Jak na věc


základy optiky

1.1 Základní zákony geometrické optiky

    Praktických příkladů tohoto zákona najdeme kolem sebe jistě celou řadu (obr. 5). Pro nejjednodušší demonstraci postačuje naplnit sklenici vodou a vložit do ní např. brčko. Vlivem lomu paprsků na rozhraní voda-vzduch se nám bude zdát brčko při pohledu na vodní hladinu zalomené. Jiným příkladem je např. jev, který jistě znají milovníci vodních hrátek, zejména pak potápěči. Podíváme-li se v čisté vodě přes hladinu na dno, zdá se nám hloubka vody menší, než je ve skutečnosti. Na vině je opět zákon lomu. Paprsky, které se šíří od pozorovaného dna jsou na rozhraní voda-vzduch lomeny. Mozek „přepokládá“, že se světelné paprsky šíří po přímce. Ve skutečnosti však jak již víme změnili směr. Proto není předmět tam, kde se zdá být.
    Předmět v nekonečnu je zobrazen do ohniskové roviny (roviny procházející ohniskem a kolmé na optickou osu). Je výškově a stranově převrácený, zmenšený a skutečný. Pro předmět ve větší vzdálenosti než je dvojnásobná ohnisková vzdálenost čočky je jeho obraz výškově a stranově převrácený, reálný, zmenšený a nachází se mezi ohniskem a dvojnásobnou ohniskovou vzdáleností.
    Pro předmět v nekonečnu (resp. velmi vzdálené předměty) dopadá na zrcadlo prakticky rovnoběžný svazek paprsků. Od plochy zrcadla se odráží zpět a jak vytváří obraz v rovině ohniska (rovinu kolmou na optickou osu procházející ohniskem proto nazýváme obrazovou rovinnou). Výsledný obraz je v tomto případě zmenšený, reálný (lze jej fyzicky zachytit např. na stínítku) a výškově i stranově převrácený. Vzdálenost mezi ohniskem a vrcholem křivosti (průsečík optické osy a plochy zrcadla) se nazývá ohnisková vzdálenost zrcadla.


1.1.2 Odraz světla a zobrazení zrcadlem

    Leží-li předmět mezi ohniskem a dvojnásobnou ohniskovou vzdáleností je obraz předmětu výškově a stranově převrácený, reálný (skutečný) a zvětšený. Pro předmět ve dvojnásobné ohniskové vzdálenosti je obraz výškově a stranově převrácený, je ve dvojnásobné ohniskové vzdálenosti od čočky a má stejnou velikost jako předmět.
    Lom světla je jev, ke kterému dochází na rozhraní dvou prostředí v případě, že paprsek (popř. jeho část) vstupuje do druhého prostředí (obr. 4). Je to přímý důsledek různých rychlostí šíření světla v různých prostředích. Maximální rychlost světla je ve vakuu (cca 3108 ms-1). Ve hmotném prostředí je tato rychlost nižší. Poměr rychlostí ve vakuu a hmotném prostředí udává tzv. optickou hustotu prostředí - index lomu daného prostředí.
    Dopadne-li rovnoběžný svazek paprsků na rovinný povrch je odražený svazek paprsků rovněž rovnoběžný. Tento jev se využívá u rovinných zrcadel. Odražený paprsek se zdá jako by vycházel z bodu ležícího zdánlivě za zrcadlem. Pozorujeme zdánlivý obraz, který má stejnou velikost jako předmět a stejnou vzdálenost za zrcadlem, jako předmětu před ním a je stranově převrácený (levá a pravá strana jsou prohozeny).


Veškeré optické přístroje, tedy nejen ty využívané v astronomii, jsou určeny ke „zpracování“ optického záření. Optické záření je část elektromagnetického záření, která sahá od tepelného infračerveného záření přes viditelné světlo a ultrafialové záření až k rentgenovému záření. V běžné amatérské astronomické praxi se tedy setkáváme jen s poměrně úzkou oblastí optického záření – světlem.

    Hranoly disperzní (obr 7b) jsou určeny k rozkladu světla na jednotlivé vlnové délky. Lze je proto např. nalézt v některých typech spektroskopů. Index lomu hmotného prostředí není pro různé vlnové délky zpravidla stejný. Dopadne-li tedy např. bílé světlo na rozhraní dvou prostředí, budou jednotlivé vlnové délky z nichž se bílé světlo skládá lámány různě. Důsledkem je, že z hranolu bude vystupovat světlo rozložené na jednotlivé vlnové délky.
    Pokud leží předmět mezi čočkou a ohniskem, bude obraz předmětu zdánlivý (virtuální), výškově a stranově správně orientován a zvětšený. Jde v podstatě o lupu. Leží-li předmět v ohnisku, je jeho obraz promítán do nekonečna. V praxi se této konstrukce využívá např. v kolimátorech (jednou z jeho variant je např. hledáček typu „Red point“).
    Dutému zrcadlu odpovídá spojná čočka, vypuklému pak rozptylka. Základní rozdíl oproti zrcadlům je tedy pouze v tomto ideálním případě v tom, že paprsek po vstupu do čočky pokračuje dále za čočku (u zrcadel se odráželo zpět do tzv. předmětového poloprostoru) – tento prostor nazýváme obrazovým poloprostorem. Spojná čočka ve shodě s dutým zrcadlem má kladnou ohniskovou vzdálenost, rozptylka podobně jako vypuklé zrcadlo zápornou.


Oční ordinaceOční optikaAplikační středisko kontaktních čoček

       Šíření světla (nebo chcete-li optické záření obecně) prostorem se řídí některými základními zákonitostmi. Jedním z nejdéle využívaných zákonů šíření světla je zákon přímočarosti jeho šíření. Lze jej vyjádřit velmi prostě. Světlo mezi 2 body se šíří vždy po co nejkratší trajektorii. Praktický důsledek zná každý – je to stín, který např. vrhají objekty osvětlené z jedné strany. Oblast, do které paprsky nemohou proniknout kvůli překážce, se nazývá úplný stín. Oblast, ve které je zastíněna část zdroje, se nazývá polostín. Praktický příklad se vybaví asi každému – jsou jimi např. příjemné stíny stromů v parném létě. Mezi nejvelkolepější příklady patří i úplné, popř. částečné zatmění Slunce či Měsíce.
    Světelné paprsky se samozřejmě odráží stejně jak od rovinných i od zakřivených ploch. Zakřivená zrcadla dělíme na dutá a vypuklá. Duté zrcadlo odráží světelné paprsky povrchem, který se zakřivuje dovnitř (např. vnitřní část povrchu koule). Pro popis paprsků platí v tomto případě několik základních zákonitostí:
    Podívejme se podrobněji na duté zrcadlo (pro jednoduchost pouze kulové). Výše uvedené pravidla lze snadno použít pro geometrickou konstrukci zobrazení zrcadlem (obr. 3). Velikost, poloha a typ obrazu závisí na tom, jak je předmět daleko od zrcadla. Z uvedeného lze učinit tyto snadno aplikovatelné závěry:
    Paprsky rovnoběžné s hlavní osou se odráží tak, že ji protínají před zrcadlem v bodě na ose – ohnisku (přesně to platí pro parabolické zrcadlo, tedy zrcadlo, který má tvar vrcholu paraboloidu, tj. křivky vzniklé otáčením paraboly kolem její osy).


Copyright © Dossani milenium group 2000 - 2020
cache: 0000:00:00