na zakřivené ploše odraz v zrcadle odraz v zakřiveném zrcadle ( 1 0 n 1 n 2 R n 2 n 1 n 2 ( ) 1 0 0 1 ( ) 1 0 2 R 1 R - poloměr křivosti (konvence: R > 0 pro konvexní povrch, tj. střed za vstupem) jednotková matice R - poloměr křivosti (konvence: R > 0 pro konkávní zrcadlo)

V případě složitějšího optického systému matice jednotlivých prvků maticově násobíme k dosažení popisu výsledného obrazu. 3. příklad: Vynásobte matice ( ) ( ) 2 1 2 1. 4 1 3 2 4. příklad: Vynásobte matice ( ) ( ) 1 1 2 1 0. 0 1 1 2

5. příklad: Napište přenosovou matici pro optický systém složený z tenké čočky o ohniskové vzdálenosti f 1 = 2 m, úseku volného prostoru o délce d = 0.1 m a další tenké čočky s ohniskovou vzdáleností f 2 = 3 m. 6. příklad: Napište přenosovou matici pro optický systém složený z tenké čočky o ohniskové vzdálenosti f 1 = 2 m, úseku volného prostoru o délce d = 0.5 m, rovinného zrcadla, úseku volného prostoru o délce d = 0.1 m a konkávního zakřiveného zrcadla s poloměrem křivosti R = 1 m.

7. příklad: Odvoďte přenosovou matici tenké čočky o poloměrech křivosti vstupu R 1 a výstupu R 2, která je z materiálu o indexu lomu n, umístěná ve vzduchu. Určete její ohniskovou vzdálenost a mohutnost. 8. příklad: Odvoďte přenosovou matici obecné čočky o poloměrech křivosti vstupu R 1 a výstupu R 2 a vrcholové tloušťce d, která je z materiálu o indexu lomu n, umístěná ve vzduchu. Určete její ohniskovou vzdálenost a mohutnost.

9. příklad: Plastová tyč s indexem lomu n = 1.56 je ukončena sférickým povrchem o poloměru R = 2.8 cm. Objekt vysoký 2 cm je umístěn ve vzdálenosti d = 15 cm od tyče. Zjistěte umístění a velikost obrazu v tyči.

Konec