Vågfysik. Geometrisk optik. Knight Kap 23. Ljus. Newton (~1660): ljus är partiklar ( corpuscles ) ljus (skugga) vs. vattenvågor (diffraktion)

Relevanta dokument
OPTIK läran om ljuset


Föreläsning 2 (kap , 2.6 i Optics)

Optiska ytor Vad händer med ljusstrålarna när de träffar en gränsyta mellan två olika material?

Vågrörelselära och optik

Ljuskällor. För att vi ska kunna se något måste det finnas en ljuskälla

Optik. Läran om ljuset

Om du tittar på dig själv i en badrumsspegel som hänger på väggen och backar ser du:

Förklara dessa begrepp: Ackommodera Avbildning, Brytning Brytningslagen Brytningsindex Brytningsvinkel Brännvidd Diffus och regelbunden reflektion

Vad skall vi gå igenom under denna period?

Optik. Innehåll: I - Elektromagnetiska vågor radio och ljus. II - Reflexion och brytning. III - Ljusvågor. MNXA11 / Lund University

Geometrisk optik reflektion och brytning. Optiska system F9 Optiska instrument. Elektromagnetiska vågor. Det elektromagnetiska spektrumet FAF260

Denna våg är. A. Longitudinell. B. Transversell. C. Något annat

Figur 1: Figur 3.12 och 3.18 i Optics. Teckenkonventionen: ljus in från vänster, sträcka i ljusets riktning = positiv

Figur 1: Figur 3.12 och 3.18 i Optics. Teckenkonventionen: ljus in från vänster, sträcka i ljusets riktning = positiv

λ = T 2 g/(2π) 250/6 40 m

Kapitel 33 The nature and propagation of light. Elektromagnetiska vågor Begreppen vågfront och stråle Reflektion och brytning (refraktion)

The nature and propagation of light

Ljus och strålning. Klass: 9H

Vågrörelselära och optik

Laboration i Geometrisk Optik

SÄTT DIG NER, 1. KOLLA PLANERINGEN 2. TITTA I DITT SKRIVHÄFTE.

Övning 9 Tenta

Tentamen i Fotonik , kl

Eftersom brytningsindex n ändras med våglängden (färgen) kommer olika färger hos ljuset att brytas olika genom prismor och linser.

Färglära. Ljus är en blandning av färger som tillsammans upplevs som vitt. Färg är reflektion av ljus. I ett mörkt rum inga färger.

Gauss Linsformel (härledning)

Geometrisk optik. Syfte och mål. Innehåll. Utrustning. Institutionen för Fysik

Sammanfattning: Fysik A Del 2

Övning 1 Dispersion och prismaeffekt

Studieanvisning i Optik, Fysik A enligt boken Quanta A

Instuderingsfrågor extra allt

FYSIKUM STOCKHOLMS UNIVERSITET Tentamensskrivning i Vågrörelselära och optik, 10,5 högskolepoäng, FK4009 Tisdagen den 17 juni 2008 kl 9-15

Våglära och optik FAFF30 JOHAN MAURITSSON

Teckenkonventionen: ljus in från vänster, ljusets riktning = positiv

Tentamen i Fotonik , kl

v F - v c kallas dispersion

1. Betrakta en plan harmonisk elektromagnetisk våg i vakuum där det elektriska fältet E uttrycks på följande sätt (i SI-enheter):

4. Allmänt Elektromagnetiska vågor

Ljudhastighet (vätska & gas) RT v M Intensitet från en punktkälla P I medel 2 4 r Ljudintensitetsnivå I 12 2 LI 10lg med Io 1,0 10 W/m Io Dopplereffek

för gymnasiet Polarisation

Föreläsning 7: Antireflexbehandling

Ljus, syn & strålning

Föreläsning 7: Antireflexbehandling

Institutionen för Fysik Polarisation

TFEI02: Vågfysik. Tentamen : Svar och anvisningar. t 2π T x. s(x,t) = 2 cos [2π (0,4x/π t/π)+π/3]

Vi är beroende av ljuset för att kunna leva. Allt liv på jorden skulle ta slut och jordytan skulle bli öde och tyst om vi inte hade haft ljus.

Polarisation. Abbas Jafari Q2-A. Personnummer: april Laborationsrapport

Mer om EM vågors polarisation. Vad händer om man lägger ihop två vågor med horisontell och vertikal polarisation?

3. Ljus. 3.1 Det elektromagnetiska spektret

Fysik (TFYA14) Fö 5 1. Fö 5

Optik, F2 FFY091 TENTAKIT

Ljusets polarisation

Föreläsning 14 och 15: Diffraktion och interferens i gitter, vanliga linser, diffraktiv optik och holografi

Frågor till filmen Vi lär oss om: Ljus

Ljus. Vågfysik. Diffraktion av ljus? Vattenvågor. Youngs dubbelspaltexperiment Interferens av ljus Jämför med: Vågoptik (del 1) Knight, Kap 22 (del 1)

Vågfysik. Ljus: våg- och partikelbeteende

Tentamen i Fotonik , kl

Ljus, Lasrar och Optik - Skolpaket

Föreläsning 6: Polarisation

TFEI02: Vågfysik. Tentamen : Svar och anvisningar. t s(x,t) =s 0 sin 2π T x. v = fλ =3 5 m/s = 15 m/s

FYSIKUM STOCKHOLMS UNIVERSITET Tentamensskrivning i Vågrörelselära och optik, 7 poäng, FyL2 Tisdagen den 19 juni 2007 kl 9-15

Tentamen i Fotonik , kl

Vågrörelselära och optik

Tentamen i Vågor och Optik 5hp F, Q, kandfys, gylärfys-programm, den 11. juni 2010

Kapitel 36, diffraktion

Övning 6 Antireflexbehandling

Färgtyper. Färg. Skriva ut. Använda färg. Pappershantering. Underhåll. Felsökning. Administration. Index

Kapitel 35, interferens

Föreläsning 6: Polarisation

Optik 1 Geometrisk och fysikalisk optik fo r optiker HT 2019

Institutionen för Fysik Polarisation

Ämnesplanering klass 8A Optik, Ögat och Strålning

FYSIKUM STOCKHOLMS UNIVERSITET Tentamensskrivning i Vågrörelselära och optik, 10,5 hp, FK4009 Torsdagen den 21 augusti 2008 kl 9-15

Övning 9 Tenta från Del A. Vägg på avståndet r = 2.0 m och med reflektansen R = 0.9. Lambertspridare.

Fysik. Arbetslag: Gamma Klass: 8 C, D Veckor: 43-51, ht-2015 Akustik och optik (ljud och ljus) och astronomi Utdrag ur kursplanen i fysik:

Vad är ljus? Begrepp och svåra ord: Begrepp. Övningar. Foton, partikelrörelse, kvantfysik, våglängd, prisma, spektrum, absorbera, Fördjupning

Övning 6 Antireflexbehandling. Idén med antireflexskikt är att få två reflektioner som interfererar destruktivt och därmed försvagar varandra.

Tentamen i Fotonik , kl

Tentamen i Fotonik , kl

Vad är ljus? Begrepp. Begrepp och svåra ord: Övningar. Foton, partikelrörelse, våglängd, prisma, spektrum, absorbera, reflektera.

Föreläsning 3: Radiometri och fotometri

Hur gör man. Kika försiktigt in genom hålen i luckorna. Vilken färg är det på insidan av lådan? Så fungerar det

Polarisation en introduktion (för gymnasiet)

Hjälpmedel: Typgodkänd räknare, Physics Handbook, Mathematics Handbook.

Tentamen i Fotonik , kl

DIGITAL FÄRGRASTRERING

ett uttryck för en våg som beskrivs av Jonesvektorn: 2

DIGITAL FÄRGRASTRERING FÄRG. SPD Exempel. Sasan Gooran (HT 2003) En blåaktig färg

Hur funkar 3D bio? Laborationsrapporter Se efter om ni har fått tillbaka dem och om de är godkända!

Tentamen i Fotonik , kl

FYSIK ÅK 9 AKUSTIK OCH OPTIK. Fysik - Måldokument Lena Folkebrant

Polarisation laboration Vågor och optik

TFEI02: Vågfysik. Tentamen : Lösningsförslag

Tentamen Optik, FYSA11,

Vågrörelselära & Kvantfysik, FK november 2011

Vågfysik. Superpositionsprincipen

för M Skrivtid i hela (1,0 p) 3 cm man bryningsindex i glaset på ett 2. två spalter (3,0 p)

Vinkelupplösning, exempel hålkameran. Vinkelupplösning När är två punkter upplösta? FAF260. Lars Rippe, Atomfysik/LTH 1. Böjning i en spalt

Transkript:

Vågfysik Geometrisk optik Knight Kap 23 Historiskt Ljus Newton (~1660): ljus är partiklar ( corpuscles ) ljus (skugga) vs. vattenvågor (diffraktion) Hooke, Huyghens (~1660): ljus är ett slags vågor Young (1801): interferens av ljus ljus är vågor. Young : oscillation av elektromagnetiska fältet inget medium behövs Einstein (1905): fotoelektriska effekten ljus är fotoner, partiklar med viss vågkaraktär 1

Strålmodellen En ljusstråle är en linje i den riktning som ljusets energi rör sig i. Ljus utbreder sig linjärt. Ljusstrålar kan korsa varandra. Ljus utbreder sig utan ändring förutom när det interagerar med materia. Ett föremål är en källa av ljusstrålar (självlysande eller reflekterat ljus) Vår förmåga att se fungerar genom att fokusera divergerande ljusstrålar. Stråldiagram visar bara några strålar. Kamera Apertur Bilden är upp och ner. Bilden är mindre än objektet: m<1 Förstoring m: h h i m = = o d d i o 2

Bildformation med en punktkälla Bilden är en avbildning av aperturen. Spekulär reflektion Infallsvinkel θ i Reflektionsvinkel θ r Den infallande strålen och reflekterade strålen befinner sig i ett plan, vinkelrätt mot ytan. Reflektionslag: θ r = θ i 3

Reflektion i en plan spegel s = s Ljuset divergerar från P. Det reflekterade ljuset divergerar från P. P oberoende av θ i. P är en virtuell bild av P. Virtuell bild s P = s P s Q = s Q 4

Diffus reflektion Jämn yta spekulär reflektion Rå yta diffus reflektion Diffus reflektion på en ojämn yta: lokalt uppfyller varje stråle reflektionslagen. Reflektion - Spridning Spridning: när strålning (ljus) avviker från sin raka väg på grund av lokala ändringar i mediet, t.ex. partiklar, bubblor, droppar, täthetsvariationer, defekter i kristaller, ytråhet, fibrer, med mera. Diffus reflektion är reflektion med spridning Spekulär reflektion är reflektion utan spridning. Vita ytor uppfattas som vita på grund av spridning. Vit färg innehåller pigmentpartiklar som sprider ljus. Utan spridning uppfattas ytor som blanka. Att vi kan se laserljuset på natten beror på spridning på atmosfäriska partiklar. 5

Varför är himlen blå på dagen? och röd vid solnedgång? 6

Ljusspridning Rayleighspridning: Små sfäriska partiklar diameter < ljusets våglängd Spridningsgrad ~ 1/λ 4 Blått ljus sprids mer än rött I Rayleigh 4 λ Dag: blå himmel. Blått ljus sprids mer än rött. Kväll: röd himmel. Längre avstånd genom atmosfären. Allt blått ljus har spridits bort. Spridning Blått ljus sprids mer än rött ljus 7

Brytning Vid ett gränssnitt mellan två ämnen reflekteras en del av ljuset och skickas den andra delen genom materialet (transmission). Det transmitterade ljuset byter riktning, i.e. ljuset bryts. Luft till vatten Vatten till luft Infallsvinkel θ i (i figuren θ 1 ) Brytningsvinkel θ b (i figurenθ 2 ) Infallsvinkel θ i (i figuren θ 2 ) Brytningsvinkel θ b (i figurenθ 1 ) θ b < θ i Brytningslag (Snells lag) : n 1 sinθ 1 = n 2 sinθ 2 θ b > θ i Brytningsindex n = c v medium Huyghens princip under tidsperiod t åker den cirkulära vågen från B ett avstånd v 1 t och den cirkulära vågen ur A ett avstånd v 2 t. 8

Totalreflektion När ljus färdas från ett optiskt tätt ämne (hög n) till ett optiskt glest ämne (låg n). Kritiska vinkeln (Brewstervinkel): För glas: θ c = 42 Fiberoptik n core > n cladding Minimal absorption vid 1,3 µm (IR). 9

Bild genom brytning Divergerande ljusstrålar lämnar objektet och fokuseras av linsen på ögats retina. Brytning gör att objektet verkar vara närmare. Bildavståndet s : s'= n n 2 1 s Färg och dispersion Ett prisma delar vitt ljus i färger. = dispersion 10

Brytningsindex beror på färg Olika färger bryts med olika vinklar. Blått ljus bryts mer än rött ljus. (m.a.o. blått har en större brytningsindex än rött.) Hur uppstår en regnbåge? 11

En vattendroppe Brytning in (A) + Reflektion (B) + Brytning ut (C) 42 Konstant vinkel mellan det infallande ljuset och det reflekterade ljuset Hur uppstår bågen? Många vattendroppar Det reflekterade ljuset bilder en kon runt det infallande ljusets riktning. Projektionen av konen på molnen blir en ring. Hur uppstår färgerna? 12

En vattendroppe Brytningsvinklarna beror på frekvens! Blå: 40 Röd: 42 Åt vilket håll går färgerna i regnbågen? Regnbågen Blå: 40 Röd: 42 De strålar som träffar observatörens öga kommer från olika vattendroppar. Större vinkel (rött) betyder att droppen skall sitta högre upp. 13

Blanda ljusfärger Blanda ljusfärger Grönt + rött + blått ljus = vitt ljus Addition blå + grön = cyan blå + röd = = magenta röd + grön = gul Subtraktion = vit röd = vit grön = vit blå 14

Färgmodeller RGB - CMYK Additive color model Red+Green+Blue=White For computer displays Uses light to display color Colors result from transmitted light Subtractive color model Cyan+Magenta+Yellow=Black For printed material Uses ink to display color Colors result from reflected light Färgade objekt - absorption Färgämnen absorberar ljus Subtraktion (filtrerar bort en färg) 15

Färgmodeller RGB - CMYK Additive color model Red+Green+Blue=White For computer displays Uses light to display color Colors result from transmitted light Subtractive color model Cyan+Magenta+Yellow=Black For printed material Uses ink to display color Colors result from reflected light Tunna linser Konvergerande lins Divergerande lins 16

Konvergerande linser Parallella strålar Strålar genom fokalpunkten Strålar genom linsens mittpunkt Bilder Objektet längre ifrån linsen än fokalavståndet Inverterad bild 17

Virtuell bild Objektet närmare linsen än fokalavståndet Icke-inverterad bild Divergerande linser 18