Šošovky: typy šošoviek (fyzika). Typy konvergujúcich, optických, divergentných šošoviek
a 1. Zákony geometrickej optiky.Ich opodstatnenie z pohľadu Huygensovej teórie.
Optika je veda o povahe svetla a javoch súvisiacich so šírením a interakciou svetla. Optiku prvýkrát sformulovali v polovici 17. storočia Newton a Huygens. Formulovali zákony geometrickej optiky: 1). Zákon priamočiareho šírenia svetla - svetlo sa šíri vo forme lúčov, čoho dôkazom je vznik ostrého tieňa na obrazovke, ak je v dráhe svetelných lúčov nepriehľadná bariéra. Dôkazom je vznik penumbry.
2).zákon nezávislosti svetelných lúčov - ak svetelné toky z dvoch nezávislých
a 
zdroje sa prelínajú, navzájom sa nerušia.
3). Zákon odrazu svetla - ak svetelný tok dopadá na rozhranie medzi dvoma médiami, potom môže dôjsť k odrazu, lomu. V tomto prípade dopadajúci, odrazený, lomený a normálny lúč ležia v rovnakej rovine. Uhol dopadu sa rovná uhlu odrazu.
4). Sínus uhla dopadu sa vzťahuje na sínus uhla odrazu 
ako aj indexy pomeru lomu dvoch médií. 
Huygensov princíp: ak je svetlo vlnou, potom sa čelo vlny šíri zo zdroja svetla a každý bod čela vlny je v danom časovom okamihu zdrojom sekundárnych vĺn, obal sekundárnych vĺn predstavuje novú vlnu vpredu.
Newton vysvetlil prvý zákon od Coxa
Impulzné rany 2. okruhu dynamiky, a
Huygens to nedokázal vysvetliť. t
2. zákon: Huygens: dve nekoordinované vlny sa navzájom nerušia
Newton: nemohol: zrážka častíc je porucha.
3. zákon: Newton: vysvetlil ako a zákon zachovania hybnosti
4
th s-n.
af je predná časť zlomenej vlny.
V 19. storočí sa objavilo množstvo prác: Fresnel, Jung, ktorí tvrdia, že svetlo je vlna V polovici 19. storočia vznikla Maxwellova teória elektromagnetického poľa, podľa teórie, že tieto vlny sú priečne a iba svetlo vlny zažívajú fenomén polarizácie .
totálny vnútorný odraz.
2. Šošovky. Odvodenie vzorca šošovky. Konštrukcia obrazov v šošovke. šošovky
Šošovka je zvyčajne sklenené teleso ohraničené na oboch stranách guľovými plochami; v konkrétnom prípade môže byť jednou z plôch šošovky rovina, ktorú možno považovať za sférickú plochu s nekonečne veľkým polomerom. Šošovky môžu byť vyrobené nielen zo skla, ale aj z akejkoľvek priehľadnej látky (kremeň, kamenná soľ atď.). Povrchy šošoviek môžu mať aj zložitejší tvar, napríklad valcový, parabolický.
Bod O je optický stred šošovky.
Asi 1 Asi 2 hrúbka šošovky.
C1 a C2 sú stredy sférických plôch ohraničujúcich šošovku.
Akákoľvek priamka prechádzajúca optickým stredom sa nazýva optická os šošovky. Tá z osí, ktorá prechádza stredmi oboch refrakčných plôch šošovky, sa nazýva. hlavná optická os. Zvyšok sú bočné osi.
Odvodenie vzorca šošovky
;
;
;
;
EG=KA+AO+OB+BL;KA=h2/Si; BL=h2/S2;
EG \u003d h 2 / r 1 + h 2 / r 2 + h 2 / S 1 + h 2 / S 2 \u003d U 1 / U 2; U1=c/n1; U 2 \u003d c / n 2
(h 2 / r 1 + h 2 / r 2) \u003d 1 / S 1 + 1 / r 1 + 1 / S 2 + 1 / r 2 \u003d n 2 / n 1 (1 / r 1 + 1 / r 2);
1/Si+1/S2=(n2/n1-1)(1/r1+1/r2);
1/d+1/f=1/F=(n2/n1-1)(1/r1+1/r2);
r1,r2 >0 - konvexné
r1, r2<0 – konkávne
d=xl+F; f \u003d x 2 + F; x 1 x 2 \u003d F 2;
Vytváranie obrázkov v šošovke
3. Rušenie svetla. Amplitúda pri rušení. Výpočet interferenčného obrazca v Youngovom experimente.
Rušenie svetla- ide o jav superpozície vĺn z dvoch alebo viacerých koherentných zdrojov, v dôsledku čoho sa energia týchto vĺn prerozdeľuje v priestore. V oblasti prekrývajúcich sa vĺn sa kmity na seba prekrývajú, vlny sa sčítavajú, v dôsledku čoho sú kmity niekde silnejšie, inde slabšie. V každom bode média bude výsledná oscilácia súčtom všetkých oscilácií, ktoré dosiahli tento bod. Výsledné kmitanie v každom bode média má časovo konštantnú amplitúdu, ktorá závisí od vzdialenosti bodu média od zdrojov kmitania. Tento druh súhrnu vibrácií sa nazýva rušenie z koherentných zdrojov.
Zoberme si bodový zdroj S, z ktorého sa šíri sférická vlna. Na dráhe vlny je umiestnená bariéra s dvoma dierkami s1 a s2, umiestnenými symetricky vzhľadom na zdroj S. Otvory s1 a s2 kmitajú s rovnakou amplitúdou a v rovnakých fázach, pretože ich vzdialenosť od
zdroj S sú rovnaké. Dve sférické vlny sa budú šíriť napravo od bariéry a v každom bode média vznikne oscilácia ako výsledok sčítania týchto dvoch vĺn. Uvažujme výsledok sčítania v nejakom bode A, ktorý je oddelený od zdrojov s1 a s2 vo vzdialenosti r1 a r2 Oscilácie zdrojov s1 a s2
majúce rovnaké fázy môžu byť reprezentované ako:
Potom oscilácie, ktoré dosiahli bod A, zo zdrojov s1 a s2: 
, kde 
- frekvencia kmitov. Fázový rozdiel členov kmitania v bode A bude 
. Amplitúda výsledného kmitania závisí od fázového rozdielu: ak fázový rozdiel = 0 alebo násobok 2 
(rozdiel dráhy lúča = 0 alebo celé číslo vlnových dĺžok), potom má amplitúda maximálnu hodnotu: A = A1 + A2. Ak fázový rozdiel = nepárne číslo 
(rozdiel dráhy lúča = nepárny počet polovičných vĺn), potom má amplitúda minimálnu hodnotu rovnajúcu sa rozdielu medzi členmi amplitúd.
Schéma na realizáciu rušenia svetla podľa Youngova metóda. Svetelným zdrojom je jasne osvetlená úzka štrbina S v obrazovke A1. Svetlo z nej dopadá na druhú nepriehľadnú clonu A2, v ktorej sú dve rovnaké úzke štrbiny S1 a S 2 rovnobežné s S. V priestore za clonou A2 sa šíria 2 sústavy
"Vzdelávacie: formovať predstavy o šošovkách, typoch šošoviek a ich hlavných charakteristikách; formovať praktické zručnosti na uplatnenie vedomostí o vlastnostiach šošoviek na vyhľadávanie obrázkov pomocou grafickej metódy Vývojové: rozvíjať schopnosť pracovať s úsudkami; rozvíjať reč žiakov prostredníctvom organizácie dialogickej komunikácie v triede; zapájať deti do riešenia výchovných problémových situácií pre rozvoj ich logického myslenia; udržať pozornosť žiakov zmenou výchovno-vzdelávacej činnosti Výchovné: pestovať kognitívny záujem, záujem o predmet. Ciele lekcie
Šošovka je priehľadné teleso ohraničené dvoma krivočiarymi (najčastejšie sférickými) alebo zakrivenými a plochými plochami. Šošovka je priehľadné teleso ohraničené dvoma krivočiarymi (najčastejšie sférickými) alebo zakrivenými a plochými plochami. Šošovka Prvú zmienku o šošovkách možno nájsť v starogréckej hre „Oblaky“ (424 pnl.) od Aristofana, kde sa oheň vytváral pomocou vypuklého skla a slnečného svetla. Šošovka (nemecky Linse, z lat..lens - lentil) - disk z priehľadného homogénneho materiálu, ohraničený dvoma leštenými plochami - guľovým alebo guľovým a plochým .. Šošovka
Oko je orgán videnia Človek nevidí očami, ale očami, odkiaľ sa cez zrakový nerv prenášajú informácie do určitých oblastí mozgu, kde sa vytvára obraz vonkajšieho sveta, ktorý vidíme. Všetky tieto orgány tvoria náš vizuálny analyzátor alebo vizuálny systém.
Ak lúč lúčov rovnobežný s hlavnou optickou osou dopadá na zbiehavú šošovku, potom sa po lomu v šošovke zhromažďujú v jednom bode F, ktorý sa nazýva hlavné ohnisko šošovky. V ohnisku divergencie šošovky sa pretínajú pokračovania lúčov, ktoré boli pred lomom rovnobežné s jej hlavnou optickou osou. Ohnisko divergencie šošovky je imaginárne. Existujú dve hlavné zamerania; sú umiestnené na hlavnej optickej osi v rovnakej vzdialenosti od optického stredu šošovky na jej opačných stranách. Zaostrenie šošovky šošovka (F) optický stred hlavnej optickej osi šošovky
Veľkosť a umiestnenie obrazu predmetu v zbiehavej šošovke závisí od polohy predmetu vzhľadom na šošovku. V závislosti od toho, ako ďaleko je objekt od objektívu, je možné získať buď zväčšený obraz (F 2F). alebo znížené (d > 2F). Záver 2F). alebo znížené (d > 2F). Záver"> 
0 pre zbiehavé šošovky. D 0 pre zbiehavé šošovky. D24 Optická sila dioptrie šošovky D > 0 pre zbiehavé šošovky. D 0 pre zbiehavé šošovky. D 0 pre zbiehavé šošovky. D 0 pre zbiehavé šošovky. D 0 pre zbiehavé šošovky. D title="(!LANG: Dioptrie šošovky D > 0 pre zbiehavé šošovky. D
Hygiena zraku 1. Čítajte len pri dobrom svetle. 2. Pri dennom svetle by pracovná plocha mala byť umiestnená tak, aby okno bolo vľavo. 3. Pri umelom osvetlení by stolová lampa mala byť vľavo a musí byť zakrytá tienidlom. 4. Nepozerajte televíziu príliš dlho. 5. Po každej minúte práce na počítači je potrebná pauza.
Zrak a správna výživa Veľký význam pre dobrý zrak má správna výživa, ktorá zahŕňa dostatočné množstvo vitamínov, najmä D a A. Vitamín D sa nachádza v potravinách ako hovädzia a bravčová pečeň, sleď, vaječný žĺtok, maslo. Vitamín A je najbohatší v treščej pečeni, hovädzej a bravčovej pečeni, vaječný žĺtok, smotana, maslo. Karotén – látka, z ktorej si ľudské telo syntetizuje vitamín A – sa vo veľkom množstve nachádza v mrkve, sladkej paprike, rakytníku, šípkach, zelenej cibuľke, petržlene, šťaveľu, marhuliach, špenáte, šaláte.
1. Prečo nemôžete počas slnečného letného dňa polievať kvety v záhrade? 2. Zlepením dvoch vypuklých skiel z hodiniek získate vzdušnú vypuklú šošovku. Ak sa takáto šošovka umiestni do vody, bude to zbiehavá šošovka? 3. Porovnajte dva výkresy. Aké spoločné? V čom je rozdiel? Zamyslite sa a odpovedzte
Pomocou šošovky sa na obrazovke získa obrátený obraz plameňa sviečky. Ako sa zmení veľkosť obrazu, ak je časť šošovky zakrytá listom papiera? 1. Časť obrázka zmizne. 2. Rozmery obrázka sa nezmenia. 3. Veľkosti sa zväčšia. 4. Rozmery sa zmenší. Otázka 2
Aplikácia šošoviek Aplikácia šošoviek Šošovky sú univerzálnym optickým prvkom väčšiny optických systémov. Šošovky sú univerzálnym optickým prvkom väčšiny optických systémov. Bikonvexné šošovky sa používajú vo väčšine optických zariadení, šošovka oka je rovnaká šošovka. Meniskové šošovky sú široko používané v okuliaroch a kontaktných šošovkách. Bikonvexné šošovky sa používajú vo väčšine optických zariadení, šošovka oka je rovnaká šošovka. Meniskové šošovky sú široko používané v okuliaroch a kontaktných šošovkách. V zbiehajúcom sa lúči za zbiehavou šošovkou sa svetelná energia sústreďuje v ohnisku šošovky. Na tomto princípe je založené vypaľovanie lupou.
Reflexia (označte svoju odpoveď v tabuľke) Úsudky Áno Nie Neviem V lekcii som: 1) naučil som sa veľa nových vecí; 2) ukázal svoje vedomosti; 3) so záujmom komunikoval s učiteľom a spolužiakmi. Na lekcii som sa cítil: 1) slobodný; 2) obmedzené; 3) útulné. Na hodine sa mi páčilo: 1) kolektívne riešenie kognitívnych úloh a otázok; 2) viditeľnosť; 3) iné (uveďte).
Ďakujem za pozornosť, ďakujem za lekciu! Domáca úloha § (Gendenstein L.E.. Fyzika. Ročník 8. - M .: Mnemosyne, 2009). (Gendenstein L.E.. Fyzika. Ročník 8. - M .: Mnemozina, 2009).
Šošovky majú spravidla sférický alebo takmer sférický povrch. Môžu byť konkávne, konvexné alebo ploché (polomer je nekonečno). Majú dva povrchy, cez ktoré prechádza svetlo. Môžu sa kombinovať rôznymi spôsobmi a vytvárať rôzne typy šošoviek (fotografia je uvedená ďalej v článku):
- Ak sú oba povrchy konvexné (zakrivené smerom von), stred je hrubší ako okraje.
- Šošovka s konvexnou a konkávnou guľou sa nazýva meniskus.
- Šošovka s jedným plochým povrchom sa nazýva plankonkávna alebo plankonvexná v závislosti od povahy druhej gule.
Ako určiť typ šošovky? Zastavme sa nad tým podrobnejšie.
Spojovacie šošovky: typy šošoviek
Bez ohľadu na kombináciu povrchov, ak je ich hrúbka v strednej časti väčšia ako na okrajoch, nazývajú sa zberné. Majú kladnú ohniskovú vzdialenosť. Existujú nasledujúce typy konvergovaných šošoviek:
- ploché konvexné,
- bikonvexný,
- konkávne-konvexné (meniskus).
Nazývajú sa aj „pozitívne“.
Divergentné šošovky: typy šošoviek
Ak je ich hrúbka v strede tenšia ako na okrajoch, potom sa nazývajú rozptyl. Majú negatívnu ohniskovú vzdialenosť. Existujú dva typy divergentných šošoviek:
- plochá konkávna,
- bikonkávna,
- konvexno-konkávne (meniskus).
Nazývajú sa aj „negatívne“.
Základné pojmy
Lúče z bodového zdroja sa rozchádzajú z jedného bodu. Nazývajú sa zväzok. Keď lúč vstúpi do šošovky, každý lúč sa láme a mení svoj smer. Z tohto dôvodu môže lúč vychádzať zo šošovky viac-menej divergentne.
Niektoré typy optických šošoviek menia smer lúčov tak, že sa zbiehajú v jednom bode. Ak je zdroj svetla umiestnený aspoň v ohniskovej vzdialenosti, potom sa lúč zbieha v bode, ktorý je aspoň v rovnakej vzdialenosti.
Skutočné a vymyslené obrazy
Bodový zdroj svetla sa nazýva skutočný objekt a bod konvergencie zväzku lúčov vychádzajúceho zo šošovky je jeho skutočným obrazom.
Veľký význam má rad bodových zdrojov rozmiestnených na všeobecne rovnom povrchu. Príkladom je vzor na matnom skle podsvietený. Ďalším príkladom je filmový pás nasvietený zozadu tak, že svetlo z neho prechádza cez šošovku, ktorá na plochej obrazovke mnohonásobne zväčšuje obraz.
V týchto prípadoch sa hovorí o lietadle. Body na rovine obrazu zodpovedajú 1:1 bodom na rovine objektu. To isté platí pre geometrické útvary, aj keď výsledný obrázok môže byť prevrátený vzhľadom k objektu alebo zľava doprava.
Konvergencia lúčov v jednom bode vytvára skutočný obraz a divergencia vytvára imaginárny. Keď je to jasne vyznačené na obrazovke, je to platné. Ak je možné obraz pozorovať iba pohľadom cez šošovku smerom k svetelnému zdroju, potom sa nazýva imaginárny. Odraz v zrkadle je imaginárny. Obraz, ktorý možno vidieť aj cez ďalekohľad. Ale premietanie objektívu fotoaparátu na film vytvára skutočný obraz.
Ohnisková vzdialenosť
Ohnisko šošovky možno nájsť tak, že cez ňu prejde lúč rovnobežných lúčov. Bod, v ktorom sa zbiehajú, bude jeho ohnisko F. Vzdialenosť od ohniska k šošovke sa nazýva jej ohnisková vzdialenosť f. Paralelné lúče môžu prechádzať aj z druhej strany a teda F je možné nájsť z oboch strán. Každá šošovka má dve f a dve f. Ak je relatívne tenký v porovnaní s jeho ohniskovou vzdialenosťou, potom sú ohniskové vzdialenosti približne rovnaké.
Divergencia a konvergencia
Zbiehavé šošovky sa vyznačujú kladnou ohniskovou vzdialenosťou. Typy šošoviek tohto typu (planokonvexné, bikonvexné, meniskusové) redukujú lúče, ktoré z nich vychádzajú, viac ako boli redukované predtým. Spojovacie šošovky môžu vytvárať skutočné aj virtuálne obrazy. Prvý sa vytvorí iba vtedy, ak vzdialenosť od objektívu k objektu presahuje ohniskovú vzdialenosť.
Divergujúce šošovky sa vyznačujú zápornou ohniskovou vzdialenosťou. Typy šošoviek tohto typu (planokonkávne, bikonkávne, meniskusové) rozptyľujú lúče pred dopadom na ich povrch viac ako boli rozvedené. Divergentné šošovky vytvárajú virtuálny obraz. A len vtedy, keď je konvergencia dopadajúcich lúčov významná (zbiehajú sa niekde medzi šošovkou a ohniskom na opačnej strane), vytvorené lúče sa môžu stále zbiehať a vytvárať skutočný obraz.
Dôležité rozdiely
Je potrebné venovať pozornosť odlíšeniu konvergencie alebo divergencie lúčov od konvergencie alebo divergencie šošovky. Typy šošoviek a svetelné lúče sa nemusia zhodovať. Lúče spojené s objektom alebo bodom obrazu sa nazývajú divergentné, ak sa „rozptyľujú“, a konvergentné, ak sa „zhromaždia“ spolu. V každom koaxiálnom optickom systéme je optická os dráha lúčov. Lúč prechádza pozdĺž tejto osi bez akejkoľvek zmeny smeru v dôsledku lomu. Toto je v skutočnosti dobrá definícia optickej osi.
Lúč, ktorý sa vzďaľuje od optickej osi so vzdialenosťou, sa nazýva divergentný. A ten, ktorý sa k nemu približuje, sa nazýva konvergentný. Lúče rovnobežné s optickou osou majú nulovú konvergenciu alebo divergenciu. Keď teda hovoríme o konvergencii alebo divergencii jedného lúča, koreluje sa s optickou osou.
Niektoré typy, pri ktorých sa lúč vo väčšej miere odchyľuje k optickej osi, sa zbiehajú. V nich sa zbiehajúce sa lúče približujú ešte viac a rozbiehavé sa vzďaľujú menej. Sú dokonca schopné, ak je ich sila na to dostatočná, urobiť lúč rovnobežný alebo dokonca konvergentný. Podobne rozbiehavá šošovka môže rozbiehajúce sa lúče ešte viac rozširovať a zbiehajúce sa lúče sú rovnobežné alebo rozbiehavé.
lupy
Šošovka s dvoma vypuklými plochami je v strede hrubšia ako na okrajoch a možno ju použiť ako jednoduchú lupu alebo lupu. Pozorovateľ sa cez ňu zároveň pozerá na virtuálny, zväčšený obraz. Objektív fotoaparátu však tvorí na filme alebo snímači skutočný, zvyčajne zmenšený v porovnaní s objektom.
Okuliare
Schopnosť šošovky meniť konvergenciu svetla sa nazýva jej sila. Vyjadruje sa v dioptriách D = 1 / f, kde f je ohnisková vzdialenosť v metroch.
Šošovka so silou 5 dioptrií má f \u003d 20 cm. Práve dioptrie udáva očný lekár pri vypisovaní predpisu na okuliare. Povedzme, že zaznamenal 5,2 dioptrie. Dielňa zoberie hotový 5 dioptrický blank získaný vo výrobe a trochu obrúsi jeden povrch, aby sa pridalo 0,2 dioptrie. Princíp spočíva v tom, že pre tenké šošovky, v ktorých sú dve gule umiestnené blízko seba, sa dodržiava pravidlo, podľa ktorého sa ich celková mohutnosť rovná súčtu dioptrií každej z nich: D = D 1 + D 2 .
Galileova trúba
Počas doby Galilea (začiatok 17. storočia) boli okuliare v Európe široko dostupné. Zvyčajne sa vyrábali v Holandsku a distribuovali ich pouliční predajcovia. Galileo počul, že niekto v Holandsku vložil dva druhy šošoviek do trubice, aby sa vzdialené objekty zdali väčšie. Na jednom konci tubusu použil zbiehavú šošovku s dlhým ohniskom a na druhom konci okulár s krátkym ohniskom. Ak sa ohnisková vzdialenosť šošovky rovná f o a okuláru f e , potom by vzdialenosť medzi nimi mala byť f o - f e a výkon (uhlové zväčšenie) f o / f e . Takáto schéma sa nazýva galilejská fajka.
Ďalekohľad má zväčšenie 5 alebo 6 krát, porovnateľné s modernými ručnými ďalekohľadmi. To stačí na mnohé veľkolepé mesačné krátery, štyri mesiace Jupitera, fázy Venuše, hmloviny a hviezdokopy a slabé hviezdy v Mliečnej dráhe.
Keplerov ďalekohľad
Kepler sa o tom všetkom dopočul (on a Galileo si dopisovali) a postavil iný druh ďalekohľadu s dvoma zbiehavými šošovkami. Tá s najdlhšou ohniskovou vzdialenosťou je šošovka a tá s najkratšou je okulár. Vzdialenosť medzi nimi je f o + f e a uhlový nárast je f o / f e . Tento Kepleriánsky (alebo astronomický) ďalekohľad vytvára prevrátený obraz, ale pre hviezdy alebo Mesiac je to jedno. Táto schéma poskytovala rovnomernejšie osvetlenie zorného poľa ako Galileov teleskop a bola vhodnejšia na použitie, pretože umožňovala udržať oči v pevnej polohe a vidieť celé zorné pole od okraja po okraj. Zariadenie umožnilo dosiahnuť väčšie zväčšenie ako Galileova trubica bez vážneho zhoršenia kvality.
Oba teleskopy trpia sférickou aberáciou, ktorá spôsobuje rozostrenie obrazu, a chromatickou aberáciou, ktorá vytvára farebné halo. Kepler (a Newton) verili, že tieto defekty nemožno prekonať. Nepredpokladali, že sú možné achromatické druhy, ktoré sa stanú známymi až v 19. storočí.
zrkadlové teleskopy
Gregory navrhol, že zrkadlá by sa mohli použiť ako šošovky pre teleskopy, pretože nemajú farebné lemovanie. Newton prevzal túto myšlienku a vytvoril newtonovský tvar ďalekohľadu z konkávneho postriebreného zrkadla a pozitívneho okuláru. Vzor daroval Kráľovskej spoločnosti, kde je dodnes.
Jednošošovkový ďalekohľad dokáže premietať obraz na plátno alebo fotografický film. Správne zväčšenie vyžaduje pozitívnu šošovku s dlhou ohniskovou vzdialenosťou, povedzme 0,5 m, 1 m alebo mnoho metrov. Toto usporiadanie sa často používa v astronomickej fotografii. Pre ľudí neznalých optiky sa môže zdať paradoxné, že slabší teleobjektív poskytuje väčšie zväčšenie.
gule
Predpokladá sa, že staroveké kultúry mohli mať ďalekohľady, pretože vyrábali malé sklenené guľôčky. Problém je v tom, že sa nevie, na čo slúžili, a rozhodne nemohli tvoriť základ dobrého ďalekohľadu. Na zväčšenie malých predmetov sa dali použiť guľôčky, ale kvalita bola sotva uspokojivá.
Ohnisková vzdialenosť ideálnej sklenenej gule je veľmi krátka a vytvára reálny obraz veľmi blízko gule. Okrem toho sú významné aberácie (geometrické skreslenia). Problém spočíva vo vzdialenosti medzi týmito dvoma povrchmi.
Ak však urobíte hlbokú rovníkovú drážku, aby ste zablokovali lúče, ktoré spôsobujú chyby obrazu, z veľmi priemernej lupy sa stane skvelá. Toto riešenie sa pripisuje Coddingtonovi a po ňom pomenovaný zväčšovač sa dnes dá kúpiť ako malé ručné lupy na skúmanie veľmi malých predmetov. Neexistuje však žiadny dôkaz, že sa to dialo pred 19. storočím.
Sekcie: fyzika
Účel lekcie:
- Poskytnúť postup na osvojenie si základných pojmov témy „šošovka“ a princípu vytvárania obrazu daného objektívom
- Podporovať rozvoj kognitívneho záujmu študentov o predmet
- Podporovať výchovu k presnosti pri vykonávaní výkresov
Vybavenie:
- hádanky
- Zbiehavé a divergentné šošovky
- Obrazovky
- Sviečky
- Krížovka
K akému poučeniu sme dospeli? (rébus 1) fyzika
Dnes budeme študovať nový odbor fyziky - optika. S touto sekciou ste sa zoznámili už v 8. ročníku a pravdepodobne si pamätáte niektoré aspekty témy „Fenomény svetla“. Spomeňme si najmä na obrazy, ktoré dávajú zrkadlá. Ale najprv:
- Aké typy obrázkov poznáte? (imaginárny a skutočný).
- Aký obraz dáva zrkadlo? (imaginárny, priamy)
- Ako ďaleko je od zrkadla? (rovnako ako položka)
- Hovoria nám zrkadlá vždy pravdu? (správa „Ešte raz naopak“)
- Je vždy možné vidieť sa v zrkadle tak, ako ste, aj keď je to naopak? (správa „Teasing Mirrors“)
Dnes budeme pokračovať v našej prednáške a povieme si ešte o jednom predmete optika. Hádajte. (rébus 2) šošovka
Objektív- priehľadné teleso ohraničené dvoma guľovými plochami.
tenká šošovka– jeho hrúbka je malá v porovnaní s polomermi zakrivenia povrchu.
Hlavné prvky objektívu:
Rozlíšiť dotykom zbiehavú šošovku od divergentnej. Šošovky sú na vašom stole.
Ako vybudovať obraz v konvergujúcej a divergentnej šošovke?
1. Objekt za dvojitým zaostrením.
2. Objekt s dvojitým zaostrením
3. Objekt medzi zaostrením a dvojitým zaostrením
4. Objekt je zaostrený
5. Objekt medzi zaostrením a objektívom
6. Divergujúca šošovka
Vzorec pre tenké šošovky =+
Ako dávno sa ľudia naučili používať šošovky? (správa "Vo svete neviditeľného")
A teraz sa pokúsime získať obraz okna (sviečky) pomocou šošoviek, ktoré máte na stole. (skúsenosti)
Prečo potrebujeme šošovky (na okuliare, liečbu krátkozrakosti, ďalekozrakosti) - toto je vaša prvá domáca úloha - pripraviť správu o korekcii krátkozrakosti a ďalekozrakosti okuliarmi.
Takže, aký fenomén sme použili na dnešnú lekciu (rébus 3) pozorovanie.
A teraz skontrolujeme, ako ste sa naučili tému dnešnej lekcie. Ak to chcete urobiť, vyriešte krížovku.
Domáca úloha:
- hádanky,
- krížovky,
- správy o krátkozrakosti a ďalekozrakosti,
- prednáškový materiál
dráždivé zrkadlá
Doteraz sme hovorili o poctivých zrkadlách. Ukázali svet taký, aký je. No, až na to, že odbočil sprava doľava. Ale existujú uštipačné zrkadlá, krivé zrkadlá. V mnohých parkoch kultúry a rekreácie je taká atrakcia - „izba - smiech“. Tam sa každý vidí buď krátky a okrúhly, ako hlávka kapusty, alebo dlhý a tenký, ako mrkva, alebo vyzerá ako naklíčená cibuľa: takmer bez nôh a s nafúknutým bruchom, z ktorého ako šíp úzky hrudník sa tiahne nahor a škaredá pretiahnutá hlava na tenkom krku.
Chlapi umierajú od smiechu a dospelí, snažiac sa zachovať vážnosť, len krútia hlavami. A z tohto odrazu ich hláv v uštipačných zrkadlách sa krútia tým najzábavnejším spôsobom.
Miestnosť smiechu nie je všade, ale uštipačné zrkadlá nás v živote obklopujú. Určite ste už nie raz obdivovali svoj odraz v sklenenej guli z vianočného stromčeka. Alebo v poniklovanej kovovej kanvici, kanvici na kávu, samovare. Všetky obrázky sú veľmi vtipne skreslené. Je to preto, že „zrkadlá“ sú konvexné. Konvexné zrkadlá sú tiež pripevnené na volant bicykla, motocykla a na kabínu vodiča autobusu. Poskytujú takmer neskreslený, ale trochu zmenšený obraz cesty za sebou a na autobusoch aj zadných dverí. Priame zrkadlá tu nie sú vhodné: vidíte v nich príliš málo. Konvexné zrkadlo, dokonca aj malé, obsahuje veľký obraz.
Niekedy existujú konkávne zrkadlá. Používajú sa na holenie. Ak sa priblížite k takémuto zrkadlu, uvidíte svoju tvár značne zväčšenú. Bodové svetlo využíva aj konkávne zrkadlo. Je to tá, ktorá zhromažďuje lúče zo svietidla do paralelného lúča.
Vo svete neznámeho
Asi pred štyristo rokmi sa zruční remeselníci v Taliansku a Holandsku naučili vyrábať okuliare. Po okuliaroch boli vynájdené lupy na skúmanie malých predmetov. Bolo to veľmi zaujímavé a podmanivé: zrazu vidieť do všetkých detailov nejaké zrnko prosa alebo mušie stehno!
V našom veku si rádioamatéri stavajú zariadenia, ktoré im umožňujú prijímať stále viac vzdialených staníc. A pred tristo rokmi boli optici závislí na brúsení stále silnejších šošoviek, čo im umožnilo preniknúť ďalej do sveta neviditeľného.
Jedným z týchto amatérov bol Holanďan Anthony Van Leeuwenhoek. Objektívy najlepších majstrov tej doby boli zväčšené len 30-40 krát. A Leeuwenhoekove šošovky poskytovali presný a jasný obraz, zväčšený 300-krát!
Akoby sa pred zvedavým Holanďanom otvoril celý svet zázrakov. Leeuwenhoek vtiahol pod sklo všetko, čo mu prišlo do očí.
Ako prvý uvidel mikroorganizmy v kvapke vody, vlásočnicové cievy v chvoste pulca, červené krvinky a desiatky, stovky ďalších úžasných vecí, o ktorých pred ním nikto netušil.
Ale myslite si, že Leeuwenhoek prišiel k svojim objavom ľahko. Bol to obetavý človek, ktorý celý život zasvätil výskumu. Jeho šošovky boli na rozdiel od dnešných mikroskopov veľmi nepohodlné. Nos som si musel oprieť o špeciálny stojan, aby počas pozorovania bola hlava úplne nehybná. A tak ležiac na stojane Leeuwenhoek robil svoje experimenty 60 rokov!
Ešte raz naopak
V zrkadle sa vidíte inak, ako vás vidia ostatní. V skutočnosti, ak si vlasy prečešete na jednu stranu, v zrkadle budú prečesané na druhú. Ak sú na tvári krtky, budú aj na nesprávnej strane. Ak sa toto všetko obráti v zrkadle, tvár sa bude zdať iná, nepoznaná.
Ako sa môžeš vidieť tak, ako ťa vidia ostatní? Zrkadlo obráti všetko hore nohami... No! Poďme ho prekabátiť. Posuňme mu obraz, už obrátený, už zrkadlový. Nech sa to naopak znova otočí a všetko zapadne na svoje miesto.
Ako to spraviť? Áno, s pomocou druhého zrkadla! Postavte sa pred nástenné zrkadlo a vezmite si ďalšie, manuálne. Držte ho v ostrom uhle k stene. Prechytračíte obe zrkadlá: váš „správny“ obraz sa objaví v oboch. To sa dá ľahko skontrolovať pomocou písma. Prineste si k tvári knihu s veľkým nápisom na obale. V oboch zrkadlách bude nápis správne prečítaný zľava doprava.
Teraz sa skúste vytiahnuť za predok. Som si istý, že to nepôjde hneď. Obraz v zrkadle je tentokrát úplne správny, nie je otočený sprava doľava. Preto sa budete mýliť. Ste zvyknutí vidieť zrkadlový obraz v zrkadle.
V predajniach konfekcie a v krajčírskych ateliéroch sú trojkrídlové zrkadlá, takzvané treláže. Aj v nich sa môžete vidieť „zboku“.
Literatúra:
- L. Galperstein, Funny Physics, M.: literatúra pre deti, 1994
V tejto lekcii sa bude brať do úvahy téma "Vzorec tenkej šošovky". Táto lekcia je akýmsi záverom a zovšeobecnením všetkých vedomostí získaných v sekcii geometrickej optiky. Počas hodiny budú musieť študenti vyriešiť niekoľko úloh pomocou vzorca pre tenké šošovky, vzorca pre zväčšenie a vzorca na výpočet optickej mohutnosti šošovky.
Je prezentovaná tenká šošovka, v ktorej je vyznačená hlavná optická os a je na nej uvedené, že v rovine prechádzajúcej dvojitým ohniskom je umiestnený svetelný bod. Je potrebné určiť, ktorý zo štyroch bodov na výkrese zodpovedá správnemu obrázku tohto objektu, teda svetelnému bodu.
Problém možno vyriešiť niekoľkými spôsobmi, zvážte dva z nich.
Na obr. 1 znázorňuje zbiehavú šošovku s optickým stredom (0), ohniskami (), multifokálnou šošovkou a dvojitými zaostrovacími bodmi (). Svetelný bod () leží v rovine umiestnenej v dvojitom ohnisku. Je potrebné ukázať, ktorý zo štyroch bodov zodpovedá konštrukcii obrazu alebo obrazu tohto bodu na diagrame.
Začnime riešenie problému otázkou konštrukcie obrazu.
Svetelný bod () sa nachádza v dvojnásobnej vzdialenosti od šošovky, to znamená, že táto vzdialenosť sa rovná dvojitému ohnisku, môže byť skonštruovaná nasledovne: zoberte čiaru, ktorá zodpovedá lúču pohybujúcemu sa rovnobežne s hlavnou optickou osou, lomený lúč prejde cez ohnisko () a druhý lúč prejde cez optický stred (0). Priesečník bude vo vzdialenosti dvojitého ohniska () od šošovky, nie je to nič iné ako obrázok a zodpovedá to bodu 2. Správna odpoveď: 2.
Zároveň môžete použiť vzorec tenkých šošoviek a namiesto toho nahradiť, pretože bod leží vo vzdialenosti dvojitého ohniska, počas transformácie dostaneme, že obraz sa získa aj v bode vzdialenom pri dvojitom ohnisku, odpoveď bude zodpovedať až 2 (obr. 2).
Ryža. 2. Úloha 1, riešenie ()
Problém by sa dal vyriešiť aj pomocou tabuľky, ktorú sme uvažovali skôr, v ktorej sa uvádza, že ak je objekt vo vzdialenosti dvojitého ohniska, potom sa obraz získa aj vo vzdialenosti dvojitého ohniska, to znamená, že si zapamätáme tabuľku, odpoveď bolo možné získať okamžite.
Objekt vysoký 3 centimetre sa nachádza vo vzdialenosti 40 centimetrov od zbiehajúcej sa tenkej šošovky. Určte výšku obrazu, ak je známe, že optická mohutnosť šošovky je 4 dioptrie.
Zapíšeme stav problému a keďže veličiny sú uvedené v rôznych referenčných systémoch, preložíme ich do jedného systému a zapíšeme rovnice potrebné na vyriešenie problému:
Použili sme vzorec tenkých šošoviek pre zbiehavú šošovku s kladným ohniskom, vzorec zväčšenia () cez veľkosť obrazu a výšku samotného objektu, ako aj cez vzdialenosť od šošovky k obrazu a od šošovky k samotný objekt. Pamätajúc si, že optická mohutnosť () je prevrátená hodnota ohniskovej vzdialenosti, môžeme prepísať rovnicu tenkej šošovky. Zo vzorca zväčšenia napíšte výšku obrázka. Ďalej napíšeme výraz pre vzdialenosť od šošovky k obrázku z transformácie vzorca tenkej šošovky a zapíšeme vzorec, pomocou ktorého môžeme vypočítať vzdialenosť k obrázku (. Nahradením hodnoty vo vzorci výšky obrázka získa požadovaný výsledok, to znamená, že výška obrázka sa ukázala byť väčšia ako výška samotného objektu. Preto je obrázok skutočný a zväčšenie je väčšie ako jedna.
Objekt bol umiestnený pred tenkú zbiehavú šošovku, v dôsledku tohto umiestnenia sa ukázalo, že zväčšenie je 2. Pri pohybe objektu vzhľadom na šošovku bolo zväčšenie 10. Určte, o koľko sa objekt posunul a ktorým smerom, ak počiatočná vzdialenosť od šošovky k objektu bola 6 centimetrov.
Na vyriešenie problému použijeme vzorec pre výpočet zväčšenia a vzorec pre zbiehavú tenkú šošovku.
Z týchto dvoch rovníc budeme hľadať riešenie. Vyjadrime vzdialenosť od objektívu k obrázku v prvom prípade, keď poznáme zväčšenie a vzdialenosť. Nahradením hodnôt do vzorca pre tenké šošovky dostaneme hodnotu zaostrenia. Potom všetko zopakujeme pre druhý prípad, kedy je zväčšenie 10. Vzdialenosť od objektívu k predmetu dostaneme v druhom prípade, keď sa predmet pohyboval, . Vidíme, že objekt bol posunutý bližšie k ohnisku, keďže ohnisko je 4 centimetre, v tomto prípade je zväčšenie 10, to znamená, že obraz je zväčšený 10-krát. Konečná odpoveď je, že samotný objekt bol posunutý bližšie k ohnisku šošovky, čím sa zväčšenie stalo 5-krát väčšie.
Geometrická optika zostáva veľmi dôležitou témou fyziky, všetky problémy sú riešené výlučne na pochopení problematiky zobrazovania v šošovkách a samozrejme znalosti potrebných rovníc.
Bibliografia
- Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Fyzika (základná úroveň) - M.: Mnemozina, 2012.
- Gendenstein L.E., Dick Yu.I. 10. ročník z fyziky. - M.: Mnemosyne, 2014.
- Kikoin I.K., Kikoin A.K. Fyzika-9. - M.: Osveta, 1990.
Domáca úloha
- Aký vzorec určuje optickú silu tenkej šošovky?
- Aký je vzťah medzi optickým výkonom a ohniskovou vzdialenosťou?
- Napíšte vzorec pre tenkú zbiehavú šošovku.
- Internetový portál Lib.convdocs.org ().
- Internetový portál Lib.podelise.ru ().
- Internetový portál Natalibrilenova.ru ().