Obraz rzeczywisty a obraz pozorny

(1)

Fizyka ogólna 3 – fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 1

Rodzaje obrazów

cecha obraz

sposób powstania  rzeczywisty

 pozorny

ustawienie  prosty

 odwrócony

powiększenie

 powiększony

 równy

 pomniejszony

Obraz rzeczywisty a obraz pozorny

 obraz rzeczywisty

 realna obecność w danym miejscu (np. na ekranie kinowym)

 faktyczny bieg promieni świetlnych z ww. miejsca do oka ludzkiego

 istnienie obrazu niezależne od istnienia obserwatora

 obraz pozorny

 brak obrazu w miejscu postrzegania (np. „za” lustrem) - niemożliwe utworzenie na ekranie, zarejestrowanie na kliszy, itp., umieszczonych w tym miejscu

 powstawanie w mózgu ludzkim wskutek „obróbki” promieni świetlnych zdających się docierać do oka z miejsca postrzegania obrazu

 istnienie obrazu wyłącznie „dzięki” istnieniu obserwatora

Zwierciadło

 gładka powierzchnia płaska lub zakrzywiona, odbijająca znaczną część padającego na nią światła, przy minimalnym rozpraszaniu i/lub pochłanianiu

 rozmiary ewentualnych nieregularności powierzchni mniejsze od długości fali świetlnej

 rodzaje zwierciadeł ze względu na kształt powierzchni

 płaskie

 wklęsłe

 wypukłe

Zwierciadło

 rodzaje zwierciadeł (wklęsłych i wypukłych) ze względu na krzywiznę powierzchni

 sferyczne

 paraboliczne

 hiperboliczne

 cylindryczne

 nieregularne

 sposoby produkcji

 naparowywanie lub nanoszenie metodami chemicznymi cienkiej warstwy metalu na szkło

 (dawniej) polerowanie metalu

(2)

Oznaczenia

 C - środek krzywizny

 F - ognisko

 O - obraz

 P - przedmiot

 r - promień krzywizny

 f - ogniskowa

 o - odległość obrazu od elementu optycznego

 p - odległość przedmiotu od elementu optycznego

Zwierciadło płaskie

 tworzenie obrazu przedmiotu punktowego

 przecięcie nie rzeczywistych promieni, lecz jedynie ich geometrycznych przedłużeń - obraz pozorny

Zwierciadło płaskie

 konwencja znaków

 odległość przedmiotu, odległość obrazu rzeczywistego - znak (+)

 odległość obrazu pozornego - znak (-)

 równanie zwierciadła płaskiego

Zwierciadło płaskie

 tworzenie obrazu przedmiotu rozciągłego

 obraz pozorny, prosty, równy

(3)

Zwierciadło płaskie a zwierciadło wklęsłe

Zwierciadło płaskie a zwierciadło wypukłe

Zwierciadło sferyczne wklęsłe

 ogniskowanie wiązki równoległej

Zwierciadło sferyczne wypukłe

 ogniskowanie wiązki równoległej

(4)

Równanie zwierciadła sferycznego

 przybliżenie wiązki przyosiowej (bardzo małe kąty)

Równanie zwierciadła sferycznego

 słuszne dla zwierciadła wklęsłego i wypukłego (przy zachowaniu konwencji znaków)

Konwencja znaków

 ogniskowa f

 zwierciadła wklęsłe (ognisko rzeczywiste) - znak (+)

 zwierciadła wypukłe (ognisko pozorne) - znak (-)

 promień krzywizny r

 zwierciadła wklęsłe - znak (+)

 zwierciadła wypukłe - znak (-)

 odległość przedmiotu p - zawsze znak (+)

 odległość obrazu o

 obrazy rzeczywiste (po tej samej stronie co przedmiot) - znak (+)

 obrazy pozorne (po przeciwnej stronie zwierciadła) - znak (-)

 powiększenie m

 obrazy proste - znak (+)

 obrazy odwrócone - znak (-)

Zwierciadło sferyczne wklęsłe

 tworzenie obrazu przedmiotu rozciągłego

przypadek rodzaj obrazu ze względu na

sposób powstania ustawienie powiększenie

0 < p < f pozorny prosty powiększony

p = f brak obrazu

f < p < 2f

rzeczywisty odwrócony

powiększony

p = 2f równy

p > 2f pomniejszony

(5)

Zasady konstrukcji obrazów

Powiększenie zwierciadła sferycznego

 definicja powiększenia liniowego

 praktyczny wzór na bazie podobieństwa trójkątów, zgodny z konwencją znaków

Aberracje

 aberracja optyczna - wada elementu lub układu optycznego, skutkująca deformacją utworzonego obrazu

 klasyfikacja

 aberracje chromatyczne

 aberracja wzdłużna

 aberracja poprzeczna

 aberracje Seidela (1857 r.)

 aberracja sferyczna

 aberracja komatyczna (koma)

 astygmatyzm

 dystorsja

 krzywizna pola

Aberracja sferyczna

 zależność położenia ogniska od odległości promienia od osi optycznej, powodująca „rozmycie” obrazu

(6)

Aberracja sferyczna

 przeciwdziałanie

 zwierciadło paraboliczne zamiast sferycznego (wyższy koszt produkcji)

 ograniczenie obszaru przy pomocy przesłony

Aberracja komatyczna

 charakterystyczne zniekształcenie (w postaci „przecinka” czy

„komety”) obrazu obiektu znacznie oddalonego od osi optycznej

Courtesy of Prof. Vik Dhillon, Dept. of Physics & Astronomy, Sheffield Univ., UK