Upload
ngotuong
View
264
Download
7
Embed Size (px)
Citation preview
VJEŽBE IZ FIZIKE 2
OPTIKA I FOTOMETRIJA
Katedra fizike
Grafičkog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu
Zagreb, 2006/07.
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
1
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
2
UVOD
Optika je u širem smislu znanost o zračenju. Nekada je optika izučavala samo one
pojave (svjetlosne) koje zapažamo očima, tj. spektar elektromagnetskog zračenja od 750
nm do 400 nm. Danas optika proučava širok spektar elektromagnetskog zračenja od
radio valova do x-zraka, χ-zraka i kozmičkog zračenja.
Klasično područje optike obuhvaća širenje svjetlosti i osobito one procese koji se
zapažaju nakon što je svjetlost već proizvedena sve do trenutka kada svjetlost biva
apsorbirana. Teorija emisije i apsorpcije svjetlosti izlaze iz okvira klasične optike. To je
predmet kvantne teorije.
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
3
S obzirom na to, koja svojstva elektromagnetskog zračenja optika proučava, upoznajemo
područja optike:
I. Geometrijska optika
II. Fizikalna optika
III. Fotometrija
IV. Fizika boja
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
4
I. GEOMETRIJSKA OPTIKA
Geometrijska optika je dio optike koji proučava svjetlost kao pravocrtnu pojavu na
temelju četiri empirijska zakona. Ti osnovni zakoni geometrijske optike su
aproksimativni, vrijede samo u geometrijskoj optici i treba ih uzimati uvjetno.
1. OSNOVNI ZAKONI GEOMETRIJSKE OPTIKE
a) zakon pravocrtnog širenja svjetlosti
b) zakon refleksije (odbijanja)
c) zakon refrakcije (loma)
d) zakon o nezavisnosti širenja snopova zraka svjetlosti
a) U homogenom, izotropnom, prozirnom sredstvu svjetlost se siri pravocrtno,
što se vidi po geometrijskoj sjeni predmeta. Za dovoljno malen predmet taj zakon ne
vrijedi (vidi vježbu 11.).
b) Upadna i reflektirana zraka leže u istoj ravnini koja je okomita na ravninu
refleksije, pri čemu je kut upada jednak kutu refleksije.
c) Pri prijelazu iz jednog optičkog sredstva u drugo zraka svjetlosti mijenja
pravac širenja, kažemo da se zraka svjetlosti lomi. Upadna i lomljena zraka svjetlosti
leže u istoj ravnini koja je okomita na graničnu dioptrijsku plohu, tj. na granicu između
dva optička sredstva. Lom svjetlosti ili refrakcija je posljedica promjene brzine svjetlosti
kad ona napušta jedan medij i ulazi u drugi. Svjetlost ima najveću brzinu u vakuumu c =
3⋅108 m/s, a samo malo manju u zraku. Brzina svjetlosti u vodi je oko tri četvrtine one u
zraku, dok u staklu ona ima vrijednost otprilike dvije trećine brzine u zraku pa stoga
kažemo da je staklo optički gušće od vode. Kada zraka svjetlosti ulazi u optički gušće
sredstvo iz optički rjeđeg (npr. iz zraka u staklo) tada se ona priklanja prema okomici na
granicu između sredstava (slika 3).
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
5
Nizozemski fizičar Snell našao je za bilo koja dva sredstva, da je omjer sinusa upadnog
kuta i sinusa lomljenog kuta konstanta. Prema tome Snellov zakon glasi:
konstnnn
lu
r ===1
2
sinsin
(1)
U gornjoj jednadžbi je omjer indeksa loma jednak relativnom indeksu loma,
rnnn
=1
2 (2)
koji postaje apsolutni indeks loma u slučaju da je prvo sredstvo jednalo zrak,
n1=nzraka=1, pa je
nnnnn apsolutnisredstvar ====1
2
Indeks loma ovisi o optičkom sredstvu i kaže nam kako se mijenja brzina svjetlosti pri
prolasku iz jednog u drugo optičko sredstvo. Pomoću Fermatovog principa najkraćeg
vremena može se pokazati da je omjer sin u / sin l jednak omjeru brzina svjetlosti u dva
medija (optička sredstva).
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
6
Apsolutni indeks loma nekog sredstva definiramo dakle kao omjer brzine svjetlosti u
vakumu, c, i brzine svjetlosti u tom sredstvu, v
1⟩=vcn ;
taj indeks loma mora uvijek biti veći od 1. Vrijednost brzine svjetlosti u vakumu je
najveća brzina za sva poznata sredstva i ona iznosi c = 3 x108 m/s. Pokazano je da je
vrijednost konstante u Snellovom zakonu jednaka omjeru brzina svjetlosti (v1/v2), pa je
relativni indeks loma uz navedenu definiciju apsolutnog indeksa loma jednak omjeru
apsolutnih indeksa loma na način:
1
2
1
2
2
1
nn
vcvc
ccnr === , (4)
Odakle ponovno uočavamo obratno proporcionalan odnos indeksa loma i brzine
svjetlosti (već definiran u apsolutnom indeksu loma).
Upamtimo:
* nr > 1 kad svjetlost prolazi iz optički rjeđeg u optički gušće sredstvo, jer tada vrijedi
da je: v1 > v2 => n1 < n2
** nr < 1 kad svjetlost prolazi iz optički gušćeg u optički rjeđe sredstvo, jer tada vrijedi
da je: v1 < v2 => n1 > n2
Disperzija karakterizira optička sredstva, a očituje se kao mjera koliko se indeks loma
sredstva razlikuje za različite valne duljine, pri čemu je uvijek ncr< n1j. Sama pojava ne
ovisi o geometrijskom obliku optičkog sredstva, ali se ovisno o tom obliku uvećava ili
ne. U valnoj teoriji svjetlost se opisuje brzinom širenja v, valnom duljinom λ (lambda) i
frekvencijom ν (ni). Kad svjetlost prolazi kroz različita optička sredstva mijenja joj se
brzina širenja (kao što slijedi iz Fermatovog principa) i valna duljina, dok frekvencija
ostaje stalna. Veza između te tri karakteristične veličine dana je izrazom:
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
7
υλ ⋅=v (5)
Zbog opisane ovisnosti indeksa loma o brzini, te brzine o valnoj duljini, svaka valna
duljina ima svoj indeks loma. Upravo zato se crvena svjetlost lomi najmanje, a ljubičasta
najviše (slika 4).
Sve vrste stakala (flint, kvarcno, krunsko itd.) pokazuju tu pojavu u većoj ili manjoj
mjeri. Ta pojava se korisno upotrebljava kod spektrometara s prizmom gdje se svjetlost
nekog izvora razlaže na valne duljine čime se dobiva informacija o karakteristikama
atoma ili molekula koji su je emitirali. Kut skretanja zrake u odnosu na smjera upada
(kut devijacije) biti će veći za manje valne duljine.
d) Ako jedan snop zraka svjetlosti prolazi kroz drugi snop, oni jedan na drugi ne
utječu. Taj zakon je samo približno točan jer ne vrijedi ako dva snopa ispunjavaju neke
naročite uvjete (vidi vježbu 11.).
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
8
2. PRESLIKAVANJE U GEOMETRIJSKOJ OPTICI
Shemu za proces preslikavanja možemo prikazati na slijedeći način:
što znači da procesom preslikavanja želimo dobiti sliku, S, od nekog zadanog predmeta,
P, pomoću optičkog sistema, OS.
SI . 5. Shema preslikavanja
Na Slici 5. veličina a predstavlja udaljenost predmeta P od optičkog sistema OS (leća,
zrcalo), veličina b udaljenost slike S od optičkog sistema OS, pri čemu je optički sistem
OS određen geometrijom (r - radijus zakrivljenosti) i optičkim sredstvom (n1 i n2 –
indeksima loma).
2. 1. Optički sistemi
Zrcala
Ravno: ravna, uglačana ploha (koeficijenta refleksije kr~ 1) koja paralelni snop svjetlosti
reflektira kao paralelni snop
Sferno: dio kugline plohe kojoj je jedna strana uglačana (koeficijenta refleksije kr ~ 1)
Leće
Prozirno tijelo omeđeno dvjema sfernim plohama ili jednom sfernom i jednom ravnom
Predmet (P) - Optički sistem (0S) - Slika (S)
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
9
plohom zove se optička leća (slika 6). Pretežno se upotrebljavaju staklene leće za razne
optičke instrumente, dok se za posebne potrebe rade leće i od kvarca, plastike, kuhinjske
soli i drugih prozirnih materijala. U optici se upotrebljavaju i cilindrične i
sferocilindrične leće.
SI.6. Leće: a) konvergentne i b) divergentne
Pravac koji prolazi geometrijskim središtima kugala, kojima sferne plohe pripadaju,
zove se optička os Leće. Geometrijsko središte kugline plohe je središte zakrivljenosti
Leće, a polumjer te kugle je polumjer zakrivljenosti leće (r). Leće koje su u sredini
deblje nego na rubu zovu se konveksne ili sabirne, a leće koje su u sredini tanje nego
na rubu zovu se konkavne ili rastresne. Sabirne leće ne moraju imati obje plohe
izbočene, niti rastresne leće obje ploče udubljene, nego kod obje vrste jedna može biti
izbočena, a druga udubljena ili pojedina od njih može doći u kombinaciji s jednom
ravnom plohom. U tom slučaju treba ravnu plohu smatrati kao sferu površinu čije je
središte u beskonačnosti, tj. ima beskonačni polumjer zakrivljenosti i optička jakost joj
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
10
je jednaka nuli. Zrake koje padaju na sabirnu leću paralelno optičkoj osi sijeku se nakon
loma u jednoj točki koja se zove fokus ili žarište (F) Leće. Zrake koje padaju na
rastresnu leću paralelno optičkoj osi razilaze se nakon loma, a njihova se produljenja
sijeku u jednoj točki koju ćemo također nazvati fokus ili žarište Leće. Udaljenost žarišta
od Leće je fokalna ili žarišna daljina. Svaka leća ima dva žarišta F (žarište predmeta) i F'
(žarište slike), koja leže na optičkoj osi.
2. 2. Predmet i slika
Definiramo:
Realan predmet: iz realnog predmeta izlaze zrake svjetlosti, a preslikavanjem na
nekom optičkom sistemu može nastati realna i imaginarna slika.
Imaginaran predmet: prema imaginarnom predmetu dolaze zrake svjetlosti, ali do
njega ne stižu zbog optičkog sistema, pa u sjecištu produžetaka tih zraka dobijemo
imaginarni predmet; preslikavanjem može nastati realna i imaginarna slika.
Realna slika: nakon preslikavanja na OS zrake svjetlosti se stvarno sijeku, sliku vidimo
na zastoru.
Imaginarna slika: nakon preslikavanja na OS zrake svjetlosti divergiraju, pa
imaginarnu sliku dobijemo u sjecištu njihovih produžetaka, a promatramo je kroz optički
sistem.
2. 3. Zakoni preslikavanja
Prilikom prolaza kroz različite optičke sisteme svjetlost može vršiti jednoznačno
preslikavanje, što znači da određenom položaju predmeta pridružujemo samo jedan
položaj slike pomoću zadanog optičkog sistema (ravni dioptar, sferni dioptar, zrcalo).
Pridružena slika je definirana skupom sjecišta optički obrađenih zraka (lomljenih ili
reflektiranih) koje su prije optičke obrade definirale određeni predmet.
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
11
SI. 7 Shema preslikavanja na jednoj sfernoj granici
Ako definiramo jednoznačnu vezu između a, b i optičkog sistema onda ona u Gaussovoj
aproksimaciji jednadžba konjugacije za sfernu granicu ima oblik:
rnn
bn
an 1221 −
=+ (6)
Jednoznačna veza u navedenoj Gaussovoj aproksimaciji omogućena je uz osnovne
uvjete: r → ∞ (mala zakrivljenost optičkih sistema) i ε → 0 (uski otvor snopa koji
određuje osvijetljeni predmet). U aproksimaciji tankih leća (udaljenost između tjemena
sfernih dioptra teži prema nuli) jednadžba konjugacije u sebi sadrži, uz položaje
predmeta, a, i slike, b, i optičke karakteristike dva sferna dioptra (n1, n2, n3, r1, r2) koji
određuju tanku leću:
2
23
1
1231
rnn
rnn
bn
an −
+−
=+
SI.8 Ilustracija uz izvod jednadžbe tanke leće u slučaju kada se leća ne nalazi u istom
sredstvu
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
12
Ako se leća nalazi u istom sredstvu (n1 = n3), tada je jednadžba preslikavanja jednaka:
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−
−=+
211
12 1111rrn
nnba , (8)
u kojoj je i dalje n2 jednako indeksu loma leće, a n1 je indeks loma sredstva u kojem se
ta leća nalazi. Ako se leća nalazi u zraku, n1 = 1 i n2 = n, tada dobivamo najčešće
upotrebljavanu jednadžbu leće:
( )frr
nba
111111
21
=⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−−=+ (9)
Desna strana jednadžbe (9) predstavlja recipročnu vrijednost žarišne udaljenosti, f, pa
možemo prikazati konačni (najjednostavniji) izraz jednadžbe leće:
fba111
=+ , (10)
koju nazivamo i jednadžbom konjugacije tanke leće. Napomenimo da je u gornjoj
jednadžbi korištena fizikalna konvencija o predznacima optičkih veličina. Optičke
veličine u jednadžbi preslikavanja (konjugacije) su: a je udaljenost predmeta od
optičkog centra leće, b je udaljenost slike od optičkog centra leće i f je žarišna daljina
leće koja pripada udaljenostima žarišta predmeta (F) od optičkog centra leće i žarišta
slike (F') od istog centra. Prema fizikalnoj konvenciji predznaci optičkih veličina su
pozitivni, ako se mjere u smjeru kretanja ulaznih zraka svjetlosti, a negativni ako se
mjere u suprotnom smjeru od ulaznih zraka (što znači u smjeru produžetaka optički
obrađenih zraka svjetlosti; lomljenih ili reflektiranih). Ovako definirani predznaci
optičkih veličina znače slijedeće: ako su predmet i slika realni, pripadne veličine a i b su
pozitivne, a ako su imaginarni, veličine a i b su negativne (izuzetak je linearno
povećanje koje je negativno za realni predmet i realnu sliku). Kod sabirnih leća žarišne
udaljenosti (f i f´) su pozitivne jer su pripadna žarišta realna, a kod rastresnih leća
žarišne udaljenosti su negativne jer su pripadna žarišta imaginarna. Žarišne udaljenosti
leće (f i f¨) su jednake za slučajeve kada se leća nalazi u jednom optičkom sredstvu
(najčešće je to zrak).
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
13
Uz žarišnu udaljenost definiramo i optičku jakost leće, J, kao mjeru za optičko
djelovanje. Optička jakost jednaka je recipročnoj vrijednosti žarišne udaljenosti izražene
u metrima:
)(1 1 dioptrijadptilimf
J −= (11)
Linearno povećanje definirano je izrazom YYp ´
= , gdje je Y' jednako veličini slike, a Y
veličini predmeta. Linearno povećanje p ovisi o položaju slike i predmeta na slijedeći
način:
YY
abp
′=−= (12)
Ako jednadžbu konjugacije za tanke leće koristimo u obliku jednadžbe (9), moramo se
pridržavati fizikalne konvencije o predznacima.
Uz fizikalnu konvenciju o predznacima optičkih veličina koristi se i matematička
(Slika 9.) kod koje se centar leće stavlja u ishodište koordinatnog sustava, a optičke
veličine (a,b,Y,Y') poprimaju predznake odgovarajućih koordinatnih osi. Korištenje
matematičke konvencije zahtijeva jednadžbu konjugacije za tanke leće u obliku:
fba111
=+− (13)
Slika 9. prikazuje preslikavanje pomoću triju karakterističnih zraka za konvergentnu i
divergentnu leću za neke položaje predmeta u odnosu na leću. Obratimo pozornost na
pojam realnog i imaginarnog predmeta. U većini konstrukcija slika zadanog predmeta
koristimo realan predmet, što znači da zrake svjetlosti izlaze iz svih točaka predmeta (u
konstrukciji slike najvažnije točke preslikavanja su rubne točke predmeta). Zrake
svjetlosti koje se šire iz realnog predmeta čine divergentan snop svjetlosti koji se
dolaskom na optički sistem obrađuje (lom svjetlosti) i kao rezultat preslikavanja
možemo dobiti realnu ili imaginarnu sliku.
Ako je predmet imaginaran, tada zrake svjetlosti nailaze prema njemu u obliku
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
14
konvergentnog snopa, ne sastaju se u točki konvergencije nego se na putu
konvergentnog snopa nalazi optički sistem (na primjer leća) koji optičkom obradom
(lom svjetlosti) konvergentnog snopa može dati realnu ili imaginarnu sliku. Pravila za
preslikavanje su potpuno jednaka kao kod realnog predmeta, pri čemu moramo imati na
umu da se karakteristične zrake šire prema predmetu, nailaze na leću i lome se po
pravilima loma za karakteristične zrake.
SI. 9 Konstrukcija slike za konvergentnu i divergentnu leću u Gaussovoj aproksimaciji, pomoću triju leću zraka u matematičkoj konvenciji
U Tabeli 1. prikazani su predznaci optičkih veličina u skladu s prirodom slike,
orijentacijom slike i svojstvima optičkih sistema (leća).
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
15
Tabela 1: Predznaci optičkih veličina
Predznak
Veličina + -
a Realni predmet Imaginarni predmet
b Realna slika Imaginarna slika
f Sabirna leća Rastresna leća
y Uspravni predmet Obrnuti predmet
Y' Uspravna slika Obrnuta slika
p Uspravna slika (imaginarna) Obrnuta slika (realna)
Kompletno područje preslikavanja slike ovisno o pripadnim položajima predmeta
prikazano je na Slici 10. za konvergentnu leću i Slici 11. za divergentnu leću.
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
16
Zakon loma za ravni dioptar (slijedi iz jednadžbe (6) uz pretpostavku r→ 0:
021 =+bn
an
(14)
Za zrak n1 = 1 i n2 = n
01=+
bn
a (15)
Za n > 1 => |a| > |b|
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
17
Zakon refleksije na sfernoj granici (slijedi iz jednadžbe (6), uz r = 2f)
fbarf
rba111
2&211
=+⇒==+ , (16)
a izraz za linearno povećanje je isti kao i kod leća: YY
abp
′=−=
Zakon refleksije na ravnoj granici (slijedi iz jednadžbe (6) uz r ~ ∞):
1011=⇒−=⇒=+ pba
ba (17)
SI. 12 Preslikavanje za a) konkavno, b) ravno i c) konveksno zrcalo
Ako se optički sistem sastoji od dvije leće jakosti J1 i J2 koje se nalaze na udaljenosti d
u nekom sredstvu indeksa loma n, tada je ukupna optička jakost sistema Juk zadana
relacijom:
( ) ( ) dptJmdJJndJJJuk ==⋅⋅−+= ,2121
(18)
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
18
Tabela 2: Optički sistemi i načini preslikavanja
OPTIČKI SISTEMI NAČIN PRESLIKAVANJA
ravno REFLEKSIJA SVJETLOSTI
sferno - po zakonu refleksije ZRCALO
sistemi zrcala - tri karakteristične zrake svjetlosti
RAVNI dioptar LOM SVJETLOSTI
PP-ploča - po zakonu loma
prizma - tri karakteristične zrake svjetlosti
SFERNI leće, sistemi leća
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
19
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
20
II. FIZIKALNA OPTIKA
Fizikalna optika je dio optike koji odgovara na pitanje što je zapravo svjetlost, kakva je
njezina priroda. Prva znanstvena razmatranja daju Huygens (1678.) i Newton (1704.).
Huygens postavlja undulatornu (valnu) teoriju svjetlosti, a Newton smatra da je svjetlost
roj čestica (korpuskula). Geometrijska optika nije mogla objasniti pojave ogiba i
interferencije, što je uspjela valna teorija. Mjerenja brzine svjetlosti u optičkim
sredstvima također su ukazivala na valna svojstva svjetlosti. Međutim, A. Einstein,
koristeći Planckovu kvantnu teoriju, svjetlost promatra kao čestice (fotone) točno
definirane energije. Danas znamo da su obje teorije valjane, tj. svjetlost je i val i čestica,
pa kažemo da je svjetlost dvojne prirode.
Pojave koje idu u prilog valnoj teoriji:
1. interferencija
2. ogib (difrakcija)
3. polarizacija
Pojave kod kojih se svjetlost ponaša kao čestica:
1. fotoelektrični efekt
2. fluorescencija i fosforescencija
3. Comptonov efekt
Ogib svjetlosti ili difrakcija nastaje širenjem valova svjetlosti iza neke prepreke.
Nailazeći na neku prepreku valovi svjetlosti neće se širiti u istom smjeru pravocrtno
dalje, već će skrenuti sa svog početnog smjera šireći se iz rubnih točaka prepreke, koje
tada predstavljaju koherentne izvore vala. Koherentni izvori u svakom trenutku emitiraju
svjetlost potpuno iste frekvencije, valne duljine i faze.
Ogib je vidljiv samo kod malih prepreka i malih pukotina, budući da se kod takvih
prepreka i pukotina ogibne zrake sastaju iza prepreke, odnosno pukotine, i interferiraju.
Kod velikih prepreka ogibne zrake koje se šire iza prepreke ne mogu interferirati i zato
je ogib nevidljiv.
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
21
Iz valnog gibanja nam je poznato da se interferencijom naziva pojava, da se dva vala,
kad se sijeku u istoj točki neke sredine slažu u rezultirajući val po principu koji nam
kaže da se rezultantni val u točki presjeka može prikazati kao algebarski zbroj amplituda
upadnih valova u toj točki. Superpozicija koherentnih elektromagnetskih valova zove se
interferencija. U slučaju kad se koherentni valovi podudaraju u fazi, tj. kad jedan za
drugim zaostaje za cijeli broj valnih duljina
,...3,2,1,0; ==Δ kkx λ (19)
tada ćemo interferencijom dobiti val čija će amplituda biti dvostruko veća od amplituda
valova koji interferiraju. Ako jedan val zaostaje za drugim za neparan broj valnih
poluduljina,
( ) ,...3,2,1;2
12 =−=Δ kkx λ (20)
tada će se ta dva vala interferencijom poništiti.
Pojava interferencije može nam poslužiti kao dokaz valne prirode nekog gibanja. Na taj
način je dokazano da je i svjetlost valne prirode. Upravo zbog interferencije ogibnih
zraka kod malih prepreka, sjena tih prepreka ne nastaje po zakonima geometrijske
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
22
optike, već je sjena rezultat interferencije ogibnih zraka. Ogibna ili difrakciona slika
takvog predmeta sastoji se od niza maksimuma i minimuma (svijetle i tamne pruge).
Slika 14: Slika ogiba na iglama različitih debljina
Promatramo ogib na dvije pukotine. U točku Po (nulti ili centralni maksimum) koja se
nalazi u sredini geometrijske sjene dolaze valovi svjetlosti is ruba pukotine S1 i s ruba
pukotine S2.
Put zrake S1P0 jednak je putu zrake S2P0 što znači da sve zrake, koje idu tim smjerom,
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
23
stignu do zastora istovremeno. Zbog toga se te dvije zrake interferencijom pojačavaju i u
sredini geometrijske sjene dobiva se uvijek svijetla pruga koja se naziva nulti maksimum
(slika 15). U točku T1 (odnosno simetrično T1'), dolaze također rubne zrake iz točaka S1 i
S2 . Ako je točka T1 upravo na takvom mjestu da je razlika putova tih zraka jednaka
polovini valna duljine ( S1 T1 – S2 T1= λ/2 ) , tada će se te dvije zrake interferencijom
poništiti, pa na tom mjestu nastaje tamna pruga.
Ako je u nekoj daljnjoj točki P1 razlika putova zraka jednaka valnoj duljini (S2P1 - S1P1=
λ), te dvije zrake će se interferencijom pojačati, pa nastaje svijetla pruga. Isto vrijedi i za
simetričnu točku P1'. Općenito možemo reci da tamne pruge nastaju kada je:
( ) ,...3,2,1;2
1212 =−=− kzakTSTS kkλ
(21)
odnosno uvjet za svijetle pruge je za:
,...3,2,1,0;12 ==− kzakPSPS kk λ (22)
U izrazima (21) i (22) lijeve strane jednadžbi predstavljaju geometrijsku razliku putova
optičkih zraka, koja se u svakom uređaju za interferenciju mora izraziti pomoću veličina
koje možemo direktno mjeriti u eksperimentu.
Ovo razmatranje je učinjeno za slučaj kad imamo samo dvije pukotine. Naravno da se
istom logikom može razmatranje proširiti i na više pukotina; primjer za takav sistem je
optička rešetka (vježba 11).
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
24
III. FOTOMETRIJA
Fotometrija (mjerenje svjetlosti) proučava vidljiv dio elektromagnetskog zračenja, mjeri
i uspoređuje neke karakteristike izvora svjetlosti i osvijetljenih površina.
Svako tijelo zrači elektromagnetske valove, tj. emitira neku energiju. Ta energija ovisi o
temperaturi tijela. Ako je temperatura tijela dovoljno visoka (oko 35000C), tijelo zrači i
valove iz područja čitavog vidljivog spektra. Takvo tijelo je izvor svjetlosti (vidljive,
„bijele“). Ako su dimenzije tijela male u usporedbi s udaljenošću osvijetljene površine
takvo tijelo zovemo točkasti izvor svjetlosti. U cijelom daljnjem razmatranju
podrazumijevat ćemo upravo takve izvore svjetlosti koje međusobno razlikujemo
pomoću osnovnih fotometrijskih veličina.
1. OSNOVNE FOTOMETRIJSKE VELIČINE
Intenzitet (jakost) izvora svjetlosti
Izvor svjetlosti koji ima veći tok (fluks) svjetlosti ima i veći intenzitet. Da bismo mogli
uspoređivati izvore svjetlosti različitih intenziteta definira se mjerna jedinica 1 candela.
[ ]cdIωΦ
= (23)
Intenzitet točkastog svjetlosnog izvora koji emitira svjetlosnu energiju jednoliko u svim
pravcima numerički je jednak svjetlosnom toku Φ koji prolazi kroz prostorni kut ω od
jednog steradijana.
a b
Sl. 16. Steradijan (sr) odgovara prostornom kutu čiji se vrh nalazi u središtu kugle,a na
njenoj plohi omeđuje površinu jednaku kvadratu polumjera kugle.
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
25
Svjetlosni tok (fluks), Φ, je energija emitirane svjetlosti Q nekog izvora u jedinici
vremena:
[ ]lmlumentQ ,=Φ (24)
Jedan lumen, Q, je svjetlosni tok koji izlazi iz izvora jakosti 1 cd (kandela, svijeća) kroz
prostorni kut od 1 steradijana.
[ ]strcdlmI ⋅=⋅=Φ ω (25)
Cjelokupni svjetlosni tok iz nekog izvora :
I⋅=Φ π4 (26)
Količina svjetlosti (energije) Q:
[ ]slmtQ ⋅⋅Φ= (27)
Osvijetljenost plohe, E, definirana je kao tok svjetlosti na jediničnu plohu. Mjerna
jedinica za rasvjetu je luks (lx).
[ ]2−⋅=Φ
= mlmlxS
E (28)
Sl.17.Ilustracija povezanosti gore navedenih fotometrijskih veličina.
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
26
2. OSNOVNI FOTOMETRIJSKI ZAKONI
Lambertov zakon osvijetljenosti
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡=⇒
⋅=⇒⋅=Φ
Φ=
lxmlm
rIE
rIEI
SE
,444 222πππ
(29)
Ako svjetlost pada pod nekim kutom a na površinu (slika 18):
αcos2rIE = (30)
gdje je α kut između zrake svjetlosti i normale na osvijetljenu površinu, a r udaljenost
izvora od te površine.
S.l 18. Osvjetljavanje površine pod kutom
Osvijetljenost (rasvjeta) neke površine je obrnuto proporcionalno kvadratu udaljenosti
od izvora svjetlosti (za svjetlost koja dolazi okomito na površinu). Ako se dva svjetlosna
izvora I1, i I2 nalaze na odgovarajućim udaljenostima r1, i r2 od iste površine, jačine
osvijetljenosti su:
121
11 cosα
rIE = & 22
2
22 cosα
rIE = (31)
Ako uspoređujemo osvijetljenost dviju površina na udaljenostima r1, i r2 od istog izvora
(uz uvjet da su α1= α2 = π/2):
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
27
21
22
2
121 r
rEEII =⇒= (32)
Odnosno, ako uspoređujemo jednake osvijetljenosti dviju površina različitim izvorima
na različitim udaljenostima r1 i r2:
22
21
2
12
2
22
1
121 r
rIIili
rI
rIEE ==⇒= (33)
Jačine dvaju svjetlosnih izvora odnose se kao kvadrati njihovih udaljenosti od površine
koju jednako osvjetljavaju.
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
28
IV. FIZIKA BOJA
Svjetlost je dio širokog spektra elektromagnetskih valova prikazanih u uvodnom dijelu
(Slika 19). Kad kažemo vidljiva svjetlost, usredotočujemo se na onaj dio dualne prirode
elektromagnetskog vala - fotona koji u ljudskom osjetilnom procesu uzrokuje osjećaj
vida. To je uski interval elektromagnetskih valova od 400 - 750 nm kojemu pripadaju
energije od 1,5 - 3,0 eV.
Već smo u poglavlju 0 disperziji opisali da svjetlost, razloženu na valne duljine pomoću
loma na prizmi, doživljavamo obojenom. Doživljaj boja u spektru vidljive svjetlosti
ovisan 0 vaJnoj duljini može se prikazati:
Sl. 19. Intervali bojenih ugođaja u spektru bijele svjetlosti
Svaka od boja uključuje određeni pojas valnih duljina koji nazivamo šarom. Bojeni
ugođaj nastaje i u interakciji svjetlosti s materijom koja može biti prozirna ili neprozirna.
Iz iskustva znamo da sve objekte u prirodi doživljavamo obojenima, tamnim (crnim) ili
bijelim. Razlog za obojenost objektivne stvarnosti nalazi se u pojavi interakcije te
stvarnosti (materije) sa svjetlošću u procesu djelomične ili potpune refleksije, transmisije
i apsorpcije.
Naglasimo još jednom da je bojeni ugođaj svjetlosti ili raznih objekata oko nas
isključivo rezultat ljudskog sistema za viđenje; taj ugođaj nije fizikalno svojstvo niti
svjetlosti niti objekata u prirodi. Ako se pitamo na koji način nastaje boja nekog objekta
u interakciji sa svjetlošću, tada odgovor možemo dati posebno za neprozirne i posebno
za prozirne predmete.
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
29
Neprozirni predmeti posjeduju boju one svjetlosti (jedne ili više valnih duljina) koja je
reflektirana sa površine predmeta. Najčešće promatramo predmete u bijeloj svjetlosti,
što ne mora biti pravilo. Ako je ploha zelena, to znači da je dio svjetlosti koji daje
ugođaj zelene boje reflektiran sa promatranog predmeta, a ostali je dio bijele svjetlosti
(ljubičasta, plava, žuta i crvena komponenta) apsorbiran u promatranoj podlozi.
Prozirni predmeti posjeduju boju prolazne (transmitirane) svjetlosti. Ako je prozirni
predmet crven, tada znači da je crveni dio spektra svjetlosti transmitiran, a ostali dio
spektra (ljubičasti, plavi, zeleni i narančasti) je apsorbiran u promatranom sistemu.
Na Slici 19. smo naglasili da pojedine boje u spektru bijele svjetlosti pripisujemo
određenim valnim duljinama ili intervalima valnih duljina, pri čemu možemo govoriti o
"srednjoj" valnoj duljini, ili pak ugođaj boje može biti uzrokovan različitim valnim
duljinama, koje nisu jedna pored druge u spektru bijele svjetlosti.
Elektromagnetsko zračenje koje u vidnom sistemu uzrokuje osjet boje naziva se
stimulus. On je određen ukupnim tokom zračenja po valnim duljinama, dovedenim na
mrežnicu oka i osjetilne organe vida. Pojedine boje mogu se analizirati upravo
uspoređivanjem krivulja spektralne raspodjele reflektancije ili apsorbancije. Pri tom pod
reflektancijom podrazumijevamo omjer toka reflektirane svjetlosti u odnosu na tok
ulazne svjetlosti koja pada na promatrani objekt čiju boju promatramo. Transmitancija je
analogno prethodnom objašnjenju omjer tokova transmitirane i ulazne svjetlosti na neki
prozirni predmet.
Prilikom uspoređivanja dviju krivulja spektralne raspodjele može se zaključiti da su
dvije boje jednake u slijedećim slučajevima:
a) Boje stvaraju potpuno isti ugođaj za jednog promatrača, ali im spektralne raspodjele
(stimulusne funkcije) nisu iste. Tada kažemo da su boje uvjetno iste.
b) Boje stvaraju potpuno isti ugođaj za jednog promatrača, a spektralne raspodjele
(stimulusne funkcije) su im potpuno jednake. Tada kažemo da su boje potpuno iste.
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
30
Na Slici 20. prikazan je primjer za dvije uvjetno iste boje.
S/. 20 Spektralna raspodjele/a za dvije uvjetno iste boje
Iz iskustva znamo da su ugođaji boja u prirodi višestruko raznolikiji od onih bojenih
ugođaja koje doživljavamo u spektru bijele svjetlosti. Kako opisati te raznolikosti?
Odgovor ja umnogome objašnjen u teoriji o bojama koju je razradio Th. Young
početkom devetnaestog stoljeća. Th. Young je pretpostavio da sa bilo koja boja može
prikazati kao linearna kombinacija tri potpuno određene boje (primara) , čije određivanje
iziskuje podrobnije objašnjenja koje u ovom prikazu ne možemo izložiti. Rezultati
pokazuju da je optimalno odabrati primame boje: crvenu, C, valna duljine 700 nm,
zelenu, Z, valne duljine 546 nm i ljubičasto-plavu, LjP, valne duljine 436 nm.
Pomoću navedenih primara možemo bilo koju ispitivanu boju X prikazati:
X = c C + z Z + ljp LjP,
pri čemu su c, z i ljp faktori zastupljenosti pojedinih primara u ispitivanoj boji X, koji
mogu poprimati vrijednosti 0-1 ili u postocima 0-100%
Principom navedenog spajanja boja u praksi koristimo dvije vrsta spajanja boja:
aditivnu i suptraktivnu smjesu (spajanja).
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
31
Aditivno spajanja boja ja takvo spajanje boja kod kojeg su primari C, Z i LjP i
predstavljaju izvore svjetlosti koji zbrajanjem intenziteta daju nove ugođaja nastalih
boja, sekundara. Pri tom su sekundari uvijek jačeg intenziteta od primara i po ugođaju su
svjetliji od primara. Aditivna smjesa se ostvaruje na podlozi koja potpuno reflektira
snopove primara, te je interakcija s podlogom isključena. Podloga je najčešće bijeli
papir. Shematski ovu smjesu možemo prikazati na slijedeći način,
Sekundarne boje u toj smjesi nastaju na taj način da crvena i zelena boja daju žutu boju
(C +Z →Ž) istodobnim dolaskom crvene i zelene komponente svjetlosti u sistem viđenja
ljudskog oka. Ta dva podražaja, crvena i zelena komponentu, stvaraju novu
komponentu, sekundar, koja ima ugođaj žute boje. Pri tom ne nastaje valna duljina žute
svjetlosti, odnosno žuta boja koja odgovara dijelu spektra bijele svjetlosti od 570-590
nm. Trebamo još naglasiti da, za stvaranje potpunog ugođaja žute boje u navedenoj
smjesi, obje komponente moraju biti jednako zastupljene, odnosno koeficijenti c i z
moraju biti 0.5. Naglasimo da su Sekundarne boje aditivne smjese žuta, Z, purpurna, Pu
i cijan, Cy. Na gornjoj slici, slika 21, prikazana su shematski i spajanja ostalih parova
boja: C + LjP → Pu i Z + LjP → Cy, pri čemu opet moramo naglasiti jednaku
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
32
zastupljenost pojedinih primara. Ako spojimo sve komponente primara sa
zastupljenostima 0.33, tada dobivamo bijelu svjetlost.
Može se pokazati da je u sunčevom spektru slična zastupljenost navedenih primara:
sunčevo svjetlo:
37% crvene komponente
33% zelene komponente
30% Ijubičastoplave komponente
plavo nebo:
27% crvene komponente
34% zelene komponente
39% plave komponente
Objašnjavajući aditivnu smjesu, možemo definirati komplementarne boje. To su one
dvije boje koje u aditivnoj smjesi daju bijelu svjetlost , a u suptraktivnoj ( koju još nismo
definirali) daju tamu ili crnu boju. Po ugođaju su te dvije boje potpuno različite, a u
spektru bijele svjetlosti su najčešće dosta udaljene međusobno. Parovi komplementarnih
boja su
Z + LjP, Cy + C i Pu + Z.
Aditivna smjesa upotrebljava se za, na pr. a) određivanje komponenata nepoznatih boja,
b) u nekim procesima kopiranja.
Suptraktivna smjesa boja je one spajanje boja kod kojeg su primari Z, Cy i Pu, a
Sekundarne boje su C, Z i LjP. Pri tom je važno naglasiti da su primari filteri ili bojila
(fizikalne komponente) kod kojih se suptrakcija (oduzimanje) odvija putem apsorpcije
bijele svjetlosti. Kod te smjese primari su obasjani bijelom svjetlošću, a rezultat spajanja
pojedinog para primara dobijemo procesom djelomične apsorpcije i transmisije bijele
svjetlosti. Spajanje jednog para, npr. Z + Cy → Z, možemo prikazati na slijedeći način,
slika 22:
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
33
Na isti način može se prikazati smjesa Z + Pu → C i Pu + Cy → LjP. Uočite, prilikom
stvaranja Sekundarne boje u suptraktivnoj smjesi, na ulazu u sistem primara uvijek je
bijela svjetlost. Ako u suptraktivnoj smjesi spajamo sve primare, tada dobijemo tamu
(crnu boju), jer je bijela svjetlost apsorbirana gotovo potpuno na sva tri primara (filtera).
Želimo li prikazati suptraktivnu smjesu na sličan shematski način kao aditivnu smjesu,
tada je prikazujemo također krugovima koji su obasjani bijelom svjetlošću, na čiji put su
postavljeni filteri, a preklapanje krugova tada predstavlja transmitiranu svjetlost,
odnosno Sekundarne boje, slika 23.
Važno je naglasiti da se suptraktivna smjesa može ostvariti na sistemu primara koji su
transparentni ili se nalaze na nepropusnim podlogama (tiskovne pod loge: papir, karton,
plastična folija), pri čemu moramo imati na umu da primari imaju moć djelomične
apsorpcije i transparencije u oba smjera (što se i podrazumijeva).
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
34
VJEŽBE
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
35
7. PLANPARALELNA PLOČA
LOM SVJETLOSTI NA PLANPARALELNOJ PLOčI
Planparalelna plota je optički sistem od dva ravna dioptra s međusobno paralelnim
dioptrijskim plohama. Zraka svjetlosti koja dolazi na planparalelnu ploču (u daljem
tekstu PP-ploču) lomi se na ulasku u PP-ploču na prvoj dioptrijskoj plohi i na izlasku iz
PP-ploče na drugoj dioptrijskoj plohi. Indeks loma PP-ploče može se izračunati iz
kutova upada u i loma u po Snellovom zakonu:
Ako se PP-ploča nalazi u jednom optičkom sredstvu (na primjer - zrak), tada je izlazna
zraka paralelna ulaznoj. Paralelni pomak d ovisi o kutu upada u i kutu loma l zrake
svjetlosti i o debljini PP-ploče D:
( )l
luDdcos
sin −⋅= (7.2)
Odnosno, ako hoćemo paralelni pomak prikazati kao funkciju indeksa loma n i kuta
upada u, uz odgovarajuće trigonometrijske transformacije:
sin(u-l) = sin u⋅cos l-cos u⋅sin l, cos l = (1-sin2 )1/2 i 2 sin u⋅ cos u = sin 2u, dobivamo
izraz:
( ) ⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
−−=
unuuDd
22 sin22sinsin (7.3)
(7.3)
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
36
Pribor:
staklena planparalelna ploča, planparalelne ploče s tekućinama, podloga, kutomjer,
pribadače.
Tijek rada:
Papir stavite na podlogu, na njega vertikalno položite PP-ploču i naznačite oštrom
olovkom rubove ploče na papiru. S jedne strane ploče na razmaku otprilike pet
centimetara pribodite dvije pribadače. Zamišljeni pravac koji prolazi kroz pribadače
predstavljati će nam ulaznu zraku. Neka ulazni kut te zrake ne bude manji ad 20° zbog
većeg loma svjetlosti (kako se definira ulazni kut?). Izlaznu zraku svjetlosti (slike
pribadača) promatramo s druge strane PP-ploče, kroz stakla, taka da oko što više
približimo ravnini papira (slika 7.2).
S1. 7.2. Ilustracija PP-ploče na papiru i postavljanje pribadača kod jednog mjerenja.
Pomičemo glavu lijeva - desna dok se obje pribadače ne poklope na jedan pravac tj. dok
ne vidimo samo pribadaču blizu PP-ploči. Promatrajući slike pribadača ubodite još dvije
pribadače na međusobnom razmaku ad otprilike pet centimetara (gledajući s druge
strane PP-ploče) tako da sve pribadače leže na istom pravcu. U tom slučaju, gledajući
pribadaču koja je najbliža vašem oku, ne vidite ostale pribadače koje se nalaze iza one
koju promatramo. Pri tome morama paziti da se pribadače poklapaju što preciznije.
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
37
Nakon mjerenja otklonite PP-ploču i podlogu, a na papiru označite ubode pribadača
ulazne zrake s točkama A i B, a ubode pribadača izlazne zrake sa C i D (slika 7.3).
Sl. 7.3. Određivanje paralelnog pomaka d zrake svjetlosti pri prolazu kroz PP-ploču.
U točki ulaza 1 naznačite kutove upada u i loma l, a u točki izlaza 2 zrake svjetlosti
analogne kutove u' i l'. Pomoću tih kutova izračunajte indeks lama za zadane PP- ploče.
Obratite pažnju da se svjetlost pri ulasku u optički gušće sredstvo lomi prema okomici,
a pri izlasku od okomice na plohu PP-ploče.
Zadaci:
1. Za svaku PP-ploču treba nacrtati po deset ulaznih i izlaznih zraka svjetlosti s
različitim kutovima ulaza.
2. Za 10 različitih kutova ulaza i loma izračunajte indekse lama stakla i zadanih tekućina
uz odgovarajući račun pogrešaka.
3. S pomičnom mjerkom izmjerite debljinu D PP-ploče (debljina PP-ploče sa zadanim
tekućinama je njihova vanjska debljina) po 10 puta, te uz već izmjerene parove
kutova u točki l izračunajte paralelne pomake zrake d za svaku PP-ploču.
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
38
4. Izračunate vrijednosti drač, usporedite s mjerenim dmj (koji jednostavno izmjerite
trokutom) i provedite račun pogrešaka koristeći izraz:
rači
mjerirači
ddd
,
,, −=Δ , i – redni broj mjerenja
5. Kako paralelni pomak ovisi o upadnom kutu zrake, u? Odgovor napišite na osnovu
rezultata mjerenja i nacrtajte grafikone d = f(u) za svaku PP-ploču.
6. Nacrtajte grafikon ovisnosti paralelnog pomaka d/D o indeksu loma sredstva d/D = f
(n). (Pri tom izaberite iz vaših mjerenja jednake tj. podjednake kutove upada zrake
svjetlosti za svaku PP-ploču.)
7. Izvedite preslikavanje na bilo kojoj PP-ploči za odabrani točkasti predmet. Kakva je
slika koja nastaje tim preslikavanjem?
Uputa:
Odaberite točkasti predmet P (pribadača) s jedne strane lomne plohe PP-ploče.
Preslikavanje započnete s pravcem koji je određen točkama (pribadačama) P i Q,, te
promatrate lom kroz PP-ploču (točke R i S) tako da se sve pribadače poklope. Izvučete
pribadače Q,, R i S, dok se pribadača u točki P predstavljati točkasti izvor svjetlosti, Iz
kojeg moraju izlaziti najmanje dvije zrake svjetlosti. Dakle, morate napraviti još jedno
preslikavanje za pravac koji je određen točkama (pribadačama) P i Q*, a preslikavaju
se u točke R* i S* . Na taj način dobijemo dvije zrake svjetlosti kaje izlaze iz točke P,
lome se na PP-ploči i nakon loma izlaze divergentna iz PP-ploče. Slika predmeta P
nalazi se na produžetku lomljenih zraka s iste strane na kojoj se nalazi izvor P (kakva je
slika?).
Pitanja:
1. Navedite osnovne zakone geometrijske optike i ukratko ih objasnite.
2. Pokažite dvostruki lom na p-p ploči i izvedite izraz za paralelni pomak d lomljene
zrake.
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
39
3. Definirajte apsolutni i relativni indeks lama a) preko Snellovog zakona i b) uz
omjere brzina svjetlosti; objasnite što znaci da je relativni indeks loma veći od jedan
ili manji od jedan. (Fizikalno značenje indeksa loma).
4. Ako se svjetlost promatra kao elektromagnetski val: a) kako su povezane veličine
kojima se val opisuje; b) koja od njegovih karakterističnih veličina (svojstava) ostaje
konstantna pri prijelazu iz jednog optičkog sredstva u drugo, a koje se mijenjaju i
kako?
5. Pod kojim uvjetima vrijedi relacija n ⋅ n' = 1 za PP-ploču i pokažite crtežom.
6. Da li se relativni indeks lama za dva sredstva mijenja ako među njih stavimo treće
sredstvo? Pokažite to matematički.
7. Objasnite fizikalni smisao činjenice da je omjer sin u / sin l jednak omjeru brzina
svjetlosti u dva medija (Fermatov princip).
8. Da li predmet pod vodom izgleda dublje ili pliće s obzirom na površinu nego što
uistinu jest? Objasnite svoj odgovor skicom.
9. Prikažite preslikavanje realnog predmeta na PP-ploči pomoću karakterističnih zraka.
Kakva slika nastaje? .
10. Pokažite gdje nastaje slika u odnosu na predmet kod staklene PP -ploče koja se nalazi
u zraku: a) skicom i b) pomoću zakona loma za ravni dioptar.
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
40
8. LOM SVJETLOSTI PRI PROLAZU KROZ OPTIČKU PRIZMU
LOM SVJETLOSTI NA PRIZMI
Optička prizma je optički sistem sastavljen ad dva ravna dioptra s ravnim dioptrijskim
plohama kaje zatvaraju određeni kut - kut prizme ϕ. Na Sl.8.1. je prikazan hod zrake
svjetlosti koja se lami kroz prizmu prema Snellovom zakonu loma. Budući da plahe na
kojima se lomi svjetlost zatvaraju neki kut <p, dolazi do skretanja zrake svjetlosti za kut
devijacije δ.
AB i AC su lomne plohe prizme, ϕ je kut prizme, a veličine u, l, u' i l' su kutovi u
točkama ulaza Q i izlaza R zrake svjetlosti. Kut devijacije o ovisi a kutu prizme ϕ, te o
indeksu lama optičkog sredstva od kojeg je načinjena prizma (pomoću kutova u i l')
ϕδ −+= 'lu (8.1)
Skretanje zrake svjetlosti prolaskom kroz prizmu bit će minimalna za simetričan slučaj,
tj. kad je kut ulaza jednak kutu izlaza:
ϕδ −= u2min (8.2)
U tom slučaju indeks loma možemo izraziti pomoću kuta prizme ϕ i δmin:
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡ +
=
2sin
2sin min
ϕ
δϕ
n (8.3)
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
41
Pribor:
staklena prizma, prizma s vodom, podloga, pribadače, ravnalo, kutomjer, papir.
Tijek rada:
Na podlogu s papirom stavite prizmu tako da joj je trokut baza (vidi sliku 8.1). Označite
rubove prizme oštrom olovkom na papiru. Ispred jedne lomne plohe označite ulaznu
zraku svjetlosti pomoću dviju pribadača s P i Q koje su međusobno udaljene otprilike
nekoliko centimetara, što će nam dati ulaznu zraku. Kroz drugu lomnu plohu promatrajte
izlaznu zraku svjetlosti koju označimo dvjema pribadačama.
Sl. 8. 3. Ilustracija postavljanja prizme na papir i pribadača kod jednog mjerenja
U smjeru slika točaka P i Q ubodite još dvije pribadače R i S tako da sve četiri pribadače
leže na istom pravcu. Ako su sve četiri pribadače stvarno na istom pravcu, tada
promatrajući kroz prizmu uočavate samo onu pribadaču koja vam je najbliža oku (vidi
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
42
sliku 8. 3). Uklonite pribadače i prizmu i odstranite papir s podloge. Koristeći ubode
pribadača i ucrtane rubove prizme konstruirajte kut devijacije δ, kut ulaza na prvu lomnu
plohu u i kut loma l' na drugoj lomnoj plohi. Kutomjerom izmjerite pripadne kutove.
Mijenjajući proizvoljno kutove ulaza u izvršite 10 mjerenja za svaku prizmu, te
izračunajte preko izraza (8. 1) kutove devijacije δ za staklenu i "vodenu' prizmu, ako je
kut ϕ za staklenu prizmu 450 , a za prizmu s vodom 600. Pri tome kutove u mijenjajte
između 00 i 900 (slika 8. 1).
Zadaci:
1. Izvedite izraz (1) za kut devijacije ϕ uz pripadnu skicu.
2. Mijenjajući proizvoljno kutove ulaza u napravite 10 mjerenja na staklenoj i
"vodenoj" prizmi, te izračunajte indeks loma za staklo i kut devijacije. Izvršite
adekvatan račun pogrešaka.
3. Preko srednjih vrijednosti indeksa loma za vodu i staklo koje ste izračunali,
proračunajte pripadne vrijednosti za minimalne kutove devijacije zadanih prizmi
preko izraza (8. 3).
4. Izračunate kutove devijacije i mjerene kutove ulaza grafički prikažite tako da kut
devijacije nanosite na ordinatu, a mjereni kut ulaza na apscisu (0 = f(u» . Dobivene
vrijednosti povezite krivuljom čiji minimum daje minimalni kut devijacije.
Usporedite tako dobiveni kut s izračunatim.
5. Izvedite preslikavanje na prizmi za odabrani točkasti predmet. Kakva je slika koja
nastaje takvim preslikavanjem?
Uputa:
Za neki položaj prizme odaberite točkasti (pribadača) predmet P s jedne strane lomne plohe
prizme. Preslikavanje započnete s pravcem koji je određen točkama (pribadačama) P i Q te
promatrate lom kroz prizmu (točke R i S) tako da se sve pribadače poklope. Izvučete
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
43
pribadače Q, R i S, dok ee pribadača u točki P predstavljati točkasti izvor svjetlosti, iz kojeg
moraju izlaziti najmanje dvije zrake svjetlosti. Dakle, morate napraviti još jedno
preslikavanje za pravac koji je određen točkama (pribadačama) P i Q *, a preslikavaju se u
točke R * i S*. Na taj način dobijemo dvije zrake svjetlosti koje izlaze iz točke P, lome se na
prizmi i nakon loma izlaze divergentno iz prizme. Slika P' nalazi se na produžetku lomljenih
zraka s iste strane na kojoj se nalazi izvor P.
6. Izračunati drač usporedite s mjerenim dmj (koji jednostavno izmjerite kutomjerom) i
provedite račun pogrešaka koristeći izraz: rači
mjiračii
,
,,
δ
δδ −=Δ , gdje je i redni broj
mjerenja.
Pitanja:
1. Izvedite izraz za kut devijacije uz pripadnu detaljnu skicu.
2. Izvedite izraz za indeks loma tako da bude funkcija kuta prizme i minimalnog kuta
devijacije:
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡ +
=
2sin
2sin min
ϕ
δϕ
n uz skicu.
3. Skicirajte i definirajte uvjete graničnog loma pri prijelazu svjetlosti iz optički rjeđeg
sredstva u optički gušće sredstvo i obratno, te iz Snellovog zakona izvedite izraz za
granični kut loma.
4. Pokažite na prizmi totalnu refleksiju i objasnite tu pojavu.
5. Što je disperzija i kako se ona očituje?
6. Zašto pri prolazu svjetlosti kroz prizmu dobivamo spektar, a pri prolazu svjetlosti
kroz PP-ploču ne? Da li je u oba slučaja riječ o disperziji?
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
44
7. Pokažite zašto je vc
lu
n ==sinsin , ako svjetlost ide iz vakuuma (zrak) u neko drugo
optičko sredstvo (Fermatov princip).
8. Nacrtajte približno ovisnost kuta devijacije o ulaznom kutu (0 do π/2) i opišite je.
Što se događa sa zrakom svjetlosti koja pada na prizmu u području oko 00 , a što oko
900? Zašto se ne promatra svjetlost koja pada pod kutom većim od 900?
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
45
9. ODREĐIVANJE ZARIŠNE DALJINE KONVERGENTNE I
DIVERGENTNE LEĆE
U ovoj vježbi će se određivati žarišne udaljenosti konvergentne i divergentne leće
korištenjem jednadžbe tanke leće:
fba111
=+ (9. 1)
Upotrebom sferometra odredit će se radijus zakrivljenosti Leće i izračunati indeks loma
leće koristeći relaciju koja povezuje žarišnu udaljenost leće, indeks loma i geometriju
leće.
9. a ODREĐIVANJE ŽARIŠNE DALJINE KONVERGENTNE LEĆE
Pribor:
optička klupa, izvor svjetlosti, konvergentna Leće, zastor, sferometar.
Sl. 9. 1. Konstrukcija slike realnog predmeta preko karakterističnih zraka
konvergentnom lećom za položaje predmeta a) izvan žarišta i b) unutar žarišta
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
46
Dogovori o predznacima optičkih veličina definirani su u uvodnom dijelu. Koristit ćemo
fizikalnu konvenciju o predznacima optičkih veličina. Na Slici 1. prikazana je
konstrukcija slike kod sabirne leće za slučajeve a) fa ⟩ i b) fa ⟨ . U slučaju a) slika je
realna i promatra se na zastoru, a u slučaju b) slika je imaginarna i promatra se gledajući
kroz optički sistem (leću).
ODREĐIVANJE POLUMJERA ZAKRIVLJENOSTI SFEROMETROM
Sferometar se sastoji od zvjezdastog stalka na čijim su krajevima krakova tri učvršćene
nožiće i središnji mikrometarski vijak (vidi sliku 9.2). Oštri vrhovi nožica određuju
ravninu. Mikrometarski vijak može sa spustiti ispod ravnine koju određuju vrhovi nožica
i tada njime mjerimo konkavne površine, odnosno podići iznad te ravnine za mjerenje
konveksnih površina
Sl. 9. 2. Sferometar
Neka je L srednja udaljenost između vrhova nožica, a d udaljenost od ravnine koju
određuju vrhovi nožica do vrha mikrometarskog vijka koji dodiruje stvarnu površinu
koju mjerimo. U slučaju ravne površine on 6e se nalaziti u ravnini s vrhovima nožica.
Time se odmah određuje i "nula" sferometra. Nakon što se odredi "nula" sferometra,
može početi mjerenje zakrivljenosti Leće, te se d jednostavno očita na skali mikrometra.
Kad odredimo L i d, možemo odrediti polumjer zakrivljenosti leće r koristeći se
relacijom:
dLdr62
2
+= (9.2)
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
47
Tijek rada :
Na optičkoj klupi su poredani svjetiljka, predmet, leća i zastor. Leća i zastor su pomični.
Odaberite takav položaj leće u odnosu na predmet da dobijete jasnu realnu sliku
premeta. Mijenjajte položaj leće u odnosu na predmet de set puta i mjerite pripadne
položaje zastora (slike). Odaberite takve položaje predmeta da su pripadne slike
umanjene, uvećane ili jednake veličini predmeta.
Zadaci:
1. Izvršite po deset mjerenja tako da svaki put odaberete različite vrijednosti za
položaj predmeta, a. Iz dobivenih parova vrijednosti a, i b, izračunajte pripadne
vrijednosti f, i izvedite račun pogrešaka za tu veličinu.
1. Odredite optičku jakost leće iz relacije J = 1/f, pri čemu račun pogrešaka određujete
indirektno, pomoću vrijednosti dobivenih za f.
2. Odredite grafički žarišnu daljinu f leće na taj način da na jednu os koordinatnog
sustava nanesete izmjerenu veličinu ai, a na drugu os veličinu b. Kroz obje točke
povucite pravac. Svako mjerenje daje po jedan takav pravac, a oni se sijeku u
zajedničkoj točki F čije su koordinate jednake i predstavljaju traženu vrijednost f.
Usporedite tako određenu vrijednost f s izračunatom i odredite koja je metoda
preciznija. (crtati na milimetarskom papiru)
3. Za svaki položaj predmeta odredite pripadno linearno povećanje.
4. Konstruirajte slike za sve karakteristične položaje realnog i imaginarnog predmeta
od beskonačne udaljenosti do leće.
5. U tabeli su zadana područja preslikavanja predmeta iz intervala (∞,0). Koristeći
podatke iz zadatka 4. i analizirajući vrijednosti za b i povećanja p unesite u tabelu
odgovarajuća područja preslikavanja slike i pripadna povećanja.
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
48
a (∞, 2f) 2f (2f, f) f (f,0)
b
P
7. Koristeći sferometar treba odrediti indeks loma leće. Pri tome koristimo relaciju:
( ) ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−−=
21
1111rr
nf (9. 4)
Koristite f dobiven u zadatku 1. i provedite račun pogrešaka.
Napomena:
Srednju vrijednost veličine L kod sferometra odredite tako da na papiru označite položaj vrhova
nožica, potom izmjerite udaljenost medu njima i koristite srednju vrijednost te udaljenosti.
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
49
9. b ODREĐIVANJE ŽARIŠNE DALJINE DIVERGENTNE LEĆE
Pribor:
optička klupa, divergentna leća na stalku, malo ravno zrcalo na stalku, veći predmet A
(pribadača na stalku) i manji predmet B (pribadača na stalku), sferometar.
Sl. 9. 3. Preslikavanje realnog predmeta na divergentnoj leći
Tijek rada:
Koristeći unaprijed pripremljenu optičku klupu (Slika 9. 4.) uočite sliku predmeta A
gledajući kroz leću. Slika je umanjena, virtualna i uspravna. promatrajte istovremeno
sliku predmeta B u zrcalu i sliku predmeta A kroz leću. Udaljenost Leće do predmeta A
Sl. 9. 4. Razmještaj leće, zrcala i pribadača na optičkoj osi
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
50
je a, udaljenost predmeta B od zrcala je c, udaljenost Leće do zrcala je d, pa je
udaljenost leće od virtualne slike A jednaka:
dcb −=
Koristeći paralaksu (vidi vježbu 7) i pomičući predmet B po optičkoj klupi dovedite
slike Sa i Sb na istu udaljenost od vašeg oka tj. na isto mjesto u prostoru. To se postiže na
slijedeći način: nakon što su svi elementi na optičkoj klupi (vidite sliku 9.4) postavljeni
tako da leže na optičkoj osi, gledamo istovremeno slike u leci i zrcalu. Pomi6emo Li oko
lijevo-desno, slike će se pomicati svaka na svoju stranu. Pomicanjem predmeta B
naprijed ili natrag po optičkoj klupi trebamo postići da se, pri pomicanju glave lijevo-
desno, obje slike pomiču istovremeno u istu stranu. Kad je to postignuto, obje slike su
jednako udaljene od promatrača.
Sl. 9. 5. Namještanje položaja predmeta B paralaksom
Sl. 9. 6. Odabiranje ispravnog položaja slika SA i Sa gledajući istovremeno sliku nastalu
u zrcalu i leći
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
51
Zadaci:
1. Izvršite po deset mjerenja tako da svaki put odaberete različiti a. Iz dobivenih parova
vrijednosti ai i bi izračunajte pripadne vrijednosti žarišne daljine fi i izvedite račun
pogrešaka za tu veličinu.
2. Odredite optičku jakost leće iz relacije J = 1/f, pri čemu proračun pogrešaka
određujete indirektno, pomoću vrijednosti dobivenih za f.
3. Koristeći sferometar treba odrediti indeks loma leće. Pri tome koristimo Brelačiju
(4). Koristite f dobiven u zadatku 1. i provedite račun pogrešaka.
Pitanja:
1. Koji su uvjeti preslikavanja u Gaussovoj aproksimaciji?
2. Navedite uvjete za određivanje predznaka optičkih veličina (a, b) u matematičkoj i
fizikalnoj konvenciji.
3. Definirajte žarište slike F' pomoću opće sheme preslikavanja (P-OS-S). Kakva su
žarišta slike kod sabirnih, a kakva kod rastresnih leta?
4. Definirajte žarište predmeta F pomoću opće sheme preslikavanja (P-OS-S). Kakva
su žarišta predmeta kod sabirnih, a kakva kod rastresnih sistema?
5. Navedite karakteristike slike dobivene preslikavanjem realnog predmeta pomoću
rastresne leće. Koje od ovih karakteristika oviše o položaju predmeta u odnosu na
leću, a koje su neovisne o tom položaju?
6. Konstruirajte sliku kod rastresne leće ako je predmet imaginaran na bilo kojem
položaju u odnosu na leću.
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
52
7. Navedite karakteristike slika čija povećanja su zadana: a) p = -1/2; b) P = 1/5; c)
p = -3; d) p = 4, a predmeti su za sve slučajeve realni i uspravni.
8. Izvedite izraz p = -b / a u fizikalnoj konvenciji iz osnovnog izraza za linearno
povećanje (p = y' / y).
9. Izvedite jednadžbu tanka leće.
10. Navedite i objasnite koje se pogreške javljaju kod realnih leća.
11. U kojem se slučaju rastresna leta može ponašati kao sabirna leta?
12. Navedite koje su karakteristične zrake pri lomu svjetlosti kod Leće.
13. Konstruirajte nastajanje slika SA i SB za razmještaj optičkih elemenata kao na
slici 9. 4.
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
53
10. PROVJERA LAMBERTOVOG ZAKONA
Lambertov zakon
Ako zrake svjetlosti iz nekog izvora padaju okomito na neku površinu, tad a
osvijetljenost te površine opada s kvadratom udaljenosti r površine od izvora:
2rIE = (10.1)
gdje je I jakost izvora. Jakost izvora mjeri se kandelama (cd), a osvijetljenost E u
luksima (lx).
Ako zrake svjetlosti padaju na površinu pod nekim kutom, tada osvijetljenost ovisi i o
tom kutu:
αcos2rIE = (10.2)
gdje je θ kut između zrake svjetlosti i normale na osvijetljenu površinu.
Pribor:
cilindrična komora sa žaruljicom i fotoelementom, konvergentna leća,
mikroampermetar, izvor struje.
Cilindrična komora (vidi sliku 10.1) podijeljena je u dva dijela. U prvom dijelu
označenom s (1) nalazi se selenski fotoelement koji je učvršćen tako da mu se može
mijenjati nagib s ručicom kutomjerne skale s maksimalnim kutom zakreta od 900. S
vanjske strane tog dijela nalaze se spojnice kojima spajamo fotoelement s
mikroampermetrom koji nam služi za očitavanje struje generirane fotoelementom. Drugi
dio (2) je tamna komora u kojoj se nalazi žaruljica kao izvor svjetlosti i po potrebi leća.
Ta komora je tako napravljena da se unutar nje može mijenjati položaj i žaruljice i leće.
Selenski fotoelement služi za pretvaranje svjetlosne energije u električnu, a rad mu se
zasniva na fotovoltaičnom efektu. Na čeličnu pločicu nanesen je tanki sloj selena koji je
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
54
poluvodič, debljine približno 0,1mm. Na selen je naparen tanki, prozirni sloj platine.
Ako je ovaj "sendvič" obasjan svjetlošću na koju je sistem osjetljiv, između metalnih
elektroda (Fe i Pt) pojavljuje se razlika potencijala koja daje struju koju mjerimo
mikroampermetrom. Cijeli efekt bazira se na tzv. unutrašnjem fotoefektu kod kojeg
upadni foton ima dovoljnu energiju da izbaci elektron u rešetku selena pri čemu on
postaje slobodan, prelazi na metalnu elektrodu i generira električnu struju. Selenski
element ima takvu spektralnu karakteristiku koja pokazuje da je osjetljiv za cijelo
vidljivo područje spektra. Oblik krivulje osjetljivosti selenskog fotoelementa, kao
funkcije valne duljine, približno je jednak obliku krivulje osjetljivosti ljudskog oka.
Sl. 10. Uređaj za proučavanje zakona fotometrije
Tijek rada:
Ovisnost osvijetljenosti, E, o udaljenosti od izvora svjetlosti, r
Neka fotoelement bude okomit na tok svjetlosti, tj. kutomjerna skala je na nuli. Postavite
žaruljicu na takvu udaljenost od fotoelementa da nam očitanje struje I na
mikroampermetru bude cijeli broj mA. Nakon toga očitajte tu udaljenost u centimetrima
mjereći je ravnalom od centra stalka na kojem se nalazi žaruljica do fotoelementa. Ta je
jakost struje proporcionalna osvijetljenosti fotoelementa, što znači da mjereći jakost
struje indirektno mjerite osvijetljenost. Izvršite mjerenje za 10 različitih udaljenosti.
Ovisnost osvijetljenosti o kutu upada svjetlosti
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
55
Postavite lampicu i leću tako da na fotoelement pada usporedan snop svjetlosti. Mjerenje
će se vršiti za nagib fotoelementa za kutove θ: 00, 300, 450 i 600. Za svaki kut očitajte
jakost struje na mikroampermetru. Pazite pritom da se za dani početni položaj žaruljica i
leća ne pomaknu. Izaberite još dva različita položaja žaruljice i leće i za svaki izvršite
mjerenje za navedene kutove.
Zadaci:
1. Koristeći se rezultatima mjerenja izračunajte što više, a najmanje 9 omjera kvadrata
udaljenosti
2
2
j
in I
dk =
i odgovarajuće omjere jakosti struje (recipročno!), i
jn I
Iq = . Provedite račun
pogrešaka za veličinu D definiranu izrazom: nnn qkD −=
2. Izračunajte li= l0 cos θi i provedite račun pogrešaka za veličinu K definiranu izrazom:
mjerl
račll llK −=
Pitanja:
1. Navedite sadržaj ispitivanja fotometrije.
2. Navedite fotometrijske veličine koje opisuju izvor svjetlosti. Definirajte svaku od
navedenih veličina i pripadne mjerne jedinice.
3. Definirajte osnovnu fotometrijsku veličinu koja opisuje osvijetljenu plohu i pripadnu
mjernu jedinicu.
4. Definirajte prostorni kut i pripadnu mjernu jedinicu.
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
56
5. Izvedite relaciju između osvijetljenosti plohe i intenziteta izvora svjetlosti
(Lambertov zakon).
6. Ako s dva različita izvora svjetlosti obasjamo neku plohu okomito i želimo postići
jednake osvijetljenosti: kakvi su odnosi između udaljenosti tih izvora od plohe i
njihovih intenziteta. (Izvedite relacije)
7. U slučaju konstantnog izvora svjetlosti izvedite odnos osvijetljenosti ploha i njihovih
udaljenosti.
8. Definirajte faktore transmisije, apsorpcije i refleksije pomoću ulaznog toka svjetlosti
Φ0 i odgovarajućih tokova koji opisuju spomenute faktore (Φa, Φr, Φt), te izvedite
relaciju: a + r + t = 1.
9. Čemu u ovoj vježbi služi fotoelement, a čemu mikroampermetar?
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
57
11. ODREĐIVANJE VALNE DULJINE SVJETLOSTI OPTIČKOM
REŠETKOM
Na početku ove skripte navedeno je da su zakoni geometrijske optike empirijski. Oni
nam ne daju odgovor na pitanje što je zapravo svjetlost, kakva je njena priroda. Time se
bavi fizikalna optika.
Svjetlost je elektromagnetski val, konstantne brzine u vakuumu (c = 3.108 m/s)
Proučavajući optičku prizmu i pojavu disperzije uveli smo pojam spektra koji nam je
označavao područje onih elektromagnetskih valova koji su sposobni izazvati osjet vida.
To je pak samo dio spektra elektromagnetskih valova koji nazivamo vidljivi spektar
svjetlosti.
Ogib svjetlosti na optičkoj rešetki
Optička rešetka obično je staklena pločica, u koju su urezani usporedni žljebovi gusto
jedan do drugoga tako da je udaljenost između dva susjedna žljeba uvijek jednaka. Ta se
udaljenost računa od sredine jednog do sredine susjednog žljeba, a zove se konstanta
rešetke. U optičkom pogledu žljebovi djeluju kao prepreke, tj. neprozirni su dok su
prostori između njih prozirni tako da rešetku u prolaznom svjetlu možemo smatrati kao
niz ekvidistantnih, paralelnih pukotina.
Neka val monokromatske svjetlosti dolazi na optičku rešetku. Kroz svaku pukotinu
prolazi zraka svjetlosti. Sve su te zrake međusobno koherentne, pa mogu međusobno
interferirati. U smjeru okomito na optičku rešetku sve su zrake u fazi, pa se
interferencijom pojačavaju. No zbog ogiba zrake svjetlosti neće se siriti samo u smjeru
okomitom na optičku rešetku, već u svim smjerovima. Promotrit ćemo što će biti sa
zrakama koje s okomicom zatvaraju takav kut daje zaostajanje zrake iz jedne pukotine
za zrakom iz prethodne pukotine jednako λ. Zrake iz svih pukotina, jer jedna za drugom
zaostaju za λ, međusobno se interferencijom pojačavaju, pa ćemo u tom smjeru dobiti
svijetlu prugu (slika 11.1).
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
58
Općenito, uvjet za svijetle pruge je:
αλ sin⋅=⋅ dk k = 1,2,3,..., (11.1)
gdje je k red spektra (za monokromatsku svjetlost; iz povijesnih razloga zadržava se
naziv red spektra, premda se u slučaju monokromatske svjetlosti ne može govoriti o
spektru), d konstanta optičke mrežice, a sam izraz se naziva jednadžba optičke rešetke.
Ako na optičku rešetku pada bijela svjetlost, tj. svjetlost različitih duljina valova, kut α
bit će za svaku valnu duljinu drugačiji. Na zastoru ćemo dobiti spektar (ljubičasta
svjetlost bit će otklonjena najmanje, a crvena najviše). Ako je k = 1 dobiva se spektar 1.
reda, za k = 2 spektar 2. reda itd. Spektri višeg reda su dulji (rasap svjetlosti je veći), pa
dolazi do njihovog međusobnog prekrivanja.
Pribor:
optička klupica s mjerilom, optička rešetka, pomično mjerilo s pukotinom (ekran), izvor
svjetlosti (slika 11.2).
Uređaj za određivanje valne duljine svjetlosti sastoji se od optičke klupice (1), na kojoj
se nalazi milimetarsko mjerilo, uglavljeno na stalku. S jedne strane optičke klupice
nalazi se učvršćena optička rešetka (2). Na optičkoj klupici se nalazi pomični ekran s
pukotinom u središtu ekrana (3). Izvor svjetlosti postavlja se ispred uređaja tako da ga
možemo promatrati gledajući istovremeno kroz optičku rešetku i pukotinu na ekranu.
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
59
Tijek rada:
Uključite izvor svjetlosti i namjestite optičku rešetku i oko tako da je žarna nit izvora
svjetlosti točno u sredini otvora ekrana. S lijeve i desne strane otvora ekrana vidi se
nekoliko spektara. Za neku udaljenost D optičke rešetke od ekrana (koju očitate na
stalku) bit će crvena linija u spektru pomaknuta od centra za x (očitate na skali ekrana).
Vrijednost x s lijeve i s desne strane od nultog maksimuma mora biti jednaka (slika 11.
1). Ako nije, uzrok je u tome što se oko ne nalazi na istom pravcu s optičkom mrežicom,
ekranom i izvorom svjetlosti. Morate postići takve uvjete da se sve spomenute veličine
nalaze na istom pravcu. Izvršite 10 mjerenja za različite udaljenosti optičke mrežice od
ekrana, mjereći uvijek položaj prvog maksimuma crvene svjetlosti (k = 1). Konstanta
optičke rešetke u ovoj vježbi je d = 0,01mm. Na isti način izvršite 10 mjerenja
određujući položaje D i x za ljubičastu svjetlost drugog reda spektra (k = 2).
Zadaci:
1. Izrazite uvjet za maksimum (11. 1) preko izmjerenih veličina x i D.
2. Preko 10 različitih udaljenosti ekrana od optičke mrežice (D) i pripadnih vrijednosti
x izračunajte valnu duljinu crvene svjetlosti i izvršite račun pogrešaka.
3. Izračunajte ukupan broj maksimuma crvene svjetlosti koji bi se mogao opaziti sa
zadanom optičkom mrežicom (d = 0,01mm i λ = 750 nm).
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
60
Pitanja:
1. Što je to interferencija svjetlosti i pod kojim uvjetima nastaje?
2. Kada ćemo kao posljedicu ogiba dobiti svijetle, odnosno tamne pruge interferencije?
(Skiciraj!)
3. Izvedite izraz koji predstavlja uvjet za ogibne maksimume kλ = d sin αk kod optičke
mrežice (odnosno male prepreke).
4. Što je svjetlost; svojstva u geometrijsko i u fizikalnoj optici. Koje pojave dokazuju
da je svjetlost val, a koje da je svjetlost čestica?
5. Na koji način možemo dobiti koherentne izvore svjetlosti?
6. Kako se ogiba ljubičasta svjetlost, a kako crvena za isti red spektra i zašto?
7. Iz izraza za ogibne maksimume kλ = d sin αk izvedite izraz preko kojeg ste računali
λcr na vježbama, tj. λ = f (k, x, D).
8. Što je optička mrežica?
9. Definiraj konstantu optičke mrežice. Ako na 1 cm neka optička mrežica ima 50
zareza, izračunajte njezinu konstantu d.
10. Kakve je prirode slika koju vidite kao posljedicu ogiba?
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
61
12. OPTIČKI SISTEMI
12a MJERENJE DUŽINE MIKROSKOPOM
Dobivanje slike pomoću mikroskopa:
Mikroskop je optički sistem koji služi za povećanje vidnog kuta prilikom promatranja
bliskih sitnih predmeta. Sastoji se od mehaničkog i od optičkog dijela. Mehanički dio
mikroskopa koji nosi optičke dijelove (leće: objektiv i okular) je u obliku tubusa koji se
može podešavati za namještanje preparata za mikroskopiranje. Svaki mikroskop ima dva
vijka za pomicanje tubusa. Pomoću njih možemo podesiti udaljenost objektiva od
preparata. Veliki vijak služi za grubo pomicanje tubusa, a mali vijak za fino pomicanje
tubusa. Optički dio mikroskopa sastoji se od objektiva, okulara i sistema za
osvjetljavanje predmeta. Objektiv i okular su centrirani sustavi optičkih leća. Sustav
sfernih površina naziva se centriranim ako se središta svih sfernih površina nalaze na
jednom pravcu koji se naziva glavna optička os sustava. Objektiv je okrenut prema
predmetu (objektu), a kroz okular se gleda u mikroskop. Sistem za osvjetljavanje sastoji
se od izvora svjetlosti i zrcala.
Na slici 12.1. je prikazan hod zraka svjetlosti kroz mikroskop i konstrukcija uvećane
virtualne slike zadanog predmeta pomoću mikroskopa za najjednostavniji slučaj u kojem
su objektiv i okular konvergentne tanke leće. Predmet AB se pri promatranju
mikroskopom nalazi ispred objektiva na udaljenosti nešto većoj od žarišne udaljenosti
objektiva, tako da je dobivena slika A'B' realna, povećana i obrnuta.
Ta slika koja nastaje preslikavanjem na objektivu naziva se međuslikom i postaje
predmet za preslikavanje na okularu. Položaj okulara je takav da se slika A'B' nalazi
unutar žarišta predmeta okulara F K'. Takav položaj predmeta daje u drugom
preslikavanju imaginarnu i uvećanu sliku A"B", koja je u odnosu na početni predmet
obrnuta. U našem slučaju konačna slika A"B" nalazi se u ravnini početnog predmeta
AB. Povećanje mikroskopa (Pm) jednako je produktu povećanja objektiva (pob)i
povećanja okulara (Pok)'
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
62
SI.12. Konstrukcija slike kod mikroskopa.
Napomena:
1. U mikroskop se gleda jednim okom, a pri tome drugo oko mora biti otvoreno.
2. Da bismo kod fokusiranja, tj. pomicanja optičkog sistema dobili jasne i oštre mikroskopske
slike, treba se dirati ovog pravila:
Promatrajte i nadzirite postranim gledanjem spuštanje tubusa, a zatim, gledajući u
okular, podižite tubus tako dugo dok se ne pojavi slika predmeta u vidnom polju, tj.
fokusirajte uvijek odozdo prema gore. Fokusiranje treba izvršiti pažljivo i oprezno, u
suprotnom može doći do oštećenja frontalne leće objektiva.
Moć razlučivanja mikroskopa:
Kod svakog optičkog instrumenta, koji preslikavanjem omogućava promatranje jasne
slike predmeta, želimo definirati najmanju udaljenost između točaka predmeta koje dani
optički instrument opaža kao dvije odvojene slike točaka predmeta. Odnosno, kažemo da
optički instrument razlučuje te dvije točke predmeta. U slučaju da je predmet malih
dimenzija, sliku daju ne samo zrake koje koristimo u preslikavanju geometrijske optike
(pravocrtno širenje svjetlosti), nego i ogibne zrake. To znači da je slika malih predmeta
rezultat ogibne slike čiji maksimumi imaju određenu širinu koja je to veća što je veličina
predmeta manja. Ako su dvije točke na takvoj udaljenosti da se njihove ogibne slike
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
63
preklapaju, tada nećemo moći pomoću zadanog optičkog instrumenta razlučiti te dvije
točke. Zato definiramo najmanju udaljenost d između dvije točke predmeta za koju
preslikavanjem dobivamo dvije odvojene točke slike. Recipročna vrijednost najmanje
udaljenosti d zove se moć razlučivanja nekog optičkog instrumenta, koja je to veća što
je ta udaljenost manja. Veličinu najmanje udaljenosti d možemo predočiti slikom 12. 2.
na kojoj su prikazane ogibne slike za dvije bliske točke 1 i 2. Smatramo naime, da ćemo
dvije točke predmeta moći razlučiti kao dvije točke slike, ako su centralni (nulti)
maksimumi jedne i druge slike na takvoj udaljenosti da centralni maksimum jedne slike
pada u točku u kojoj se nalazi prvi minimum druge slike (S01 je nulti maksimum točke 1,
T12 je prvi minimum točke 2). Ako je udaljenost između točaka predmeta 1 i 2 manja
smatra se da se maksimumi točaka preklapaju i slike točaka 1 i 2 je nemoguće promatrati
odvojeno.
Moć razlučivanja mikroskopa može se prikazati relacijom
λαsin21 n
dm == (12. 1)
gdje je λ valna duljina svjetlosti koja obasjava predmet, n indeks loma okoline u kojoj se
predmet nalazi (najčešće je to zrak, n=1) i kut α je polovina kuta otvora snopa. Otvor
snopa čine zrake svjetlosti povučene iz žarišta objektiva na rubove predmeta čije slike
rubnih točaka 1 i 2 želimo opaziti razdvojeno. Vrijednost n⋅ sin α naziva se numerička
apertura objektiva mikroskopa. Iz izraza za moć razlučivanja m mikroskopa uočavamo
da je ona to veća što je valna duljina svjetlosti manja i numerička apertura veća.
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
64
Pribor:
mikroskop, okularna skala, objektne skale A i B, objekt za promatranje, svjetiljka.
Tijek rada:
Upoznajte osnovne dijelove mikroskopa, uočite objektiv, okular, stolić za predmet,
pomično zrcalo ispod stolića i izvor svjetlosti. Mikroskop nam ne služi samo za
promatranje malih predmeta nego i za određivanje dimenzije tog predmeta. Za takva
mjerenja potrebno je imati okular za mjerenje i objektni mikrometar ili objektnu skalu
kojom baždarimo skalu okularnog mikrometra. U okularu za mjerenje smješten je
okularni mikrometar, tj. okrugla staklena pločica na kojoj je urezana skala nepoznate
vrijednosti.
SI. 12. 3. Okularna skala gledana kroz okular
Potrebno je utvrditi vrijednost te skale tj. veličinu razmaka između dviju susjednih crtica
skale okularnog mikroskopa (u μm). Postupak određivanja veličine razmaka
između dviju susjednih crtica na skali okularnog mikrometra pomoću poznate objektne
skale nazivamo baždarenje. postavite objektnu skalu poznatih najmanjih dijelova na
mjesto predviđeno za predmet. U našem slučaju objektna skala je linearni raster na filmu
apliciranom na predmetnom stakalcu koji gledan kroz mikroskop izgleda kao niz tamnih
i svijetlih pruga (vidi sliku 12.4.). Promatrajte sliku objektne skale kroz sistem leća
mikroskopa. Opreznim pomicanjem okulara i objektne skale poravnajte slike njihovih
skala u vidnom polju mikroskopa tako da budu međusobno usporedne i da se djelomično
prekrivaju.
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
65
Istodobno ćete u vidnom polju mikroskopa opaziti slike dviju skala - okularne skale koja
se nalazi u okularu i bliža je oku i objektne skale čiji najmanji dijelovi su nam poznati
(slika 12. 4). Unutar područja u kojem se nalaze obje skale uočimo neku udaljenost čije
se vanjske crtiće obiju skala potpuno preklapaju. Pažljivo promatrajte obje skale koje
vidite u vidnom polju, jer tada možete lako i točno ustanoviti da izvjestan broj razdjela
objektne skale, čiju vrijednost poznajete i označite je s dob' odgovara stanovitom broju
razdjela okularne skale nok' čiju vrijednost najmanjeg dijela označimo sa s.
Veličinu dob možemo uvijek prikazati kao zbroj određenog broja tamnih i svijetlih
pruga. Na primjer, ako odredimo da je dob = 3a + 2b, slijedi iz poznatih a i b (vidi sliku
12.4.) da je dob = 3⋅66,6 μm + 2 ⋅80 μm = 359,8 μm.
Vrijednost s možemo način iz relacije:
[ ]mndssnd
ok
obokob μ=⇒⋅= (12. 2)
Poznavanjem vrijednosti s izbaždarena je okularna skala za upravo odabrane vrijednosti
jakosti objektiva i okulara.
Izbaždarena okulara skala koristit će vam kao poznato mjerilo u određivanju veličine
rasterske točkice. Rasterske točkice nalaze se na filmu koji je apliciran na predmetno
stakalce pored linearnog rastera koji nam služi za baždarenje okularne skale. Objektna
skala sada vam više nije potrebna nego na njeno mjesto stavite dio stakalca na kojem su
rasterske točkice čiju veličinu određujete. Budući da rasterske točkice imaju oblik elipse,
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
66
morate odrediti njene glavne osi x i y:
x = s ⋅ n1 i y=s ⋅ n2
gdje su n1 i n2 broj najmanjih dijelova okularne skale.
Zadaci:
1. Konstruirajte nastajanje slike pomoću mikroskopa i izvedite relaciju za povećanje
mikroskopa.
2. Odredite vrijednost jednog dijela okularne skale pomoću dob tako što će te odrediti
najmanje pet različitih dob (odredite na više mjesta poklapanje okularne i objektne
skale). Pravu vrijednost i pripadnu grešku dob odredite računom pogrešaka.
3. Odredite veličinu jedne rasterske točkice pomoću izbaždarene okularne skale.
Izvršite deset mjerenja i izračunajte pravu vrijednost i pripadnu grešku veličine
rasterske točkice pomoću računa pogrešaka.
Pitanja:
1. Nacrtajte nastajanje slike u mikroskopu. Navedite karakteristike slike dobivene u
mikroskopu.
2. Definirajte moć razlučivanja mikroskopa. o kojim fizikalnim veličinama ovisi moć
razlučivanja?
3. Opišite sliku u mikroskopu za predmet koji je jako malen. Zašto kod promatranja
slike malog predmeta može nastati preklapanje susjednih točaka predmeta ?
4. Da li se pomoću promjene valne duljine svjetlosti koja obasjava predmet može
povećati moć razlučivanja mikroskopa? Kako se mijenja moć razlučivanja
mikroskopa ako se predmet nalazi u nekom optičkom sredstvu indeksa loma n u
odnosu na moć razlučivanja u zraku.
5. Koju ulogu u mjerenju veličine zadanog predmeta (rasterske točkice) pomoću
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K. Petric-Maretić
67
mikroskopa ima objektna skala, a koju okularna skala?
6. Opišite baždarenje okularne skale.
7. Na kojem položaju se nalazi predmet prilikom preslikavanja u mikroskopu u odnosu
na leću objektiva? Na kojoj udaljenosti se nalazi položaj slike u mikroskopu u
odnosu na ravninu promatranja (položaj oka)?
8. Zašto okularna skala nema unaprijed (tvornički) određene dimenzije, već je moramo
svaki put baždariti?
9. Što bi trebalo napraviti s mikroskopom da sliku predmeta možemo dobiti na zastoru?
10. Izvedite relaciju za povećanje mikroskopa. Da li ta relacija vrijedi za sistem bilo
kojih dviju leća?
11. Navedite optičke instrumente koji daju imaginarne slike i one koji daju realne slike.
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K.Petric-Maretić
68
12b ODREĐIVANJE ZARIŠNE DALJINE DIVERGENTNE LEĆE
POMOĆU SISTEMA LEĆA
Položaj imaginarne slike nije moguće odrediti direktnom metodom, budući da se slika
nalazi u prostoru između predmeta i leće i promatra se okom gledajući kroz sistem
(leću).
Mjerenje žarišne daljine divergentne leće pomoću imaginarnog predmeta
Jedan od načina da se izmjeri žarišna daljina divergentne leće je upotreba sistema dviju
leća (sabirne i rastresne) u kojem rastresna leća može dati realnu sliku. Da bismo
rastresnom lećom dobili realnu sliku, mora na tu leću naići konvergentan snop zraka
svjetlosti, koji u produžecima čini imaginaran predmet iza leće. Na slici 12.5. prikazan je
sistem sabirne i rastresne Leće koji uz povoljno odabrane udaljenosti između dviju leća
može dati konačnu realnu sliku. Ako u prikazanom sistemu preslikavanja odredimo
optičke veličine za prvo i drugo preslikavanje, moći ćemo ovom metodom odrediti
žarišnu udaljenost i optičku jakost rastresne leće.
Ukupna optička jakost Juk sistema dviju leća optičkih jakosti J1 i J2 na određenoj
udaljenosti u zraku dana je izrazom:
( ) ( ) dptJmdJJdJJJ uk ==⋅⋅−+= ,2121 (12. 3)
Ukupno povećanje puk može se prikazati relacijom puk = p1⋅ p2 , pri čemu su p1 i p2
povećanja prve i druge leće zadanog sistema.
Pribor:
optička klupa, izvor svjetlosti, konvergentna leća, divergentna leća, zastor
Tijek rada:
Na optičkoj klupi se nalazi izvor svjetlosti koji šalje paralelan snop zraka svJetlosti i
obasjava predmet P1 u obliku strelice izrezane u zaslonu na stalku (vidite sliku 12.5).
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K.Petric-Maretić
69
Sl. 12.5. Konstrukcija slike predmeta dobivena sistemom leća
Prvo postavite konvergentnu leću i nađite oštru sliku S1 na zastoru. Zatim izmjerite
pripadne optičke veličine (a1 ,b1) za konvergentnu leću. Nakon toga stavite divergentnu
leću između konvergentne leće i zastora, te odredite udaljenost d između leća. Sadašnji
položaj zastora određuje mjesto imaginarnog predmeta P2 za divergentnu leću. Pomičući
zastor nađite ponovo oštru sliku i odredite udaljenost slike od divergentne leće (b2).
Udaljenost a2 predmeta P2 od divergentne leće (što je u stvari slika dobivena
konvergentnom lećom) dobije se relacijom:
( )dba −−= 12
Pazite na predznake optičkih veličina (pogledajte tablicu u Uvodu)!
Zadaci:
1. Za deset proizvoljno odabranih parova vrijednosti a1i,b1i i di izračunajte računom
pogrešaka žarišnu daljinu sabirne Leće f1 i pripadnu optičku jakost J1, žarišnu daljinu
rastresne leće f2 i optičku jakost J2.
2. Odredite linearno povećanje leća za svako pojedino mjerenje.
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K.Petric-Maretić
70
3. Odredite ukupnu jakost sistema leća na udaljenostima d = 0, 5, 10, 15 i 20cm,
koristeći izračunate vrijednosti za optičke jakosti J1 i J2 prve i druge Leće. U
dijagramu Juk = f(d) prikažite ovisnost ukupne optičke jakosti o udaljenostima
između leća.
(Uz sve zadatke provedite račun pogreške).
Pitanja:
1. Izvedite izraz puk = p1 . p2 iz konstrukcije slike dobivene na sistemu leća u ovoj
vježbi (isti izraz vrijedi za povećanje bilo kojeg sistema od dvije leće, npr.
mikroskop).
2. Konstruirajte sliku za dva sistema, od kojih se jedan sastoji od dviju sabirnih leća, a
drugi od dviju rastresnih leća, ako je u oba slučaja predmet realan, uspravan i na
proizvoljnoj udaljenosti od prve leće. Opišite karakteristike konačno dobivene slike.
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K.Petric-Maretić
71
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K.Petric-Maretić
72
DODATAK
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K.Petric-Maretić
73
FIZIKA 2 primjer 1
1. Što je svjetlost? Prikažite intervale valnih duljina vidljive svjetlosti i povežite ih s bojama (bojenim ugođajima). Kako se izračuna frekvencija (ν) i energija (u J i eV) ako je zadana valna duljina elektromagnetskog vala? Na pr.: λlj=380nm, kolika je pripadna frekvencija i energija (J, eV). Isto to izračunajte za crvenu svjetlost, λcr=750nm (ν=? i E=?).
2. Lom svjetlosti na prizmi, općenito; skicirajte minimalni kut devijacije i prikažite
njegovu vrijednost ovisnu od kuta upada i karakteristika prizme. Staklena prizma vršnog kuta 380 ima za neku monokromatsku svjetlost minimalni kut skretanja od 270. Koliki je indeks loma zadanog stakla?
3. Dobivanje slike fotoaparatom; skica. Fotoaparat daje sliku predmeta na fotografskoj
ploči koja je udaljena od objektiva 75.5mm. Slika je 120 puta umanjena. Kolika je jakost objektiva i na kojoj se udaljenosti od objektiva nalazi predmet?
4. Objasnite ogib na pukotini. Izrazite vrijednosti ogibnih maksimuma kao funkciju
kuta ogiba. Skicirajte ogibni uzorak. Pukotina širine 14x10-5cm obasjana je paralelnim snopom bijele svjetlosti. Izračunajte razliku kutova između maksimuma modre (λm= 400 nm) i crvene (λc= 700 nm) svjetlosti promatranih u spektru prvog reda ogibne slike.
5. Čestična svojstva svjetlosti: objasnite fotoelektrični efekt i “česticu” koju nazivamo
foton; energija fotona. Najveća valna duljina koja uzrokuje fotoefekt u natriju iznosi 530nm. Natrij je obasjan svjetlošću koja izbacuje fotoelektrone najveće brzine koji se mogu zaustaviti naponom 3.0 V. Izračunajte valnu duljinu svjetlosti (u nm) i njenu energiju (u eV). U koje područje elektromagnetskih valova ubrajamo dobivenu svjetlost? Skica.
6. Što je fotometrija? Osnovne jednadžbe i fizikalne veličine fotometrije i njihove
mjerne jedinice. Lambertov zakon. Dva izvora svjetlosti, I1=1000cd i I2=3500cd nalaze se na međusobnoj udaljenosti 4m. Izračunajte ukupnu osvijetljenost: a) u sredini između izvora i b) 50cm od slabijeg izvora.
-------------------------------- Napomena: zadatke skicirajte; izvedite i objasnite izraze koji se traže.
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K.Petric-Maretić
74
FIZIKA 2 primjer 2
1. Preslikavanje u geometrijskoj optici. Što je slika, kako nastaje i kakve prirode može biti? Lom na tankim lećama: konstrukcija slike na pozitivnoj i negativnoj leći i na sistemu leća (mikroskop). Jakost leće (na pr.: koliku jakost imaju leće: f1= 20cm i f2= -5cm ?).
2. Nastajanje slike kod mikroskopa; skica. Mikroskop je sastavljen od objektiva žarišne
daljine 10mm i okulara žarišne daljine 4cm. Predmet se nalazi na 11mm od objektiva. Izračunajte: a) povećanje mikroskopa i b) duljinu tubusa (udaljenost leća), ako se slika nalazi na daljini jasnog vida, koja iznosi 25cm.
3. Objasnite ogib na optičkoj mrežici. Izrazite vrijednosti ogibnih maksimuma kao
funkciju kuta ogiba. Skicirajte ogibni uzorak. Na optičku mrežicu, koja ima 1500 zareza na dužini 3cm upada okomito monokromatska svjetlost valne duljine 650nm. Izračunajte: a) ukupni (najveći) broj maksimuma koji može dati zadana optička rešetka i b) kut koji zatvaraju zadnji i predzadnji maksimum. Skica.
4. Čestična svojstva svjetlosti: objasnite fotoelektrični efekt i “česticu” koju nazivamo
foton; energija fotona. Pod djelovanjem UV svjetlosti 200 nm iz pločice nikla izlaze elektroni. Koju razliku potencijala mora imati električno polje u kojem će se zaustaviti najbrži fotoelektroni, ako je izlazni rad 5,01 eV?
5. Mikroskop je sastavljen od objektiva žarišne daljine 10mm i okulara žarišne daljine
4cm. Predmet se nalazi na 11mm od objektiva. Izračunajte: a) povećanje mikroskopa i b) duljinu tubusa (udaljenost leća), ako se slika nalazi na daljini jasnog vida, koja iznosi 25cm.
6. Lom svjetlosti na prizmi, općenito; skicirajte minimalni kut devijacije i prikažite
njegovu vrijednost ovisnu od kuta upada i karakteristika prizme. Optička prizma čiji je vršni kut 60o načinjena je od stakla indeksa loma 1,65. Koliki je najmanji upadni kut zrake svjetlosti na bočnu stranu prizme, a da ne dođe do totalne refleksije pri izlasku svjetlosti iz prizme?
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K.Petric-Maretić
75
FIZIKA 2 primjer 3
1. Fermatov princip o širenju svjetlosnih zraka; izvedite zakon refleksije pomoću principa minimalnog vremena širenja svjetlosti između dviju točaka. Skica i dokaz.
2. Zadana je prizma indeksa loma 1,5 i kuta 400. Izračunajte a) kut minimuma
devijacije i b) pripadni kut upada. (Skica) 3. Objasnite ogib na uskoj prepreci (ili optičkoj mrežici); navedite uvjete za svijetle i
tamne pruge i prikažite ih skicom. Na optičku mrežicu, koja ima 2500 zareza na 3 cm, upada okomito vidljiva svjetlost intervala valnih duljina (375-750) nm. Izračunajte širinu spektra drugog reda (razliku kutova ogiba krajnjih valnih duljina vidljive svjetlosti za k=2) zadane optičke mrežice.
4. U sredini okruglog trga, radijusa R, nalazi se žarulja jakosti 5000 cd na rasvjetnom
stupu, visine h, koju možemo mijenjati. Na koju visinu moramo staviti žarulju ako želimo postići maksimalno osvjetljenje 15 lx upravo na rubu trga? Koliki je pripadni radijus trga?
5. Najveća valna duljina koja uzrokuje fotoefekt u natriju iznosi 530nm. Natrij je
obasjan svjetlošću koja izbacuje fotoelektrone najveće brzine koji se mogu zaustaviti naponom 2,0 V. Izračunajte valnu duljinu svjetlosti (u nm) i energiju (u eV) kojom je obasjan natrij. U koje područje elektromagnetskih valova ubrajamo dobivenu svjetlost? Skica. (h = 6.626⋅10-34 Js, e = 1.6⋅10-19 C, me= 9.1⋅10-31 kg)
6. Tanka konvergentna leća žarišne daljine 10cm daje realnu sliku nekog predmeta na
udaljenosti od 20cm. Kada neposredno uz tu leću postavimo drugu leću, realna slika istog predmeta nalazi se na udaljenosti od 40cm. Kolika je žarišna daljina druge leće i koliko je ukupno linearno povećanje ?
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K.Petric-Maretić
76
Ispitne teme, Fizika 2 I Geometrijska optika
1. Svjetlost u geometrijskoj optici. Izvori svjetlosti; vrste. Objasnite divergentan,
konvergentan i paralelan snop svjetlosti. Zakoni geometrijske optike.
2. Lom svjetlosti, zakon loma. Brzina svjetlosti u različitim optičkim sredstvima, indeks loma (apsolutni i relativni). Veza između valne duljine, frekvencije i brzine širenja vala. Objasnite navedenu relaciju. Koja od navedenih fizikalnih veličina ostaje nepromijenjena kod loma svjetlosti?
3. Totalna refleksija; granični kut loma. Optička vlakna; skica i objašnjenje.
4. Totalna refleksija, primjena totalne refleksije. Nastajanje duge. Fatamorgana (u toplijim i hladnijim dijelovima pri površini).
5. Totalna refleksija, primjena na prizmi; jednakokračna pravokutna prizma. Konstrukcija loma svjetlosti na navedenoj prizmi za skretanje ulaznog snopa za 900 i 1800. Objašnjenje.
6. Lom svjetlosti na planparalelnoj ploči. O čemu ovisi paralelan pomak zrake svjetlosti? Koliki je pomak ulaznog snopa svjetlosti koji ulazi okomito na planparalelnu ploču?
7. Lom svjetlosti na prizmi. Objasniti kut devijacije i kut minimalne devijacije. Monokromatska i polikromatska svjetlost. Lom pojedinih valnih duljina vidljive svjetlosti. Disperzija svjetlosti; spektar i širina dispergiranog snopa.
8. Pokažite da je kut minimalne devijacije za Gaussovu aproksimaciju (mali kutevi upada, u, uskog snopa svjetlosti i mali kut prizme, ϕ,) jednak izrazu:
δmin = ϕ ⋅ (n-1) 9. Disperziona moć prizme prikazana pomoću kuteva minimalne devijacije za F i
C apsorpcionu (Fraunhoferovu) liniju. Relativna disperzija prizme (u odnosu na srednju disperziju spektra, žutu, D, liniju. Abbeov broj, kao mjera disperzije prizme.
10. Preslikavanje u geometrijskoj optici. Uvjeti Gaussove optike (aproksimacije). Jednostavni sistemi za preslikavanje (sferni dioptar, leća). Jednadžba preslikavanja sfernog dioptra i leće. Opisati sve optičke veličine u jednadžbi preslikavanja i objasniti predznake navedenih optičkih veličina. Linearno preslikavanje.
11. Preslikavanje na ravnim sistemima; planparalelna ploča, prizma. Jednadžba preslikavanja ravnog dioptra.
12. Objasnite žarišta (slike i predmeta) leće. Kakva su žarišta slike za sabirnu i rastresnu leću. Kako definiramo pripadne žarišne daljine?
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K.Petric-Maretić
77
13. Konstrukcija realne i imaginarne slike za sabirnu (konveksnu, konvergentnu) leću za realan i imaginaran predmet. Područje preslikavanja slike konveksne leće za razne položaje realnog i imaginarnog predmeta.
14. Konstrukcija slike za rastresnu (konkavnu, divergentnu) leću za realan predmet. Područje preslikavanja slike konkavne leće za razne položaje realnog predmeta.
15. Dobivanje slika kod sistema leća. Objasnite imaginarni predmet u procesu postepenog preslikavanja (vježba iz praktikuma).
16. Pogreške (aberacije) u preslikavanjima realnih optičkih sistema; debele leće. Kromatska i sferna aberacija. Ispravljanje pogrešaka.
17. Optički instrumenti; podjela u odnosu na svojstva slike (realna, imaginarna). Objasnite realnu i imaginarnu sliku; nastajanje i promatranje navedenih slika.
18. Fotografski aparat. Konstrukcija slike; svojstva slike. Da li je objektiv fotoaparata samo jedna leća ili sistem leća. Ako je sistem, zašto?
19. Konstrukcija slike kod mikroskopa; povećanje mikroskopa. Daljina jasnog vida. Duljina tubusa. Položaj konačne slike dobivene preslikavanjem na mikroskopu; svojstva slike.
II Fotometrija
20. Definirajte područje ispitivanja fotometrije. Opišite energijske i fotometrijske veličine nekog izvora svjetlosti. Razlozi za definiranje fotometrijskih veličina. Ekvivalent između energijskih i fotometrijskih veličina.
21. Definirajte mjernu jedinicu za intenzitet izvora svjetlosti, kandelu (cd). Objasnite ekvivalent između energijskih i fotometrijskih veličina. Faktor efikasnosti izvora svjetlosti.
22. Definirajte slijedeće fotometrijske veličine: intenzitet izvora svjetlosti (I), svjetlosni tok (Φ) i količina svjetlosti (Q). Objasnite odnose između navedeni veličina.
23. Prostorni kut; objasnite ga i skicirajte. Kako ovisi prostorni kut o udaljenosti od točke promatranja a kako od površine koju zatvaraju te udaljenosti (izvodnice stošca)? Koliko iznosi puni prostorni kut?
24. Navedite vezu između intenziteta i toka izvora svjetlosti za točkasti i izotropni izvor svjetlosti.
25. Definirajte osvijetljenost plohe. Mjerna jedinica za osvijetljenost plohe. Jednadžba koja povezuje osvijetljenost plohe i intenzitet izvora svjetlosti (Lambertov zakon).
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K.Petric-Maretić
78
26. Izvedite relaciju za položaj (x) između dva izvora svjetlosti jakosti I1 i I2, koja se nalaze na udaljenosti d, u kojemu je osvijetljenost najmanja. Da li taj položaj ovisi o intenzitetu izvora svjetlosti?
27. Izvedite relaciju za visinu (h) izvora svjetlosti s koje izvor daje najveću osvjetljenost na nekoj udaljenosti (d) od podnožja izvora. Slika.
III Fizikalna optika
28. Što je svjetlost po svojoj prirodi? Koje fizikalne pojave pokazuju valna a koje čestična svojstva svjetlosti?
29. U koju vrstu valova ubrajamo svjetlost? Što je elektromagnetski val? Spektar elektromagnetskih valova i navedite jednostavno karakteristike pojedinih dijelova spektra.
30. Brzina širenja elektromagnetskih valova u vakuumu (zraku). U kojoj relaciji su povezani brzina, valna duljina i frekvencija? Koji je interval valnih duljina i frekvencija vidljive svjetlosti?
31. Interferencija i ogib. Zajednička svojstva ovih fizikalnih pojava. Svojstva uređaja za inteferenciju ili ogib; koje fizikalne veličine možemo izračunati mjerenjima u interferenciji ili ogibu; navedite primjer jednog od uređaja.
32. Objasnite interferenciju. Koji su uvjeti za svijetle i tamne pruge interferencije? Što su koherentni izvori svjetlosti? Objasnite interferenciju na jednom od uređaja? Koje fizikalne veličine možete izračunati iz odabranog uređaja za interferenciju? Izvedite ih.
33. S kojim od zakona geometrijske optike se ne slaže interferencija? Objasnite u kojim uvjetima postoji neslaganje s navedenim zakonom?
34. Objasnite ogib na prepreci; uvjeti za maksimume i minimume svjetlosti. Koje uređaje za ogib poznajete? Objasnite ih. Opišite jedan od uređaja za ogib detaljnije. Kako iz navedenih uređaja, mjereći položaje maksimuma i minimuma, možemo izmjeriti valnu duljinu svjetlosti? Kako možemo izračunati ukupni broj maksimuma za određenu valnu duljinu svjetlosti koja ulazi okomito na optičku mrežicu poznate konstante?
35. Objasnite ogib na pukotini; uvjeti za maksimume i minimume svjetlosti ovisni o kutu ogiba i širini pukotine. Objasnite razliku za uvjete maksimuma i minimuma kod prepreke (optičke mrežice) i pukotine. Kako možemo izračunati ukupni broj maksimuma za određenu valnu duljinu svjetlosti koja ulazi okomito na pukotinu poznate širine?
36. S kojim od zakona geometrijske optike se ne slaže ogib? Objasnite u kojim uvjetima postoji neslaganje s navedenim zakonom?
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K.Petric-Maretić
79
37. Jednadžba vala; objasnite dijelove vala koji opisuju titranje (na određenom položaju) i širenje tog titranja u prostor. Valni broj, K. Prikažite interferenciju valova pomoću zbrajanja dva koherentna vala. Koje su karakteristike interfrerentnog (rezultirajućeg) vala? Svojstva intenziteta svijetlih pruga interferencije u odnosu na intenzitete koherentnih valova; da li se intenziteti interferentnih pruga mijenjaju?
38. Jednadžba vala; objasnite dijelove vala koji opisuju titranje (na određenom položaju) i širenje tog titranja u prostor. Valni broj, K. Prikažite ogib valova na pukotini pomoću zbrajanja koherentnih valova snopa svjetlosti. Koje su karakteristike ogibnog (rezultirajućeg) vala? Svojstva intenziteta maksimuma kod ogiba dobivenog na pukotini; da li se intenziteti ogibnih maksimuma mijenjaju u odnosu na centralni, 0-ti, maksimum. Prikažite crtežom ogibne maksimum ovisne o kutu ogiba (razlici puteva).
39. Moć razlučivanja mikroskopa i veza tog fizikalnog pojma s ogibom. Na koji način se može povećati moć razlučivanja između dvije susjedne točke predmeta? Veza između moći razlučivanja mikroskopa i valne duljine kojom promatramo sliku objekta.
40. Koju prirodu svjetlosti opisuje fotoelektrični efekt? Objasnite tu pojavu i opišite ju jednadžbom. Opišite svaki član u jednadžbi fotoefekta. Što je foton svjetlosti; o čemu ovisi njegova energija i kako ju izračunamo? U kojem intervalu energija se nalaze fotoni bijele svjetlosti? Što je izlazni rad metala i koliko iznosi taj rad za neke metale (red veličine u elektronvoltima, eV)?
41. Jedinica za energiju elektrona, izraženu u elektronvoltima, eV. Povežite vrijednost energije 1 eV s energijom 1 J (džul).
42. Kako mjerimo energiju elektrona koji napuštaju metal u pojavi fotoelektričnog efekta? Prikažite dijagram ovisnosti energije elektrona (maksimalne) u fotoefektu i frekvencije fotona koji tu pojavu uzrokuju. Što je granična frekvencija?
43. Koliki je interval energija fotona vidljive svjetlosti čiji interval valnih duljina možemo pretpostaviti unutar vrijednosti od 400 do 700 nm? Izrazite energije u eV i J (džulima). Plankova konstanta iznosi 6,626 · 10-34 Js; objasnite njenu mjernu jedinicu.
IV Elektrostatika
44. Električni naboji. Raspodjela naboja na realnim (konačnim) tijelima. Gustoća naboja; prostorna, površinska i linijska. Električna sila. Usporedite tu silu s ostale tri vrste sila u prirodi.
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K.Petric-Maretić
80
45. Električna sila. Coulombov zakon. Usporedite tu silu s ostale tri vrste sila u prirodi. Kulonska konstanta i dielektrična konstanta. Električna sila između dva naboja koja se nalaze u nekom sredstvu različitom od vakuma.
46. Vodiči, poluvodiči i izolatori.
47. Električno polje, jakost električnog polja. Smjer električnih silnica pozitivnog i negativnog naboja. Sferno i homogeno električno električno polje. Jedinica jakosti električnog polja.
48. Električni potencijal i napon. Potencijal nabijene kugle, potencijal u homogenom električnom polju
49. Električni dipol. Energija električnog dipola.
50. Energija električnog polja; gustoća energije električnog polja.
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K.Petric-Maretić
81
LITERATURA: 1. P. Kulišić i V. Lopac: Elekromagnetske pojave i struktura tvari, Školska knjiga,
Zagreb, 2004. 2. V. Lopac, P. Kulišić, V. Vološek i V. Dananić: Riješeni zadaci iz
elekromagnetskih pojava i strukture tvari, Školska knjiga, Zagreb, 1992. 3. D. Horvat: Fizika, odabrana poglavlja, HINUS, Zagreb, 1999. 4. B. Mikuličić, M. Varićak i E. Vernić: Zbirka zadataka iz fizike, Školska knjiga,
Zagreb, 2006. 5. V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, K. Petric-Maretić i D. Modrić: Vježbe iz
fizike 2, Laboratorijske skripte za studente Grafičkog fakulteta, Zagreb, 2006.
Neke elektronske adrese: HyperPhysics; http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hph.html Molecular Expressions: http://micro.magnet.fsu.edu/index.html Olympus Microscopy Resource Center: http://www.olympusmicro.com/primer/index.html e-skola, Fizika: http://eskola.hfd.hr/
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K.Petric-Maretić
82
SADRŽAJ
UVOD 1
I. GEOMETRIJSKA OPTIKA 3
1. OSNOVNI ZAKONI GEOMETRIJSKE OPTIKE 3
2. PRESLIKAVANJE U GEOMETRIJSKOJ OPTICI 7
2. 1. Optički sistemi 7
2. 2. Predmet i slika 9
2. 3. Zakoni preslikavanja 9
II. FIZIKALNA OPTIKA 19
III. FOTOMETRIJA 23
1. OSNOVNE FOTOMETRIJSKE VELIČINE 23
2. OSNOVNI FOTOMETRIJSKI ZAKONI 25
IV. FIZIKA BOJA 27
VJEŽBE
7. PLANPARALELNA PLOGA 35
8. LOM SVJETLOSTI PRI PROLAZU KROZ OPTIČKU PRIZMU 40
9. ODREĐlVANJE ŽARIŠNE DALJINE KONVERGENTNE I DIVERGENTNE
LEĆE 45
9. a ODREĐlVANJE ŽARIŠNE DALJINE KONVERGENTNE LEĆE 45
9. b ODREĐIVANJE ŽARIŠNE DALJINE DIVERGENTNE LEĆE 49
10. PROV JERA LAMBERTOVOG ZAKONA 53
11. ODREĐIVANJE VALNE DULJINE SVJETLOSTI OPTIČKOM RESETKOM 57
12. OPTIČKI SISTEMI 62
12 a MJERENJE DUŽINE MIKROSKOPOM 62
12 b ODREĐIVANJE ŽARIŠNE DALJINE DIVERGENTNE LEĆE POMOĆU
SISTEMA LEĆA 69
Vježbe iz fizike 2; optika i fotometrija
V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, D. Modrić i K.Petric-Maretić
83