Statisztikus fizika Optika

Az előadások a következő témára: "Statisztikus fizika Optika"— Előadás másolata:

1 Statisztikus fizika Optika
8. előadás Statisztikus fizika Optika

2 Statisztikus fizika

3 Az entrópia statisztikus értelmezése

4 A fázistér

5 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)

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

7 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 ( kísérlet) Descartes (1629 – elmélet) - a fénytörés törvénye Fermat (1665) - a legrövidebb idő elve Grimaldi (1650) - fényelhajlás

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

9 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

10 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)

11 Fénytörés és visszaverődés (Fresnel, ~ 1800)

12 Néhány anyag törésmutatója

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

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

15 Képszerkesztő sugarak

16 Képszerkesztés

17 Képszerkesztő sugarak
f = R/2

18

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

20 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.

21 Vastag lencsék

22 Optikai eszközök

23 Optikai eszközök

24 Távcsövek Galiei-féle távcső Cassegrain-féle Newton-féle

25 Okulárok

26 Összetett optikák

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

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

29 Lencsehibák Kómahiba

30 Lencsehibák Képmezőelhajlás

31 Lencsehibák Asztigmatizmus

32 Lencsehibák Hordó és párnahiba

33 Hullámoptika

34

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

36 Hullámoptika

37 Diffrakció

38 Diffrakció Fény diffrakciója optikai résen
Fény diffrakciója optikai rácson

39 Fotometria (világítástechnika)
Az emberi szem érzékenységét veszi alapul

40 Fotometria (világítástechnika)

41

42 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

43