dr. seres istván - sziefft.szie.hu/fizika/optika/1617/optika_9ea.pdf · 2017. 4. 19. · ak. seres...

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!