PRIRODA I PROSTIRANJE SVETLOSTIOptika ili nauka o svetlosti nastala je kao pokuaj da se odgovori na pitanje zato je ovek u stanju da vidi predmete koji ga okruuju. Starogrke teorije su pretpostavljale da ovek vidi na isti nain kao to i osea predmete - opipavanjem, odnosno da se iz ovekovog oka pruaju posebni pipci kojima opipava predmete. No, veoma je interesantno da se u toj istoj sredini javljaju i teorije koje su veoma sline dananjim, odnosno javlja se miljenje da svetlost dolazi od tela. Tanije, izvesna tela pod odreenim uslovima postaju izvori svetlosti koja dospeva u nae oko i izaziva oseaj vienja.Druga tela postaju pak vidljiva zato to na neki nain apsorbuju svetlost, menjaju njen pravac prostiranja (odbijaju, rasejavaju itd,). Na taj nain se pojam svetlost poeo upotrebljavati kao pojam za iri kompleks objektivnih pojava koje na odreeni nain u ovekovom oku izazivaju oseaj vienja. Kasnije je fizika uoptila ovaj pojam koji se svodi na prostiranje elektromagnetnih talasa u ijem se veoma irokom spektru izdvaja jedan uzan deo koji stvara oseaj vienja i u tom smislu treba nadalje smatrati pojam SVETLOST.Jo jedno interesantno svojstvo bilo je uoeno od strane naunika stare grke, a to je da se svetlost u homogenoj sredini prostire pravolinijski. Ova injenica je proistekla iz zapaanja da mali svetlosni izvori daju otre senke. Senka nekog predmeta je geometrijska projekcija nastala presekom linija koje polaze iz jednog centra koji se opet poklapa sa geometrijskim centrom svetlosnog izvora. Ovo je ilustrovano na slici 1.Sledea injenica koja potvruje pravolinijsko prostiranje svetlosti je nastanak slike u kameri obskuri (camera obscura), ili mranoj komori iji prvi opis datira jo iz XVI veka. Princip dobijanja slike u kameri je potpuno jasan samo ako se usvoji pretpostavka o pravolinijskom prostiranju svetlosti. Prvu primenu kamera obskura je nala u slikarstvu pa su na osnovu slike dobijene na zidu kamere radjene manje reprodukcije sa umanjivanjem ili uveanjem originala. Sve do poetka XIX veka optika se razvijala na pretpostavci o pravolinijskom prostiranju svetlosti, mada se ve u XVII veku prezentuju dokazi o odstupanju od pravolinijskog prostiranja. Dokaz o tome lei u injenici da se slika u kameri obskuri rasplinjuje ako je na prednjem zidu kamere suvue mali otvor. Ovo se moe objasniti samo injenicom da se svetlosni zraci nakon prolaska kroz mali otvor znaajno savijaju (difrakcija). U tom sluaju kaemo da svet-lost prolazi u oblast geometrijske senke. Pojava difrakcije je u fotografiji nepoeljna pojava jer u znaajnoj meri utie na otrinu snimljene fotografije, kao i na mo razlaganja objektiva sa kojim se snima. Pretpostavka o pravolinijskom prostiranju je navodila na pomisao da je svetlosni zrak jedan usmeren protok nekih estica koje izleu iz svetlosnog izvora i kreu se u homogenoj sredini ravnomerno i pravolinijski. Znai, javlja se jo jedna teorija o prirodi svetlosti koja je kasnije nazvana KORPUSKULARNA . Tvorac Njutn ( Newton)Jedan od najveih protivnika ove teorije bio je Hajgens (Haygens) to je sasvim i razumljivo jer je on bio osniva takozvane TALASNE teorije.Prema tome u XVII veku egzistiraju ove dve teorije o prirodi svetlosti. Kasnija istraivanja su u potpunosti potvrdila opravdanost postojanja i korpuskularne prirode svetlosti (dokaz - fotoefekat).Konano moemo postaviti pitanje : TA JE PRAVA PRIRODA SVETLOSTI?Najtaniji odgovor bi bio: SVETLOST POSEDUJE I TALASNA I KORPUSKULARNA SVOJSTVAPrincip nastanka senkiJedna od prvih zapaenih optikih pojava bila je da senka predmeta osvetljenog izvorom malih dimenzija ima isti oblik kao i osvetljeni predmet, a da su krajevi senke produeci pravih linija koji polaze iz izvora i dodiruju spoljne take predmeta.Ako se izvor ne moe smatrati za takast onda se senka sastoji iz dva dela. Deo koji ne dobija glavnu svetlost (iza predmeta) naziva se oblast glavne senke, a iza nje se prua oblast polusenke. Posmatra koji se nalazi u glavnoj senci ne vidi ni jedan deo izvora, onaj iz polusenke vidi jedan deo izvora, dok onaj van polusenke vidi ceo izvor.SVETLOST KAO ELEKTROMAGNETNI TALASSPEKTAR ELEKTROMAGNETNOG ZRAENJAOsobina svetlosti da se ponaa kao talas podstakla je mnoga istraivanja u fizici koja su pokazala da je svetlost samo jedan uzan interval iz spektra elektro-magnetnog zraenja. Prema ovoj teoriji svetlost predstavlja istovremene osci- lacije elektrinog i magnetnog polja to se moe pokazati na sledeim slikama.

Karakteristike svetlosnog talasaKako se svetlost posmatra kao talas u progresivnom kretanju, moe se okarakte-risati nekim veliinama kao i svako drugo talasno kretanje (mehaniki talas naprimer). Brzina svetlosti c (zavisi od sredine kroz koju se prostire, za vakum iznosi 300.000 km/s) Talasna duina (zavisi od energije svetlosti) Frekvencija (zavisi od energije svetlosti)Ove tri veliine povezane su jednom jedinstvenom relacijom C=Brzina svetlosti u vakumu je najvea mogua do sada poznata brzinaBrzina svetlosti u drugim sredinama je manja i odreena je indeksom prela-manja posmatrane sredine. Indeks prelamanja se definie na sledei nain: n=c/VGde je n - apsolutni indeks prelamanja, c - brzina svetlosti u vakumu, a V - brzina svetlosti u posmatranoj sredini.U sledeoj tabeli date su vrednosti indeksa prelamanja nekih karakteristinih sredinaIndeks prelamanja za =589 nm

Staklo1.46-1.96

Islandski krenjak1.658

Etil alkohol1.361

Voda1.333

Vazduh1

Osnovi i principi geometrijske optike1. Zakon odbijanjaa) Upadni zrak, normala na povrinu, odbijeni i prelomljeni zrak lee u jednoj ravnib) Ugao upadnog zraka prema normali jednak je uglu odbijenog zraka, takoe prema normali2. Zakon prelamanja i Snelijusov zakon

Difuzno odbijanje svetlostiPovrine koje skoro potpuno ravnomerno rasipaju upadnu svetlost na sve strane nazivaju se apsolutno mutne povrine.U praksi ne postoje apsolutno mutne, niti povrine koje apsolutno reflektuju svetlost samo u jednom pravcu.

Raspodela intenziteta difuzno odbijene svetlosti: Grafik pokazuje da postoji ipak neki pravac du koga je intenzitet maksi-malan, to znai da u tom pravcu telo ipak bljeti, odnosno da nije apsolutno mutno. n21-relativni indeks prelamanja druge sredine u odnosu na prvu.c-brzina svtlosti u vakumu, a cn-brzina svetlosti u posmatranom medijumuPod pojmom optiki gua, ili opti-ki rea sredina se podrazumeva vrednost indeksa prelamanja.Za vakum n=1, a za vazduh 1 n2>n1 sledi da je 2< 1

Realna i prividna dubinaNa slici je prikazan efekat prividne dubine kao posledica razliitih indeksa prelamanja dve sredine i postojanja granine povrine izmeu njih. Stvarna pozicija take O je relativno pomerena do pozicije I tako da mi praktino vidimo manju dubinu. Moe se lako pokazati da postoji relacija izmeu relativnog indeksa prelamanja n, stvarne i prividne dubine

Atmosfersko prelamanjeBrzina svetlosti u vakuumu je najvea mogua brzina, a u gasovima brzina opada sa porastom gustine gasova. Gustina zemljine atmosfere je najvea pri povrini zemlje, a opada sa porastom visine. Usled toga svetlosni talasi koji ulaze u atmosferu zemlje se kontinuirano savijaju (jer se i gustina amosfere menja kontinuirano). Posmatra sa zemlje vidi lik, npr. Sunce, u pravcu tangente na zrak koji dospeva na zemlju, tako da je polozaj svetlosnog izvora prividno vii nego njegov stvarni poloaj. Zbog toga kada praktino vidimo sunce tano na horizontu, ono se nalazi tano ispod horizonta. Podizanje svetlosnog zraka je zbog uticaja gustine atmosfere priblino 0,5o. Uslov da bi se ova pojava uoila je da je gustina vazduha pri tlu manja nego u viim slojevima atmosfere. Ovo je mogue da se desi u podrujima gde se povrina tla intenzivno zagreva. Svetlosni zrak sa nekog predmeta, na primer palme, moe da stigne do posmatraa na dva naina, kao to je prikazano na slici. Predmet se na taj nain vidi u svom stvarnom poloaju zajedno sa svojim izvrnutim likom. edan putnik vidi povrinu koje je jako zagrejana i koja kao da reflektuje svetlost (kao da se radi o vodenoj povrini. Na ovaj nain se objanjava i vlaan izgled zagrejanog autoputa. Ako se ostvare obrnuti uslovi (poveana gustina u niim slojevima) mogua je i pojava da se udaljen predmet vidi kao podignut u odnosu na svoj stvarni poloajTotalna unutranja refleksija. Granini ugao totalne refleksijeAko se svetlosni zrak kree iz sredine 2 (optiki gua, to znai vei indeks prelamanja) prema sredini 1 sa manjim indeksom prelamanja, za manje vrednosti upadnog ugla zrak se delimino prelama u sredinu 1, a delimino se reflektuje. Za neku vrednost graninog ugla zrak poinje da klizi po graninoj povrini, a ako se upadni ugao samo malo povea od graninog ugla dolazi do vraanja zraka u sredinu iz koje i dolazi. Ova pojava se naziva TOTALNA REFLEKSIJA.Zakljuak: iznad vrednosti kritinog ugla zrak se ne prelama u sredinu 1, a za manje vrednosti upadnog ugla od graninog zrak se reflektuje u sredinu 1.U ovom sluaju vai relacijaTotalna unutranja refleksija je nala iroku primenu u fotografiji posebno u kon-strukciji SLR (single lens reflection) fotoaparata. Za ovu primenu konstruisana je posebna takozvana penta prizma koja skree zrak za tano 90o stepeni i uloga joj je da zrak svetlosti koji prolazi kroz objektiv preko ogledala skrene u vizir za posmatranje kadra. Kritini ugao povrine vazduh-staklo iznosi 42o ako se za tipinu vrednost indek-sa prelamanja stakla usvoji vrednost 1.5Razlika izmedju obine prizme za skretanje zraka (sl.2.20) i penta prizme je da penta prizma skree zrake uvek pod uglom od 90o , ak i ako zraci ne padaju na nju pod uglom od 90o. Jedini uslov je da su upadni zraci paralelni ravni crtea.

Princip nastajanja slike u ravnim ogledalima. Virtuelni i realni likoviIz take P polaze zraci koji se ponaaju u skladu sa zakonom odbijanja tako da se stie utisak da zraci iz take P prividno divergiraju, odnosno kao da ta taka postaje izvor novih virtuelnih zraka. Na sledeoj slici se vidi kako je formiran virtuelni lik recimo tapa AB. Lik koji nastaje nalazi se na istom rastojanju od ravni ogledala. Na slici ...oko posmatraa je postavljeno u taku E, a P predstavlja takasti izvor. Posmatra vidi takasti izvor samo preko uskog snopa svetlosnih zraka koji prolaze kroz zenicu.Pretpostavimo da se oko posmatraa nalazi u taki E. Posmatra vidi virtuelni lik P predmeta P opet samo preko jednog uskog snopa zraka koji ulaze u njegovo oko. Talasni front koji potie od izvora P ima iste osobine kao i front koji bi poticao od stvarnog izvora P da se nalazi u taki P tako da oko tretira ove zrake na isti nain kao kada bi se stvarni izvor nalazio u taki P.Najee je lik koji se formira, na primer, u ravnom ogledalu trodimenzionalan jer je i predmet trodimenzionalan. Svakoj taki predmeta odgovara odgovarajua taka lika pa je prema tome jasno zato je lik takoe trodimenzionalan.Neka u naem sluaju predmet ine tri uzajamno normalne strelice: oa, ob i oc. Lik svake take predmeta lei na normali na ogledalo i udaljen je isto koliko i sama taka predmeta od ogledala. Na taj nain formiraju se likovi oa, ob i oc. Na taj nain strelice ob i oc su paralelne svojim predmetima, dok je strlica oa u istom pravcu ali suprotnog smera. Na taj nain lik formiran u ogledalu je uspravan ali obrnut. Predmet i lik su povezani na isti nain kao leva i desna ruka. Evo na koji nain: usmeriti palac leve ruke u pravcu i smeru oa, a palac leve ruke u pravcu i smeru oa, kaiprst leve ruke u pravcu i smeru oc, a kaiprst desne ruke u pravcu i smeru oc. Srednji prst leve ruke u pravcu i smeru ob dok se srednji prst desne ruke postavlja u pravcu i smeru ob. Vidimo da se ovo slae sa poznatom isksustvenom injenicom da je lik leve ruke u ogledalu desna ruka. Prelamanje svetlosti kroz prizmuOptika prizma predstavlja providno telo ija je osnova kvadrat ili pravougao-nik sa definisanim uglovima pri osnovi i vrhu. Neka svetlosni zrak pada na jednu stranu prizme pod uglom , indeks prelamanja prizme u odnosu na vazduh n i ugao otvora prizme A. Svetlosni zrak u svom kretanju iz vazduha, pa kroz prizmu i konano ponovo kroz vazduh trpi dva prelamanja na dve granine povrine. To dovodi do toga da svetlosni zrak skree u odnosu na svoj prvobitni pravac za neki ugao obeleen na slici sa uglom . Potrebno je nai ovaj ugao . Ako se primene zakoni prelamanja na prvoj i drugoj povrini onda je jednostavno odrediti ugao skretanja m koji se esto naziva minimalni ugao skretanja. Vrlo esto se za mali ugao prizme koristi korigovana jednaina za ugao m

Disperzija na optikoj prizmiGovorei na poetku predavanja o osobinama svetlosti rekli smo da je vidljivi deo spektra elektromegnatnog zraenja samo jedan njegov uski deo. Pa ak i tako uski deo spektra nije monohromatian (ne sastoji se iz jedne talasne duine) ve je sloen i u sebi sadri itav niz talasnih duina.U tom sluaju govorimo o sloenoj ili polihromatskoj svetlosti. Veoma je vana injenica da je brzina svetlosti u vakumu ista za sve talasne duine, dok u materijalnoj sredini njena brzina zavisi od talasne duine. Ako se setimo da se indeks prelamanja neke sredine definie preko odnosa brzina svetlosti u vakumu i materijalnoj sredini , onda je jasno da e svaka talasna duina imati svoj indeks prelamanja, to znai da e se sloena svetlost po izlasku iz prizme razloiti na svoje komponente. Takoe je malopre pokazano da minimalni ugao skretanja m zavisi od indeksa n pa samim tim i od talasne duine . Sredine kod kojih indeks prelamanja zavisi od talasne duine svetlosti nazivaju se disperzione sredine a sama sredina pokazuje osobinu koja se naziva DISPERZIJA. Na sledeoj slici prikazan je grafik zavisnosti indeksa prelamanja od talasne duine za razne optike materijale.Disperziona sposobnost neke prizme se definie preko tri referentne talasne duine koje lee u plavoj, utoj i crvenoj boji spektra i odreena je relacijom

Osobina da disperziona mo nekih optikih materijala nije proporcionalna njihovim srednjim indeksima prelamanja iskoriena je u razliite svrhe pri konstrukciji optikih instrumenata. Disperzija koje daju dve prizme istog ugla nije proporcionalna srednjim skretanjima. Prilikom disperzije polihromatske svetlosti najmanje se prelama najvea talasna duina, a najvie najmanja (na osnovu grafika sa slike na prethodnom slajdu).Za spektar koji nastaje disperzijom na optikoj prizmi kaemo da je kontinu-alan, to praktino znai da su u njegovom spektru zastupljene sve talasne duine iz vidljivog dela spektra samo to su u ovom sluaju razloene. Prelamajui se kroz prizmu, osnovna (bela svetlost) se razlae na osnovne spektralne boje. Mogue je, recimo soivom ove zrake ponovo skupiti i na taj nain dobiti ponovo belu svetlost. Ponovnim prelamanjem prelomljene svetlosti zraci samo skreu, ali se ne razlau ponovo i zato se razloene komponente nazivaju OSNOVNE KOMPONENTE.Kombinacija specijalnih prizmiAhromatina prizmaUloga ahromatine prizme je da proizvede rezultujuu devijaciju sa nultom rezultantnom disperzijom. Koristei prizme od dve vrste optikih stakala mogue je otkloniti disperziju jedne prizme, ali ne i skretanje koja ona prozvodiSa slike se jasno vidi da su izlazni zraci razdvojeni, ali paraleni to znai da je rezultujua srednja disperzija jednaka nuli. Ovakva konstrucija je osnova za izgradnju takozvanih ahromatskih soiva, ili drugaije reeno AHROMATA

Tanka soivaPod pojmom optiko soivo smatra se providno optiko telo ogranieno sa dve zakrivljene, ili jednom zakrivljenom i jednom ravnom povrinom. Uloga soiva je da skreu svetlosne zrake koji na njega padaju i da ih na taj nain sabiraju ili rasipaju. Na koji nain se moe shvatiti optiko soivo? Sa sledee slike je to potpuno jasno. Jedno soivo se moe izdeliti na beskonaan broj veoma tankih prizmi i to je taj broj vei ta je aproksimacija bolja. Svaka pojedinana prizma se ponaa po svim zakonitostima koja su nabrojana prilikom opisa disperzije na prizmi. Na slici koja je data, radi jednostavnosti, soivo je izdeljeno na samo tri prizme. Svaka od njih pokazuje osobinu da skree upadni snop svetlosnih zraka. Ukoliko se radi o takozvanom tankom soivu onda je ugao otvora prizme mali pa je mala i disperzija na svakoj od izdvojenih prizmi.

Na prethodnoj slici se vidi da ako paralelalan snop zraka pada na soivo ovog tipa svi zraci se sakupljaju u jednoj taki koja se naziva ia ili fokus soiva. Svako soivo ima dve ie ili fokusa koji se nalaze na priblino istom rastojanju od centra soiva. Za soiva su karakteristine sledee veliine: Fokus (taka preseka zraka nakon prolaska kroz soivo, koji paralelno padaju na soivo) Optika osa (prava koja prolazi kroz centar soiva i centre krivina soiva) Ravan soiva (prolazi kroz optiki centar soiva i deli soivo na dva dela) Optiki centar (svetlosni zrak koji prolazi kroz centar soiva ne menja pravac) Fokalna ravan (ravan u kojoj lee sve ie soiva) Fokalna duina (rastojanje od optikog centra soiva do fokalne ravni)Konvencija obeleavanja karakteristinih taaka soivaPrilikom obeleavanja karakteristinih veliina kod soiva postoji neka konvencija koja ne mora biti obavezna, a to je: Rastojanje predmeta od soiva p Rastojanje lika od soiva l ina daljina f Veliina predmeta P Veliina lika L Poluprenik krivine R soiva ina daljina sabirnog soiva ima predznak + ina daljina rasipnog soiva ima predznak -Jednaine soivaU praksi se najee koriste sledee jednaine koje opisuju odnose veliine lika, predmeta, rastojanja predmeta i rastojanja lika od soiva sa inom daljinom soiva.Prva jednaina je geometrijska jednaina: P/L=p/lVeliina D=1/f (m) naziva se jaina soiva ili DIOPTRIJA. Rasipna soiva imaju negativnu dioptriju. U sluaju da se radi o rasipnom soivu jednaina se menja utoliko to se ispred f i l stavlja znak - .esto je korisna jo jedna jednaina koja povezuje optike osobine soiva indeks prelamanja i poluprenike krivine sa inom daljinom i ona glasi. 1/f=(n-1)(1/R1+1/R2) R1 i R2 su poluprenici krivina soivaU fotografskoj praksi moda je najinteresantija Njutnova formula koja je oblika XY= f 2Na sledeoj slici se vidi ta predstavljaju veliine X i YXY

Jednaina je od posebne vanosti prilikom makro snimanja jer odreuje na kom rastojanju od ravni filma e se formirati lik ako je predmet postavljen na rastojanju X od objektiva.Za grupu tankih soiva, iji broj nije velik vai osobina aditivnosti , odnosno ukupna dioptrija grupe jednaka je zbiru dioptrija svakog soiva u grupi tj. D=D1+D2+D3+..Dnesto se kod profesionalnih kamera srednjeg i velikog formata objektiv kombinuje iz vie soiva koji se mogu skidati i dodavati i taj nain menjati ukupna ina daljina objektiva.Uveanje soivaUveanje soiva m definie se na sledei nain: m=L/PS obzirom na slinost trougla COO i trougla CMMmo;e se pisati sledei izraz m=L/P=l/pPosebni sluajevi konstrukcija lika kod sabirnog soiva

I Op 2fl 2f

I = Op = 2fl= 2f

Sabirno soivo radi kao lupa lik je imaginaran IO

Tanka soiva u kontaktu Veoma esto optiki instrumenti (objektivi na primer) su graeni kao grupa soiva sa zajednikom osom jer se brojni nedostaci ne mogu iskorigovati upotrebom samo jednog soiva.Prodiskutujmo prikazanu sliku:Produenja upadnog i izlaznog zraka seku se u taki X i odreuju poloaj glavne ra-vni (osa) grupe soiva.Taka G nastaje u sluaju da postoji samo prvo soivo, a taka F (ia grupe) stvarnim prelamanjem na dva soiva. Primenjujui jednainu (*) na soiva 1 i 2i predpostavljajui da je rastojanje t malo moe se izvesti sledei izraz, koji u stvari treba i zapamtatiti1/f=1/f1+1/f2 veoma vana jednaina kada je objektiv napravljen sa mogunosti kombinovanja soiva (foto aparati velikog i srednjeg formata) U sluaju da je u kombinaciji soiva ukljueno i rasipno soivo primenjuje se ista jednaina samo to se njegova ina daljina oznaava sa negativnim predznakomPromena ime daljine kod ovakve konstrukcije soiva (naprimer zum objektiva) ostvaruje se pomeranjem rastojanja izmeu soiva).Prelamanje na zakrivljenim /(sfernim) povrinama-sferna ogledalaZa svako sferno ogledalo postoje karakteristine take: Centar krivine C Fokus (ia) Ove dve veliine su povezane relacijom C=2F Konstrukcija lika se dobija prostim zakonima odbijanjaLik PQ je realan lik. Da bi posmatra video predmet mora gledati u njega kao to gleda u materijalan predmet. Posmatra E vidi samo vrh strelice preko uskog osenenog snopa zraka koji dospeva u njegovo oko. Da bi se lik video otro posmatra mora da se nalazi na nekom minimalnom rastojanju od ogledala jer u njegovom oku takoe postoji soivo koje formira otar lik na mrenjai oka. Ovo rastojanje se naziva daljina jasnog vida i za normalno oko ona iznosi oko 25 cm. Razliiti oblici talasnih frontova za konkavna i konveksna ogledalaNa datoj slici prikazani su karakteristini zraci za konveksno ogledalo i konstrukcija lika. Jednaina ogledala bi u ovom sluaju bila -1/f=1/p-1/l

Nedostaci soiva Sve relativno proste relacije koje su izvedene za soiva (jednaine soiva) date su uz aproksimaciju da su uglovi koje grade zraci sa optikom osom mali,odnosno da su zraci aksijalni (polaze sa optike ose). U praksi najee to nije sluaj. Moraju se razmatrati i zraci koji ne polaze sa optike ose. To ima za posledicu da se zraci koji ne polaze sa optike ose, i zraci koji padaju na periferiju soiva ne prelamaju u istoj taki. Posledica toga je da dobijamo neotar lik predmeta (neki zraci se seku pre fokalne ravni, neki posle nje). Takoe, zavisnost ideksa prelamanja od talasne duine dovodi do pojave obojenosti lika. Ovo su nedostaci koji se javlaju u sluaju da se radi o polihromatskoj svetlosti. Ostali nedostaci koji se ispoljavaju i kada je svetlost monohromatina uzrokuju pojavu monohromatskih aberacija. Vano je napomenuti da se nabrojani nedostaci ne javljaju zbog pogrene konstrukcije soiva ili njegove loe obrade, ve su prosto posledica zakona prelamanja na povrinama soiva. Nedostaci koji se najee javljaju kod soiva i utiu na kvalitet slike su: sferna aberacija hromatska aberacija astigmatizam i iskrivljenost polja koma distorzija Sferna aberacija Zraci iz srednje zone formiraju lik izmeu taaka P" i P`, dok ekstremni zraci (periferni i najblii osi daju likove u takama P" i P`. Oigledno je da praktino ne postoji mesto gde e se formirati otar lik take P

Rastojanje =s-s se naziva longitudinalna sferna abe-racija. Za sabirno soivo je negativno, a za rasipno je pozitivno. Ovo navodi na pomisao da se ove osobine ova dva tipa soiva mogu iskoristiti za delimino otklanjanje sferne aberacije. Ovo je prikazano na slici na jednom od narednih slajdova. Ako se zaklon postavi normalno na osu u taku P(poloaj lika formiran paraksijalnim zracima) lik na zaklonu se sastoji od krunog diska ija kontura predstavlja presek zaklona sa spoljnim konusom zrakova prelomljenih od strane soiva. Prelomljeni snop je svuda krunog preseka. Sa slike se moe videti da postoji jedna ravan u kojoj je presek prelomljenog snopa sa najmanjim prenikom i to je ravan CC. Ovaj presek je poznat kao krug najmanje aberacije . Najotriji lik se dobija ako se zaklon postavi ba na ovo mesto. Kod fotoaparata i kamera to znai da se film mora nai na tom mestu. Sferna aberacija moe da se delimino ukloni uklanjanjem perifernih zrakova ubacifanjem dijafragne ispred soiva. Meutim na ovaj nain se smanjuje intenzitet svetlosti koja stie do ravni filma (ravni CC). Postoji jo jedan nain da se umanji efekat sferne aberacije, a to je povoljnim izborom poluprenika krivina soiva. Ovaj nain je prikazan na sledeem slajdu.

Od ranije znamo da je ina daljina ista bez obzira na to koja se strana soiva okrene upadnoj svetlosti. No praksa pokazuje da je bolje definisana ina daljina ako se dopusti da se prelamanje podeli na obe strane soiva (b).Sfernu aberaciju je nemogue potpuno ukloniti. Hromatina aberacijaPodsetimo se jedne od jednaina soiva 1/f=(n-1)(1/R1+1/R2) odakle se vidi da je ina daljina funkcija indeksa prelamanja. Kako se indeks prelamanja optikih materijala menja sa talasnom duinom jasno je da e svaka boja formirati svoju iu. To znai da se nee formirati samo jedan lik predmeta, ve itav niz na razliitim rastojanjima od soiva (po jedan za svaku boju koja je prisutna u upadnom snopu svetlosti). S druge, strane kako uveanje soiva zavisi od ine daljine (p,l), i likovi e biti razliite veliine.Na slici su prikazani granini fokusi (u plavom i crvenom delu spektra). Ostali fokusi se nalaze izmeu ove take. Rastojanje izmeu ovih graninih fokusa se naziva longitudinalna aberacija. Promena veliine lika se naziva poprena hromatska aberacija. Na sledeoj slici prikazana su oba tipa aberacija.Na koji nain se moe delimino korigovati hromatska aberacija. U tu svrhu se konstruie AHROMATINI DUBLET On se sastoji iz dva tanka soiva razli-itih vrsta stakala. Hromatska aberacija jednog soiva je kompenzovana hromatskom aberacijom drugog (razliite su disperzione moi jednog i drugog tipa stakla).

KomaKoma se ispoljava na zracima koji ne potiu sa optike ose. To podsea na sfernu aberaciju, ali je razlika u tome to lik take nije rasplinuta taka ve se formira lik u obliku komete. Uski snop zrakova kroz centar soiva sa take P daje lik u obliku take u P' uplji konus zrakova koji prolazi kroz osenenu oblast soiva daje krug kao lik ispod take P. Zraci kroz unutranju oblast osenenog prstena daju likove u obliku malih krugova, a zraci van osenenog dela daju kao likove vee krugove. Koma moe da se koriguje povoljnim poluprenicima soiva. Na alost potrebne krivine soiva za nultu komu se ne poklapaju sa poluprenicima za minimalnu sfernu aberaciju. Soiva kod kojih je koma i sferna aberacija svedena na minimun nazivaju se APLANATIAstigmatizam Astigmatizam, kao i koma , utie na lik od taaka koje ne lee na optikoj osi. Koma iri lik u pravcu normalnom na optiku osu, dok astigmatizam iri lik du optike ose. Pretpostavimo da je astigmatizam jedina aberacija. rafirane povrine predstavljaju preseke dva konusa zrakova koji potiu iz take P i prelamaju se kroz soivo. Prelomljeni zraci formiraju primarni i sekundarni lik. DistorzijaSferna aberacija, koma i astigmatizam se odnose na nedostatke soiva da formira takasti lik od takastog predmeta. Distorzija je aberacija koja se javlja kao posledica nejednakih linearnih uveanja taaka koje su na razliitim rastojanjima od optike ose. Ako uveanje raste udaljavanjem od optike ose od pravilne mree se dobija lik kao na slici (a). U sluaju da uveanje opada sa poveanjem udaljenosti od optike ose za lik se dobija slika (b). RezimeIz iznetih injenica je jasno da nije mogue odstraniti sve aberacije kod jednog tankog soiva, pa ak ni smanjiti ih istovremeno. Zbog toga se pri konstrukciji soiva pribegava pravljenju sloenih sistema koji se sastoje iz vie grupa sa po nekoliko soiva u grupama. Osnovni zadatak je projektovati dobar optiki sistem za odreene namene. Tako, naprimer, kod teleobjektiva (koji pokriva malo uglovno podruje), najvanije je otkloniti sfernu aberaciju i komu. Kod objektiva koji se uglavnom koriste za reprodukcije najvanije je korigovati distorziju, hromatsku aberaciju, ali ne i sfernu aberaciju jer je esto dovoljno raditi sa malim poljem dubinske otrine. Kao opte pravilo vai, naprimer kod fotografskih objektiva, da sistem koji se koriguje za malo vidno polje, ili mali otvor dijafragme, daje bolje likove nego sistem za velika vidna polja i velike otvore dijafragme.Optiki instrumentiSvrha svih optikih instrumenata je da omogue posmatranje i snimanje veoma malih predmeta i veoma udaljenih predmeta, kao i da dobijenu sliku zapiu na neki od medija. Jasno je onda da se izlaganje mora poeti sa primarnim i najvanijim instrumentom, a to je oko, slika (A). Prenik oka je priblino 2,5 cm. Prednji zid je pokriven membranom koja se naziva ronjaa (C). Iza ronjae se nalazi ona tenost (A), a iza nje je postavljeno ono soivo (L). Ono soivo je vezano za onu jabuicu pomou miia, ija je uloga da menjaju centar krivine soiva i na taj nain i njegovu inu daljinu. Iza soiva se nalazi staklasto telo (najveim delom voda). Indeksi prelamanja staklastog tela i one tenosti su priblino jednaki indeksu prelamanja vode i iznose 1.336Kako ono soivo nije potpuno homogeno, njegov srednji indeks prelamanja u centralnom delu je oko 1.447 to je priblino vrednosti 1.336. Prema tome, glavno prelamanje svetlosti koja ulazi u oko je na ronjai. Mrenjaa je najosetljiviji deo oka i predstavlja praktino najprecizniji senzor svetlosnih zraka. Struktura mrenjae prikazana je na slici (B). Nervna vlakna se granaju od optikog nerva (O) i zavravaju na finoj strukturi mrenjae. Formiran lik na mrenjai se prenosi sa nervnih vlakana preko optikog nerva do mozga. Na mrenjai se nalazi malo udubljenje (prenika oko 0.25 mm) i naziva se uta mrlja (Y) i sadri samo epie. Vienje je uvek otrije na samoj utoj mrlji tako da se ona jabuica uvek okrene tako da lik pada upravo na nju. Ostali deo mrenjae slui samo da da optu sliku. injenica da se ne formira otar lik po celoj mrenjai i da je formirana slika dosta uoptena (izuzev dela na koji se oko fokusira i lik pada na utu mrlju) dovodi do nesavrenosti vienja koji se naziva optika varka.Na mestu gde optiki nerv ulazi u oko nema ni tapia ni epia i na tom mestu se lik ne registruje. To mesto se naziva slepa mrlja. Ispred onog soiva se nalazi mali otvor nazvan duica (P), a u njenoj sredini kruni otvor nazvan zenica. Uloga zenice je slina ulozi dijafragme na foto aparatima i kamerama, pomou nje se regulie koliina svetlosti koja ulazi u oko. Otvaranje i zatvaranje zenice pri promeni svetlosnih uslova se naziva adaptacija oka. Na sledeoj slici je prikazano kako se veliina normalne zenice menja sa osvetljenou polja.to se tie izotravanja lika, kao to je ve na-pomenuto, ono se vri promenom krivine soiva. Kada je soivo oputeno oko je fokusirano na predmet u beskonanosti, a lik se formira na mrenjai oka. Kada se predmet pribliava, oni mii se zatee i soivo poprima vie sferan oblik. Ova sposobnost oka se naziva akomodacija. Binokularnost ili stereoskopsko posmatranje je omogueno samo ako je ugao vei od neke mimimalne vrednosti min 1 . Ovom uglu odgovara rastojanje l=220 mm. Prosti optiki instrumentiUloga im je da poveaju mo razlaganja oka. Uveanje prostog optikog instrumenta je definisano preko vidnog ugla pod kojim se predmet vidi sa i bez optikog instrumenta.Ugaono uveanje defenisano je kao M=1/0