web předmětu: http://www.physics.muni.cz/~hemzal/vyuka/vyuka.shtm l
Aplikovaná optika II – p řednáška (zk), Aplikovaná optika II – cvi čení (z)
A. VLASTNOSTI SVĚTLA
zdroje a detektory sv ětla (3 týdny)typy emise, záření černého tělesa, Bohr ův model atomužárovka, zářivka, oblouková lampa, rentgenkalasery , křivka zčernání, CCD, angiograf
polarizace sv ětla (1 týden)časová a prostorová koherence, polarizační kontrastpolarizační projektor, polariza ční mikroskop
interference a difrakce (1 týden)viditelnost interferenčního jevu, interferometrické měření tlouštěk, biometrie oka
dvojlom (1 týden)fotoelasticimetrie, deformační dvojlom, Kerrova cela, GDx
vlnoplochy a aberace (2 týdny)Zernikovy polynomy, chybová vlnoplocha, typy aberací, WASCA
B. TECHNIKY ZOBRAZOVÁNÍ
základní metody (2 týdny)přístrojová ostrost, optický a digitální zoom, hloubka ostrostisvětlé pole, temné pole , Nomarského kontrast, imerzní kapalina, kondenzory, endotelový mikroskop
skenovací metody (2 týdny)ultrazvukové skenovací zařízení, konfokální mikroskop , HRT, skenovací oftalmoskop, CSLO
předmět je součástí státnic
AO3:
útlumová mapa, CTNMR, MRI
Mgr. Dušan Hemzal, Ph.D. , Mgr. Jan Dvořák
Podmínky uzav ření předmětů:
cvi čení: pravidelná účast (maximálně tři neomluvené neúčasti), aktivní vystupování na cvičení
přednáška: zkouška (okruhy ke zkoušce budou s předstihem vyvěšeny na webu)
ostatní ujednání: na cvičení s sebou noste kalkulátory
státnice: probíhají až ve zkouškovém období jarního semestru, společně s obhajobou DPtři předměty (aplikovaná optika, optometrie, praktické lékařství)okruhy z aplikované optiky budou s předstihem zveřejněnyje možné uspořádat připomínací přednášku před státnicemi
Literatura:
prezentace p řednášek budou postupně vystavovány na webuwebová kartotéka principů činnosti optometrických přístrojů/komponent na stránkách přednáškywebová cvi čebnice počítaných příkladů na stránkách cvičeníprotokoly z laboratorního měření v rámci ZFOP1,2, AO 1, KO 2
Josef Kuběna: Úvod do optikyarchiv závěrečných prací na ISu
ke státnicím: Základy fyzikálně optických měření 1,2Aplikovaná optika 1,2,3Teorie a konstrukce optických soustav 1,2
zdroje sv ětla
stimulovaná emise lasery
typ spektra
atomární emise čarové/spojité
(termo)emise charakteristické/spojité
luminiscence ~ monochromatické
Čerenkovovo zá ření spojité
anihilace polychromatické
Záření absolutn ě černého t ělesa
maximum vyzařované energie
][
898,2max KT
mm=λ (Wienův posunovací zákon)
celkové množství vyzařované energie4Tj σ≈
atomární emise, brzdné záření Čerenkovovo zářenícharakteristické záření
(Stefanův-Boltzmannův zákon)
4218 KmJs10x67.5 −−−−=σ
http://glossary.periodni.com/glossary.php?en=
blackbody+radiation
žárovka
evakuovaná baňka s wolframovým vláknem + atmosféra dusík, argon
průchodem proudu se vlákno zahřívá (2000 K – 3000 K)
cca 97% energie je vyzářeno v IČ oblasti, 3% ve viditelné oblasti
životnost žárovky omezena odpařováním wolframu
pro běžné použití se v dnešní době od žárovek ustupuje
halogenová žárovka
obdoba běžné žárovky
vyšší účinnost díky halogenovému cyklu (atmosféra Br, I)
pracuje zpravidla na vyšší teplotě(3000 K – 3500 K)
křemenná baňka : UV -> příměsi (CeO2)
k napájení se používají nízká napětí-> trafa
s reflektorem umožňuje světlo směrovat
Kladný náboj je soustředěný v jádru atomu, jádro zabírá zlomek velikosti atomu.(soudržnost jádra je zajištěna dostatečným počtem neutronů)
Elektrony obíhají kolem jádra po kruhových drahách (resp. na kulových slupkách)
0
2
2
22
aZ
n
Zmek
nr
een == h
S každou kruhovou orbitou je spojena energie
2
2
2
222
eV6.132 n
Z
n
ZcmE e
n −=−= α
S přechodem elektronu mezi dv ěma hladinami dojde k pohlcení/vyzá ření fotonus energií práv ě rovnou rozdílu energií obou zú častněných hladin (znaménko závisí na směru přechodu).
a0=0,522 Å je tzv. Bohr ův polom ěr(poloměr prvního orbitalu v atomu vodíku)
-13,6 eV je energie první hladinyatomu vodíku
1 Å = 10-10 m = 0.1 nm
Záporné energie představují haldiny, na nichž jsou elektrony vázány k jádru, kladné hodnoty energie mají volné elelktrony.
Démokritos – Pudingový model - Bohr ův model atomu – Sommerfeldův model atomu – model kvantové fyziky
Polom ěry jednotlivých drah nejsou libovolné , ale vyjád řeny vztahem
||/]J[]eV[ eEE =
atom vodíku 1=Z
rentgenka
uryc
hlov
ací n
apětí
žhavící napětí rentgenka je tvořena evakuovanou trubicí se speciálně připravenými elektrodami
průtok proudu katodou, způsobený žhavícím napětízpůsobuje silný ohřev materiálu katody; elektrony se díky své energii vytrhávají z katody, kdeje začíná okamžitě urychlovat napětí urychlovací(dopadová rychlost při 100 kV je přes 150 000 km/s )
čím těžší materiál anody, tím tvrdší záření je emitováno
při interakci s terčem anody dochází ke dvěma jevům:rozptyl spojený s brzdným zá řením a vyrážení elektron ů (blízkých atomovému jádru) spojené s emisí charakteristického zá ření
charakteristické záření: závisí na materiálu anodynezávisí na urcyhlovacím bapětí
brzdné záření: nezávisí na materiálu anodyzávisí na urychlovacím napětí
práh brzdného záření závisí urychlovacím napětí
Ve
hc
⋅=minλ (Duane – Hunt)
rentgenka
technická realizace rentgenek
většina medicínských zařízení registruje záření brzdné, výjimkou je mamografie