5.2. Zobrazenie zrkadlom a šošovkou

Základné body sústavy sú: optický stred 0, ohnisko F a optická os.

Zobrazenie zrkaldom

- spĺňa zákon odrazu

  1. Rovinné zrkadlo - obraz je neskutočný, rovnako veľký ako predmet, priamy.

    Kútový odrážač odráža svetlo do smeru, z ktorého prišlo. Sú to na seba kolmé zrkadlá.
  2. Duté guľové zrkadlo - odráža vonkajšou časťou guľovej plochy. Odráža lúče smerom ku optickej osi. Svetlo žiarovky v ohnisku zrkadla sa zobrazí ako válec. Ak je žiarovka umiestnená za ohniskom smerom ku zrkadlu, vznikne rozbiehajúci sa kužeľ svetla. Ak je žiarovka medzi ohniskom a stredom, vzniká zbiehajúci sa kužeľ. Rovnaké vlastnosti má aj parabolické zrkadlo.
  3. Vypuklé guľové zrkadlo - odráža vnútornou časťou guľovej plochy. Odráža lúče smerom od optickej osi. Zobrazené predmety sú zmenšené a neskutočné. Vzdialené predmety (automobil, alebo chodec) sú viditeľné na zrkadle z akéhokoľvek uhla.

Šošovky

- spĺňajú zákon lomu. Spojky lámu lúče ku kolmici, rozptylky od kolmice.

  1. Spojky - dvojvypuklá, ploskovypuklá, dutovypuklá, značka
  2. Rozptylky - dvojdutá, ploskodutá, vypuklodutá, značka

Plochá šošovka - napr. v reflektoroch:

Zobrazenie šošovkou

Ohnisková vzdialenosť f šošovky závisí od indexu lomu skla a od polomerov zakrivení plôch šošovky. Otická mohutnosť D je určená prevrátenou hodnotou ohniskovej vzdialenosti. Jednotou je dioptria. Pre spojky má kladnú hodnotu, pre rozptylky zápornú.

D = 1 / f

Príklad: Vypočítajte ohniskovú vzdialenosť šošovky s optickou mohutnosťou 2 dioptrie.

F = 1 / D = 1 / 2 dioptrie = 0,5 m

a) Spojka

Pravidlá pre zobrazovanie spojkou:

  1. Lúče prechádzajúce rovnobežne s optickou osou sa zobrazia v obrazovom ohnisku šošovky:
  2. Lúče prechádzajúce ohniskom sa zobrazia ako rovnobežné s optickou osou:
  3. Lúče prechádzajúce optickým stredom prechádzajú bez zmeny smeru.

Podľa týchto pravidiel premietne bod spojka takto:

b) rozptylka

Pravidlá pre zobrazovanie rozptylkou:

  1. Lúče prechádzajúce rovnobežne s optickou osou sa zobrazia v smere prechádzajúcom predmetovým ohniskom:
  2. Lúče prechádzajúce v smere obrazového ohniska sa zobrazia v smere rovnobežnom s optickou osou.
  3. Lúče prechádzajúce optickým stredom prechádzajú bez zmeny smeru.

c) Chyby šošoviek

- prejavujú sa pri hrubších šošovkách:

  1. Otvorová chyba - lúče sa lámu viac pri okrajoch šošovky, chyba sa prejavuje pri zobrazovaní na väčšie vzdialenosti. Odstránenie chyby: clona, alebo sústava rozptyliek a spojok z rôzneho skla.
  2. Farebná chyba - rôzne zaostrovanie rôznych farieb svetla. Odstránenie: sústava spojok a rozptyliek z rôzneho skla.

Ľudské oko

Optickú sústavu ľudského oka tvoria:

Optická sústava vytvára na sietnici skutočný, zmenšený a prevrátený obraz. Akomodácia je schopnosť zmeny optickej mohutnosti = zakryvenia šošovky, aby oko zaostrilo na rozdielne vzdialené predmety. Zdravé oko môže zaostriť aj na veľmi vzdialené body. Hovoríme, že jeho vzdialený bod je v nekonečne. Blízky bod je najmenšia vzdialenosť na ktorú oko dokáže zaostriť, obyčajne je to asi 10 cm. Krátkozraké oko nedokáže zaostriť na vzdialené body. Optická sústava vytvára obraz pred sietnicou. Chybu možno napraviť rozptylkou. Ďalekozraké okno nedokáže zaostriť na blízke body. Optická sústava oka vytvára obraz za sietnicou. Chyba sa dá odstrániť spojkou. Konvenčná zraková vzdialenosť d sa označuje hodnota 25 cm, pri ktorej akomodácia zdravého ľudského oka pomerne ľahká a dlhodobá.

Optické prístroje

Optické sústavy sú súčasťou mnohých prístrojov: fotoaparát, ďalekohľad, premietací prístroj.

Zorný uhol t pozorovného predmetu je uhol, ktorý zvierajú lúče od okrajov predmetu do oka.

a) Lupa

- zväčšuje zorný uhol malých blízkych predmetov. Lupa je spojná šošovka s malou ohniskovou vzdialenosťou. Pozorovaný predmet dávame medzi šošovku a jej predmetové ohnisko. Obraz je skutočný, priamy a zväčšený.

Uhlové zväčšenie g je podiel uhla t´ pod ktorým nám lupa umožňuje vidieť predmet a zorného uhla t.

g = t´ / t

Uhlové zväčšenie je závislé od ohniskovej vzdialenosti šošovky.

g = d / f d - je konvenčná zraková vzdialenosť 25 cm. Pre zväčšenie treba aby f < 25 . Bežné lupy majú ohniskovú vzdialenosť 2 až 5 cm, ich uhlové zväčšenie je 5 až 12 . Špeciálne konštrukciu umožňujú až zväčšenie 20 . Väčšie zväčšenie možno dosiahnúť len sústavou šošoviek.

Príklad: Aké zväčšenie má lupa s ohniskovou vzdialenosťou 5 cm ?

g = f / d = 25 cm / 5 cm = 5

b) Mikroskop

c) Ďalekohľad