Využívame hlavne priame videnie V oku sa aj rozbiehavý zväzok lúčov mení na zbiehavý -optická sústava – sústava všetkých optických prostredí a rozhraní, kt. mení smer chodu lúčov -optické zobrazenia – postup, ktorým získavame optické obrazy predmetov (skutočné/neskutočné) -skutočný obraz – vplyvom optickej sústavy vzniká zbiehavý zväzok lúčov, ktoré sa pretínajú v určitom bode a vytvorený obraz možno v tomto mieste aj zachytiť – napr.: zobrazenie dutými zrkadlami, šošovkami -neskutočný obraz – vplyvom optickej sústavy vzniká rozbiehavý zväzok lúčov, ktoré sa mimo oka nikde nepretínajú => vytvorený obraz v danom mieste nemožno zachytiť na premietaciu stenu (fotografiu) – rovinné zrkadlo, rozptylka Zobrazovanie odrazom – zrkadlá zrkadlo – v bežnom zmysle – sklenená platňa, kt. má na zadnej strane vrstvičku amalgámu/striebra – nastáva dvojitý odraz (od skla aj od zadnej vrstvy) => nehodí sa na fyzikálne zobrazovanie => – vo fyzike – používame dokonale vyleštené kovové plochy alebo zrkadliacu vrstvu nanesieme na prednú stranu sklenenej platne – rozdelenie: 1. rovinné 2. guľové  duté  vypuklé 3. parabolické, sférické

ROVINNÉ ZRKADLÁ

Vlastnosti obrazu: nachádza sa za zrkadlom, obraz je rovnako veľký ako predmet, je s ním súmerne združený podľa roviny zrkadla (rovnaká vzdialenosť obrazu a predmetu od zrkadla), obraz je vždy neskutočný a priamy (nenastáva otočenie)

GUĽOVÉ ZRKADLÁ

Optická os – prechádza stredom krivosti C – stred krivosti – predstavuje stred kružnice, kt. je prienikom zrkadla s rovinou papiera r – polomer krivosti = |CV| F – ohnisko, |CF| = |FV| f – ohnisková vzdialenosť = |FV| Ak zobrazujeme predmet v tzv. paraxiálnom priestore (uvažujeme lúče nie veľmi vzdialené od optickej osi, približne v centrálnej časti zrkadla), môžeme pri konštrukcii obrazu využiť lúče, o kt. vieme ako sa odrážajú: 1. lúč rovnobežný s opt. osou – odraz cez ohnisko 2. lúč prechádzajúci cez ohnisko – odraz rovnobežne s opt. osou 3. lúč prechádz. cez stred krivosti – odraz cez stred krivosti y - veľkosť objektu, y` - veľkosť obrazu, a = |AV| - predmetová vzdialenosť, a` = |A`V| - obrazová vzdialenosť (zbiehavý charakter lúčov => (rozbiehavý charakter lúčov => =>skutočný obraz) => neskutočný obraz)

ZOBRAZOVACIA ROVNICA GUĽOVÉHO ZRKADLA

Alebo keď r=2f: Zobrazovacia rovnica platí v rovnakom tvare pre duté aj vypuklé zrkadlo, ale s použitím znamienkovej dohody: -duté: r, f  + -vypuklé: r, f  - PRIEČNE ZVÄČŠENIE -ďalšia rovnica, kt. pomáha určiť vlastnosti obrazu Z1  obraz je zväčšený DUTÉ ZRK.: (1) a>2f => => Z => Z skut., prevr., rovnako veľký obraz (3) 2f>a>f => => Z1 => skut., prevr., zväčš. obraz (4) a=f – obraz neexistuje (obraz sa zobrazí v nekonečnej vzdialenosti) (5) a => Z>0, >1 => neskut., priamy, zväčš. obraz VYPUKLÉ ZRK.: -obraz je vždy neskutočný, priamy, zmenšený

CHYBY PRI ZOBRAZOVANÍ ZRKADLAMI

  • 1. guľová chyba – predmet nie je v paraxiálnom priestore => čím sú lúče ďalej od opt. osi, tým sa obraz blíži viac k zrkadlu (lúče neprechádzajú cez ohnisko) – odstránenie: používať parabolické zrkadlá alebo predmet umiestniť do parax. pr. 2. dvojitý odraz – ak sa nepoužijú fyzikálne zrkadlá

POUŽITIE ZRKADIEL

Pptické prístroje (ďalekohľad, mikroskop), astronómia (Hublov teleskop), kozmetika, zubné lekárstvo, autá, na cestách (v zákrutách), filmové triky (masové scény), hračky (kaleidoskop) Zobrazovanie lomom – šošovky -využíva sa zobrazovanie lomom podľa zákona lomu -šošovky – priehľadné prostredia ohraničené 2-ma guľovými plochami alebo 1-ou guľovou a 1-ou rovinnou plochou – najčastejšie je index lomu šošovky nš > np index lomu prostredia; nsklo(1,4 – 1,7);nvzduch – rozdelenie: 1. spojky – v strede sú najširšie dvojvypuklá plosko-vypuklá duto-vypuklá 2. rozptylky – v strede sú najužšie dvojdutá plosko-dutá vypuklo-dutá chod lúčov: predmetový priestor obrazový priestor d – vlastná hrúbka šošovky(zanedbávame ju) Aj tu platia rovnice: ; s použitím znamienkovej dohody: -spojky: f, r  + -rozptylky: f, r  - Pre spojku platia rovnaké pravidlá ako pre duté zrkadlo a pre rozptylku ako pre vypuklé zrkadlo. - pre šošovky ďalej platí aj ďalšia rovnica: OPTICKÁ MOHUTNOSŤ – φ: φ= [φ] = 1D(dioptria) = 1 m-1 φ= ; n2 - index lomu šošovky; n1 - index lomu prostredia r1, r2 - polomery krivosti guľových plôch

CHYBY PRI ZOBRAZOVANÍ ŠOŠOVKAMI

  • 1. guľová chyba – lúče mimo paraxiálny priestor sa lámu nie cez ohnisko, ale lámu sa bližšie ku šošovke  guľový interval 2. farebná chyba – výsledkom je, že pri použití bieleho svetla je obraz nejasný, rozmazaný a – dúhovo sfarbený 3. prejavuje sa disperzia svetla ak materiál šošovky nie je dokonale priehľadný

POUŽITIE ŠOŠOVIEK

Lupa (=šošovka – spojka), optické prístroje na vytvorenie obrazu (foto), mikroskop, ďalekohľad, oko Oko ako optická sústava -oko je spojná optická sústava, kt. na sietnici vytvára skutočný, prevrátený a zmenšený obraz predmetov (skúsenosťami vidíme predmety vzpriamené)

STAVBA OKA

  • 1. rohovka 2. očný mok to čo vytvára obraz, kt. zobrazovacia sústava 3. šošovka sa zobrazuje na sietnici oka 4. sklovec 5.sietnica 6. žltá škvrna 7.slepá škvrna šošovka – dvojvypuklá (nie rovnako) – index lomu n sa smerom dovnútra zväčšuje => nie je to izotropné prostredie; n (1,38-1,41) – optická mohutnosť - φ – v oku je vzdialenosť sietnice od šošovky stála, hoci oko vidí predmety ostro z rôznych vzdialeností – je to spôsobené akomodáciou oka – oko pôsobením očných svalov mení polomer krivosti šošovky => mení sa jej optická mohutnosť – P – blízky bod – najbližší bod, do kt. keď postavíme predmet, vidíme ho zreteľne na sietnici – – akomodácia je najväčšia, šošovka najviac deformovaná => najviac sa namáha – B – zraková konvenčná vzdialenosť – d – - odporúča sa pri čítaní – R – ďaleký bod – najväčšia vzdialenosť, kedy ešte ostro vidíme; zdravé oko – blíži sa k nekonečnu sklovec – rôsolovitá hmota, kt. vypĺňa oko očný mok – reguluje tlak sietnica – obsahuje 2 dôležité typy receptorov:  tyčinky – reagujú na svetlo  čapíky – reagujú na farebné vnímanie

CHYBY OKA

Môžu vzniknúť pri vývoji oka – dedičný charakter, mechanickým poškodením, pri ochorení (infekčné, vírusové ochorenia, zápal mozgových blán), starobou (opotrebovanie očných svalov) -so sietnicou súvisia: sleposť – šerosleposť (chyby tyčiniek) – farbosleposť- úplná, čiastočná (chyby čapíkov) odlupovanie sietnice – stráca schopnosť vidieť až slepota -so šošovkou: sivý zákal – postupne sa šošovka zakalí (vytvárajú sa pevné čiastočky) -s očným mokom – glaukóm = zelený zákal – veľký očný tlak (liečba kvapkami) -najčastejšie – refrakčné chyby – súvisia s vývojom oka (je prerastené/skrátené), alebo šošovka je pretiahnutá – krátkozrakosť – človek vidí dobre do blízka – obraz vzdialených predmetov sa vytvára pred sietnicou => je neostrý => používajú sa okuliare s rozptylkou (φ=-D), kt. presúvajú chod lúčov na sietnicu – ďalekozrakosť – človek vidí dobre do diaľky – obraz blízkych predmetov sa vytvára za sietnicou => potreba posunúť obraz dopredu => okuliare so šošovkou (φ=+D)

PODMIENKY ZRETEĽNÉHO VIDENIA

  • 1. zdravé oko, dobre vyvinuté s citlivou sietnicou 2. dostatočne dlhý zrakový vnem – na to aby sa vytvoril vnem, potrebujeme určitý čas (rýchly sled obrázkov nevnímame – zotrvačnosť oka – t=0,1 s (=>film) 3. obraz na sietnici musí byť dostatočne veľký – zorný uhol – τ~1` predmet veľkosti 1 m vo vzdialenosti 3 – 3,5 km musíme zdravím okom rozlíšiť ako 2 body oko je schopné priestorového vnímania do vzdialenosti 450 m 4. predmet musí byť dostatočne osvetlený zrenica reguluje osvetlenie – rzrenice sa mení od 2 do 6 mm Optické prístroje LUPA -najjednoduchší optický prístroj -je to spojná šošovka, ktorej fzväčšuje sa veľkosť obrazu na sietnici τ – zorný uhol bez lupy y – obraz na sietnici, malý τ – zorný uhol s lupou y – obraz za sietnicou, veľký, ale neostrý

UHLOVÉ ZVÄČŠENIE γ: -γ= = = => spojku nemožno využiť na veľké zväčšenie (max 20x, potom chyby) [tg (malého uhla) veľkosti uhla; oko je akomodované do nekonečna => a f] -Niekedy sa používajú sústavy lúp (šošoviek), kt. majú odstránené chyby pri zväčšení. MIKROSKOP -2 spojné sústavy šošoviek – spojok: 1. – objektív – f – vytvára na strane predmetu obraz (skutoč., prevr., zväčš..) 2. – okulár – f – pomocou neho pozorujeme obraz -obe časti sú v tubuse, môžu sa vymieňať, ale vždy platí: f hľadáme ideálnu vzdialenosť medzi objektívom a okulárom -obraz sa vytvára v ohniskovej rovine okulára alebo medzi ohniskovou rovinou okulára a okulárom -γ  bežne do 800x, špičkové mikroskopy až do 2000x -na väčšie zväčšenie už nemôžeme použiť opt. mikroskop, lebo tu nastáva ohyb svetla => => používame elektrónové mikroskopy (osvetľovanie elektrónmi)- γ  až 300 000x γ=Z. γ kde γ je uhl. zväčš. mikroskopu, Z priečne zväčšenie objektívu a γ uhl. zväčš. okuláru Z= , γ = Δ [delta] – optický interval mikroskopu

ĎALEKOHĽAD

Optický prístroj, kt. sa používa na pozorovanie relatívne veľkých predmetov, ale veľmi vzdialených (=>používa sa na zväčšenie malých zorných uhlov, pod kt. pozorujeme predmety) -zloženie: -objektív – spojná šošovka/duté zrkadlo v -okulár – šošovka tubuse -rozdelenie: -refraktory – šošovkové ďalekohľady -reflektory – objektív je duté/parabolické zrkadlo, okulár šošovka refraktory: -platí: ohnisková vzdialenosť objektívu f > f ohnisková vzd. okuláru -γ= = -Keplerov – hvezdársky: -objektív, okulár – spojky => obraz je prevrátený -vlastná dĺžka ďalekohľadu – l= f + f -Galileiho – holandský: -objektív – spojka, okulár – rozptylka => obraz je vzpriamený - vlastná dĺžka ďalekohľadu – l= f - f -ďalekohľady majú prídavné zariadenia (na korigovanie chýb – guľová, farebná) a hranoly (na prevracanie obrazu) -ak sa priamo do ohniskovej roviny objektívu umiestni stupnica => možno ich použiť na meranie vzdialenosti (geodézia, lesníctvo, vojsko) -pre bežné pozemné pozorovania sa používa upravený Keplerov ďalekohľad – triéder -zjednodušený Galileiho ďalekohľad je divadelný ďal. reflektory: -neexistuje pri nich farebná chyba, sú konštrukčne jednoduchšie, nepohlcujú tak lúče -najväčší ďalekohľad reflektor je na Havaji (parabolické zrkadlo má r=10m), iný veľký je na Kaukaze (r=6m) -Hublov vesmírny teleskop – od r. 1990, diaľkovo ovládaný, par. zrk. má r=2,5m

PREMIETACIE PRÍSTROJE

Slúžia na získavanie obrazov -diaprojektory – premietanie priehľadných predmetov => svetlo cez ne prechádza – na školách – meotar -epiprojektory – premietanie nepriehľadných premetov => využíva sa odraz – sú hmotné, ťažké, vyžadujú dôkladné zatemnenie -filmové premietacie prístroje – premietanie obrázkov z filmového pásu – ak je sled obr. dostatočne rýchly ( oko registruje pohyb -fotografické prístroje – zachytáva obrazy predmetov na matnicu -základné časti: – osvetľovacia: obsahuje – zdroj svetla (intenzívne žiarivky, oblúkové lampy) – kondenzor (sústava zrkadiel (ploskoduté) + ploskovypuklé šošovky) – slúži na sústredenie svetla na predmet – premietacia: obsahuje – objektív (spojné sústavy šošoviek s korigovanými chybami) – premet umiestňujeme medzi osvetľovaciu a premietaciu časť

PRÍKLADY

  • 1. Predmet vysoký 1 cm stojí kolmo na optickej osi vzdialený 6 cm od dutého zrkadla s polomerom krivosti 4 cm. Urči polohu a vlastnosti obrazu. 2. Pred vypuklým zrkadlom s ohniskovou vzdialenosťou 30 cm je vo vzdialenosti 20 cm umiestnený predmet vysoký 3 cm. Urči polohu a vlastnosti obrazu. 3. Aká je ohnisková vzdialenosť a optická mohutnosť šošovky s n=1,5 vo vzduchu, ak má polomery krivosti rovnaké a to 12 cm? 4. V akej vzdialenosti od rozptylky s optickou mohutnosťou –5 D treba umiestniť predmet, aby sme dostali 4x zmenšený obraz? 5. V akej vzdialenosti pred zrkadlom musí byť umiestnený predmet aby bol jeho obraz 2x väčší?