Opticki Instrumenti u Fizici

7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici

1/45

Optiki instrumenti u fizici

Irena Bajzek


2/45

Optika

Dio fizike koji prouava svjetlost i svjetlosne pojaveDijelimo je na : geometrijsku, fizikalnu (valnu), te

fotometrijuGeometrijska optika u veini sluajeva zaboravlja valnasvojstva svjetlosti, te su snopovi zraka koje se iresredstvom dobra aproksimacija sve dok su promatranedimenzija dosta vee od valne duljine svjetlosti

Fizikalna optika pojave u kojima se oituje valnapriroda svjetlosti (interferencija, ogib, disperzija, itd.)Fotometrija mjerenje vidljive svjetlosti, posebnoveliina koje karakteriziraju svjetlosne izvore


3/45

Osnovni zakoni geometrijske optike

-predouje svjetlost pomou zraka koje iz svaketoke svjetleeg tijela (izvora svj.) izlaze udivergentnim snopovima i ire se po osnovnimzakonima optike a to su:1)Zakon pravocrtna irenja svj.2)Zakon nezavisnosti svj. snopova

3)Zakon refleksije svj.4)Zakon refrakscije svj.


4/45

Lee

Prozirno sredstvo omeeno 2 sfernadioptra2 vrste lea konveksne/konvergentne ikonkavne/divergentneJednadba lea relacija koja povezujeudaljenost predmeta a,udaljenost slikebi arinu daljinu f izvodi se pomouGaussove aproksimacije

Slika je vjerna predmetu samo ako je onmali i na opt. Osi ili blizu nje, a zrake odnjega padaju samo na sredinji dio lee


5/45

Karakteristine zrake


6/45

Pogreke lee

Pri prouavanju lea ograniavamo se na paraksijalnezrake, odnosno stigmatine lee tokasti predmet =tokasti izvoresto zrake dopiru i do ruba lee ili sijeku opt. os pdnekim kutemDobivene slike nisu otre pogreka leeSferna aberacija kad iroki snop zraka upada na leu;

rubne zrake lome se jae od centralnih i oblikuju slikublie leiizbjegava se upotrebom dijafragmi koje ograniavajuupadni snop zraka na paraksijalne

Moe se ispraviti i kombiniranjem + i lee kod kojih suaberacije u suprotnim smjerovima (npr. mikroskop)


7/45


8/45

Pogreke lee (grafiki)


9/45

Optiki instrumenti

gotovo svi optiki instrumenti

baziraju se na geom.optici injenim zakonima

Okularni i projekcijskiinstrumenti


10/45

Okularni opt.Instrumenti stvarajuvirtualnu sliku vrlomalih ili udaljenih

predmeta (mikroskop,teleskop), tepoveavaju kutgledanja a time i

prividnu veliinusamog promatranogpredmeta tisue puta

Projekcijski opt.Instrumenti

pomoukonvergentne leedobivamo uveani iliumanjenu ali realnusliku (dijaprojektor,fotoaparat)


11/45

Najvaniji optiki instrument - oko

Konvergentna leaUdaljenost lee od mrenice uvijek stalna da bismo otro vidjeli sve predmete mora se

mijenjatarina daljina leeAkomodacija = miii oko lee stezanjem irastezanjem mijenjaju njen oblik i omoguujuda se na mrenici dobije otra i jasna slika

Ono je izvorno adaptirano za gledanje dalekihpredmeta i ono se vri bez imalo naprezanjadok se za sitnije detalje oko, odnosno oniivac, poprilino napreu


12/45

Povealo (lupa)

Konvergentna lea arine daljine manje od

daljine jasnog vida to iznosi 25cmnajprostiji optiki instrument s kojim sedanas susreemo

Le

a se postavi uz oko tako da je predmetizmeu arita i tjemena leeSlika koju zatim dobijemo je uspravna,virtualna i poveana


13/45

Povealo (lupa)


14/45

Mikroskop

Optiki instrument koji poveava do 1000 putaSastoji se od dvije konvergentne lee = objektiv + okularObjektiv je konvergentna lea male arine daljine(nekoliko cm) predmet je neto dalje od arita (f


15/45

Mikroskop


16/45

Dalekozori (teleskopi)

Optiki instrument koji poveava vidnikut pod kojim gledamo dalekepredmete objektiv + okular

Objektiv velikog otvora konvergentnisistem velike arine daljine i dajerealnu okrenutu sliku daleka predmetaOkular kratke arine daljine virtualnaslika koju promatra oko


17/45

Shematski prikaz


18/45

Kratka povijest teleskopa

Gr. Tele= daleko, skopein= gledati

Pretpostavlja se da je teleskop izumljen u Nizozemskojdavne 1608. godine ak od 3 razliitih ljudi u isto vrijemeOptiari/matematiari Hans Lippershey, Zacharias Janseni Yamas Matius izmitelji prateleskopa

Pove

avao je samo 4 do 10 puta pa se teko moe nazvatiteleskopomPostao najpopularnija igraka europske aristokracije1609. Galileo uo za taj izumMletaka Republika u tome vidjela profit poto su bilivodei trgovci Starog svijetaUpravi Venecije treba novac za isuivanje zemlje i izradumostova te potiu svojeg vodeeg filozofa da izradi svojteleskop a oni e ga zauzvrat postaviti u Upravu Toskane


19/45

1609. Galileo konstruirao svoju verziju teleskopa kombinira lee razliite veliine i oblika da bi dobioim vee poveanjeKroz mjesec dana konstruirao svoj prvi teleskopPrva namjena mu nije bila u znanstvene ve ukomercijalne svrheTek kasnije poeo teleskopom promatrat nebo

Opisao kratere i planine na Mjesecu1610. zapazio Jupiterove mjesecePoljuljana teorije geocentrinog sustavaHeliocentrini sustav prihvatljiviji sa znanstvene none i sa religijske strane

''''


20/45

Galileo stalno usavruje svoj teleskop za objektiv postavlja konvergentnu leu aokular divergentnu

Snop zraka iz daleka predmeta upada naobjektiv pod kutom prema osi teleskopa vidni kut pod kojim oko vidi predmet

bez teleskopaPod kutom iz okulara izlaze te zrake iulaze u oko te je taj kut vidni kut pod

kojim oko kroz teleskop vidi predmet

)(

)(''

okularaf

objektivaf

tg

tg ==


21/45

Kasnije je Galileo pomou togteleskopa u koji je sad ugradio izrcalo uoio pjege na Suncu i

pomou njih odredio koliko Suncutreba za okret oko svoje osi

Opazio Mlijenu Stazu kao mnotvozvijezda


22/45

Princip rada teleskopa

Glavni dijelovi teleskopa objektiv i okularDrugi fokus objektiva podudara se s prvim fokusomokularaOkular = povealo kojim gledamo realnu sliku predmetato ga objektiv stvara (obrnuta, uveana i virtualna)Glavna podjela teleskopa na reflektore i refraktore priemu je vana razlika: Reflektori su teleskopi koji zaobjektiv imaju zrcalo, dok refraktori za objektiv imaju leu

reflektori se upotrebljavaju kao najvei astronomskidalekozori lake izraditi dobro konkavno sferno zrcalonego leu tako velikih dimenzija


23/45

Svaki teleskop sastoji se od cijevi, objektiva

i okularaSvjetlost ulazi na strani objektiva, a izlazikroz okular, gdje promatra naslanja oko.

Teleskop je montiran na postolje, a moeimati i pomoni paralelni mali dalekozortrailac (eng. finder) za lake snalaenjemeu mnotvom zvijezda koje vidite u

okularuSvjetlost prolazi teleskopom, sabire seobjektivom i zatim prolazi okularom

Slika zvijezde nastaje u aritu gdje sezrake skupljajuOkular je lea kroz koju promatramo nastalu

sliku


24/45

Uveanje

Odreeno omjerom arine daljine objektiva iokulara

Npr.ako je okular arine daljine 25mm s objektivomar.daljine 1000mm poveanje od 40 putaSmanjenjem na 10mm okular e poveati uveanjeza 100 putaKvaliteta atmosfere bitna za vidljivost ograniava

rezoluciju slikeVidljivost se odreuje prema ljestviciW.H.Pickeringa po kojemu je dobila i ime odreujese od 1 do 10

Vidljivost naj

ee samo do 7 prema Pickeringovojljestvici


25/45

Podjela teleskopa prema nainu stvaranjaslike

Teleskopi koji imaju leu kao objektiv refraktori kod njih slika nastaje lomom

svjetlosti (refrakcijom) na pov. LeeDijelimo ih na:

A)akromate

B)apokromate

Teleskopi koji imaju zrcalni objektiv reflektori slika nastaje odbijanjem,refleksijom na pov. Zrcala

Trea vrsta su katadiopteri slinireflektorima skupljaju svjetlost pomou lee izrcalaNajkompaktnija vrsta

A)Ak t ki f kt i


26/45

A)Akromatski refraktori

Refraktore sa 76 mm neko su koristili astronomi izali iz upotrebe kad su refraktori s veimotvorima postali dostupnijiDanas bolje verzije s duom arinom daljinom(oko f/8) pojavljuje se manje lane bojeObjektiv pokuava dovesti svjetlost svih boja u

uobiajeno ariteNedostatak: pojava obojenih resa na sjajnimzvijezdama i planetima (Vega, Venera, Jupiter,itd.)

Lana boja uvelike poprima oblik grimiznogsvjetlosnog vijenca oko tijela ili moda uti rubunutar Mjeseeva limba


27/45

Akromatski refraktor


28/45

B)Apokromatski refraktori

bez sfernih i kromatskih

aberacijaTeleskopi koji koriste 2,3 ili 4elementa za prividno potiskivanje

svih lanih bojaRade na principu filtera i uklanjaju

nepoeljne efekte koji dolaze izSvemira a smetaju nam priprouavanju eljenog objekta


29/45

Apokromatski refraktor

Newtonov teleskop


30/45

Newtonov teleskop

Najjednostavnija konstrukcija reflektorskihteleskopa nazvana po izravnoj konstrukcijiIsaaca Newtona

Svjetlost se reflektira s parabolinog zrcala(glavnog) u bazi teleskopske cijevi gore premaravnom zrcalu blizu gornjeg kraja gdje sereflektira pod 90 da bi stigla do arine ravnine

gdje je smjeten okularNajbolji od svih tipova reflektoraarini omjer od f/5 do f/10

arini omjer manji vidno polje ireNedostatak paraboloide s vrlo kratkim ar.Omjerom je defekt lee to se naziva koma zvijezde blizu ruba vidnog polje izgledaju poput

malih kometa


31/45

Newtonov refraktor - skica

K t di t ij ki fl kti j i t l k i


32/45

Katadioptrijski reflektirajui teleskopi

Schmidt-Cassegrainov glavno sferno zrcalo bazateleskopa sporedno zrcalo smjeteno blizu vrhateleskopske cijevi da se svj. reflektira krozsredinju upljinu Cassegrainovo ariteSlika nastaje iz gl. zrcala gdje je okular

Na gornji karj cijevi korekcijsko zrcalo (sfernimzrcalom se dobije loa slika)Nedostatak: sporedno zrcalo mora biti veliko toutjee na kvalitetu slike korekcijsko se lako orosi

stoga je nuan titnik za rosu koji se obi

no grijeelektrinim grijaima


33/45

Schmidt-Cassegrainov teleskop


34/45

Maksutov-Cassegrainov teleskop

Korekcijsko zrcalo ispredkompaktne optike cijevi

Relativno duga arina daljina ograniava njihovo vidno poljeDobar za lunarna i planetarnaopaanjaNedostatak: nisu pogodni za

promatranje veih otvorenihskupova ili pretraivanja MlijeneStaze


35/45

Osnovni parametri potrebni zakoritenje teleskopa

Kutno poveanje = razmicanje objekata u vidnompolju teleskopa i prividno uveanje likova; koliko

nam se neki predmetini veim nego kad gapromatramo golim okom

Jednako omjeru arinih daljina objektiva iokulara

arina daljina teleskopa ovisi o objektivu


36/45

Svjetlosna mo = zvijezde se vide

sjajnije vea svj. mo od okaZjenica oka u tami 7mm

Dalekozor ili teleskop mnogo veepromjere objektivaSvjetlost skupljena s vee povrine

uoavanje slabije sjajnih objekataVidno polje = najvei kut pod kojima

vidimo objekte u okularu; okulari sveim poveavanjem manje vidnopolje


37/45

Razluivost = teleskop veeg

objektiva bolje razluivanjeKonana razluivost posljedica

ogiba svjetlostiRazluivost ovisi o promjeru

pukotine kroz koju svjetlost prolazi(objektiv) i valne duljine svjetlosti

okulari


38/45

okulari

Odabir okulara vaan u odreivanjukvalitete opaene slikeGlavna optika svojstva teleskopaLea/zrcalo stvara sliku neba

odre

enu arinom daljinomarina daljina dua vea i veliinaslike

Okular kao stakleno povealo visokekvalitete i to je arina daljina okularakraa oko blie pogledu na sliku


39/45

Prividna veliina promatranog tijela se

poveava a takoer se poveava iuveanjeVidljivo podruje arine ravnine je

smanjeno smanjuje se i stvarno vidnopoljeNajbolji okulari irokog polja daju

prividna polja od oko 65do 80 ili ak vie(superiroka polja)Vee uveanje smanjuje prividnu sjajnostpozadine neba i omoguuje gledanjebljeih zvijezda


40/45

Najpoznatiji okulari :

- Plossov okular (akromatske dublete)- Vixen-Lanthanumovi okulari (pogodan za

promatrae koji nose naoale)- 30mm okulari s promjerom bubnja do

50mm (vea pov.slike, vee vidno polje)

- irokokutni okulari velika prividna vidnapolja (65) pokazuju 70% vie neba negoPlossovi iste arine daljine

Najpoznatiji teleskopi


41/45

jp j p

HubbleProjekt nastao suradnjom NASA-e i Europske svemirske

agencijeNalazi se u orbiti Zemlje i snima 5 puta kvalitetnije slike od

bilo kojeg zemaljskog teleskopaIme dobio po Edwinu P.Hubble (1889 1953)Lansiran 1990Stalno nadograivan novim ureajima

Glavno zrcalo ima 2,4m u promjeruKrui u orbiti svakih 97 minuta 575km iznad pov. Zemlje2008. e biti ponovno servisiran nadogradite mu ureaje

Cosmic Origins Spectrograph i Wide Field Camera 3

Do sada je poslao slike preko 30 000 galaksija


42/45

Very Large Telescope (VLT)- Skup od 4 povezana teleskopa- Promjeri ogledala 8m

- U pustinji Atakama u

ileu

GALEX

- NASA-in istraiva lansiran u travnju 2003.- Koristi UV kamere i razne spektroskopske ureaje

u svrhu prouavanja zraenja galaksija, njihov rastte odreivanje starosti galaksija

- Jedan od najvanijih NASA-inih projekata uope


43/45

Chandra- Opservatorij x-zraka

- Lansiran 23.srpnja 1999. godine

- Najsofisticiraniji opservatorij x-zraka do sad- U visokoj orbiti 300 puta vioj nego HST na1/3 udaljenosti Zemlje od Mjeseca

- Rad se bazira na 3 glavna razliita spektrometra


44/45

Hvala na panji!


45/45

Hvala na panji!

Documents

Opticki Instrumenti u Fizici