Κοσμάς Γαζέας Λέκτορας Παρατηρησιακής Αστροφυσικής ΕΚΠΑ Τομέας Αστροφυσικής, Αστρονομίας και Μηχανικής Εργαστήριο Αστρονομίας και Εφαρμοσμένης Οπτικής

Transcript

1 Κοσμάς Γαζέας Λέκτορας Παρατηρησιακής Αστροφυσικής ΕΚΠΑ Τομέας Αστροφυσικής, Αστρονομίας και Μηχανικής Εργαστήριο Αστρονομίας και Εφαρμοσμένης Οπτικής

2 Διαλέξεις Δευτέρα 18:00-19:00 Πέμπτη 16:00-19:00 Εργαστήριο Αστρονομίας και Εφαρμοσμένης Οπτικής 2 ος όροφος (δίπλα στο Εργαστήριο Αστροφυσικής)

3 Introduction to Optics, Pedrotti et al., 3 rd ed., Publisher: B. Cummings, 2006 Optics, E. Hecht, 4 th ed. Addison Wesley, 2002 Οπτική, Ε. Hecht, Shaum's outline series (καλύπτει μέρος της ύλης) Optics and Photonics, F. G. Smith & T.A. King, ed. J. Wiley & Sons, Ltd Τελική Γραπτή Εξέταση 60% Βαθμός Εργαστηρίου 30% Παράδοση Ασκήσεων 10%

4 Οπτικές ιδιότητες υλικών Πόλωση και πολωσιμετρία Θεωρία απεικόνισης Παραξονική οπτική Οπτικά όργανα Περίθλαση-Φασματογράφοι φράγματος Συμβολή και οπτική συμβολομετρία Ολογραφία 3D εικόνες Οπτομετρία Συμφωνία-Κυματοδήγηση

5 Οπτικά υλικά Διπλοθλαστικότητα Πόλωση Γεωμετρική Οπτική Καμπυλότητα Εστιομετρία Οπτομετρία Στερεοσκοπία Μελέτη ιδιοτήτων lasers Οπτικά όργανα Τηλεσκόπια Μικροσκόπια Συμβολή Συμβολόμετρο Michelson Ολογραφία Περίθλαση Φράγμα Περίθλασης Φασματοσκοπία Μελέτη ιδιοτήτων οπτικών ινών

6 ΑΣΚΗΣΗ 1 Έλεγχος ποιότητας οπτικών υλικών Εισαγωγή στη φυσική του γυαλιού προβολή διαφανειών Ανάκλαση - Διάθλαση ΑΣΚΗΣΗ 2 Διπλοθλαστικότητα υλικών και πόλωση Πειράματα διπλοθλαστικότητας με κρυστάλλους ασβεστίτη Μέτρηση διπλοθλαστικότητας και αξιολόγηση δειγμάτων οπτικών υλικών και οπτικών στοιχείων με πολωμένο φως. ΑΣΚΗΣΗ 3 Γεωμετρική οπτική Πειράματα στη οπτική τροχιά Μέτρηση ακτίνας καμπυλότητας φακών και κατόπτρων

7 ΑΣΚΗΣΗ 4 Γεωμετρική οπτική μέτρηση εστιακών αποστάσεων φακών & κατόπτρων Πειράματα στη οπτική τροχιά Μέτρηση εστιακής απόστασης παχέων φακών ή συστημάτων λεπτών φακών ΑΣΚΗΣΗ 5 Κυματική οπτική - Συμβολή του φωτός Κλασσικό πείραμα Young δύο σχισμών Συμβολόμετρο Michelson Ολογραφία Κυματική οπτική - Περίθλαση του φωτός Παρατήρηση περιθλαστικών σχηματισμών από το χείλος ενός εμποδίου Περίθλαση από σχισμή (μεταβλητού πάχους), οπή και εμπόδιο. Περίθλαση και συμβολή από φράγμα περίθλασης

8 ΑΣΚΗΣΗ 6 Φασματοσκοπία Παρατήρηση με φασματοσκόπια φράγματος μικρής, μεσαίας και υψηλής ανάλυσης - Εφαρμογή στις λυχνίες Hg, Kr, Xe, Ne που υπάρχουν στο εργαστήριο - Επίδειξη φαινομένου Zeeman - Ανάλυση φωτός laser Παρατήρηση φασμάτων από το Πανεπιστημιακό Αστεροσκοπείο ΑΣΚΗΣΗ 7 Οπτική τηλεσκοπίου Μετρήσεις πάνω στην οπτική τροχιά - Παρατήρηση με διάφραγμα Hartmann Σφάλματα φακών - Επίδειξη και διόρθωση οπτικών σφαλμάτων (χρωματικού, σφαιρικού, κόμης, αστιγματισμού) Μέθοδοι οπτικής και φωτογραφικής παρατήρησης Εφαρμογή στο τηλεσκόπιο του Πανεπιστημιακού Αστεροσκοπείου

9 ΑΣΚΗΣΗ 8 Οπτική μικροσκοπίου Εξοικείωση με τα μικροσκόπια (απλό, διοφθάλμιο) Στερεοσκοπία Παρατήρηση από απλό στερεοσκόπιο (αεροφωτογραφίες) Παρατήρηση από στερεοσκοπικό μικροσκόπιο ΑΣΚΗΣΗ 9 Φως laser Επίδειξη διαφόρων ειδών laser στο εργαστήριο ΑΣΚΗΣΗ 10 Οπτικές ίνες Επίδειξη οπτικών ινών διαφόρων ειδών και διατομών.

10 Οπτικά υλικά Διάθλαση σε σφαιρική επιφάνεια Δύο επιφάνειες ο απλός φακός Απεικόνιση με σφαιρικά κάτοπτρα Γενικές ιδιότητες συστημάτων απεικόνισης Λεπτοί φακοί Παχείς φακοί Τέλεια απεικόνιση Σφάλματα απεικόνισης αξονικά, παραξονικά Διόρθωση σφαλμάτων Προσαρμοστκή οπτική

11

12

13 Μεγεθυντικός φακός Τηλεσκόπια Κιάλια Γυαλιά όρασης Μικροσκόπιο Φασματογράφος Κάμερες και ανιχνευτές

14 Μοντέλο του κατόπτρου του τηλεσκοπίου JWST

15 Γραμμική πόλωση Κυκλική πόλωση Ελλειπτική πόλωση Διχρωισμός- Polaroids Διπλοθλαστικότητα διπλοθλαστικοί κρύσταλλοι Σκέδαση και πόλωση Πόλωση από ανάκλαση Πλακίδια Καθυστέρησης φάσης Οπτική ενεργότητα Αστρονομική πολωσιμετρία

16 Συνθήκες συμβολής νόμοι Fresnel Arago Συμβολόμετρα διαχωρισμού κυματικού μετώπου Συμβολόμετρα διαχωρισμού πλάτους Κατοπτρικά συμβολόμετρα Συμβολόμετρα Fabry-Perot Αστρονομική συμβολομετρία

17 Τηλεσκόπια Keck

18 Ανακατασκευή ενός επίπεδου κύματος Ολογραφική καταγραφή Μέθοδος Gabor Ολογραφική συμβολομετρία

19 Ανάλυση Fourier Χρονική συμφωνία - πλάτος γραμμής Μερική συμφωνία Χωρική συμφωνία Πλάτος χωρικής συμφωνίας Οπτικές Ίνες Κυματοδηγοί Υλικά οπτικών ινών Οπτικές ίνες απλών και πολλαπλών ρυθμών (single-mode και multi-mode) Διασπορά σε οπτικές ίνες Κατασκευή οπτικών ινών Οπτικές ίνες στην αστρονομία

20 Κβαντική θεωρία της ακτινοβολίας - Εξαναγκασμένη Εκπομπή Τα βασικά στοιχεία ενός laser Περιγραφή της λειτουργίας του laser Χαρακτηριστικά της ακτινοβολίας laser Σύγχρονες εφαρμογές των laser

21 Ακτίνα laser δημιουργεί μια φωτεινή κουκίδα στη ζώνη νατρίου σε υψόμετρο 90 km. Αυτή η κουκίδα χρησιμοποιείται σαν τεχνητός αστέρας για τη μέτρηση της ατμοσφαιρικής τύρβης και την αντίστοιχη διόρθωση του οπτικού μετώπου με το Σύστημα Προσαρμοστικής Oπτικής.

22 Περίθλαση Fraunhofer Περίθλαση Fresnel Φράγμα περίθλασης

23 Περίθλαση από φράγμα Φασματογράφος φράγματος Φασματογράφος πρίσματος Μεικτοί φασματογράφοι: Echelle Ιδιότητες φασματογράφων

24

25 Φασματογράφοι Echelle

26 Φασματογράφος Echelle για την ανίχνευση εξωπλανητών

27

28