[block id=”bo-sung-1″]

Quang hệ đồng trục là hệ thống nhiều môi
trường trong suốt, đồng chất được ngăn cách
bởi các mặt cầu khúc xạ hay các mặt phẳng

phuong_phap_mo_phong_he_quang_hoc_dong_truc

 

pdf48 trang | Chia sẻ: duongneo | Ngày: 01/08/2017 | Lượt xem: 1359 | Lượt tải: 1download

Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Phương pháp mô phỏng – Hệ quang học đồng trục, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

MÔN PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG
Đề tài:
Trịnh Hưng Đức & Nguyễn Thị Hảo
Quang học K21
Tháng 10/2011
1
1 • Lí thuyết
2 • Vấn đề 2, 4
1. Phân tích
2. Hướng giải
quyết
3. Chạy giải thuật
THUẬN
NGHỊCH
1
• LÝ THUYẾT VỀ QUANG HỆ ĐỒNG TRỤC
3
Lưỡng chất
phẳng
Lưỡng chất cầu
n1 n2
n2n1
Mặt cầu
khúc xạ
Quang hệ đồng trục là hệ thống nhiều môi
trường trong suốt, đồng chất được ngăn cách
bởi các mặt cầu khúc xạ hay các mặt phẳng.
1
• LÝ THUYẾT VỀ QUANG HỆ ĐỒNG TRỤC
4
n3n2n1 nn
Môi trường tới Môi trường ló
Trục
chính
Chỉ xét các chùm tia sáng gần trục chính
1
• LÝ THUYẾT VỀ QUANG HỆ ĐỒNG TRỤC
5
Một quang hệ đồng trục được xác định khi biết 4 điểm đặc biệt:
F1 H1 H2
I
F2
S I’ R
(P) (P’)
H1 điểm chính vật
H2 điểm chính ảnh
F1 tiêu điểm vật
F2 tiêu điểm ảnh
P mp chính vật
P’ mp chính ảnh
1
• LÝ THUYẾT VỀ QUANG HỆ ĐỒNG TRỤC
6
F1 H1 H2
I
F2
B I’
(P) (P’)
A
B’
A’
y
V
V’
y’
n n’
1
• LÝ THUYẾT VỀ QUANG HỆ ĐỒNG TRỤC
7
n1 n’n
Môi trường tới Môi trường ló
BẤT BIẾN LARANGE – HELMHOLTZ: nyV = n’y’V’
Khi xét quang hệ đồng trục, ta chỉ cần chú ý đến môi trường
tới và môi trường ló
81
• LÝ THUYẾT VỀ QUANG HỆ ĐỒNG TRỤC
2 1
2 1
B
D
y yA
V C V
PHƯƠNG PHÁP MA TRẬN
1. Ma trận truyền 2. Ma trận khúc xạ
1
• LÝ THUYẾT VỀ QUANG HỆ ĐỒNG TRỤC
9
1. Ma trận truyền
y1
S
y2v1
v2
(P) (P’)
l
2 1 1 1 11 .
l
y y lv y V
n 2 2 1 1 1
0 1V nv nv y V
1
• LÝ THUYẾT VỀ QUANG HỆ ĐỒNG TRỤC
2. Ma trận khúc xạ
r
y1 = y2
i2i1
v2 v1
1 1 2 2 1 1 2 2
1 1
1 1 1 2 2
1 1 2 1
1 2
sin sin
;
n i n i n i n i
y y
i v v i v
r r
n y n y
V V
r r
1
• LÝ THUYẾT VỀ QUANG HỆ ĐỒNG TRỤC
11
1. Ma trận truyền
Khi tia sáng truyền được quãng đường l qua một môi
trường có chiết suất n.
1
0 1
l
T n
l
n
1
• LÝ THUYẾT VỀ QUANG HỆ ĐỒNG TRỤC
12
2. Ma trận khúc xạ
Khi tia sáng truyền qua một lưỡng chất cầu (bán kính
mặt cầu khúc xạ là r)
2 1
1 0
-( – ) / 1
R
n n r
n2n1
r
13
9 8 7 2 1
B
. . … .
D
A
M M M M M M
C
Đặt
n3n2n1 n’n
S
M1 M5 M6 M7 M8M2 M3 M4 M9
1
• LÝ THUYẾT VỀ QUANG HỆ ĐỒNG TRỤC
1
• LÝ THUYẾT VỀ QUANG HỆ ĐỒNG TRỤC
14
Ma trận khúc xạ đối với thấu kính mỏng
Thấu kính mỏng là môi trường trong suốt được giới hạn
bởi 2 mặt cầu hay 1 mặt cầu – 1 mặt phẳng
1 0
1
1
R
f
Với: f là tiêu cự thấu kính, P = 1/f là độ tụ thấu kính
1
• LÝ THUYẾT VỀ QUANG HỆ ĐỒNG TRỤC
D = 0
n3n2n1 nn
B
A
Nhận xét: Chùm tia ló song song.
Vật ở tiêu điểm vật F1
1
• LÝ THUYẾT VỀ QUANG HỆ ĐỒNG TRỤC
B = 0 nn n1
B
A
B’
A’
Nhận xét: Vật thật cho ảnh thật
A = 1/D = h2/h1 độ phóng đại ảnh
1
• LÝ THUYẾT VỀ QUANG HỆ ĐỒNG TRỤC
C= 0
Nhận xét: Chùm tia tới, ló song song.
n3n2n1 nn
1
• LÝ THUYẾT VỀ QUANG HỆ ĐỒNG TRỤC
A = 0
n1 nn
Nhận xét: Chùm tia tới song song, chùm tia ló hội
tụ
VẤN ĐỀ 2
VẤN ĐỀ 4
19
VẤN ĐỀ
2
VẤN ĐỀ
4
Mẫu thủy tinh dài 2.8 cm, chiết suất 1.6 , hai đầu
được mài thành các mặt cầu với bán kính 2.4cm, lồi ra
ngoài không khí. Một vật cao 2cm được đặt vuông góc
trên trục ở trong không khí cách đỉnh bên trái của mẩu
thủy tinh 8cm.
n =1.6
2.8 cm8 cm
2cm
R= 2.4cm
Vật
VẤN ĐỀ
2
20
BÀI TOÁN THUẬN BÀI TOÁN NGHỊCH
21
BÀI TOÁN THUẬN
Tìm vị trí ảnh và độ cao ảnh.
n =1.6
2.8 cm8 cm
2cm
R= 2.4cm
Vật
n =1.6
2.8 cm8 cm X?
2cm
R= 2.4cm
Vật
Vị trí ảnh
22
Gọi X là khoảng cách từ ảnh
đến mẩu thủy tinh.
h2?
23
HƯỚNG GIẢI QUYẾT
Bước 1: Nhập các giá trị
Bước 2: Khai báo biến
Bước 3: Viết ma trận
Bước 4: Giải ma trận
Bước 5: Xuất kết quả
24
HƯỚNG GIẢI QUYẾT CỤ THỂ
1. Chiết suất môi trường
2. Chiết suất thủy tinh
3. Bán kính mặt cầu thứ 1 của mẩu thủy tinh
4. Bán kính mặt cầu thứ 2 của mẩu thủy tinh
5. Chiều dài mẩu thủy tinh
6. Chiều cao vật
7. Khoảng cách từ vật đến đỉnh trái mẩu thủy tinh
Bước 1: Nhập các giá trị
(Dùng hàm input)
25
1. Chiều cao ảnh
2. Khoảng cách từ ảnh đến đỉnh phải của mẩu
thủy tinh ( Dùng hàm syms)
Bước 2: Khai báo biến
n =1.6
2.8 cm8 cm X
2cm
R= 2.4cm
Vật
Vị trí ảnh
26
Xây dựng ma các trận truyền (1, 3, 5)
và ma trận khúc xạ (2,4)
Bước 3: Viết ma trận
n =1.6
2.8 cm8 cm X ?
2cm
R= 2.4cm
Vật
Vị trí ảnh
M1 M2 M3 M5M4
h2 ?
27
– Để thu được ảnh thì phần tử B = 0
(Dùng hàm solve(B) giải B = 0)
– Tìm chiều cao ảnh (độ phóng đại ảnh: A)
Bước 4: Giải ma trận
1. Chiều cao ảnh
2. Vị trí ảnh (tới đỉnh phải của mẩu thủy tinh)
Bước 5: Xuất kết quả
28
BÀI TOÁN NGHỊCH
Biết vị trí ảnh, chiều cao ảnh.
 Tìm vị trí vật, chiều cao vật
n =1.6
2.8 cm? cm d
?cm
R= 2.4cm
Vật
Vị trí ảnh
h2
n =1.6
2.8 cmd? cm X
h1?
R= 2.4cm
Vật
Vị trí ảnh
29
h2
30
HƯỚNG GIẢI QUYẾT
Bước 1: Nhập các giá trị
Bước 2: Khai báo biến
Bước 3: Viết ma trận
Bước 4: Giải ma trận
Bước 5: Xuất kết quả
31
HƯỚNG GIẢI QUYẾT CỤ THỂ
1. Chiết suất môi trường
2. Chiết suất thủy tinh
3. Bán kính mặt cầu thứ 1 của mẩu thủy tinh
4. Bán kính mặt cầu thứ 2 của mẩu thủy tinh
5. Chiều dài mẩu thủy tinh
6. Chiều cao ảnh
7. Khoảng cách từ ảnh đến đỉnh phải mẩu thủy tinh
Bước 1: Nhập các giá trị
(Dùng hàm input)
32
1. Chiều cao vật (h1 )
2. Khoảng cách từ vật đến đỉnh trái của mẩu
thủy tinh ( d) ( Dùng hàm syms)
Bước 2: Khai báo biến
n =1.6
2.8 cmd = ?cm x
R= 2.4cm
Vật
Vị trí ảnh
h1
h2
33
Xây dựng ma các trận truyền (1, 3, 5)
và ma trận khúc xạ (2,4)
Bước 3: Viết ma trận
n =1.6
2.8 cmd=?cm
h1 ?
R= 2.4cm
Vật
Vị trí ảnh
M1 M2 M3 M5M4
34
– Để thu được ảnh thì phần tử B = 0
(Dùng hàm solve(B) giải B = 0)
– Tìm chiều cao vật: h1 = h2 . 1/D
Bước 4: Giải ma trận
1. Chiều cao vật (h1)
2. Vị trí vật (d) (tới đỉnh trái của mẩu thủy tinh)
Bước 5: Xuất kết quả
Một phim đèn chiếu cao 2inch được đặt được đặt cách
màn 10.5 feet.
Tìm tiêu cự của thấu kính mà chiếu được ảnh 40inch
trên màn, và tìm vị thấu kính?
P
2inch
Đèn phim
Màn ảnh
10.5 feet
VẤN ĐỀ
4
35
BÀI TOÁN THUẬN BÀI TOÁN NGHỊCH
10.5 – XX?
P
2inch
Đèn phim
Màn ảnh
10.5 feet
36
BÀI TOÁN THUẬN
Tìm tiêu cự và vị trí thấu kính.
37
HƯỚNG GIẢI QUYẾT
Bước 1: Nhập các giá trị
Bước 2: Khai báo biến
Bước 3: Viết ma trận
Bước 4: Giải ma trận
Bước 5: Xuất kết quả
38
HƯỚNG GIẢI QUYẾT CỤ THỂ
1. Chiều cao vật
2. Chiều cao ảnh
3. Khoảng cách vật – ảnh
Bước 1: Nhập các giá trị
39
1. Tiêu cự thấu kính (f)
2. Khoảng cách từ vật đến thấu kính (x)
Bước 2: Khai báo biến
(Dùng hàm syms)
40
Xây dựng ma trận khúc xạ cho thấu kính mỏng (M2)
và ma trận truyền (M1 , M3)
Bước 3: Viết ma trận
10.5 – XX?
P
2inch
Đèn phim
Màn ảnh
10.5 feet
M1 M2 M3
41
1. Giải pt A=-h2/h1
2. Giải pt B = 0
Bước 4: Giải ma trận
1. Tiêu cự thấu kính (f)
2. Khoảng cách từ vật đến thấu kính (x)
Bước 5: Xuất kết quả
42
BÀI TOÁN NGHỊCH
Cho biết tiêu cự, vị trí thấu kính, chiều cao ảnh
Tìm vị trí đặt màn
x
P
2inch
Đèn phim
Màn ảnh
L
d=?
h2?
43
HƯỚNG GIẢI QUYẾT
Bước 1: Nhập các giá trị
Bước 2: Khai báo biến
Bước 3: Viết ma trận
Bước 4: Giải ma trận
Bước 5: Xuất kết quả
44
HƯỚNG GIẢI QUYẾT CỤ THỂ
1. Chiều cao vật
2. Vị trí vật (so với TK)
3. Tiêu cự của thấu kính
Bước 1: Nhập các giá trị
45
1. Vị trí ảnh (so với TK)
2. Chiều cao ảnh
Bước 2: Khai báo biến
(Dùng hàm syms)
46
Xây dựng ma trận khúc xạ cho thấu kính mỏng (M2)
và ma trận truyền (M1 , M3)
Bước 3: Viết ma trận
M1 M2 M3
x
P
2inch
Đèn phim
Màn ảnh
L
d=?
h2?
47
1. Giải pt B = 0
2. Giải pt h1=A.h2
Bước 4: Giải ma trận
1. Vị trí ảnh (so với TK)
2. Chiều cao ảnh
Bước 5: Xuất kết quả

[block id=”bo-sung”]

Từ khóa: Phương pháp mô phỏng – Hệ quang học đồng trục

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *