Geometrická optika - odraz, lom a dělení

Rozhodl jsem se, že pobrouzdim na internetu a sepíšu nějaké ty základy Geometrické optiky.

První článek je o odrazu, lomu a dělení světla.


Zákon odrazu a lomu

  • dopadá-li světlo na rozhrání dvou různých prostředí, která se liší hodnotou indexu lomu, dochází ke změně směru šíření světla ? při průchodu rozhraním se paprsek láme a zároveň dochází k jeho odrazu
  • pro izotropní průhledná (neabsorbující) prostředí platí
zákon odrazu zákon odrazu zákon lomu zákon lomu
  • dopadající paprsek, lomený paprsek, odražený paprsek a normála k ploše rozhraní v místě dopadu leží v jedné rovině tzv. rovině dopadu
odraz_lom_1
odraz_lom_2
odraz_lom_3
odraz_lom_4
odraz_lom_5
odraz_lom_6

Totální (úplný) odraz

  • nastává při přechodu světla s opticky hustšiho, do opticky řidšiho, pokud úhel dopadu ε na rozhrání je větší nežli tzv. mezní úhel εm
  • veškeré dopadající záření se odráží od rozhraní
Vzorec
total_odraz_1 total_odraz_2
Materiál Index lomu nd Mezní úhel εm
voda 1,3334 48,6˚
sklo 1,46?1,95 43˚-30,8˚
diamant 2,4173 24,4˚

Odrazivost a propustnost rozhraní

  • na rozhraní různých dielektrických materiálů dochází k odrazu a lomu dopadajícího světla
  • odrazivost a propustnost rozhraní závisí na indexu lomu, úhlu dopadu a polarizaci světla
propustnost T odrazivost R ? přirozené světlo
odraz_propust_rozhrani

Parazitní světlo v optické soustavě

  • v důsledku několikanásobných odrazů na plochách optických soustav dochází k pronikání odraženého (tzv. parazitního světla) do obrazového prostoru
  • parazitní světlo snižuje kvalitu vytvořeného obrazu (kontrast)
  • snižování vlivu parazitního světla je možné provádět pomocí antireflexních vrstev, jež výrazně omezují odrazivost ploch
  • v případě j-ploch s odrazivostí R:
parazitni_svetlo
    R=0,05     R=0,01  
j Tj [%] Tj´ [%] ∆T [%] Tj [%] Tj´ [%] ∆T [%]
2 90,2 90,5 0,3 98,0 98,0 0
10 59,9 65,5 5,6 90,4 90,8 0,4
20 35,8 48,7 12,9 81,8 83,2 1,4

Odraz světla na kovech

  • kovy obecně vykazují vysokou odrazivost, ale zároveň vysokou absorbci záření vzhledem k jejich vodivosti
  • průchod světla je možný pouze u tenkých folií s tloušťkou v řádu vlnové délky
  • kovy jsou charakterizovány indexem lomu n a indexem absorbce k
  • odrazivost je poté závislá na indexu lomu, absorbci, úhlu dopadu a polarizaci světla
odraz_kovy
  • v optických prvcích se používá především stříbro (vysoká odrazivost VIS, IR) a hliník (vysoká odrazivost VIS, UV) pro výrobu odrazných ploch
kov n k R [%]
stříbro 0,177 3,638 95
hliník 1,150 3,50 77,8
zlato 0,37 2,82 85,1
ocel 2,285 3,433 58,4

Hranoly

  • hranoly jsou prvky z průhledného optického prostředí s rovinnými plochami
  • používají se pro změnu směru a orientace dopadajících paprskových svazků v různých zobrazovacích měřících přístrojích
  • při průchodu paprskových svazků se využívá jak lomu (disperzní hranoly), tak především totálního odrazu na stěnách (odrazné hranoly)
hranol_1 hranol_2 hranol_3

Odrazné hranoly

  • využívají totálního odrazu na stěnách, odrazivost je prakticky dokonalá (vyšší, nežli u zrcadel)
  • střední paprsky dopadajících svzků vstupují většinou kolmo na stěnu hranolu
  • odrazné stěny, kde nedochází k totálnímu odrazu se pokovují
odrazne_hranoly

Pentagonální hranol

  • hrany DC a AE jsou pokovené
  • vstupující paprsek je odchýlen o σ=90˚
pentagonalni_hranol

Lom světla hranolem

  • strany AC a BC svírají lámavý úhel φ
  • vstupující paprsek je odchýlen o úhel σ
lom_hranolem

Optický klín

  • lámavý úhel φ je velmi malý, tj. sin φ ≈ φ cos φ ≈ 1
opticky_klin

Planparalelní destička

  • lámavý úhel φ = 0
  • paprsek je rovnobězně posunut, není směrově odchýlen (osové posunutí obrazu)
planparalelni_desticka

Děliče paprskových svazků

  • slouží k fyzickému rozdělení vstupního svazku na dva, nebo více svazků s různou intenzitou, spektrálním složením a polarizací

a) geometrické dělení

  • rozdělení apertury (průřezu svazku) zrcadlem, nebo hranolem

b) fyzikální dělení

  • průřez svazku zůstává nezměněn (rozdělení na základě odrazu a propustnosti světla na tenké vrstvě)
delice_1 delice_2 delice_3 delice_4 delice_5 delice_6

««« Předchozí text: Fotonávod na galvanometry Následující text: Zelené laserové ukazovátko »»»

H@Lu$k@ | 2. 3. 2009 Po 20.57 | Fyzika, Optika | trvalý odkaz | tisk | 4901x

Komentáře k textu

- Formulář pro nový komentář
reaguj[1] http://www.hreplicawatches.net/
sarcar replica mejl web 15. 9. 2012 So 05.52

In the rest of this column, when is mentioned, it is it that is being discussed.

reaguj[2] http://www.faydress.com/prom-dresses.html
mother of The bride dresses 2012 mejl web 17. 10. 2012 St 03.51

I thought it was going to be some boring old post, but it really compensated for my time. I think that your perspective is deep, its just well thought out. I am sure my visitors will find that very useful.

reaguj[3] Ugg Boots
UGG Boots Sale mejl web 27. 11. 2012 Út 04.51

Wonder, UGG Boots on Sale is a popular trend these years, every fashion women will not refuse to own some new Bling Ugg Boot. As the Christmas day coming, every one will dream for a beautiful dress and Discount UGG Outlet to light their dress. http://www.blinguggboot.com
In order to carry out dream, most of people buy Fashion Ugg Boots, where they can get Ugg Boots Clearance, Womens Classic Short Exotic with high quality and free shipping, then exotic ugg boots can deliver to their home directly. http://www.exoticuggboots.com

reaguj[4]
hermes bags mejl web 8. 1. 2013 Út 04.53

This specific auto/mechanical chronograph, certainly more than any, is definitely glamorous boardroom discussion instrument. In http://www.chanelukshop.co.uk/ chanel bags actual fact, these kinds of high end watches possibly ought to have to http://www.watchesshopsuk.co.uk/ replica watches participate that rite regarding penetration with regard to jr professionals every time they acquire its tips into the http://www.mgrolexfirst.com/?ay-date.html Rolex Day Date executive washroom.

reaguj[5] http://www.kreplicawatches.net/Cartier-Tank-Americaine.html
Cartier Tank Americaine mejl web 19. 1. 2013 So 15.00

I donˇŻt usually post on blogs but had to on yours. You have a very easy to read writing style. I really enjoy posts about this topic, they give me a lot to reflect on. I donˇŻt have time to read everything right now, I found this site when looking for something else on Yahoo, but IˇŻve bookmarked your homepage and will check back soon to see the latest thoughts.

reaguj[6] http://www.coachoutletstorenio.com/
Coach Outlet Online mejl web 7. 1. 2014 Út 04.23
Přidej komentář!

  Gravatar povolen.



Kliknutím vložíš: Vlož smajla :-) Vlož smajla :-( Vlož smajla ;-) Vlož smajla :-D Vlož smajla 8-O Vlož smajla 8-) Vlož smajla :-? Vlož smajla :-x Vlož smajla :-P Vlož smajla :-|
Příspěvěk je formátován Texy! syntaxí. Není povoleno HTML, odkazy se převádějí automaticky.

 

webzdarma.cz
TOPlist