Optika - Éder Ottó

Éder Ottó, Jun 9, 2024

Table of Contents

  1. Geometriai optika
    1. Teljes visszaverődés
    2. Fénytörés síkpárhuzamos lemezen
    3. Sugármenetek nagy törésmutatójú prizmában másolata
    4. Sugármenetek kis törésmutatójú (levegő) prizmában
    5. A prizmán áthaladó fénysugár elhajlása
    6. Képfordító prizma – Alapállás
    7. Képfordító prizma – Merőleges állás másolata
    8. A totálreflexiós prizma másolata
    9. Síktükör – Változó fényforrás másolata
    10. A síktükör képalkotása – Tükörméret másolata
    11. A szögtükör képalkotása másolata
    12. Domború tükör – Változó fényforrás másolata
    13. A gömbtükrök képalkotása, sugármenetek másolata
    14. A karácsonyfadíszek optikája – Reflexió gömbön másolata
    15. A homorú tükör képalkotása, nevezetes sugármenetek másolata
    16. A homorú tükör képszerkesztése
    17. A jegygyűrű optikája
    18. A parabolatükör
    19. Az autófényszoró működése
    20. Sugárnyalábok áthaladása vékony lencsén másolata
    21. Lencse fókuszfoltjának szemléltetése másolata
    22. Mindig gyűjtőlencse a domború lencse? – Törőképesség vizsgálata másolata
    23. Leképezés pontonként másolata
    24. A gyűjtőlencse képalkotása, nevezetes sugármenetek másolata
    25. A szórólencse képalkotása, nevezetes sugármenetek másolata
    26. Képszerkesztés vékony lencsék esetén
    27. A macskaszem optikája
    28. A nagyító működése másolata
    29. Szerkesszünk mikroszkópot! másolata
    30. Szerkesszünk távcsövet! másolata
    31. A szögtükör képalkotása másolata
    32. „Láss, ne csak nézz!” – A szemlencse változó alakja másolata
    33. „Láss, ne csak nézz!” – Autofókusz másolata
    34. „Láss, ne csak nézz!” – Periférikus látás másolata
    35. „Láss, ne csak nézz!” – A tér síkba történő leképezése másolata
    36. Phénakitiscope másolata
  2. Hullámoptika
    1. A fénysebesség mérése Olaf Römer módszerével másolata
    2. Hullám áthaladása közegen másolata
    3. A látható fény spektruma
    4. Interferencia vékony rétegen
    5. Interferencia kettős résen másolata

1.

Geometriai optika

  • 1. Teljes visszaverődés
  • 2. Fénytörés síkpárhuzamos lemezen
  • 3. Sugármenetek nagy törésmutatójú prizmában másolata
  • 4. Sugármenetek kis törésmutatójú (levegő) prizmában
  • 5. A prizmán áthaladó fénysugár elhajlása
  • 6. Képfordító prizma – Alapállás
  • 7. Képfordító prizma – Merőleges állás másolata
  • 8. A totálreflexiós prizma másolata
  • 9. Síktükör – Változó fényforrás másolata
  • 10. A síktükör képalkotása – Tükörméret másolata
  • 11. A szögtükör képalkotása másolata
  • 12. Domború tükör – Változó fényforrás másolata
  • 13. A gömbtükrök képalkotása, sugármenetek másolata
  • 14. A karácsonyfadíszek optikája – Reflexió gömbön másolata
  • 15. A homorú tükör képalkotása, nevezetes sugármenetek másolata
  • 16. A homorú tükör képszerkesztése
  • 17. A jegygyűrű optikája
  • 18. A parabolatükör
  • 19. Az autófényszoró működése
  • 20. Sugárnyalábok áthaladása vékony lencsén másolata
  • 21. Lencse fókuszfoltjának szemléltetése másolata
  • 22. Mindig gyűjtőlencse a domború lencse? – Törőképesség vizsgálata másolata
  • 23. Leképezés pontonként másolata
  • 24. A gyűjtőlencse képalkotása, nevezetes sugármenetek másolata
  • 25. A szórólencse képalkotása, nevezetes sugármenetek másolata
  • 26. Képszerkesztés vékony lencsék esetén
  • 27. A macskaszem optikája
  • 28. A nagyító működése másolata
  • 29. Szerkesszünk mikroszkópot! másolata
  • 30. Szerkesszünk távcsövet! másolata
  • 31. A szögtükör képalkotása másolata
  • 32. „Láss, ne csak nézz!” – A szemlencse változó alakja másolata
  • 33. „Láss, ne csak nézz!” – Autofókusz másolata
  • 34. „Láss, ne csak nézz!” – Periférikus látás másolata
  • 35. „Láss, ne csak nézz!” – A tér síkba történő leképezése másolata
  • 36. Phénakitiscope másolata

1.1.

Teljes visszaverődés

[size=100]A Hartl-korong a fény törésének és visszaverődésének vizsgálatához használt[br]optikai eszköz. A korong szimmetriatengelyére (optikai tengely) különböző[br]optikai eszközök (prizmák, lencsék, tükrök) rögzíthetők. [/size][size=100]A mérési-szimulációban egy levegővel körülvett üveg-félhengerben haladó fénysugár viselkedését vizsgáljuk. [br][/size][br]
1. feladat
[size=100]a) Mozgasd a fényforrást a csúszkával, és figyeld meg hogyan halad a fény a félhengerben! [br]b) Hogyan viselkedik a fénysugár, ha a fényforrás helyzetét 50°-ra állítod? [br]c) A csúszka finom mozgatásával keresd meg azt a szöget (határszög), amelynél a fénysugár 90°-ban törik meg![/size][br]
2. feladat
[size=100]Vizsgáld meg a beesési és a törési szög kapcsolatát! [br]a) Állíts be különböző beesési szögeket! [br]b) Minden beállított szögnél a "Mérés" gomb megnyomásával rögzítsd a mért beesési és törési szög értékeket a táblázatban![br]c) Milyen kapcsolat figyelhető meg a beesési és a törési szögek között? [/size]
3. feladat
[size=100]A grafikon a törési szög szinuszát a beesési szögszinuszának függvényében ábrázolja. Milyen görbét határoznak meg a pontok?[/size][br] 
4. feladat
[size=100]Fogalmazd meg a fénytörést leíró törvényt![/size][br]
5. feladat
[size=100]A törvény ismeretében számítsd ki az üveg levegőre vonatkozó határszögét![/size][br] 
– Gulyás Erzsi, Éder Ottó, Éder Ottó, Geomatech

1.2.

–

1.3.

–

1.4.

–

1.5.

–

1.6.

–

1.7.

–

1.8.

–

1.9.

–

1.10.

–

1.11.

–

1.12.

–

1.13.

–

1.14.

–

1.15.

–

1.16.

–

1.17.

–

1.18.

–

1.19.

–

1.20.

–

1.21.

–

1.22.

–

1.23.

–

1.24.

–

1.25.

–

1.26.

–

1.27.

–

1.28.

–

1.29.

–

1.30.

–

1.31.

–

1.32.

–

1.33.

–

1.34.

–

1.35.

–

1.36.

–

2.

Hullámoptika

  • 1. A fénysebesség mérése Olaf Römer módszerével másolata
  • 2. Hullám áthaladása közegen másolata
  • 3. A látható fény spektruma
  • 4. Interferencia vékony rétegen
  • 5. Interferencia kettős résen másolata

2.1.

A fénysebesség mérése Olaf Römer módszerével másolata

[justify][size=100]Már Galilei szerette volna megmérni a fény terjedési sebességét, de módszere olyan primitív volt, hogy az értéke nagyságrendekkel eltért a valós értéktől. Közeli, belátható hegyek csúcsain megfigyelőket állított. Feladatuk az volt, hogy a szomszédos megfigyelőtől érkező jelet továbbítsák. Ezek reakcióideje a terjedéshez szükséges időhöz képest többszörös volt, így nagyságrendekkel eltért a mért terjedési sebesség a valós értéktől. Römer, dán csillagász módszere az első, nagyságrendileg helyes eredményt adta a fontos állandóra.[/size] [/justify]
Mit látunk az interaktív alkalmazáson?
[justify]A színes körök egy-egy bolygót jelképeznek: középen a Nap, majd a Föld, végül a Jupiter és mellette a holdja, az Ió. A bolygók mérete, valamint a Jupiter-Ió távolság nem méretarányos, de a Nap-Föld és Nap-Jupiter pályasugarak aránya helyes. A Föld pályáján egy halvány kör jelöli a pálya Jupiterhez legközelebb eső pontját. Amikor az Ió kikerül a Jupiter árnyékából, egy világosbarna kör jelöli a holdról visszaverődő első fénysugarak helyzetét.[br]Amíg a fényjel és a Föld érintkeznek, a bolygó fehér színűre vált, és ugyanez igaz a halvány körre is.[br]A bal oldalon egy stopperóra található az időkülönbség mérésére.[/justify]
1. feladat
[justify]Becsüld meg, mennyi idő szükséges ahhoz, hogy az Ió befussa a Jupiter körüli pályáját![br][br]a) A gyors animációt használva a fényjel elindulásakor indítsd el az időmérést![br][br]b) Némi várakozás után a hold megint „felkel”. Ekkor állítsd le az időmérést! Olvasd le a két felkelés közben eltelt időt! [/justify]
A nagy gondolat
[justify]Figyeljétek meg azt a nagyszerű felismerést, hogy fél év elteltével a hold felkeltének jele azért késett, mert a fénynek a földpálya átmérőjének befutásához annyi idő kellett, amennyivel a fényjel a vártnál később érkezett meg! Látható, hogy a Föld a vizsgált szituációban a Jupiterhez közeli állapotból a távolabbi állapotba került át.[/justify]
2. feladat
[justify]A következő részfeladatokat elvégezve meghatározhatod a fény terjedési sebességét nagyjából úgy, ahogyan Römer tette. A sebesség megadásához ki kell derítened, mennyi többletidő szükséges, hogy a fény átjusson a földpálya egyik pontjából az átellenes pontba, valamint azt, hogy mekkora többletutat fut be ekkor a fény![/justify]
2.1. feladat
[justify]a) Határozd meg, hogy körülbelül mennyi idő kell ahhoz, hogy a fényjel az Iótól a Földre jusson! Először a két bolygó közeli helyzetében mérd meg a fényjel megérkezéséhez szükséges időt![/justify][br][br][justify]b) Ugorj előre egy fél évet, és határozd meg, mennyi idő alatt jutott a fény az Iótól a Földig![/justify][br][br]c) Mekkora a két helyzet eléréséhez szükséges időkülönbség?
2.2. feladat
[justify]Olvasd le, hogy mennyivel több utat kell megtenni a fénynek a két helyzet között! A „Távolságok mutatása” gomb kiválasztása segít![/justify]
2.3. feladat
[size=100]A kapott adatokból számold ki, mekkora a fény terjedési sebessége![/size]
Kapcsolódó érdekességek
[justify]Olaf Römer abban a korban élt, amikor a Magyar Királyság még azért küzdött, hogy államiságát, függetlenségét visszaállítsa. Ezzel szemben a Dán Királyság, bár harcolt a svédekkel vagy az angolokkal, de államként több száz éve háborítatlanul fejlődött. A dán királyok tudósaikat támogatták, Tycho Brahe több éven keresztül Hven szigetén működtette obszervatóriumát, hála az uralkodó hathatós támogatásának. Egy-egy vesztes háború itt is a tudomány finanszírozását csökkentette, ezért került Brahe Prágába, és vette maga mellé segédként Keplert.[/justify]
Ismeretbővítés
[list][*][size=100]Járj utána Olaf Römer munkásságának![br][/size][/*][*][size=100]Vizsgáld meg, hogyan lehet pontosítani a fénysebesség mérését![br][/size][/*][*][size=100]Értelmezd Bradley és Fizeau módszerét![br][/size][/*][/list]
– Éder Ottó, geomatech_sandor_csanyi, Istvan Muskovits

2.2.

–

2.3.

–

2.4.

–

2.5.

–

Information