Statisztikus fizika Optika 8. előadás Statisztikus fizika Optika

Statisztikus fizika

Az entrópia statisztikus értelmezése

A fázistér

A Boltzmann-eloszlás A Maxwell- eloszlás A molekulák hányad részének sebessége esik v és Dv közé? Keressük a rendszer egyensúlyi állapotát, azaz az entrópia maximumát S = k*ln(w)

Optika A fizikának a fényjelenségekkel foglalkozó ága. Fény: Az elektromágneses hullámok azon tartománya, amit a szemünkkel érzékelni tudunk (400 nm – 800 nm)

Az optika története Euklidesz (ie. 300) Jensen (1590) - a fénysugár egyenes vonalú terjedése, visszaverődése, tükrök Jensen (1590) mikroszkóp Lipperhey (1608) Galilei (1609) Kepler (1611) - távcső Snellius (1621 - kísérlet) Descartes (1629 – elmélet) - a fénytörés törvénye Fermat (1665) - a legrövidebb idő elve Grimaldi (1650) - fényelhajlás

Az optika története Newton (1666) Brtholinus (1669) - színszóródás, diszperzió, színkép Brtholinus (1669) kettőstörés mészpátban Lipperhey (1608) Römer (1675) Fizeau (1849 - földi) - fénysebesség Young (1802) Fresnel (1816) - interferencia, hullámhosszmérés Malus (1808) - hullámhosszmérés, polarizáció

A fény természete Newton (1669) Huygens (1678) Young, Fresnel (1817) - korpuszkuláris elmélet, törés (cv>cl) Huygens (1678) hullámelmélet, a kettőstörés magyarázata, törés (cv>cl) Young, Fresnel (1817) a fény transzverzális hullám, interferencia, elhajlás, polarizáció értelmezése Foucault (1850) - mérés: cvíz<clevegő, => a fény hullám Fresnel (1821) - éterhullámelmélet Maxwell (1865) - elektromágneses fényelmélet Hertz (1888) - elektromágneses hullámok kísérleti kimutatása Lorentz (1895) - elektronelmélet, az elektromágneses hullámok és az anyag kölcsönhatása, anyagi tulajdonságok => törésmutató Einstein (1905) fotonelmélet, a fény kvantumelmélete Dirac (1927) kvantumelektrodinamika

Az optika felosztása Geometriai, vagy sugároptika A fény útjába kerülő akadályok sokkal nagyobbak a hullámhosszánál Fizikai, vagy hullámoptika A fény útjába kerülő akadályok összemérhetők a hullámhosszával Kvantumoptika A fényhullám energiája nagy, kölcsönhatásba lép az anyaggal Egyéb Mozgó testek elektrodinamikája (relativitáselmélet) Fiziológiai optika (szem, színek, fotometria)

Fénytörés és visszaverődés (Fresnel, ~ 1800)

Néhány anyag törésmutatója

A tárgyat nem ott látjuk, ahol van, a kép eltolódik A síkpárhuzamos lemez A tárgyat nem ott látjuk, ahol van, a kép eltolódik

A brilláns A gyémántnak nagy a törésmutatója, formája a teljes visszaverődést használja ki

Képszerkesztő sugarak

Képszerkesztés

Képszerkesztő sugarak f = R/2

<= Tükrökre is érvényes Vékony lencsék <= Tükrökre is érvényes

A lencseszámítás szabályai A fény balról jobbra halad, a tárgy a felület bal oldalán van A határfelületeket balról jobbra számozzuk A görbületi sugár pozitív, ha a felülettől jobbra esik, negatív, ha balra.

Vastag lencsék

Optikai eszközök

Optikai eszközök

Távcsövek Galiei-féle távcső Cassegrain-féle Newton-féle

Okulárok

Összetett optikák

Gömbi hiba (szférikus aberráció) Lencsehibák Gömbi hiba (szférikus aberráció)

Színi hiba (kromatikus aberráció) Lencsehibák Színi hiba (kromatikus aberráció)

Lencsehibák Kómahiba

Lencsehibák Képmezőelhajlás

Lencsehibák Asztigmatizmus

Lencsehibák Hordó és párnahiba

Hullámoptika

Diszperzió A hullám terjedési sebessége és így a törésmutató függ a hullámhossztól

Hullámoptika

Diffrakció

Diffrakció Fény diffrakciója optikai résen Fény diffrakciója optikai rácson

Fotometria (világítástechnika) Az emberi szem érzékenységét veszi alapul

Fotometria (világítástechnika)

Ideális felületek Lambert-féle tökéletesen matt fehér felület: A ráeső bármilyen színű (hullámhosszú) fényt teljes egészében visszaveri úgy, hogy a felület fénysűrűsége minden irányból nézve ugyanakkora (azaz nincs kitüntetett irány) Abszolút fekete test A ráeső bármilyen színű (hullámhosszú) fényt teljes egészében elnyeli