Diplomovaný oční optik – Geometrická optika

1. Diplomovaný oční optik – Geometrická optika Úvod - fyzikální podstata světla - optická prostředí a jejich charakterizace, index lomu - šíření světla optickým prostředím - rychlost šíření světla v prostředí a její měření Základní zákony geometrické optiky - zákon přímočarého šíření - zákon vzájemné nezávislosti šíření světelných paprsků - zákon odrazu a lomu - Fermatův princip - odrazivost, propustnost a absorpce optických prostředí Chod paprsků v jednoduchých soustavách - chod paprsku hranolem - chod paprsku klínem - chod paprsku destičkou Optické zobrazování v obecném prostoru - zobrazování kulovou lámavou plochou - zobrazování rovinnou lámavou plochou - zobrazování soustavou lámavých ploch - zobrazování odrazem (rovinné, kulové zrcadlo) Optické zobrazování v paraxiálním prostoru - zobrazování kulovou lámavou plochou - zobrazování rovinnou lámavou plochou - zobrazování soustavou lámavých ploch - zobrazování odrazem (rovinné, kulové zrcadlo) - použití matic v paraxiálním prostoru - zvětšení (příčné, úhlové a osové) - základní body optické soustavy (ohniska, hlavní body, uzlové body) - základní zobrazovací rovnice Optické zobrazování čočkou a soustavou čoček - základní parametry sférické čočky - zobrazování sférickou tenkou a tlustou čočkou - zobrazování soustavou čoček - asférické čočky, základní parametry, zobrazování Vady optického zobrazování - otvorová vada - zkreslení - astigmatismus a zklenutí - koma - barevná vada velikosti - barevná vada polohy - aberace vyšších řádů - trigonometrické vyjádření vad optické soustavy - algebraické vyjádření monochromatických vad v prostoru III.řádu Chod paprsků v optických přístrojích - lupa - mikroskop - dalekohled - objektivní zobrazovací přístroje - laboratorní optické přístroje

2. Hodnocení na konci zímního období – klasifikovaný zápočet Podmínky zápočtu : 1. 2 testy minimálně na 55% 2. vstupní test z matematiky na 55% 3. ústní pohovor – viz soubor otázek 4. účast ve výuce 75% Literatura: Jexová, S.: Geometrická optika, Brno 2010 publikaci možno zakoupit v prodejně odborné literatury,NCO NZO, Vinařská 6, 603 00 Brno prodejna@nconzo.cz, internetový prodej na www.nconzo.cz Havelka, B., Fuka, J.: Optika, Praha 1961 Halliday,D. a kol.: Fyzika – Elektromagnetické vlny – Optika - Relativita jakýkoliv přehled středoškolské matematiky

3. Okruhy k ústnímu pohovoru z geometrické optiky za 1.ročník DOP – zimní období 16.Planparalelní destička – schéma chodu paprsku, odvození vztahů při posunutí paprsku. 17.Odrazivost a propustnost rozhraní dvou optických prostředí (definice, závislost R na úhlu dopadu, průběh této závislosti, kolmá odrazivost, propustnost soustavy, parazitní světlo). 18.Absorpce světla vrstvou tloušťky d – odvození rovnice pro absorpci. 19.Účel optického zobrazování, pojem centrované optické soustavy a její charakteristické veličiny, reálný a virtuální obraz. 20.Lom na kulovém rozhraní – schéma, znaménková dohoda, plochy konkávní a konvexní. 21.Zobrazení osového bodu lomem na kulové ploše – odvození rovnic soustavy. 22.Zobrazení velmi vzdáleného předmětového bodu lomem na kulové ploše – odvození vztahů. 23.Zobrazení osového bodu lomem na rovinné ploše – odvození vztahu. 24.Homocentrický a astigmatický svazek paprsku. 25.Zachování homocentricity při odrazu na rovinném zrcadle – důkaz, vlastnosti obrazu. 26.Užití rovinných zrcadel – otočné zrcátko, úhlová zrcátka, periskop, vytvoření více obrazů pomocí dvou zrcadel. 27.Poručení homocentricity svazku při zobrazení lomem na rovinné ploše 28.Konvexní zrcadlo – výhody, nevýhody, odvození vztahů, kulová vada. 29.Konkávní zrcadlo - výhody, nevýhody, odvození vztahů, kulová vada. 30.Zavedení pojmu paraxiálního prostoru – diskuse. • 1. Co zkoumá optika(definice), obsah optiky z hlediska historického vývoje, co rozumíme zářením, přehled známých druhů záření, elektromagnetické spektrum. • 2.Historický přehled názorů na podstatu světla od starověku do 19. století. • 3.Změny v názorech – objevy a teorie konce 19.století a ve století 20. • 4.Co je optické prostředí, čím je charakterizováno, co je index lomu(absolutní index lomu za normálních podmínek, • index lomu vzhledem ke vzduchu, přepočet). • 5.Základní zákony geometrické optiky, Huygensův princip a jeho užití při odvození zákonů pro odraz a lom. • 6.Fermatův princip – zákon odrazu – odvození v prostoru. • 7.Fermatův princip – zákon lomu – odvození v prostoru. • 8.Rozbor zákona lomu. • 9.Reuschova konstrukce lomeného paprsku a mezného úhlu – důkaz platnosti konstrukce. • 10.Trojboký optický hranol ve vzduchu – popis, hlavní řez, chod paprsku v rovině hlavního řezu – nákres. Sledování chodu paprsku, deviace. • 11.Matematické vyjádření závislosti deviace na úhlu dopadu, grafický průběh této závislosti. Vyjádření podmínky pro minimální deviaci pomocí extrému funkce. Velikost minimální deviace. • 12.Metoda určení indexu lomu látky pomocí minimální deviace. • 13.Optický klín, odvození vztahu pro deviaci na optickém klínu ze soustavy rovnic. • 14.Prizmatický účin optického klínu – nákres, odvození, definice prizmatického účinu 1 pD. Užití optického klínu v brýlové a přístrojové optice. • 15.Užití optických hranolů – v optických přístrojích.

4. Opakovací test z matematiky 25.10.2010!!!

5. Požadavky k zápočtovému testu z matematiky • Úprava algebraických výrazů, mocniny a odmocniny • Rovnice – lineární, kvadratické, exponenciální , • logaritmické a goniometrické • 3. Funkce a jejich vlastnosti • 4. Průběh funkce • 5. Derivace funkce – matematicko-fyzikální význam

6. Algebraické výrazy a jejich úpravy Mnohočleny Mnohočlen n-tého stupně o proměnné x je výraz: kde x je proměnná, jsou konstanty a n je celé nezáporné číslo. Základní vzorce pro počítání s mnohočleny

7. Podmínky řešitelnosti algebraických výrazů         U všech algebraických výrazů se musí určit podmínky řešitelnosti algebraických výrazů. Příklady jednoduchých podmínek: * výraz pod odmocninou nesmí být záporný * jmenovatel lomeného výrazu se nesmí rovnat nule 1. Za předpokladu, že platí x≠ ±y vypočítejte:

8. Řešení: 2. Řešte:

9. Řešení:

10. Mocniny a odmocniny Mocniny s přirozeným exponentem Mocniny s celým exponentem Mocniny s racionálním exponentem Odmocniny n-tá odmocnina (n náleží N) z nezáporného celého čísla a (a =>0, a náleží R) je takové nezáporné číslo x (x =>0, x náleží R) pro které platí:

11. Vzorce pro počítaní s mocninami a odmocninami

12. Příklady - Mocniny a Odmocniny 1. Upravte: Řešení:

13. 2. Upravte Řešení:

14. 1. ÚVOD DO GEOMETRICKÉ OPTIKY Optikaje část fyziky, která zkoumá podstatu světla a zákonitosti světelných jevů, které vznikají při šíření světla a při vzájemném působení světla a látky. * patří mezi nejstarší obory fyziky * světlo - nositel informací o okolním světě, na které je citlivé oko. * Camera obscura - dírková komora – Leonardo da Vinci

15. Koncem 17.století vznikly dvě teorie: 1. Korpuskulární(emanační) teorie pokládá světlo za proud rychle letících částic vysílaných zdrojem. Za tvůrce a zastánce korpuskulární teorie je potřeba považovatIsaaca Newtona(1642-1727). 2. Vlnové(undulační) teorie, která pokládá světlo za podélné vlnění velmi řídkého prostředí, zvaného světelný éter. Zastáncem této teorie byl Christian Huygens(1629- 1695 ) • Thomas Young(1773-1829) a Augustin Jean Fresnel(1788-1827) prováděli řadu pokusů, týkajících se interference světla. • Pomocí svých experimentů byli schopni odhadnout vlnovou délku • jednotlivých barev spektra

16. Youngův pokus

17. V roce 1887 zkusili Albert Michelson (1852-1931) a Eduard Morley( )použít interferenci, aby zjistili, jak rychle se éter pohybuje

18. Michaela Faradaye (1791-1867) (elektromagnetická indukce) zpracoval James Clerk Maxwell (1831-1879)v systém rovnic. * přišel na to, že když přinutí elektrický proud v obvodu ke kmitání, vzniknou elektromagnetické vlny - vznikala Elektromagnetická teorie světla Max Planck (1858-1947) je vyřešil tvrzením, že energie záření se nemění spojitě, ale je rozdělena do malých balíčků, neboli „kvant“. V roce 1905 Albert Einstein (1879-1955)tentorozpačitý výsledek vysvětlil ve své knize Kvantová teorie světla. Věřil, že veškerý pohyb je relativní. 3. Kvantová teorie světla kvantová teorie ukázala, že za určitých okolností se dá o světle uvažovat jako o částicích, jak tomu věřili někteří stoupenci Newtonovy korpuskulární teorie. Podle této teorie záření o frekvencifmůže být vysíláno nebo pohlcováno po celistvých kvantech o energii h.f , kde h je Planckova konstanta (6,624.10-34 W.s.2).

19. Přehled známých druhů záření

20. Ve vývoji optiky rozeznáváme tři velká období, kterým odpovídají tři hlavní disciplíny optiky: 1.optika geometrická (paprsková) - zabývá se zákony záření, založenými na přímočarém šíření, které platí v rozměrech velkých proti vlnové délce. Je založena na čtyřech základních zákonech: zákonu přímočarého šíření světla (v opticky stejnorodém prostředí) zákon odrazu zákon lomu zákon o nezávislosti světelných paprsků 2.optika vlnová - studuje vlnové vlastnosti záření, pokud jde o takové množství zářivé energie, že není třeba přihlížet k její nespojitosti.Zabývá se jevy potvrzující vlnovou povahu světla. Jsou to např. disperze, interference, difrakce (ohyb) a polarizace světla. 3.optikakvantová - zabývá se elementárními vlastnostmi záření, při nichž se znatelně uplatňuje kvantová povaha záření.Jsou to především děje, při nichž dochází ke vzájemnému působení světla a látky na úrovni mikrosvěta