opticki instrumenti u fizici
TRANSCRIPT
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
1/45
Optiki instrumenti u fizici
Irena Bajzek
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
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
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
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.
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
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
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
5/45
Karakteristine zrake
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
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)
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
7/45
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
8/45
Pogreke lee (grafiki)
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
9/45
Optiki instrumenti
gotovo svi optiki instrumenti
baziraju se na geom.optici injenim zakonima
Okularni i projekcijskiinstrumenti
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
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)
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
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
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
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
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
13/45
Povealo (lupa)
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
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
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
15/45
Mikroskop
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
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
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
17/45
Shematski prikaz
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
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
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
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
''''
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
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 ==
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
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
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
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
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
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
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
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
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
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
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
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
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
27/45
Akromatski refraktor
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
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
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
29/45
Apokromatski refraktor
Newtonov teleskop
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
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
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
31/45
Newtonov refraktor - skica
K t di t ij ki fl kti j i t l k i
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
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
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
33/45
Schmidt-Cassegrainov teleskop
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
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
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
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
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
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
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
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
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
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
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
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
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
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
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
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
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
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
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
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
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
44/45
Hvala na panji!
-
7/27/2019 Opticki Instrumenti u Fizici
45/45
Hvala na panji!