KURZUS: Műszaki fizika alapjai

MODUL: IX. modul: Optika

23. lecke: Geometriai optika. Egyszerű képalkotó berendezések

| Feldolgozandó:
Jegyzet: Geometriai optika Jegyzet: A képalkotás alapfogalmai Jegyzet: Egyszerű képalkotó eszközök Jegyzet: A képalkotó eszközök korlátai Jegyzet: Egyszerű optikai berendezések "Optika" előadás prezentáció Példatár: 16. lecke A fény és optikai jelenségek, 18. lecke Geometriai optika
Tanulási célok: A lecke anyagának feldolgozása után Ön képes lesz:
Megmondani, hogy adott körülmények között alkalmazható-e a geometriai optika fénytani problémák megoldására vagy sem. Elmondani, mi a különbség a látszólagos és a valódi képalkotás között és ezt konkrét esetekben alkalmazni. Megérteni és önállóan kifejezni az egyszerű képalkotó eszközök működését. A lyukkamera és a síktükör esetén a cél a működést mutató ábrák megértése és reprodukálása, a lencsék és gömbtükrök esetén ezen kívül számolási problémák megoldása. Elmondani, milyen hibák fordulnak elő az előzőekben tanult képalkotó eszközök működése során, és melyik hibának mi az oka és kiküszöbölésének módja. Alkalmazni a tanult ismerteket a tárgyalt egyszerű optikai berendezések (szem, egyszerű nagyító, fényképezőgép, vetítőgép, optikai adattárolók optikája) esetére, leírni ezek működését és ezekkel kapcsolatos számítási problémákat megoldani.
Támpontok a tanuláshoz
A lecke elején igen fontos, hogy megértse: a geometriai optika csak a fény hullámhosszánál sokkal nagyobb méretű tárgyak esetén alkalmazható. Szintén fontos, hogy a képalkotás alapfogalmait (valódi és látszólagos kép) megértse, mert ez szükséges a képalkotó berendezések megértéséhez.
A lyukkamera és a síktükör működése igen könnyen megérthető, viszont a lencsék és gömbtükrök leképezése jóval összetettebb. Érdemes addig nem menni tovább a lecke anyagában, míg a gyűjtőlencsék működését meg nem érti és a velük kapcsolatos számítási feladatokat nem tudja önállóan is kiszámolni. Ha a gyűjtőlencsékkel kapcsolatos ismereteket feldolgozta, igen egyszerű lesz a szórólencsék és a gömbtükrök megismerése is.
Sokat segít a megértésben, ha a leképezés sugármeneteit önállóan is felrajzolja. Ekkor törekedjen pontos rajzolásra, használjon vonalzót és négyzethálós papírt, hogy a fókuszpontok pontosan a tengelyen, a lencsétől egyforma távolságra legyenek, a nevezetes sugármenetek pontosan legyenek jelölve stb. Hevenyészett rajzok teljesen rossz eredményre vezethetnek ennél a témánál.
A képalkotó eszközök korlátairól szóló alfejezetek nagyrészt csak könnyen felfogható elméleti ismereteket tartalmaznak. Kivétel ez alól a fényelhajlásról szóló rész, ahol a fényelhajlás mértékére vonatkozó egyszerű formula megismerése és alkalmazása kiemelt fontosságú téma, hisz ez az a hiba, mely tetszőlegesen pontos gyártás esetén sem küszöbölhető ki.
Az egyszerű optikai berendezések működésére csak akkor térjen rá, ha a lecke korábbi részeit jól megértette, mert erősen arra épül. Ahhoz képest egyetlen említésre méltó elméleti újdonság az egyszerű nagyítónál fellépő szögnagyítás fogalma, melynek megértése fontos. Az ezzel kapcsolatos levezetést azonban nem szükséges tudni önállóan megismételni, elegendő a kapott eredményeket alkalmazni a számítási problémákra.
Az optikai berendezésekkel kapcsolatos részek feldolgozásánál több utalás történik a mindennapi életből már ismert dolgokra (pl. fényképezőgép élességének állítása). Érdemes az ezzel kapcsolatos saját tapasztalatokat is felidézni, összevetve a tanultakkal.

| Ellenőrző kérdések
1. Melyik az a tükör, amelyik a tárgyról valódi képet és látszólagos képet is adhat?
| A domború tükör.
| A homorú tükör.
| A síktükör.
2. Az alábbi három közül az egyik válasz hibás. Melyik az? Gyűjtőlencsével akkor kapunk nagyított képet a tárgyról, ha
| a fókuszponton belül van.
| a kétszeres fókusztávolságon kívül van.
| ha a fókuszpont és a kétszeres fókusztávolság között van.
3. Egy üveglencse törésmutatója a levegőre vonatkoztatva 1,6 és fókusztávolsága 12,5 cm. Mekkora lesz a fókusztávolsága vízben?
| Nagyobb, mint 12,5 cm, mert a víz törésmutatója nagyobb, mint a levegőé.
| Természetesen 12,5 cm lesz ott is.
| Kisebb 12,5 cm-nél, mert az üveg törésmutatója nagyobb, mint a vízé.
4. Milyen tulajdonságú kép keletkezik az emberi szemben?
| Kicsinyített, egyenes állású, valódi.
| Kicsinyített, egyenes állású, látszólagos.
| Kicsinyített, fordított állású, valódi.
5. 5 cm sugarú üveggömbön átmenő fénysugár az üvegben 8 cm hosszú utat tesz meg, és az üveggömb által okozott teljes eltérítés szöge 60 fok. Mennyi az üveg törésmutatója?
| 1,12
| 1,53
| 1,37
| 1,75
6. Homorú tükör gyújtótávolsága 20 cm. Milyen távol van a tükörtől a tárgy, ha képe 15 cm-rel messzebb van, mint a tárgy?
| 73,6 cm
| 11,1 cm
| 22,15 cm
| 33,86 cm
7. Egy gyűjtőlencse valódi, háromszoros nagyítású képet ad, ha a tárgy és a kép egymástól mért távolsága 80 cm. Hányszoros a nagyítás, ha a tárgy és a kép távolsága 62,5 cm?
| 1,5
| 2,0
| 1,25
| 3,2
Ha a lecke feldolgozásában elakad, kérje a tutor segítségét!