Totala antalet uppgifter: 7 Datum:

Transkript

1 Tntamn i: Optik Ku: MTF0 Totala antalt uppgift: 7 Datum: xaminato/tfn: La Bnckt/38 Skiti: 5 timma Jouaan läa/tfn: La Bnckt/38 Rultatt anlå n: nat Tillåtna jälpml: FYSKALA, Pyic Hanbook, BTA, TFYMA amt äknoa. Potti&Potti: ntouction to Optic, lxikon, bifoga fomlbla Skiningn omfatta 7 uppgift om totalt 4p. Fö gokänt kä mint 0p, fölat på mint 5 uppgift. KOM HÅG MOTVRNGARNA!. n latål fån n fknubbla YAG-la (53 nm) kicka ignom n tålxpana (bam xpan) å att n i uttät a iamtn mm, finia m / punktna o tåln iaian om ä Gauföla. Lan mija kan an ligga i xpann ita lin. a) Hu to iamt få n lafläck på n käm på atånt 00,0 m fån lan? b) Fö tänamål fokua man tåln m n 00 mm lin m iamtn 40 mm, placa 00 mm ft xpann. Hu tot bli foku oc a ligg t? (3p). n fotbollplan bly m lju fån t intika, punktfomiga lampo uppänga i n wi på öjn 5 m oanfö plann. Atånt mllan lampona ä 30 m. Blyningn mitt un n mittta lampan ä 600 lux. a) Vilkn ljutyka a lampona? b) Hu to bli blyningn mitt mllan tå a lampona? (3p) 3. tt linytm btå a tå tunna lin m bännina 60 mm oc 40 mm. Atånt mllan linna ä 0 mm. a) Kontua oc bäkna uuplann oc bännpunktna lägn. b) tt objkt ligg 40 mm famfö föta (60) linn, Va amna biln? (3p) 4. Gult paallllt lju fån n Hg-lampa täffa n ljukänlig tkto. Dnna g n lktik töm om ä popotionll mot infallan iaian. Utan någa in i tålgångn bli tömmn 40 ma a) Om man placa n λ/4-platta i tålgångn, u to bö tömmn bli om man bot fån flxionfölut o yl.? b) Däft placa man n ial polaoi bakom λ/4-plattan m gnomläppiktningn (TA) tikalt. Hu to bö tömmn bli? c) ft polaoin placa an n λ/-platta m optika axln i 45 o inkl mot tikalplant. Vilkn töm bö man få nu? ) ft λ/-plattan placa yttliga n polaoi m gnomläppiktningn paallll m λ/-plattan optika axl. Hu to bö tömmn bli?. (4p)

2 5. n Miclonintfomt kan anäna fö att mäta må föäninga i optik ägläng. n åan intfomt ä ututa m n N-YAG-la om g gönt lju m åglängn 53 nm. Dn minta föäning om kan gita motaa n fökjutning a fanana m n tjugonl a fanatånt. a) Vilkn ä n minta fökjutning o n a pglana om kan mäta om intfomtn bfinn ig i luft? b) M ilkn noggannt kan bytninginx fö n ga btämma om längn o n mätolym om placa i na tåln ä 00 mm? (3p) 6. n Galilikika btå i pincip a tå tunna lin m bännina 60 mm oc -40 mm. a) Hu to ä kikan inklfötoing? b) Rita tålgångn i kikan fö tt alägt objkt om uppta yninkln 0,0 a fö t obäpna ögat. Linjal kä! c) Kikan fötoing kan btämma xpimntllt gnom att man amtiigt tua n kala gnom kikan m na ögat oc ikt m ana ögat. tta fall placa kalan 6,50 m famfö objktilinn. Kikan a intäll fö att g n bil i oänligtn. Hu to bö fötoingn a bliit? Saa m mint tå iffo noggannt. (4p) 7. n zonplatta bly m lalju (λ 633 nm) om paat n lin m bännin 00 mm, placa,0 m famfö plattan. Pimäfoku oba på atånt,00 m fån plattan. a) Vilka ai a zonna? b) Om plattan a 9 zon om läpp ignom lju, u to ä iaiann i pimäfoku jämföt m iaiann utan platta? c) Va kan man änta ig att näta foku ligg? ) Hu to ä iaiann i foku nligt c) jämföt m iaiann utan plattan nligt toin? (4p)

3 Gauföla latåla utbning πw 0 Rayligatånt: Z R () λ z Latåln ai: w ( z) w 0 () Z R Fö kontant z få w itt minta ä å (λz/π) ½. Dtta optimala ä på g n bäta kombinationn a minta tatiamt fö latåln oc minta pining (kotn w(z)/ ) ö täckan z. Dtta ä ingt annat än Rayligatånt Z R. Vågfontn kökning: R( z) Linfoml fö abilning a mijan Z z z o Z R / Ro o i ( f ) f (3) (6) Abilningföållant m mllan mijona: w0 i Z Ri m w Z Z / f / f (8) 0o Ro [ ] Ro o kation (6) på imnionlö fom: f i ( o / f ) ( / f ) ( Z / f ) o Ro Paamt Z Ro /f

4 Raiomti oc Fotomti Raiomtika tot Fotomtika tot unit unit Stålningngi (Raiant ngy) Q J Ljumäng (Luminou ngy) Q lm Stålningflö, ffkt Φ W Q Ljuflö Φ lm (Raiant flux) (Luminou flux) t Stålningflö-tätt W W/m (Raiant flux nity) W Ljuflötätt W lm/m tålning gnom n yta (Luminou flux nity Uttålningtätt (Raiant xitanc) aian, intålningtätt (aianc) Stålningtyka (Raiant intnity) (Raiation toug a ufac) M W/m M uttålat flö p ytnt intgat ö alla iktninga (Raiat flux p unit aa intgat o all iction) W/m intålat flö p W/ Raian (Raianc) L W/, m ytnt intgat ö alla iktninga (ncint flux p unit aa intgat o all iction uttålat flö p yminklnt fån la källan i i iktning. (Raiat flux p taian fom t wol ouc in a pcifi iction) tot 4π fö iotop källa. (Fo an iotopic ouc) L uttålat flö p coθ Ω yminklnt oc ytnt i iktningn θ mot ytan nomal. (Raiat flux p taian an unit aa at t angl θ to t ufac nomal) Ljuuttålningtätt (Luminou xitanc) lluminan, blyning (lluminanc) Ljutyka (Luminou intnity) Luminan (Luminanc) M lm/m lm/m lux lm/ c L lm/,m c/m

5 Dfinition oc bgpp inom Raiomtin oc Fotomtin Punktkälla Utb källa Raiomti Fotomti Raiomti Fotomti Stålningflö totalt Ljuflö totalt Stålningflö totalt Ljuflö totalt (W) Källan Stålningtyka (W/) Ω otop källa: aian (W/m ) / > > 4 π co Ω θ (lumn, lm) Källan Ljutyka (lm/ canla, c) Ω otop källa: 4 π lluminan, blyning (lm/m lux,lx) / > > Punktkälla Utb källa Källa källa Ω θ Ω co θ θ θ (W) Källan Uttålningtätt M (W/m ) Källan Raian L (W/,m ) (lumn, lm) Källan Ljuuttålningtätt M (lm/m ) Källan Luminan L (lm/,m / > c/m ) / > L L Stålningtyka/Ljutyka: / L > LA aian lluminan, blyning (lm/m lux,lx) L L θ Ω co / ; L L Spcialfall: / ; L L Om L kont, obon a θ, bli M π L, Lambttåla Dutom bli coθ m 0 0 LA, Lambt coinulag Ω n iffut flktan yta albo ρ föållant mllan flkta oc infallan tålning. ρ / in M / M / Fö n Lambttåla ä ρ π L / > L ρ / π

6 Tntamn i Optik, MTF , löningfölag. a) nligt uppgiftn ä : 6.0 mm. Rain på atånt z g a: w λ, z, λ : m w λ, 00m, π Z R λ, : Z R λ, λ 6.63 mm.589 m : Diamtn bli: wλ, 00m, Alltå ä z < Z R, å man måt äkna xakt b) Dn nya mijan läg g a: i f, o, λ, (n ockå ftom n ana tmn i pantn ä föumba) Foku få iamtn 5,6 µm, oc amna i linn fokalplan. n ockå å n mija på atånt f famfö linn abila i linn bak fokalplan. Sa: a) Diamtn bli 3,3 mm, b) Foku få iamtn 5,6 µm oc amna i linn fokalplan. z π λ 3.6 mm : f i 0.m, m, λ, πw 0 o λ o f Dn nya mijan ft linn g a fötoingn: mag o,, λ, f : o f 0.00 m π mag mag 0.m,, λ, 0. m m uttyckt fö fötoingn kan föta tmn un ottcknt föumma. λf. 3 Sätt lampona ljutyka till, öiga btckninga nligt figu! a) Blyningn i P kan kia: co α co α α P α3 α P >,, : ( ).5 Numikt m gina ata: 530 (,, 600) c b) P kan blyningn kia: (,, ) : m co( α ) oc co α 3 Sa: a) Ljutykan ä 0,5 Mc, b) Blyning bli 540 lx , 5,

7 3. Kontuktionn a uuplann oc fokalpunktna lägn famgå a nantån figu: L H' H L F F F F' F',F' 60 mm 0 mm 40 mm Sytmmatin bli: 0 3 A B 0 C D 30 H: läg g a (D-)/C 5 mm, H ligg 5 mm till ög om in-plant (L ). H : läg g a (-A)/C -0 mm. H ligg alltå 0 mm till änt om ut-plant (L ). Bännin g a f -/C 30 mm. Sytmt fokalpunkt ligg alltå 5 mm till änt om L oc 0 mm till ög om L b) Stålgångn bli nligt figu nan (kä int fö gokän löning) L H' H L F F' nklat ä att anäna linfomln tå gång: > ' 0mm > 40mm 40 ' ' Sa: a) oan; b) Biln amna 56 mm t.. om ana linn. 40 > ' 56mm. 4 a) ngn ngi aboba. Stömmn ä alltå fotfaan 40 ma. Opolaiat lju påka int (total ooning fö plattan g total ooning ft plattan.) b) Opolaiat lju kan la upp i tå inkläta komponnt m aa ala iaiann. Stömmn bli 70 ma. Polaiationn bli paallll m polaoin TA. c) λ/-plattan a in OA i 45 ga inkl till infallan ljut pol.plan. Dtta i alltå 90 ga å att ljut ä planpolaiat i oiontalplant. ngn ngi aboba å att tömmn ä fotfaan 70 ma. ) Polaoin TA bila inkln 45 ga m ljut polaiationiktning. Malu' lag g: 0 co 45 0 /, ä o g tömmn 70 ma nligt c) Nu bli tömmn alltå 35 ma. Sa: oan

8 5. a) Optika ägkillnan i n Miclonintfomt ä L n. M λ53 nm, n,00 oc Lλ/0 bli 3,3 nm b) Hä ä t n om aia. L L ( n n) L 0 n L 0, ä L 0 ä längn på mätolymn,00 mm. λ M L L få man n 0 nomalt tyck, n, , ilkt kan jämföa m luftn bytninginx i Sa: a) Minta föflyttningn bli 3,3 nm b) Nogganntn (oäktn) bli 6,7*0-8 6 a) kikan inklfötoing g a: Mf ( obj, f ok ) b) Objkti f obj : > M( 60, 40) f ok F' ok Okula F' F obj ok c) Objktit ka g n bil a kalan i okulat fokalplan. Linfomln g m gina ata: i ( o, f obj ) o f obj : o f i ( 6.5, 0.60) obj i Om objktt a öjn få biln öjn Dnna bil ä objkt fö okulalinn oc lutbiln få o i f obj o yninkln Objktt yninkl ä /6,5, fötoingn bli M ( o f o, f obj, f ok ) : ok ( o f obj ) f ok M( 6.5, 0.6, 0.04) 4.0 Sa: a) 4,0 gg, b) fig, c) 4, gg 7. a) λ : Zonna ai g a R N NL λ Pimäfoku få fö N. p : q :.0 L pq : L R p q : Lλ R R N R N b) Vaj zon läpp ignom n amplitu om ä gg n otöa amplitun, amplituna fån 9 zonna ä alla i fa å att n totala amplitun bli 4 gg n otöa amplitun. aiann bli alltå 8 34 gg n otöa iaiann c) Näta foku åll å t zon o ljut ym inom :a zonn fö plattan: R 3L 3 λ ol, L L 3 : pl 3 q 3 : q p L ) Hä aa biagn fån zon 3, 9, 5 o. Om alla zon anta bia m amma amplitu bli ultatt amma om i b) Sa: a) Zonna ai g a R N 0,563*N ½ mm b) 34 gg c) Näta foku intäffa 0,7 m bakom plattan. ) 34 gg