Γεωμετρική Οπτική (Ε)

Στην άσκηση προσδιορίζονται τα σφάλματα, η στατιστική επεξεργασία πειραματικών δεδομένων, καθώς και η δημιουργία γραφικής παράστασης από πειραματικά δεδομένα.

Στόχοι Ενότητας

Η άσκηση αυτή αποσκοπεί στην κατανόηση της έννοιας των σφαλμάτων μέτρησης, της εκτίμησής των, καθώς και του τρόπου παρουσίασης των αποτελεσμάτων. Επιπρόσθετα γίνεται και μία εισαγωγή στην μελέτη των γραφικών παραστάσεων. Είναι άσκηση εισαγωγικού χαρακτήρα της οποίας η κατανόηση θα βοηθήσει σημαντικά στη σωστή διεξαγωγή των εργαστηριακών ασκήσεων που ακολουθούν.

Λέξεις Κλειδιά

Σφάλμα μέτρησης, μέση τιμή μετρήσεων, απόκλιση, τυπικό σφάλμα μέσης τιμής, επί τοις εκατό σφάλμα, γραφική παράσταση, κλίση καμπύλης.

Ο δείκτης διάθλασης n ενός διαφανούς οπτικού μέσου είναι ένα ιδιαίτερο σημαντικό φυσικό μέγεθος στην οπτική. Ο δείκτης διάθλασης όχι μόνο μεταβάλλεται από υλικό σε υλικό αλλά έχει και σημαντική εξάρτηση από την συχνότητα του φωτός που χρησιμοποιείται.

Σε αυτή την άσκηση υπολογίζεται ο δείκτης διάθλασης διαφανούς οπτικού μέσου υπό μορφή πρίσματος χρησιμοποιώντας μονοχρωματική δέσμη Laser που εκπέμπει σε συγκεκριμένο, γνωστό μήκος κύματος. Η μέθοδος υπολογισμού του στηρίζεται στον πειραματικό προσδιορισμό της γωνίας ελαχίστης εκτροπής σε πρίσμα γνωστής, θλαστικής γωνίας.

Στόχοι Ενότητας  

Στην άσκηση αυτή γίνεται επίδειξη του νόμου του Snell, ενώ ταυτόχρονα μελετάται η πορεία ακτίνας μέσα από πρίσμα. Σκοπός της άσκησης είναι η κατανόηση της εκτροπής των φωτεινών ακτίνων λόγω της μετάβασή τους από ένα οπτικό μέσο σε ένα άλλο και μερικές από τις εφαρμογές αυτές.

Λέξεις Κλειδιά

Δείκτης διάθλασης, νόμος Snell, εκτροπή ακτίνας, πρίσμα, γωνία εκτροπής.

Στο πείραμα αυτό θα δούμε τη λειτουργία των λεπτών φακών, θα αποκτήσουμε εμπειρία στην ευθυγράμμιση απλών οπτικών διατάξεων και θα προσδιορίσουμε την εστιακή απόσταση συγκλίνοντα φακού από τη γραμμική μεγέθυνση του ειδώλου.

Στόχοι Ενότητας    

Η κατανόηση της έννοιας της μεγέθυνσης, του σχηματισμού πραγματικών και μη ειδώλων, καθώς και η  επίδειξη της μεγέθυνσης του ειδώλου αποτελούν τον σκοπό αυτής της άσκησης.

Λέξεις Κλειδιά  

Γενικά χαρακτηριστικά φακών, εστιακή απόσταση φακού, σχηματισμός ειδώλου, πραγματικό είδωλο, μεγέθυνση ειδώλου.

Στην άσκηση αυτή θα προσδιορίσουμε την εστιακή απόσταση συγκλίνοντα φακού από τις θέσεις αντικειμένου – φακού και ειδώλου – φακού ενώ ταυτόχρονα εισάγεται η έννοια της γραμμικής μεγέθυνσης .

Στόχοι Ενότητας  

Η κατανόηση του σχηματισμού πραγματικών και μη ειδώλων καθώς και η  επίδειξη της μεγέθυνσης του ειδώλου αποτελούν τον σκοπό αυτής της άσκησης.

Λέξεις Κλειδιά

Γενικά χαρακτηριστικά φακών, εστιακή απόσταση φακού, απόσταση αντικειμένου – φακού και ειδώλου – φακού, σχηματισμός ειδώλου, πραγματικό είδωλο, μεγέθυνση ειδώλου.

Τα διαστημόμετρα, τα μικρόμετρα και τα σφαιρόμετρα είναι όργανα που χρησιμοποιούνται για την μέτρηση της διάστασης του μήκους, του πάχους αλλά και της ακτίνας καμπυλότητας σφαιρικών επιφανειών αντίστοιχα. Στην άσκηση μελετάται η χρήση των οργάνων αυτών και προσδιορίζεται η ακρίβεια των αντιστοίχων μετρήσεων.

Στόχοι Ενότητας  

Στόχος της άσκησης είναι η εξοικείωση του ασκούμενου με τα συστήματα μέτρησης αποστάσεων στην οπτική και με έννοιες όπως : ακρίβεια μέτρησης, σφάλμα μέτρησης, σφάλμα ανάγνωσης.

Λέξεις Κλειδιά  

Bερνιέρος, σταθερά  βερνιέρου, σφάλμα ανάγνωσης, διαστημόμετρο, σφαιρόμετρο.

Στις περισσότερες εφαρμογές  της οπτικής χρησιμοποιούνται συστήματα φακών με σκοπό την βελτίωση των οπτικών χαρακτηριστικών τους. Στην άσκηση αυτή γίνεται ανάπτυξη μεθόδου προσδιορισμού των εστιακών αποστάσεων ενός συστήματος δύο φακών. Η άσκηση αυτή είναι συμπληρωματική της άσκησης : Εύρεση εστιακής απόστασης συστήματος φακών με την μέθοδο του Newton : Ο16

Στόχοι Ενότητας   

Σκοπός της άσκησης είναι η εύρεση της εστιακής απόστασης των επιμέρους φακών που αποτελούν σύστημα φακών, καθώς και η εύρεση της ισοδύναμης εστιακής απόστασης του συστήματος.

Λέξεις Κλειδιά   

Ισοδύναμη εστιακή απόσταση, οπίσθια εστιακή απόσταση, ισοδύναμη εστιακή απόσταση.

Ο δείκτης διάθλασης n ενός διαφανούς οπτικού μέσου είναι ένα ιδιαίτερο σημαντικό φυσικό μέγεθος στην οπτική. Ο δείκτης διάθλασης όχι μόνο μεταβάλλεται από υλικό σε υλικό αλλά έχει και σημαντική εξάρτηση από την συχνότητα του φωτός που χρησιμοποιείται.

Σε αυτή την άσκηση υπολογίζεται ο δείκτης διάθλασης διαφανούς οπτικού μέσου υπό μορφή πρίσματος χρησιμοποιώντας μονοχρωματική δέσμη Laser που εκπέμπει σε συγκεκριμένο, γνωστό μήκος κύματος. Η μέθοδος υπολογισμού του στηρίζεται στον πειραματικό προσδιορισμό της γωνίας ελαχίστης εκτροπής ε_min  σε πρίσμα γνωστής, θλαστικής γωνίας Α.

Στόχοι Ενότητας   

Η άσκηση αυτή αποσκοπεί στην κατανόηση της εκτροπής των ακτίνων λόγω του φαινομένου της διάθλασης και την εφαρμογή των στην Φυσική της όρασης.

Λέξεις Κλειδιά

Nόμος του Snell, ορική ή κρίσιμη γωνία, ολική ανάκλαση, διάθλαση,  δείκτης διάθλασης.

Στην άσκηση αυτή υπολογίζονται πειραματικά δυο από τα πιο σημαντικά οπτικά σφάλματα (η αποκλίσεις) που παρουσιάζονται όταν φωτεινές ακτίνες διέλθουν δια μέσου ενός φακού α) το σφάλμα σφαιρικότητας και β) το χρωματικό σφάλμα.

Στόχοι Ενότητας  

Η άσκηση αυτή αποσκοπεί στην κατανόηση της εκτροπής των ακτίνων από ένα μη ιδανικό-πραγματικό φακό και των σφαλμάτων που δημιουργούνται.

Λέξεις Κλειδιά  

Αξονικές αποκλίσεις, αποκλίσεις χρωματικές, σφαιρικές αποκλίσεις.

Αξιοποιώντας τις μετρήσεις των γωνιών πρόσπτωσης, διάθλασης α και δ αντίστοιχα μίας πολύ στενής φωτεινής δέσμης που προσπίπτει σε διαφανές σώμα συγκεκριμένου γεωμετρικού σχήματος (επιπεδόκυρτου φακού), αρχικά επιβεβαιώνεται ο νόμος του Snell και στην συνέχεια υπολογίζεται ο δείκτης διάθλασης (n) του διαφανούς σώματος. Επίσης από την απ’ ευθείας μέτρηση της ορικής γωνίας α_ο σε μία διαχωριστική επιφάνεια προσδιορίζεται ο άγνωστος δείκτης διάθλασης (n) του υλικού.

Στόχοι Ενότητας   

Στην άσκηση αυτή επιδεικνύεται ο νόμος της διάθλασης μέσα από το φαινόμενο της ολικής ανάκλασης με σκοπό την εξοικείωση του φοιτητή με την εφαρμογή των νόμων της Οπτικής .

Λέξεις Κλειδιά   

Nόμος του Snell, ορική ή κρίσιμη γωνία, ολική ανάκλαση, διάθλαση,  δείκτης διάθλασης.

Στις περισσότερες εφαρμογές  της οπτικής χρησιμοποιούνται συστήματα φακών με σκοπό την βελτίωση των οπτικών χαρακτηριστικών τους. Στην άσκηση αυτή γίνεται ανάπτυξη μεθόδου του Newton για τον προσδιορισμού των εστιακών αποστάσεων ενός συστήματος δύο φακών.

Στόχοι Ενότητας   

Σκοπός της άσκησης είναι η μελέτη της εστιακής απόστασης συστήματος φακών , η εύρεση της ισοδύναμης εστιακής απόστασης του συστήματος αυτού καθώς και η εύρεση της εστιακής απόστασης των επιμέρους φακών χρησιμοποιώντας τη μέθοδο του Newton.

Λέξεις Κλειδιά  

Ισοδύναμη εστιακή απόσταση, οπίσθια εστιακή απόσταση, ισοδύναμη εστιακή απόσταση.

Οι μεγεθυντικοί φακοί ή απλά μικροσκόπια (magnifiers) χρησιμοποιούνται για την παρατήρηση μικροσκοπικών αντικειμένων ώστε να γίνουν καθαρά παρατηρήσιμες οι λεπτομέρειες τους. Στην άσκηση αυτή μελετώνται οι τρόποι υπολογισμού της μεγέθυνσης που επιτυγχάνεται με τους μεγεθυντικούς φακούς καθώς και διάφορες χαρακτηριστικές ιδιότητες αυτών ό- πως π.χ. η διακριτική τους ικανότητα κ.α.

Στόχοι Ενότητας  

Η κατανόηση ευνοιών στην οπτική,  όπως  γωνία οράσεως, μεγέθυνση, ισχύς φακού, διακριτική ικανότητα φακού και διακριτικό όριο φακού είναι ο στόχος της ενότητας.

Λέξεις Κλειδιά    

Γωνία οράσεως, μεγέθυνση, ισχύς φακού, διακριτική ικανότητα φακού, διακριτικό όριο φακού.