Odbicie od ośrodka dielektrycznego[edytuj]

Gdy niespolaryzowane światło pada na granicę dwóch ośrodków przezroczystych pod takim kątem (kąt Brewstera), że promień odbity tworzy z promieniem załamanym kąt prosty, to światło odbite zostaje całkowicie, a światło przechodzące częściowo spolaryzowane liniowo. Zjawisko polaryzacji przez odbicie zostało odkryte w 1809 r. przez Malusa. Dla innych kątów padania światła, światło odbite jest również spolaryzowane częściowo. Im kąt padania bardziej różni się od kąta Brewstera, tym stopień polaryzacji światła odbitego jest mniejszy. Przy odbiciach od dielektryków nieprzezroczystych promień załamany zostanie oczywiście pochłonięty, ale odbity jest nadal spolaryzowany.

Zjawisko to jest odpowiedzialne na polaryzację światła tęczy, która tworzy się na skutek załamań i odbić światła w kroplach wody oraz tęczowego halo wokół słońca i księżyca (o promieniach kątowych 22° i 46°), powstającego na skutek załamania promieni światła na heksagonalnych kryształkach lodu w wysokich warstwach atmosfery^[3].

Astygmatyzm – wada wzroku (soczewki lub rogówki oka) cechująca się zaburzoną symetrią obrotową oka. Elementy optycznemiarowego oka są symetryczne względem jego osi. Jeżeli oko ma większą szerokość niż wysokość, to soczewka i rogówka zamiast skupiać światło w okrągłym obszarze siatkówki, będzie tworzyć obraz rozmazany w jednym z kierunków. Pacjent z astygmatyzmem będzie np. widział obraz nieostro w pewnych obszarach pola widzenia. Nawet dobre szkła nie są w stanie w pełni skorygować astygmatyzmu i dlatego osoba z astygmatyzmem ma problemy z wykorzystaniem przyrządów optycznych.

Wyróżnia się astygmatyzm (ze względu na wzajemne ułożenie osi astygmatycznych):

• regularny – oku można przypisać dwie prostopadłe osie optyczne, wadę można skorygować okularami ze szkłami cylindrycznymi.

• nieregularny – oko posiada osie optyczne nieprostopadłe, w związku z tym nie ma możliwości korekcji okularami a jedynie soczewkami kontaktowymi.

• Astygmatyzm jest wadą wzroku, która cechuje się niewyraźnym widzeniem z powodu nieregularnego kształtu rogówki lub rzadziej krzywizny soczewki wewnątrz oka. Nieodpowiedni kształt rogówki lub soczewki uniemożliwia prawidłowe skupienie światła na siatkówce – wrażliwej na światło tylnej ściance oka.

• W rezultacie osoba cierpiąca na astygmatyzm widzi niewyraźnie w niektórych obszarach pola widzenia niezależnie jak daleko znajduje się od przedmiotu.

Dyfrakcja: 

Zachodzi na szczelinie 

Refrakcja (załamanie) zachodzi na granicy dwóch ośordków o różnych współczynnikach załamania dla fali elektromagnetycznej 

M ikroskop

Lupa

l uneta

Chiralność to cecha wielu związków naturalnych. Chiralnością odznaczają się zarówno cząsteczki DNA, ale także cząsteczki enzymów, hormonów oraz feromonów. Dla przykładu enancjomery limonenu różnią się zapachem. (R)-limonen ma zapach pomarańczy, natomiast (S)-limonen cytryn. Podstawowym warunkiem chiralności jest to, aby cząsteczka miała  atom węgla, który łączy się 4 różnymi podstawnikami

(tzw. centrum stereogeniczne, centrum chiralności). Istnieją wówczas dwa układy różniące się strukturą w przestrzeni. Układy te maja takie same identyczne połączenia atomów w cząsteczce (konstytucje).  Układy nazywamy enancjomerami, jeżeli porównując je do siebie możemy stwierdzić, że mamy do czynienia z obiektem i jego lustrzanym odbiciem. Gdy w cząsteczce jest większa ilość atomów węgla, to możemy utworzyć więcej struktur w przestrzeni, o takim samym połączeniu atomów w cząsteczce. Są to stereoizomery, które dzielą się na enancjomery i diastereoizomery. Ogólny wzór na liczbę możliwych stereoizomerów wynosi 2n, gdzie chóralnych to liczba optycznie czynnych atomów, które są połączone z 4 różnymi podstawnikami.

Mikroskop elektronowy — mikroskop wykorzystujący do obrazowania wiązkę elektronów. Mikroskop elektronowy pozwala badać strukturę materii na poziomie atomowym. Im większa energia elektronów tym krótsza ich fala i większa rozdzielczość mikroskopu. Podstawowym parametrem mikroskopu jest zdolność rozdzielcza, która określa rozmiary najmniejszych szczegółów jakie da się dostrzec w badanej próbce. Zdolność rozdzielczą mikroskopu optycznego ogranicza dyfrakcja (zjawisko fizyczne zmiany kierunku rozchodzenia się fali) promieni tworzących obraz. Im mniejsza jest długość fali, tym mniejszy obiekt można obserwować. Granica rozdzielczości mikroskopu optycznego wynosi około 200 nm (z wyjątkiem SNOM).

Wzór Einsteina-Millikana - zasada zachowania energii dla zjawiska fotoelektrycznego zewnętrznego

W ielkości

W – praca wyjścia elektronu

E_k – energia kinetyczna fotoelektronu

E – energia kwantu fotonu

h – stała Plancka

c – prędkość światła w próżni

Efekt fotoelektryczny (zjawisko fotoelektryczne, fotoefekt) – zjawisko fizyczne polegające na

1. emisji elektronów z powierzchni przedmiotu (zjawisko fotoelektryczne zwane również zjawiskiem fotoelektrycznym zewnętrznym dla odróżnienia od wewnętrznego);

2. przeniesieniu nośników ładunku elektrycznego pomiędzy pasmami energetycznymi (tzw. zjawisko fotoelektryczne wewnętrzne), w wyniku naświetlaniapromieniowaniem elektromagnetycznym (na przykład światłem widzialnym) o odpowiedniej częstotliwości, zależnej od rodzaju przedmiotu.

gdzie:

• h – stała Plancka;

• ν – częstotliwość padającego fotonu;

• W – praca wyjścia;

• E_k – maksymalna energia kinetyczna emitowanych elektronów.

Zjawisko fotoelektryczne wewnętrzne[edytuj]

W efekcie fotoelektrycznym wewnętrznym energia fotonu też jest całkowicie pochłaniana przez elektron. Ale elektron nie jest uwalniany, jak to ma miejsce w zjawisku fotoelektrycznym zewnętrznym, przenosi się do pasma przewodnictwa zmieniając tym samym własności elektryczne materiału (Fotoprzewodnictwo). Zjawisko to zachodzi tylko wówczas, gdy energia fotonu jest większa, niż wynosi szerokość pasma wzbronionego (odległość energetyczna między pasmem walencyjnym a pasmem przewodnictwa).

że: 
1. Każdy foton o dostatecznie dużej energii Ef = h · f wybija z metalu jeden elektron.
2. Liczba wybitych z katody elektronów jest wprost proporcjonalna do natężenia padającego promieniowania. Wnioskujemy stąd, że natężenie promieniowania zależy od ilości fotonów w strumieniu tego promieniowania.
3. Foton, który odda elektronowi całą energię, przestaje istnieć. Praca wyjścia Elektrony wychodząc na powierzchnię metalu muszą pokonać siły, które wiążą je z metalem. Przeciwko tym siłom muszą wykonać pracę, którą nazywamy pracą wyjścia i oznaczamy literą pracę, którą nazywamy pracą wyjścia i oznaczamy literą W.

Do wykonania pracy wyjścia elektrony potrzebują dostatecznie dużej energii. Jeśli fotony światła padającego na metal mają energię równą co najmniej pracy wyjścia, to zachodzi zjawisko fotoelektryczne. Wartość pracy wyjścia zależy od rodzaju metalu i stanu jego powierzchni. Przykładowo światło widzialne nie jest w stanie wybić elektronów z płytki cynkowej, lecz jest to możliwe, gdy pada na nią promieniowanie ultrafioletowe, gdyż fotony światła ultrafioletowego mają większą energię niż fotony światła widzialnego.

Sposoby polaryzacji
Falę spolaryzowaną można uzyskać poprzez:
selektywną emisję – źródło fali wykonuje drgania w jednym kierunku,
selektywne pochłanianie – ośrodek przez który przechodzi fala pochłania falę o jednym kierunku polaryzacji, a przepuszcza o przeciwnej,
pojedyncze rozproszenie – rozproszenie w kierunku prostopadłym tworzy falę spolaryzowaną,
odbicie od ośrodka przezroczystego,
dwójłomność (podwójne załamanie ).

P rzejście promienia przez refraktor

Położenie przedmiotu: 0<x<f

Cechy obrazu:
- pozorny; utworzony przez przecięcie przedłużeń promieni świetlnych
- prosty, czyli nie odwrócony
- powiększony; p>1
Odległość obrazu:
- y<0

Położenie przedmiotu: x=f

Cechy obrazu:
- brak; obraz nie powstał. Promienie ani ich przedłużenia nie przetną się, ponieważ są do siebie równoległe.
Odległość obrazu:
- obraz nie powstał

Położenie przedmiotu: f<x<2f

Cechy obrazu:
- rzeczywisty; utworzony przez przecięcie promieni świetlnych
- odwrócony
- powiększony; p>1
Odległość obrazu:
- y>2f

Położenie przedmiotu: x=2f

Cechy obrazu:
- rzeczywisty; utworzony przez przecięcie promieni świetlnych
- odwrócony
- niepowiększony - rzeczywistych rozmiarów; p=1
Odległość obrazu:
- y=2f

Położenie przedmiotu: x>2f

Cechy obrazu:
- rzeczywisty; utworzony przez przecięcie promieni świetlnych
- odwrócony
- pomniejszony; p<1
Odległość obrazu:
- f<y<2f


Soczewka rozpraszająca

W tym punkcie skupimy się na przedstawieniu konstrukcji i cech obrazu otrzymanego a pomocą soczewki rozpraszającej. W przypadku soczewki rozpraszającej cechy obrazu zawsze są identyczne bez względu na odległość przedmiotu od soczewki (naturalnie wartość np. pomniejszenia ulega zmianie wraz ze zmianą odległości, jednak cechą obrazu zawsze będzie to, że jest pomniejszony; p<1)

Cechy obrazu:
- zawsze pozorny; utworzony przez przecięcie promienia świetlnego i przedłużenia promienia świetlnego
- zawsze prosty, czyli nieodwrócony
- zawsze pomniejszony; p<1
Odległość obrazu:
- obraz powstaje zawsze w odległości -f<y<0


Układ optyczny soczewka-soczewka

Układ optyczny soczewka-soczewka jak sama nazwa wskazuje składa się z dwóch soczewek. Na rysunku poniżej przedstawiliśmy przykładowy układ składający się z soczewki skupiającej i rozpraszającej. 

Zdolność skupiająca takiego układu jest sumą zdolności skupiających wszystkich jego elementów. W tym przypadku:
Z_u=Z₁+Z₂
Należy jednak założyć, że elementy takiego układu leżą bardzo blisko siebie.

Kolokwium: optyka 24.10.2012

1) Wady wzroku + opisać astygmatyzm

2) Promień pada pod kątem mniejszym od kąta granicznego - rysunek

3) Powstawanie obrazu w mikroskopie (rysunek + bieg promieni)

4) Uporządkować barwy wg rosnącego okresu (czyli tak jak wg długości fali)

5) Prawo Lamberta - Beera (wzór + rysunek np. wykres absorpcji od stężenia)

Do tego : 24.10.2012 popołudnie

uporzadkuj barwy według wzrastajacego współczynnika załamania, wewnetrzne całkowite odbicie, załamanie

prawo lamberta - beera + zaleznosc miedzy absorbancja a steżeniem,

-2d, jaka wada, jaka ogsniskowa soczewek okularów,

bieg promieni w mikroskopie