GEOMEETRILINE OPTIKA. Tõelist kujutist saab tekitada ekraanile, näivat ei saa. Silm annab esemest alati tõoelise kujutise. Joonis 1: Tõeline ja näiv kujutis Joonis 2: Punktvalgusallikas tekitab esemest täisvarju. Joonis 3: Poolvarju tekkimine kahe punktvalgusallika ja suure valgusallika korral. Joonis 4: Langemisnurk ja peegeldumisnurk on võrdsed. Joonis 5: Valguse peegeldumine siledalt ja karedalt pinnalt. Joonis 7: Kujutise leidmine tasapeeglis. Joonis 8: Nõoguspeegel (vasakul) ja kumerpeegel (paremal). 2.3.1 Kujutise leidmine nõoguspeegli puhul Kasutame esemest väljuvatest kiirtest vähemalt kahte järgmistest: A) optilise peateljega paralleelset kiirt, mis pärast peegeldumist läbib fookuse;
VALGUSE INTERFERENTS JA VALGUSE DIFRAKTSIOON VALGUSE INTERFERENTS Mõningates nähtustest käitub valgus nagu osakeste voog, mõningates nähtustes kui laine. Valguse interferentsi nähtus on nähtus, kus valgus käitub nagu laine. Selleks, et jälgida valguslainete interfereerumist, kasutatakse punktvalgusallikaid. Kahe sõltumatu punktvalgusallika korral on interferentspildi saamine võimalik vaid teatud tingimustel. Interferentsiks nimetatakse kahe laine liitumist, mille tulemusena erinevates ruumipunktides tugevdavad või nõrgendavad üksteist. Interferentsi tekkimiseks peavad lained olema koherentsed. Koherentsuse tingimused: Lainete sagedused(lainepikkused) peavad olema võrdsed. Ühe valgusallika võnkumine teise suhtes ei tohi muutuda (näiteks hetkeks katkeda).
on palju väiksemad kui kaugust vaatluskohani. 5. Valguse sirgjoonelise levimise seadus:ühtlases keskonnas levib valgus sirgjooneliselt. Ühtlae keskkond:laseb valgust läbi, on kõikjal phesuguse temperatuuriga,koosneb samast ainest. 7. Vari on ruumipiirkond, mida valgusallikas ei valgusta. 10. Valgusvooks nimetatakse ajaühikus mingit pinda läbiva valgusenergia hulka, mida hinnatakse nägemishaistingu põhjal.Tähis on [1 lm(luumen)]. 11. 1 luumen on punktvalgusallika tugevusega 1 candela poolt ühes stradiaani suurusesse ruuminurka kiiratud valgusvoog. 12. Ruuminurgaks nimetatakse koonilise pinnaga piiratud pinnaosa. Tähis on [1 sr(steradiaan)]. 13. 1 steradiaan on selline ruuminukr, mis lõikab keha pinnast välja pinnatüki, mille pindla võrdub raadiuse ruuduga. 14. Valgustugevuseks nimetatakse valgusallika poolt ühikulisse ruuminurka kiiratud valgusvoogu. Tähis I [1 cd(candela)]. 15
mis tahes ajahetkel ei ole mitte ainult elementaarlainete mähispind vaid on ka nendesamade elementaarlainete interferentsi tulemus. Kui võtta lainefrondil juhuslikult mõned punktid, siis on need punktid elementaarlaine allikateks. Uueks lainefrondiks on kaar, mis on elementaarlainete puutuja ja selle uue lainefrondi punktid on taas elementaarlaine allikateks. Vastavalt Huygens-Fresneli teooriale on võimalik leida laine amplituud mistahes ruumipunktis. See teooria aitas mõista, mil viisil punktvalgusallika poolt kiiratud valgus jõuab mistahes punkti ruumis. Selleks, et jälgida valguse difraktsiooni, peab olema ava või tõke valguslaine mõõdus. Tähistame ava või tõkke mõõtmed tähega b. Valguse difraktsiooninähtus on kõige paremini jälgitav kasutades difraktsioonivõret. Difraktsioonvõre kujutab endast väga suurt hulka pilusid, mis on teineteisest eraldatud läbipaistmatute joontega. Hea difraktsioonvõre valmistatakse spetsiaalsete maisnatega, mis tõmbavad läbipaistvast
on minimaalne. Fermat' printsiibist järelduvad valguse peegeldumis- ja murdumiseadus 78.Kasutades allolevast joonist, tuletage Fermat' printsiibist lähtudes valguse murdumisseadus. 79. Mis on valgustugevus? Ühik SI-s. Mis on valgusvoog? Ühik SI-s. Valgustugevus I Vaatame punktvalgusallikast lähtuvat kiirgusvoogu. Valgustugevus on ühikulise ruuminurga kohta tulev valgusvoog. Kui I ei sõltu suunast, nimetatakse valgusallikat isotroopseks. Punktvalgusallika korral. Valgustugevuse ühik on: 2) Valgusvoog. 80. Mis on valgustatus? Ühik SI-s. Mis on heledus? Ühik SI-s. 3) Valgustatus. On pinnale langeva valgusvoo iseloomustamiseks. Heledus B Heledus iseloomustab kiirgavat pinda (ka peegeldumisel) antud vaatesuunas. Heledus on antud vaatesuunas pinnaühikult paistev valgustugevus risti selle pinnaga. 81. Miks on vaja valguse puhul interferentspildi saamiseks koherentseid laineid? Miks loomulik valgus pole koherentne.
ruumis ei muutu. Valguse difraktsioon on valguslainete paindumine tõkke taha, mis on sisuliselt interferentsi tulemus. Valguse ja aine vastastikmõju Valguskiir on geomeetriline mõiste, millest ka kiirteoptika paralleeltermin geomeetriline optika. Valguskiir näitab valgusenergia levimise suunda. Valguse sirgjoonelise levimise seadus: ühtlases (st homogeenses ja isotroopses) keskkonnas levib valgus sirgjooneliselt. Tõestuseks on punktvalgusallika poolt tekitatud varju terav piirjoon. Murdumine: kahe läbipaistva keskkonna lahutuspiiril valgus peegeldub ja murdub, st muudab levimissuunda. Murdumisnurk, murdumisseadus: valguse langemisnurga ja murdumisnurga siinuste suhe on kahe antud keskkonna puhul jääv suurus, mida nimetatakse murdumisnäitajaks n. Absoluutne murdumisnäitaja on aine murdumisnäitaja vaakumi suhtes, st kui valgus tuleb vaakumist (ligikaudu ka õhust) mingisse keskkonda. Tavaliselt
A1 . Kui aga valgusallikas panna punkti A1 , siis kiired läbivad süs- teemi samu teid mööda, ainult vastassuunas ja kujutis tekib punktis A. Geomeetriline optika kasutab tihti punktvalgusallikaid, mil- leks nimetatakse valgusallikat või eseme piirkonda, mille mõõtmed on palju väiksemad kui kaugus vaatluskohani. Valgus levib ühtlases (homogeenses ja isotroopses) keskkonnas sirg- jooneliselt. Selle tõestuseks on punktvalgusallika poolt tekitatud varju terav piirjoon. Punktvalgusallikas tekitab esemest täisvarju, mida näeme ekraa- nil eseme kontuuriga sarnase musta laiguna. Ruumi piirkonda, kuhu valgus ei satu, nimetatakse täisvarju piirkonnaks. Kui on tegemist rohkem kui ühe punktvalgusallika või suure val- gusallikaga, siis tekib lisaks täisvarjule ka poolvari, mida näeme ekraanil halli laiguna ümber täisvarju. Ruumi piirkonda, kuhu valgus 4
fotoplaadil. Kuna interferentsipildi intensiivsus sõltub langenud kiirte faasivahest, salvestab ta endasse lisaks infole kimpude intensiivsusest ka info faasi kohta. Salvestatud kujutise taastekitamiseks tuleb hologrammi valgustada võrdluskimbuga identse valgusega. Plaati läbinud valgus difrageerub ja tekib kaks kujutist: näiline kujutis seal, kus salvestamise ajal oli ese, ning tõeline kujutis teisel pool plaati. Olukorra selgitamiseks vaatleme punktvalgusallika hologrammi. Oletame, et võrdluskimp langeb fotoplaadile normaalisihiliselt ning eseme mõõtmed on tühised ehk temalt hajunud valguse lainefrondid on kontsentrilised sfäärid. Sellisel juhul on interferentsipildiks Fresneli tsoonid ning fotoplaat muutub Fresneli tsooniplaadiks. Taasvalgustamisel toimib tsooniplaat nagu lääts, fokuseerides valguse ühte punkti, mis ongi meie eseme tõeline kujutis. Tekib ka näiline kujutis samale kohale, kus ese hologrammi salvestamisel viibis.
sirgjooneliselt. 6. Selgitada valguskiirte sõltumatu levimise seaduspärasust. 7. Mida nim varjuks? Varjuks nim ruumipiirkonda, mida valgusallikas ei valgusta üldse või valgustab osaliselt. 8. Täisvarju tekkimise joonis. 9. Poolvarju tekkimise joonis. 10. Mida nim valgusvooks? Tähis, ühik. Valgusvooks nim ajaühikus mingit pinda läbiva valgusenergia hulka, mida hinnatakse nägemisaistingu põhjal. [1lm] 11. Defineerida 1 luumen. 1 luumen on ühe valgustugevusega punktvalgusallika poolt ühe sr suurusesse ruuminurka kiiratud valgusvoog. 12. Mida nim ruuminurgaks? Tähis, ühik. Ruuminurgaks nim koonuselise pinnaga piiratud pinnaosa. [1sr] 13. Defineerida 1 steradiaan. 1 steradiaan on selline ruuminurk, mis lõikab kera pinnast välja pinna tüki, mille pindala võrdub raadiuse ruuduga. 14. Mida nim valgustugevuseks? Tähis, ühik. Valgustugevuseks nim valgusallika poolt ühikulisse ruuminurka kiiratud valgusvoogu. I [1cd] 15. Mida nim valgustatuseks? Tähis, ühik
energia,mida hinnatakse nägemisaistingu põhjal. Ruuminurk- [sr] 1 steradiaan eraldab kera pinnast pinnatüki,mille pindala on võrdne raadiuse ruuduga. =S/r². valgustugevus- I [cd] iseloomustab valgusallikat ja on arvuliselt võrdne tema poolt ühikulisse ruuminurka kiiratud valgusvooga I=/. Valgustatus-E [lx] iseloomustab valgustatud pinda ja on arvuliselt võrdne ühikulisele pinnale langeva valgusvooga E=/S. pinna valgustatust mõõdetakse luksmeetriga.Valgustatuse seadus-punktvalgusallika poolt tekitatud valgustatus E=I*cosa/r².Lääts-läbipaistev keha, mis on piiratud kahe, lihtsamal juhul sfäärilise pinnaga(Kumerlääts,nõguslääts) Kiirte käik- koonduva läätse puhul:optilise peateljega paralleelne kiir läbib peale läätses murdumist fookuse, optilist keskpunkti läbiv kiir ei muuda suunda, paralleelsete kiirte kimp koondubfokaaltasandis Hajuva läätse korral: optilise peateljega paralleelne kiir muundub nii, et tema pikendus
geomeetrilise varju piirkonda. Valguse levimiskiirus v m/s Valguse lainepikkus m Sagedus f s-1 Hz Periood T s 1 v= f = f T Valguse ja aine vastastikmõju Valguskiir kitsa kiirtekimbuna leviv valguslaine. Valguse sirgjoonelise levimise seadus ühtlases (st homogeenses ja isotroopses) keskkonnas levib valgus sirgjooneliselt. Tõestuseks on punktvalgusallika poolt tekitatud varju terav piirjoon. Peegeldumine kitsa kiirtekimbuna peegelpinnale langevad valguskiired on ka peale peegeldumist ligilähedaselt sama suunaga. Langemisnurk nurk kahe keskkonna lahutuspinnale tõmmatud normaali ja langenud kiire vahel. Peegeldumisnurk nurk kahe keskkonna lahutuspinnale tõmmatud normaali ja peegelgunud kiire vahel. Peegeldumisseadus peegeldumisnurk on võrdne langemisnurgaga. Langenud ja peegeldunud kiir ning pinnanormaal asuvad ühel tasandil.
kujutis. Kui tegu on hajutava läätsega, siis ühest punktist lähtunud kiired hajuvas selliselt, et nende pikendused lõikuvad samuti ühes punktis, milles tekib lähtepunkti ebakujutis. Joonised kujutavad punktis A asuvat punktvalgusallikat, mille kujutis tekib punktis B. Esimesel joonisel on punktvalgusallika kujutise tekitamine koondava läätse abil, teisel ebakujutise tekitamine hajutava läätse abil. Mingi punkti A kui originaali kujutise asukoha määramiseks tuleb leida punkt, kus koonduvad originaalist lähtuvad kiired. Et punkti saab
pinnanormaal ühes tasandis. Langemisnurk võrdub peegeldumisnurgaga. Valguse üleminekul ühest keskkonnast teise kiir murdub (muudab suunda), kusjuures langev kiir, murdunud kiir ja langemispunkti tõmmatud pinnanormaal on ühes tasandis. Langemisnurga ja murdumisnurga siinuste suhe on antud keskkondade paari jaoks konstantne suurus ega sõltu langemisnurgast. Valgus levib ühtlases (homogeenses ja isotroopses) keskkonnas sirgjooneliselt. Selle tõestuseks on punktvalgusallika poolt tekitatud varju terav piirjoon. Punktvalgusallikas tekitab esemest täisvarju, mida näeme ekraanil eseme kontuuriga sarnase musta laiguna. Ruumi piirkonda, kuhu valgus ei satu, nimetatakse täisvarju piirkonnaks. Kui on tegemist rohkem kui ühe punktvalgusallika või suure valgusallikaga, siis tekib lisaks täisvarjule ka poolvari, mida näeme ekraanil halli laiguna umber täisvarju. Ruumi piirkonda, kuhu valgus 4
Õlikile ei ole igal pool sama paks, järelikult naaberkohas võivad just näiteks "rohelised" 1 ja 2 kohtuda samas faasis ning seda kohta näeme rohelisena. Valguse ja aine vastastikmõju Valguskiir on geomeetriline mõiste, millest ka kiirteoptika paralleeltermin geomeetriline optika. Valguskiir näitab valgusenergia levimise suunda. Valguse sirgjoonelise levimise seadus: ühtlases (st homogeenses ja isotroopses) keskkonnas levib valgus sirgjooneliselt. Tõestuseks on punktvalgusallika poolt tekitatud varju terav piirjoon. Peegeldumine: kui valguskiir jõuab mingi teise keskkonnani ja pöördub esimesse keskkonda tagasi, siis on tegemist peegeldumisega. Valgus võib peegelduda täielikult või osaliselt. Teisel juhul läheb osa valgust teise keskkonda ning nii ongi see tavaliselt kahe keskkonna piiril. Esimene juht on kõige täiuslikumalt täieliku sisepeegeldumise korral, kui valgus läheb optiliselt tihedamast keskkonnast optiliselt hõredamasse.
Õlikile ei ole igal pool sama paks, järelikult naaberkohas võivad just näiteks "rohelised" 1 ja 2 kohtuda samas faasis ning seda kohta näeme rohelisena. Valguse ja aine vastastikmõju Valguskiir on geomeetriline mõiste, millest ka kiirteoptika paralleeltermin geomeetriline optika. Valguskiir näitab valgusenergia levimise suunda. Valguse sirgjoonelise levimise seadus: ühtlases (st homogeenses ja isotroopses) keskkonnas levib valgus sirgjooneliselt. Tõestuseks on punktvalgusallika poolt tekitatud varju terav piirjoon. Peegeldumine: kui valguskiir jõuab mingi teise keskkonnani ja pöördub esimesse keskkonda tagasi, siis on tegemist peegeldumisega. Valgus võib peegelduda täielikult või osaliselt. Teisel juhul läheb osa valgust teise keskkonda ning nii ongi see tavaliselt kahe keskkonna piiril. Esimene juht on kõige täiuslikumalt täieliku sisepeegeldumise korral, kui valgus läheb optiliselt tihedamast keskkonnast optiliselt hõredamasse.
(lainete) ajaline kooskõlastatus, mida iseloomustab nende faaside muutumatus. Kahe erineva allika poolt kiiratud valgus üldiselt ei interfereeru. Järelikult pole need valgusallikad koherentsed. Valguse tekkimine on seotud aatomis toimuvate protsessidega. Valgusallikat kujutleme koosnevat tohutust hulgast punktvalgusallikatest, mis kiirgavad üksteisest sõltumata. Koherentsed saavad olla ainult ühe ja sama punktvalgusallika poolt tekitatud lained. Valguse interferentsi tekitamiseks on vaja ühest punktvalgusallikast erinevates suundades lähtuvad lained mingi optikaseadme abil kokku juhtida. Fresnel kasutas selleks peegleid ja prismasid. * S1 * S2 Joonisel on kujutatud valgus - allikast S lähtunud lainte tee O ekraanile A. Lained ei pääse
peeglite abil, samuti optiliste riistade ehitust ja tööd. 7.12.1. Geomeetrilise optika põhiseadused Geomeetrilises optikas kehtivad mõned nn. põhiseadused. 1. Valguse sirgjoonelise levimise seadus Homogeenses, isotroopses keskkonnas levib valgus sirgjooneliselt. 47 Kuidas seda tõestada? Tavaliselt öeldakse, et terav vari punktvalgusallika teele pandud eseme taga ongi tõestus. Aga kas on? 2. Kiirtekimpude sõltumatuse seadus Kiirtekimbud läbivad teineteist mõjustamata. See on midagi hoopis teistsugust võrreldes superpositsiooni printsiibiga. Siis kõik väljad liitusid, aga nüüd ükski kiir ei mõjuta teist. Millise katsega saaks seda väidet kontrollida? 3. Valguse peegeldumisseadus Mis on üldse peegeldumine? See on valguse tagasipöördumine kahe keskkonna lahutuspinnalt sinna keskkonda, kust ta tuli.
annaabi.ee 
