BIO103 –Φυσικ 2019)€¦ · Οι διααραχές ης εσίασης ων εικόνων...

Διάλεξη 10

BIO103 – Φυσική (Χειμερινό εξάμηνο 2020)

ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ

(Κεφάλαια 26-29, Hewitt)(Κεφάλαια 22-24, Freedman)

https://bio103-physics-uoc.weebly.com/

ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΣ

Ακίνητο φορτίο▪ Ηλεκτρικό πεδίο

Κινούμενο φορτίο▪ Ηλεκτρικό πεδίο

▪ Μαγνητικό πεδίο

ΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ

Ακίνητος μαγνήτης▪ Μαγνητικό πεδίο

Κινούμενος μαγνήτης▪ Μαγνητικό πεδίο

▪ Ηλεκτρικό πεδίο

2

Το ηλεκτρικό και το μαγνητικό πεδίο μέσω της ταλάντωσης τους αναπαράγουν το ένα το άλλο και συνιστούν ένα ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΚΥΜΑ

Τι είναι ένα HM κύμα;▪ Μια διαδιδόμενη

διαταραχή

▪ Δεν απαιτεί φυσικό μέσο διάδοσης

▪ Αφορά ταλαντευόμενα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία

▪ ΗΜ κύματα▪ Ακτίνες Χ

▪ Μικροκύματα

▪ Ραδιοκύματα

▪ ….

3

https://www.sciencenewsforstudents.org/article/galaxy-drags-trail-newborn-stars

2 συνιστώσες▪ Ηλεκτρική

▪ Μαγνητική Εγκάρσιο κύμα

▪ Κάθετα μεταξύ τους

▪ Κάθετα στην διεύθυνση διάδοσης

Ταχύτητα κύματος▪ v=c=2.99792 × 108 m/s

▪ Στο κενό

▪ Σε άλλα μέσα τι ισχύει;

4https://byjus.com/physics/characteristics-of-em-waves/

c=λ·f

5

Νόμος του Gauss

Νόμος του Gauss για τον μαγνητισμό

Νόμος του Faraday

Νόμος των Ampere - Maxwell

D: Ηλεκτρική πυκνότητα ροήςΕ: Ηλεκτρικό πεδίοΒ: Μαγνητικό πεδίοH: Μαγνητική πυκνότητα ροήςJ: Πυκνότητα ρεύματος

https://www.badideatshirts.com/and-god-said-and-then-there-was-light-maxwell-s-equations-t-shirt

6

7

8http://ubphoria.blogspot.com/2008/03/light-of-suns-ii.html

Ez(x,t)=E0·cos(k·x-ω·t+φ) Βy(x,t)=B0·cos(k·x-ω·t+φ) k

▪ Κυματικος αριθμός▪ k=2·π/λ

ω▪ Γωνιακή ταχύτητα▪ ω= 2·π·f

φ▪ Αρχική φάση του κύματος▪ Ποιο σημείο του κύκλου της

ταλάντωσης αντιστοιχείαστις αρχικές συνθήκες x=0 και t=0

9

Εμποδίζει τα οστικά κατάγματα

Εμποδίζει την οστεοπόρωση Μειώνει τον κίνδυνο

εμφάνισης καρκίνου Μειώνει τον κίνδυνο

εμφάνισης διαβήτη Προστατεύει ενάντια σε

καρδιαγγειακές παθήσεις Μειώνει τον κίνδυνο

εμφάνισης σκλήρυνση κατά πλάκας

Βελτιώνει τη διάθεση Διευκολύνει την λειτουργία

του ανοσοποιητικού συστήματος

….

10https://www.paediatricnutrition.com/calcium-vitamin-d-teens/

https://www.venizeleio.gr/vitamini-d-apantisis-se-synithi-erotimata/

UVA (320 – 400 nm)

▪ Μαύρισμα

▪ Καταράκτης

UVB (280 – 320 nm)

▪ Σύνθεση βιταμίνης D

▪ Έγκαυμα

UVC (100 – 280 nm)

▪ Εμποδίζεται από το όζον

▪ Απολύμανση (264 nm)

11

12https://www.reddit.com/r/interestingasfuck/comments/bp00pn/uv_photo_of_face_before_and_after_applying/

13https://larouchepac.com/090614/fusionbasic-economics

ΔΙΑΦΑΝΗ ΑΔΙΑΦΑΝΗ

14

https://texasenergyexperts.com/windows/windows-energy-efficiency/

https://www.westelm.com/products/modern-hanging-mirror-oversized-w2736/

15https://www.reddit.com/r/curlyhair/comments/c2u0dw/wet_vs_dry_i_like_to_call_it_the_poofening/

16https://www.youtube.com/watch?v=VwRLIt6jgdM

17

https://telescopeobserver.com/solar-eclipses/

18https://www.dailymail.co.uk/news/article-6491287/Roentgens-human-X-ray-wifes-hand-1895.html

19https://www.youtube.com/watch?v=gsV7SJDDCY4

20

21https://www.youtube.com/watch?v=i3_n3Ibfn1c&t=49s

22https://www.youtube.com/watch?v=UZ5UGnU7oOI

ΑΝΘΡΩΠΟΣ ΜΕΛΙΣΣΑ

23

https://sites.google.com/site/sherrymathematics/home/table-of-contents/our-eyes-are-terrible-at-seeing

24https://howcleverarebees.weebly.com/sight-for-navigation-and-colour-vision.html

Τα χρώματα που βλέπουμε εξαρτώνται από τη συχνότητα του φωτός που λειτουργεί η όραση μας

25https://physics.info/color/

26https://physics.info/color/

Γιατί χρησιμοποιούμε στο προσθετικό σύστημα σαν βασικά χρώματα τα R (Red), G (Green) και B (Blue);

27http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/vision/colcon.html

28https://www.kathimerinifysiki.gr/2016/09/ti-einai-ta-xrwmata.html

29https://www.youtube.com/watch?v=l8_fZPHasdo&t=64s

RGB - ΠΡΟΣΘΕΣΗ ΧΡΩΜΑΤΩΝ MYC - ΑΦΑΙΡΕΣΗ ΧΡΩΜΑΤΩΝ

30

31Ο εγκέφαλος "δημιουργεί" ένα χρώμα… το πορφυρό

?

32

https://en.wikipedia.org/wiki/Magnifying_glass

https://www.doorado.eu/kathreptes-asfaleias/

ΑΝΑΚΛΑΣΗ ΔΙΑΘΛΑΣΗ

33https://www.istockphoto.com/illustrations/man-standing-in-front-of-mirror?sort=mostpopular&mediatype=illustration&phrase=man%20standing%20in%20front%20of%20mirror

https://luxion.atlassian.net/wiki/spaces/K6M/pages/2621541/Refraction+Index

ΑΝΑΚΛΑΣΗ ΔΙΑΘΛΑΣΗ

34

https://www.teachoo.com/10831/3118/Refraction-of-Light/category/Concepts/

https://luxion.atlassian.net/wiki/spaces/K6M/pages/2621541/Refraction+Index

𝝑𝒊 = 𝝑𝒓

𝒏𝟏 × 𝒔𝒊𝒏𝝑𝟏=𝒏𝟐 × 𝒔𝒊𝒏𝝑𝟐

Νόμος του Snellhttps://slideplayer.gr/slide/2945797/

Τα ΕΜ κύματα στο κενό διαδίδονται με την ίδια ταχύτητα

Στα υλικά (μέσο) το κάθε κύμα διαδίδεται με διαφορετική ταχύτητα ανάλογη του μήκος κύματος που έχει

𝒏 =𝚻𝛂𝛘ύ𝛕𝛈𝛕𝛂 𝛔𝛕𝛐 𝛋𝛆𝛎ό

𝚻𝛂𝛘ύ𝛕𝛈𝛕𝛂 𝛔𝛕𝛐 𝛍𝛆𝛔𝛐

35

36https://slideplayer.gr/slide/2945797/

37https://slideplayer.gr/slide/2945797/

Για να έχουμε ολική ανάκλαση θα πρέπει η ταχύτητα του φωτός στο μέσο από το οποίο προέρχεται να είναι μικρότερη από το εξωτερικό μέσο

Η οριακή γωνία μεταξύ γυαλιού και αέρα είναι ~43ο

Σε κάθε πρίσμα η γωνία πρόσπτωσης είναι 45ο

Μικρή απώλεια κατά την είσοδο του φωτός

Η ανάκλαση που υφίσταται εσωτερικά είναι 100%

38

https://slideplayer.com/slide/5862203/

39Pink Floyd — "Dark Side of the Moon" (1973)

40

https://el.wikipedia.org/wiki/%CE%A0%CF%81%CE%AF%CF%83%CE%BC%CE%B1_(%CE%BF%CF%80%CF%84%CE%B9%CE%BA%CE%AE)

41

https://www.in.gr/2018/07/13/economy/oikonomikes-eidiseis/oi-optikes-ines-ftanoun-mexri-spiti/

http://physiclessons.blogspot.com/2013/02/blog-post_28.html

Οπτικό όργανο που βασίζεται στη διάθλαση

2 είδη φακών▪ Συγκλίνων

▪ Αποκλίνων Χαρακτηριστικά

φακού▪ Εστιακό σημείο

▪ Είδωλο

▪ NA

43https://ahdictionary.com/word/search.html?q=lenses

44

ΣΦΑΛΜΑ ΣΦΑΙΡΙΚΟΤΗΤΑΣ

45

https://www.vision-doctor.com/en/optical-errors/spherical-aberration.html https://www.vision-doctor.com/en/optical-basics/lens-aperture.html

ΧΡΩΜΑΤΙΚΟ ΣΦΑΛΜΑ

46

https://www.vision-doctor.com/en/optical-errors/chromatic-aberration.html

https://www.photographytalk.com/chromatic-aberration-and-how-to-fix-it-in-photoshop-or-lightroom

Οι διαταραχές της εστίασης των εικόνων στοναμφιβληστροειδή ονομάζονται διαθλαστικέςανωμαλίες και περιλαμβάνουν τη μυωπία, τηνυπερμετρωπία, τον αστιγματισμό και την πρεσβυωπία

Στον φυσιολογικό οφθαλμό προκειμένου ναεστιαστούν οι εικόνες ακριβώς επάνω στοναμφιβληστροειδή δύο πράγματα παίζουν ρόλο: ηκυρτότητα του κερατοειδή χιτώνα και η απόστασημεταξύ κερατοειδή και αμφιβληστροειδή.

Στη μυωπία (myopia), ο οφθαλμός είναι μεγαλύτεροςαπό το φυσιολογικό ή ο κερατοειδής κυρτότερος μεσυνέπεια οι ακτίνες του φωτός από τα μακρινάαντικείμενα να εστιάζονται μπροστά από τοναμφιβληστροειδή.

Στην υπερμετρωπία (hyperopia), ο οφθαλμός είναιμικρότερος από το φυσιολογικό ή ο κερατοειδής πιοεπίπεδος με συνέπεια οι ακτίνες του φωτός ναεστιάζονται πίσω από τον αμφιβληστροειδή.

Στον αστιγματισμό (astigmatism), ο κερατοειδής δενέχει σφαιρικό σχήμα αλλά ελλειπτικό, με συνέπεια τααντικείμενα να μην εστιάζονται το ίδιο σε όλες τιςκατευθύνσεις.

Στην πρεσβυωπία τα κοντινά αντικείμενα εστιάζονταιπίσω από τον αμφιβληστροειδή, όπως και στηνυπερμετρωπία, αλλά σε αυτήν την περίπτωση αυτόοφείλεται στη φυσιολογική γήρανση του φακού τουοφθαλμού.

47https://www.metamosxeusikeratoeidous.gr

48https://www.youtube.com/watch?v=XPDVmBg5DeE

49

50

Kύμα…

… μέτωπο κύματος

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Plane_Wave_Oblique_View.jpg

https://openstax.org/books/college-physics/pages/27-2-huygenss-principle-diffraction

Κάθε σηµείο ενός µετώπου κύµατος, µπορείνα θεωρηθεί σαν µιαδευτερεύουσα πηγή σφαιρικού κύµατος

Συμπεριφέρεται σαν πηγή κύματος

Το συνολικό μέτωπο είναι εφαπτόμενο στα κύματα που δημιουργούνται από το κάθε σημείο

51

https://www.youtube.com/watch?v=gliLaaeZHwg

http://www.schoolphysics.co.uk/age16-19/Wave%20properties/Wave%20properties/text/Theories_of_light/index.html

ΑΝΑΚΛΑΣΗ ΔΙΑΘΛΑΣΗ

52http://www.schoolphysics.co.uk/age16-19/Wave%20properties/Wave%20properties/text/Theories_of_light/index.html

53https://openstax.org/books/college-physics/pages/27-2-huygenss-principle-diffraction

54https://openstax.org/books/university-physics-volume-3/pages/3-1-youngs-double-slit-interference

55http://physicsopenlab.org/2019/08/20/polarization-of-light/

56http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/phyopt/polclas.html

57

58https://www.2020mag.com/article/the-physics-of-polarizing-filters

59https://www.2020mag.com/article/the-physics-of-polarizing-filters

60

61https://www.2020mag.com/article/the-physics-of-polarizing-filters

62https://www.youtube.com/watch?v=Ea8UAkZjfBU

63https://www.dpreview.com/articles/3797744816/3d-video-primer-part-1

64https://www.dpreview.com/articles/3797744816/3d-video-primer-part-1

65

https://greekherald.com.au/news/pink-supermoon-to-light-up-skies-around-the-world/

66https://en.wikipedia.org/wiki/Ebbinghaus_illusion

67https://www.youtube.com/watch?v=RXkYjL_7jME