Лінзи. Побудова зображень, одержаних за допомогою лінз. Кут зору. Оптичні прилади для їх застосування
Уроки 64-65
Тема. Лінзи. Побудова зображень, одержаних за допомогою лінз. Кут зору. Оптичні прилади для їх застосування.
Мета: узагальнити знання учнів про лінзи та їх фізичні властивості; сформулювати їхні практичні уміння щодо застосування про властивості лінз для подання зображень графічним методом.
Демонстрації: різні типи лінз; закони геометричної оптики; хід зручних променів у збиральній та розсіювальній лінзах; український фізик-винахідник Олександр Смакула; оптичні прилади та їх застосування.
Тип уроку: Комбінований урок.
Хід уроку.
1). БЛІЦ-ОПИТУВАННЯ ( запиши в зошиті)
- Світло – це …
- Розклад призмою білого світла на кольори відбувається в результаті:
- Дисперсії;
- Інтерференції;
- Дифракції;
- Поляризації.
- На білому фоні намальовано зелений квадрат. Спостерігач дивиться через червоне скло. При цьому він побачить:
- Чорний квадрат на зеленому фоні;
- Синій квадрат на зеленому фоні;
- Червоний квадрат на чорному фоні;
- Чорний квадрат на червоному фоні.
- З якою фізичною характеристикою світлових хвиль пов’язана відмінність у кольорі?
2) ЛІТЕРАТУРНА ХВИЛИНКА
Прочитайте уривки віршів відомих авторів і дайте відповідь на поставлене запитання.
Леся Українка « Тиша морська»
З тихим плескотом на берег
Рине хвилечка перлиста;
Править хтось малим човенцем, –
В’ється стежечка злотиста
Які оптичні явища тут описані?
Леся Українка «У човні»
Глянь, як хвилі від срібла блищаться!
Глянь, як небо синіє в горі!
Вабить хвиля на море податься,
Кличе промінь ясної зорі.
Чому небо синє?
Іван Франко
Сипле, сипле, сипле, сипле сніг.
З неба сірої безодні
Міріадами летять
Ті метелики холодні.
Чому сніг білий?
Тарас Шевченко
Сонце заходить, гори чорніють,
Пташечка тихне, поле німіє…
Чому ввечері всі предмети поступово втрачають своє забарвлення і стають чорними?
3) На основі досліду та демонстрації комп,ютерної програми сформулювати закони геометричної оптики, які були вивчені раніше:
- закон відбивання світла;
- закон заломлення світла.
- хід променів у сферичному дзеркалі
(зробити схематичний малюнок)
Вивчення нового матеріалу.
1). Лінзи. Два види лінз. Демонстрація лінз. Слайд 8-14
Лінзою називають прозоре тіло, обмежене з обох боків сферичними поверхнями.
Розрізняють такі види лінз, як показано на малюнках: а) – двовипукла, б) – плоско-опукла, в) – двоввігнута, г) – плоско-ввігнута, д) – опукло-ввігнута, а на малюнку е) показані умовні позначення для збиральної та розсіючої лінз.
Якщо товщина лінзи в найтовщому місці дуже мала у порівнянні із радіусами викривлення її поверхонь і відстанню предмета до її поверхні, то таку лінзу називають тонкою.
Якщо паралельний пучок променів, що падають на поверхню лінзи, лінза збирає в одній точці, то її називають збиральною, а цю точку фокусом. Якщо ж паралельний пучок променів, який падає на лінзу, лінза розсіює, то її називають розсіювальною.
Після проходження такої лінзи паралельні промені рівномірно розходяться так, що їх продовження перетинаються в уявній точці – фокусі.
У збиральній лінзі фокус є дійсним, а в розсіювальній – уявним.
Промені, що проходять через центр лінзи не заломлюються. Центр лінзи називають оптичним центром (див. малюнок).
Проведемо лінію через оптичний центр лінзи та перпендикуляно до її площини. Цю лінію називають головною оптичною віссю. В збиральній лінзі промені, що паралельні головній оптичній вісі заломлюються і проходять через фокуси. В розсіюючій лінзі промені, що паралельні головній оптичні вісі заломлюються, а їх продовження проходять через фокус лінзи.
Аналогічна картина спостерігається при оберненому напрямі світлових променів. В збиральній лінзі промені, що пройшли через її фокус після заломлення будуть паралельні головній оптичній осі. В розсіюючій лінзі промені, що спрямовані на фокус (той фокус, що з іншого боку лінзи) після заломлення будуть паралельні головній оптичній осі.
Будь-яка інша пряма, яка проходить через центр лінзи не перпендикулярно її площині називається побічною віссю.
В збиральній лінзі промені паралельні побічній вісі перетинаються в точці, що має назву побічний фокус. В розсіюючій лінзі в побічному фокусі перетинаються продовження променів.
Оскільки є багато можливих напрямів побічних оптичних вісей, то і відповідних побічних фокусів теж буде багато. Усі разом ці точки побічних фокусів створюють фокальні площини – дві площини, паралельні головній площині з обох боків лінзи, які проходять через фокуси.
Відстань від фокуса до оптичного центра називають фокусною відстанню лінзи F.
Фокусна відстань збиральної лінзи є додатною, а розсіювальної – від’ємною.
Величину, обернену до фокусної відстані, називають оптичною силою лінзи
D = 1/F .
У системі СІ оптичну силу лінзи вимірюють в діоптріях:
[D] = 1/м = 1 дптр.
Оптична сила лінзи дорівнює одній діоптрії, якщо її фокусна відстань дорівнює одному метру.
Головна цінність лінзи полягає в тому, що за її допомогою можна отримати зображення предметів, які можуть світитись самі чи світяться відбитим світлом.
Якщо d – відстань від предмета до лінзи, то f – відстань від лінзи до зображення на екрані, F – фокусна відстань, то розміщення предмета і його зображення можна визначити за формулою тонкої лінзи:
Користуючись формулою слід враховувати правило знаків:
1) якщо лінза розсіювальна, то величину F беруть зі знаком “-“.
2) якщо лінза дає уявне зображення, то і f також беруть з “-“.
3) якщо предмет уявний (наприклад, в системі лінз), то і d беруть зі знаком “-“.
2) якщо лінза дає уявне зображення, то і f також беруть з “-“.
3) якщо предмет уявний (наприклад, в системі лінз), то і d беруть зі знаком “-“.
Якщо h – висота предмета, а H – висота зображення, то можна знайти збільшення лінзи:
Якщо оптична система складається із декількох (D1, D2, …, Dn) лінз, розміщених близько одна до одної, то справедливою є така формула:
Dсистеми = D1 + D2 + D3 + … + Dn
Кут зору
Що таке кут зору й для чого потрібно його збільшувати
Розмір зображення h предмета на сітківці визначається кутом зору — кутом з вершиною в оптичному центрі ока, утвореним променями, напрямленими на крайні точки предмета:
де d — відстань від предмета до оптичного центра ока (див. рис. 42.2); Н — розмір предмета. Зі збільшенням кута зору розмір зображення на сітківці збільшується, тому збільшується кількість світлочутливих клітин сітківки, задіяних у створенні зображення, а відповідно, й обсяг зорової інформації про предмет. Короткозора людина, розглядаючи предмет, наближає його до ока, збільшуючи кут зору, тому вона може розрізнити дрібні деталі навіть краще, ніж людина з нормальним зором. Далекозорій людині важко розрізняти дрібні деталі предмета, оскільки вона повинна віддаляти його від ока, а це зумовлює зменшення кута зору.
- Хід зручних променів:
2. Промінь, який упав на лінзу через фокус, заломившись пройде паралельно головній оптичній осі.
3. Промінь, який пройшов через оптичний центр, не заломлюється.
4. Промінь, який падає на лінзу паралельно побічній осі, після заломлення перетнеться з нею в фокальній площині.
ІV. ПЕРЕВІРКА ЗНАНЬ. (інтерактивні вправи)
- Тестування на сайті https://learningapps.org/view2037144
V. РОБОТА НА КОМП’ЮТЕРАХ.
– Графічна задача
- Дослідження ходу пучків світла крізь збиральну лінзу.
- https://www.geogebra.org/m/wxFU67Cq#material/WJukr3rY
Побудова зображення у збиральній лінзі. Самостійна робота.
2. Якщо предмет знаходиться на відстані d > 2F, зображення буде зменшеним, перевернутим, дійсним, знаходитиметься в точці між 2F i F на іншому боці від лінзи.
4. Якщо предмет знаходиться на відстані d = F, промені виходитимуть з лінзи паралельно до променя, що проходить через оптичний центр, і зображення не буде.
5. Якщо предмет знаходиться між фокусом F i оптичним центром лінзи, зображення буде прямим, уявним, збільшеними знаходитиметься по той же бік від лінзи, що і предмет.
ЕКСПЕРИМЕНТ ( на вибір опишіть в зошиті)
1.Як за допомогою лінійки у сонячний день визначити висоту телеграфного стовпа? ОБЛАДНАННЯ: лінійка
2.Як за допомогою лінійки у сонячний день визначити висоту телеграфного стовпа? ОБЛАДНАННЯ: лінійка
3.Дослідіть, як зміниться зображення, отримане на екрані за допомогою збиральної лінзи, якщо закрити верхню її частину?
ОБЛАДНАННЯ: Збиральна лінза, екран, свічка.
4. Дослідіть, чи можливо за допомогою збиральної лінзи утворити уявне зображення. ОБЛАДНАННЯ: Збиральна лінза , екран, свічка.
РОЗРАХУНКОВА ЗАДАЧА (на вибір)
І Кут між падаючим і відбитим променем становить 80º. Чому дорівнює кут падіння променя?
ІІ Визначте швидкість світла в алмазі.
(n алмазу =2,42)
ІІІ Дерево, освітлене сонячними променями, відкидає тінь завдовжки 25 м. Стійка футбольних воріт, висота якої 2,44 м, відкидає тінь завдовжки 2 м. Знайдіть висоту дерева.
IV Визначте швидкість світла у льоді.
(n льоду =1,31)
VI ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ.
Хід пучків крізь розсіювальну лінзу. Конспект у зошиті. Побудувати зображення за допомогою лінзи у випадку 2F<d<3F.
VІІІ. ПІДСУМОК.
- Чому опукла лінза називається збиральною?
- Чому увігнута лінза називається розсіювальною?
- Чому фокус розсіювальної лінзи називається уявним?
- Де використовують лінзи?
Узагальнили знання про лінзи, дзеркала та їх фізичні властивості; сформулювали їхні практичні уміння щодо застосування про властивості лінз для подання зображень графічним методом. Зв’язок фізики з математикою, біологією, географією при вивченні теми, застосування – медицина (УЗД), промисловість, транспорт (дефектоскопія), дослідження (ехолот), будівництво.
Презентація до уроку 1 http://medialiteracy.org.ua/wp-content/uploads/2019/11/396.pdfПрезентація до уроку 2 http://medialiteracy.org.ua/wp-content/uploads/2019/11/396.1.pdf
Коментарі
Дописати коментар