План – сочива

План стакла су стакла без оптичке јачине (без диоптрије). Производе се са равним или сферним граничним површинама. Облици план стакала приказани су на сликама 1. и 2.:

Слика 1.: План -стакло са равном површином.

Слика 2.: План -стакло са закривљеном површином.

План – стакала се у оптици наочара употребљавају:

• за израду диоптријских наочара (нпр. једно око захтева корекцију, а друго је еметропно),
• код заштитних наочара (за заштиту ока од механичких, хемијских и других повреда),
• код наочара за сунце (за заштиту ока од UV-зрачења, од бљештавог сунчевог светла итд…),
• код наочара за рад на рачунару (ове наочаре се користе за рад на рачунару, мобилном телефону и приликом гледања телевизора),
• за израду наочара без диоптрије (нпр. као модни детаљ или због естетског разлога: сакривања одређене мане на лицу итд…).

Менискус сочива

Зависно од технологије израде, сочива могу бити: биконвексна или биконкавна (приказана под (1) и (4) на слици 1.), планконвексна или планконкавна (показана под (2) и (5)) и менискус сочива (приказана под (3) и (6)).

Слика 1. Врсте сферних сочива

Менискус сочива се највише користе у корекцији видних аномалија од свих сферних сочива, јер имају најмању деформацију слике (најмањи астигматизам косих зрака).

Менискус сочивима је предња површина конвексна (испупчена), а задња конкавна (издубљена).

Постоје сабирна менискус сочива (конкавно-конвексна) и расипна менискус сочива (конвексно-конкавна). Менискус сочива се праве тако да им је једна површина стална (константна) по питању закривљености, тј. диоптрије, а друга површина им је променљива. Стална површина код сабирног менискус сочива је задња, односно конкавна, а код расипног менискус сочива је предња, односно конвексна површина стална.

Сабирна менискус сочива су, без обзира на технологију израде, дебља у центру, док су расипна менискус сочива дебља на периферији.

Менискус сочива се према величини сталне површине деле на:

• перископска сочива,
• полушкољкаста сочива,
• шкољкаста сочива и
• строго-стигматична сочива.

Aстигматична сочива

Астигматичана (или цилиндрична) сочива су сочива која коригују астигматизам.

За разлику од сферних сочива која имају све меридијане исте, астигматична сочива имају од значаја два главна меридијана (они су међусобно нормални): један који прелама најјаче и један најслабије, а између њих је бесконачно много осталих меридијана. У најбољем случају, коригујемо астигматизам по два главна меридијана док остали остају некориговани. Људи са астигматизмом прихватају овакву, у суштини површну корекцију. Реч је о томе да анализаторски центар за вид у мозгу максимално користи прецизне информације са ова два главна меридијана, а занемарује збуњујуће и нејасне слике са осталих меридијана.

Преламање светлости по главним меридијанима ствара на оптичкој оси тзв. жижне линије (фокале), које су окренуте под правим углом једна у односу на другу. Жижне линије се налазе на некој удаљености једна од друге.

Цилиндричну површину карактерише оса цилиндра. Цилиндричне површине могу бити сабирне (конвексне), које представљају одсечак цилиндра и расипне (конкавне), које представљају отисак цилиндра.

Главне врсте астигматичних сочива (према геометрији граничних површина) су:

1. Планцилиндрична сочива,
2. Бицилиндрична сочива,
3. Сфероцилиндрична сочива и
4. Сфероторична сочива.

За цилиндричну граничну површину се дефинише оптичка јачина на сличан начин као код сферне површине.

Планцилиндрична сочива

Код планцилиндричних сочива једна површина је цилиндрична, а друга је план.

Како план површина нема оптичку јачину, у том случају укупну оптичку јачину планцилиндричног сочива спада на цилиндричну површину.

Код овог сочива исто имамо два главна меридијана. У једном главмом меридијану нема преламања (неактивни меридијан), док у другом меридијану (активни меридијан) преламање је максимално и и једнако означеној јачини планцилиндричног сочива (планцилиндра).

Дакле, планцилиндрична сочива имају од интереса само један главни меридијан (активни меридијан) који ствара фокалу (жижну линију) која је паралелна са осом цилиндра АВ (односно налази се под углом од 90 степени у односу на активни меридијан) што је приказано на слици 1.

Слика 1. Преламање светлости кроз конкавно планцилиндрично сочиво (горња слика) и конвексно планцилиндрично сочиво (доња слика). Зраци се скупљају у фокалу која је у првом случају лево од осе АВ планцилиндра , а у другом случају се налази десно од осе АВ планцилиндра .

Бицилиндрична сочива

Код ових сочива су обе граничне површине цилиндричне. Овакво сочиво можемо посматрати као да се састоји од два планцилиндрична сочива која су приљубљена својим план странама.

Сваки поменути планцилиндар има и своју осу. Обично се бицилиндрична сочива израђују тако да обе осе затарају одређени угао. Уколико тај угао износи 90 степени, тада се такво бицилиндрично сочиво зове укрштени цилиндар. Ако је тај угао већи или мањи од 90 степени, онда се такво бицилиндрично сочиво зове коси цилиндар.

И код бицилиндричног сочива имамо два главна меридијана: меридијан најјачег и меридијан најслабијег деловања (постављених под правим углом) који стварају фокале (жижне линије).

Сваки коси цилиндар се може прерачунати у укрштени цилиндар, а сваки укрштени цилиндар у сфероцилиндар.

Комбинације код бицилиндара могу бити са истим предзнацима, а то се догађа када имамо два сабирна или два расипна цилиндра, а такође и са другим различитим предзнацима,

Сфероцилиндрична сочива. СФероторична сочива.

Сфероцилиндрична сочива

Код ових сочива једна површина је сферна, а друга је цилиндрична. Као и код раније споменутих астигматичних сочива имамо меридијан најјаче и меридијан најслабије оптичке јачине.

Сфероторична сочива

Ова сочива су најбоља (најквалитетнија) јер практично немају астигматизам косих зрака.

Код ових сочива имамо такође два главна меридијана међусобно окренута под правим углом. То су меридијан најјаче и најслабије оптичке јачине.

Сфероторична сочива имају једну површину сферну, а другу торичну (која подсећа на спљоштену лопту).

Код сфероторичних сочива је увек једна површина сабирна, а друга расипна. Сабирна страна је увек окренута према предмету. Ако је спољашна површина торична (она је дакле сабирна) ради се о спољашњем торусу, а ако је унутрашња површина торична, реч је о унутрашњем торусу.

Афакија

Афакија је стање ока коме недостаје очно сочиво и настаје после хируршког вађења сочива.

Узрок настанка афакије је готово увек последица оперативног уклањања сочива услед катаракте. Ретко се сочиво уклања услед луксације сочива, а веома ретко услед урођених недостатака сочива.

Aфакично око је врло хиперметропно (око +10 диоптрија) и недостаје му акомодација.

Постоје три начина корекције афакије. Први начин корекције афакије је корекција наочарима са јачином од око +10 диоприја. Ако се операција изврши на само једном оку, наочаре се не могу носити због разлике добијених слика на мрежњачи. Само ако су оба ока оперисана, афакија се може кориговати наочарима. Недостаци овог начина корекције су: тешке и неудобне наочаре, висока оптичка аберација и призматични ефекат.

Други начин корекције афакије је корекција контактним сочивима. Овај начин корекције се примењује када је афакија присутна на једном оку, а такође и када постоји обострано, на оба ока. И овај метод, са низом предности, такође има недостатке. Главни недостатак овог вида корекције је што старе особе врло тешко могу стављати и скидати сочива.

Трећи начин корекције је уградња вештачког сочива (слика 1.) уклањањем нефункционалног природног очног сочива. Вештачко сочиво је истих димензија као и природно и поставља се на исто место у оку. Стање ока са вештачким сочивом се зове псеудоафакија, што значи да око има сочиво, али не сопствено, него лажно (псеудо). 

Изглед и величина вештачког (интраокуларног) сочива.

Oсновне величине у динамици: маса, импулс и сила

Основне величине у динамици су: маса, импулс и сила.

МАСА

Маса је једна од основних карактеристика физичких тела (материје). Свако тело има неку масу. Маса је стална – непроменљива величина (осим када се тело креће великим брзинама блиским брзини светлости).

Маса је oсновна физичка величина.

Маса представља меру инертности тела. Инертност је особина тела да се одупиру промени стања кретања. Инертност зависи од масе: тело веће масе се теже покреће са места и теже зауставља него тело мање масе.

Маса је скаларна и увек позитивна величина. Она је адитивна величина, а то значи да је укупна маса скупа тела или сложеног тела једнака збиру маса појединих тела (или делова тела) .

Ознака за масу је мало слово m. Јединица масе је килограм (kg).

ИМПУЛС

Импулс је физичка величина одређена производом масе и брзине тела:

р= m v

Jeдиница импулса је килограм пута метар у секунди (kg m/s).

Импулс тела је векторска величина.

Интензитет импулса је једнак производу масе и брзине тела. (р= m v), a правац и смер импулса се поклапа са правцем и смером брзине тела (слика 1).

слика 1. правац и смер брзине тела је исти као и правац и смер импулса.

СИЛА

Сила је мера узајмног деловања два тела. Сила настаје када једно тело делује на друго тело. Силу не видимо, али осећамо, односно видимо њено дејство.

Сила је векторска величина одређена бројном вредношћу, правцем , смером и нападном тачком.

Нападна тачка је место на телу у коме делује сила (слика 2.)

Слика 2.

Сила се означава великим словом латинице F ( од латинске речи fortis – сила ).

Јединица за мерење силе је њутн (N).

За мерење силе користи се мерни инструмент који се назива динамометар.

ЗАДАЦИ ЗА ДОМАЋИ РАД:

1. Колики је импулс тела масе m=5 kg, када се оно креће брзином v= 3,6 km/h?
2. Teнисер при сервису удара тениску лоптицу масе m=60 g. Лоптица при том добија брзину од v= 180 km/h. Који импулс прими лоптица?

Примена интерференције

Интерференција светлости има важну примену у науци и техници (индустрији), као што је: одређивање малих углова и дужина, испитивање квалитета обраде површина, одређивање таласних дужина светлости, одређивање индекса преламања, у астрономији, метеорологији итд.

Мајкелсонов интерферометар

Интерферометри су оптички инструменти чији се рад заснива на појави интерференције.

Мајкелсонов интерферометар је уређај који раздваја сноп светлости на два снопа који имају одвојене путање и поново се састају на детектору. Уређај се састоји од извора монохроматске светлости (натријумова лампа или ласер), делитеља снопа, два равна огледала (од којих је једно покретно) и детектора (телескопа или белог застора).

сл 1

Светлост из извора наилази на делитељ снопа (на слици 1. означено као полупропустљива плочица Р) где део светлости пролази ка огледалу М₂ које је непокретно, док се други део светлости рефлектује према огледалу М₁ које се може померати. Светлост са другог огледала рефлектује се према полупропусној плочици, где се спаја са снопом рефлектованог са покретног огледала (где отприлике пола енергије иде према детектору а друга половина натраг у извор). Та светлост наилази на детектор где се види интерференциона слика у облику концентричних прстенова. Помоћу шрафа се може померати огледало М₁ и на тај начин може да се мења интерференциона слика. На детектору (застору или телескопу) долази до конструктивне интерференције када се путеви једног и другог снопа разликују за целу таласну дужину. Када се путеви једног и другог снопа разликују за пола таласне дужине долази до деструктивне интрфренције. Услов за интерференцију за светле пруге:

2d=kλ

d је растојање за које се помери покретно огледало. k je цео број и представља број светлих пруга у видном пољу дурбина (телескопа). λ је таласна дужина светлости.

Помоћу Мајкелсоновог интерферометра се могу испитивати и површине сочива.

Њутнови прстенови

Њутнови прстенови представљју интерференциону слику која се састоји од светлих и тамних концентричних кругова. Њутнови прстенови настају на такозваним Њутновим стаклима. Њутнова стакла се састоје из планконвексног сочива и план-паралелне плоче.

Њутнови прстенови се могу добити када се светлост пропусти кроз оптички систем који се састоји од планковексног сочива и подлоге од стакла на коју је постављен сферни део сочива. Цео систем се налази у ваздуху. Светлост пада нормално на површину сочива и један део снопа се одбија од доње површине сочива и враћа назад. Други део светлости пролази кроз сочиво, прелама се у ваздушни слој између сочива и стакла, те се одбија од стакла и враћа истим путем назад. На местима где се светлосни зраци срећу долази до интерференције.

За тамне прстенове важи:

r² =kRλ

где je r полупречник k-тог тамног прстена, R је полупречник кривине сочива, λ је таласна дужина светлости.

За светле прстенове важи:

r² =(2k+1)Rλ/2

где je r полупречник k-тог светлог прстена, R је полупречник кривине сочива, λ је таласна дужина светлости.

Изглед Њутнових прстенова.

ДОМАЋИ ЗАДАТАК:

1. Када се огледало Мајкелсоновог интерферометра помери за d = 0,15 mm на једну и на другу страну посматрач изброји k = 810 светлих пруга које пролазе кроз видно поље дурбина. Колика је таласна дужина употребљене монохроматске светлости?
2. Пречник четвртог (k = 4) тамног Њутновог прстена износи d = 9,4 mm, док је полупречник кривине сочива R = 8 m. Колика је таласна дужина употребљене монохроматске светлости?

Артиљеријски дурбин

Вежба бр. 2.: ђ) Нацртати артиљеријски дурбин и простирање зрака кроз њега.

Артиљеријски дурбини су основни осматрачки инструменти. Примењују се у скоро свим родовима копнене војске. Одликују се тиме што имају велико увеличавање, стереоскопност, перископност и стабилност при раду. Осим основне намене-осматрања, користе се и за мерење углова и даљина при руковању артиљеријском ватром, затим при одређивању места циља, репера, оријентира и сл.

Дурбин се састоји из ових главних делова:

• Оптичке цеви дурбина (служе за смештај оптичког система инструмента),
• Носача са механизмом за усмеравање по висини (служи за спајање оптичких цеви и угломера, и за усмеравање по висини),
• Месне справе (служи за мерење вертикалних углова и за довођење оптичке осе дурбина у хоризонтални положај), и
• Угломера (служи за мерење хоризонталних углова).

Слика 1.: Оптичка шема артиљеријског дурбина и простирање зрака кроз њега.

Оптички систем дурбина (слика 1.) исти је у обе монокуларне цеви, с тим што се у десној цеви налази и кончаница. Оптички елементи дурбина су: (1) – заштитно стакло, (2) – правоугла призма, (3) – објектив, (4 и 5) – призме обртног система, (6) – кончаница и (7 и 8) – сочива окулара (окулар).

Заштитно стакло је план-паралелна плоча. Она херметички затвара улазни отвор дурбина да би заштитила унутрашњост дурбина од разних атмосферских, хемијских, механичких и других утицаја.

Правоугла призма са једном одбојном површином прелама зраке под углом од 90 степени и окреће слику предмета за 90 степени по висини или на страну, што зависи од тога у којем се положају налазе оптичке цеви дурбина (хоризонталном или вертикалном).

Објектив служи да у својој жижној равни формира стварни и умањени лик предмета. Истовремено, он окреће лик предмета за 180 степени на страну и по висини.

Обртни систем има двојаку улогу: исправља лик предмета и мења правац снопа зракова за 90 степени, тако да се у жижној равни објектива добија стварни и правилан лик предмета. Обе призме обртног система су спојене и правоугле. Прва има једну, а друга две одбојне површине.

Кончаница је план-паралелна плочица постављена у жижној равни објектива. На њој је угравирана угломерна мрежа – од крста кончанице са сваке стране по 0-30 подељака. Кончаница се може окретати помоћу прстена на коме се налази месна справа.

Окулар служи за увећање лика предмета и поделе кончанице.

Koмплет дурбина сачињавају: дурбин, троножац са навлаком, кутија дурбина, оптички додатак, прибор за осветљавање, прибор за чишћење, прибор за алат у посебним условима, кутија са резервним сијалицама и техничка књижица.

Слика 2.: Спољашњи изглед артиљеријског дурбина

Слика 3.: Артиљеријски дубин у положају хоризонтално постављених цеви