Лінзи: види лінз (фізика). Види збираючих, оптичних, лінз, що розсіюють
и1.Законы геометричної оптики.Их обгрунтування з погляду теорії Гюйгенса.
Оптика - наука про природу світла та явищ, пов'язаних з поширенням та взаємодією світла. Вперше оптика була сформульована в сер.17в.Ньютоном і Гюйгенсом. Ними було сформульовано закони геометричної оптики:1). Закон прямолінійного поширення світла – світло поширюється як променів, доказом чого є утворення різкої тіні на екрані, якщо шляху світлових променів перебуває непрозора перешкода. Доказом є і утворення напівтіні.
2).закон незалежності світлових пучків – якщо світлові потоки від двох незалежних
і 
стільників перетинаються, вони одне одного не обурюють.
3). Закон відображення світла – якщо світловий потік падає межу розділу двох середовищ, він може випробувати відбиток, заломлення. При цьому промінь, що падає, відбитий, заломлений і нормаль лежать в одній площині. А кут падіння дорівнює куту віддзеркалення.
4).синус кута падіння відноситься до синуса кута відображення відносяться 
також як показники відношення заломлення двох середовищ. 
Принцип Гюйгенса:якщо світло - це хвиля, то від джерела світла поширюється хвильовий фронт, а кожна точка хвильового фронту в даний момент часу є джерелом вторинних хвиль, що оминає вторинних хвиль представляє новий фронт хвиль.
Перший закон Ньютон пояснив із сох
Поранення імпульсу другої з-н динаміки, а
Ґюйгенс не зміг його пояснити. t
Другий закон: Гюйгенс: дві неузгоджені хвилі не обурюють один одного
Ньютон: не зміг: зіткнення часток - обурення.
Третій з-н: Ньютон: пояснив як і з-н збереження імпульсу
4
-ий з-н.
af-фронт пеломленої хвилі.
У 19 столітті з'являються ряд робіт: Френеля, Юнга, які док-ють, що світло це хвиля. .
Повне внутрішнє віддзеркалення.
2. Лінзи. Виведення формули лінзи. Побудова зображень у лінзі. Лінзи
Лінза є зазвичай скляне тіло, обмежене з двох сторін сферичними поверхнями; в окремому випадку одна з поверхонь лінзи може бути площиною, яку можна розглядати як сферичну поверхню нескінченно великого радіусу. Лінзи можуть бути виготовлені не тільки зі скла, а й з будь-якої прозорої речовини (кварц, кам'яна сіль тощо). Поверхні лінз можуть бути більш складною форми, наприклад циліндричні, параболічні.
Точка О оптичний центр лінзи.
Про 1 Про 2 товщина лінзи.
С1 і С2 – центри сферичних поверхонь, що обмежують лінзу.
Будь-яка пряма через оптичний центр називається оптичної віссю лінзи. Та з осей, що проходить через центри обох заломлюючих поверхонь лінзи зв. головною оптичною віссю. Інші – побічними осями.
Висновок формули лінзи
;
;
;
;
EG=KA+AO+OB+BL;KA=h2/S1; BL= h 2 /S 2;
EG=h 2 /r 1 +h 2 /r 2 + h 2 /S 1 + h 2 /S 2 =U 1 /U 2; U 1 =c/n 1 ; U 2 =c/n 2
(h 2 /r 1 +h 2 /r 2)=1/S 1 +1/r 1 +1/S 2 +1/r 2 =n 2 /n 1 (1/r 1 +1/r 2) ;
1/S 1 +1/S 2 =(n 2 /n 1 -1)(1/r 1 +1/r 2);
1/d+1/f=1/F=(n 2 /n 1 -1)(1/r 1 +1/r 2);
r 1 ,r 2 >0 - опукла
r 1 ,r 2<0 – увігнута
d=x1+F; f = x 2 + F; x 1 x 2 = F 2;
Побудова зображень у лінзі
3. Інтерференція світла. Амплітуда при інтерференції. Розрахунок інтерференційної картини досвід Юнга.
Інтерференція світла– це явище накладання хвиль від двох чи кількох когерентних джерел, у яких відбувається перерозподіл енергії цих хвиль у просторі. У сфері перекриття хвиль коливання накладаються друг на друга, відбувається складання хвиль, у результаті коливання у одних місцях виходять сильніші, а інших- слабші. У кожній точці середовища результуюче коливання буде сумою всіх коливань, що дійшли цієї точки. Результуюче коливання в кожній точці середовища має постійну в часі амплітуду, що залежить від відстані точки середовища джерел коливань. Такого роду додавання коливань називається інтерференцією від когерентних джерел.
Візьмемо точкове джерело S від якого поширюється сферична хвиля. На шляху хвилі поставлена перешкода з двома точковими отворами s1 і s2, розташованих симетрично стосовно джерела S. Отвори s1 і s2 коливаються з однаковою амплітудою і однакових фазах, т.к. їх відстані від
джерела S однакові. Праворуч від перешкоди поширюватимуться дві сферичні хвилі, і в кожній точці середовища коливання виникне в результаті складання цих двох хвиль. Розглянемо результат додавання в деякій точці А, яка відстань від джерел s1 і s2 відповідно на відстані r1 і r2. Коливання джерел s1 і s2
мають однакові фази, можна подати у вигляді:
Тоді коливання, що дійшли точки А відповідно від джерел s1 і s2: 
, де 
-Частота коливань. Різниця фаз доданків у точці А буде 
. Амплітуда результуючого коливання залежить від різниці фаз: якщо різниця фаз = 0 або кратна 2 
(Різниця ходу променів = 0 або цілого числа довжин хвиль), то амплітуда має максимальне значення: А = А1 + А2. Якщо різниця фаз = непарному числу 
(Різниця ходу променів = непарному числу напівхвиль), то амплітуда має мінімальне значення, що дорівнює різниці злагоджуваних амплітуд.
Схема здійснення інтерференції світла по методом Юнга. Джерелом світла служить яскраво освітлена вузька щілина S в екрані А1. Світло від неї падає на другий непрозорий екран А2, в якому є дві однакові вузькі щілини S1 і S2, паралельні S. У просторі за екраном А2 поширюються 2 системи
"Навчальна: сформувати поняття про лінзи, види лінз та їх основні характеристики; сформувати практичні вміння застосовувати знання про властивості лінз для знаходження зображень графічним методом. Розвиваюча: розвивати вміння оперувати судженнями; розвивати мову учнів через організацію діалогічного спілкування під час уроку; включати дітей у вирішення навчальних проблемних ситуацій для розвитку їхнього логічного мислення; підтримувати увагу учнів через зміну навчальної діяльності. Виховна: виховувати пізнавальний інтерес, інтерес до предмета. Цілі уроку
Лінзою називається прозоре тіло, обмежене двома криволінійними (найчастіше сферичними) або криволінійною та плоскою поверхнями. Лінзою називається прозоре тіло, обмежене двома криволінійними (найчастіше сферичними) або криволінійною та плоскою поверхнями. Лінза Першу згадку про лінзи можна знайти в давньогрецькій п'єсі Арістофана «Хмари» (424 до н. е.), де за допомогою опуклого скла та сонячного світла добували вогонь. Лінза (нім. Linse, від лат.. lens - сочевиця) – диск із прозорого однорідного матеріалу, обмежений двома полірованими поверхнями – сферичними або сферичними та плоскими.
Око – орган зору Людина бачить не очима, а у вигляді очей, звідки інформація передається через зоровий нерв у певні області мозку, де формується та картина зовнішнього світу, що ми бачимо. Всі ці органи і складають наш зоровий аналізатор, або зорову систему.
Якщо на лінзу, що збирає, падає пучок променів, паралельних головній оптичній осі, то після заломлення в лінзі вони збираються в одній точці F, яка називається головним фокусом лінзи. У фокусі лінзи, що розсіює, перетинаються продовження променів, які до заломлення були паралельні її головній оптичній осі. Фокус розсіюючої лінзи уявний. Основних фокусів два; вони розташовані на головній оптичній осі на однаковій відстані від оптичного центру лінзи з різних боків від неї. фокус лінзи фокус лінзи (F) оптичний центр лінзи головна оптична вісь лінзи
Розміри та розташування зображення предмета в лінзі, що збирає, залежать від положення предмета щодо лінзи. Залежно від того, на якій відстані від лінзи знаходиться предмет, можна отримати або збільшити зображення (F 2F). або зменшене (d> 2F). Висновок 2F). або зменшене (d> 2F). Висновок>> 
0 для лінз, що збирають. D 0 для лінз, що збирають. D 24Оптична сила лінзи дптр D > 0 для лінз, що збирають. D 0 для лінз, що збирають. D 0 для лінз, що збирають. D 0 для лінз, що збирають. D 0 для лінз, що збирають. D title="(!LANG:Оптична сила лінзи дптр D > 0 для лінз, що збирають. D
Гігієна зору 1. Читайте лише за хорошого освітлення. 2. При денному світлі робочий стіл повинен стояти так, щоб вікно було ліворуч. 3. При штучному освітленні настільна лампа повинна бути ліворуч і бути обов'язково прикритою абажуром. 4. Не слід дивитися телевізор надто довго. 5. Після кожної хвилини роботи на комп'ютері необхідна пауза.
Зір та правильне харчування Велике значення для хорошого зору має правильне харчування, що включає достатню кількість вітамінів, особливо D та A. Вітамін D міститься в таких продуктах, як яловича та свиняча печінка, оселедець, жовток яєць, вершкове масло. Вітаміном А найбільш багаті печінка тріски, яловича та свиняча печінка, жовток курячого яйця, вершки, вершкове масло. Каротин – речовина, з якої організм людини синтезує вітамін А – у великих кількостях міститься в моркві, солодкому перці, обліпихі, шипшині, зеленій цибулі, петрушці, щавлі, абрикосах, шпинаті, салаті.
1. Чому у сонячний літній день не можна поливати квіти у саду? 2. Склеївши два опуклі скла від годинника, можна отримати повітряну опуклу лінзу. Якщо таку лінзу помістити у воду, то чи буде вона лінзою, що збирає? 3. Порівняй два малюнки. Що спільного? Чим вони відрізняються? Подумай та відповідай
За допомогою лінзи на екрані отримано перевернене зображення полум'я свічки. Як зміниться розміри зображення, якщо частину лінзи заслонити аркушем паперу? 1. Частина зображення пропаде. 2. Розміри зображення не зміняться. 3. Розміри збільшаться. 4. Розміри зменшаться. Питання 2
Застосування лінз Лінзи є універсальним оптичним елементом більшості оптичних систем. Лінзи є універсальним оптичним елементом більшості оптичних систем. Двоопуклі лінзи використовуються в більшості оптичних приладів, такою ж лінзою є кришталик ока. Лінзи-меніски широко застосовуються в окулярах та контактних лінзах. Двоопуклі лінзи використовуються в більшості оптичних приладів, такою ж лінзою є кришталик ока. Лінзи-меніски широко застосовуються в окулярах та контактних лінзах. У пучку, що сходить, за збираючою лінзою світлова енергія зосереджується у фокусі лінзи. На цьому принципі ґрунтується випалювання за допомогою лупи.
Рефлексія (позначте свій варіант відповіді в таблиці) Судження ДаНет Не знаю На уроці я: 1) дізнався багато нового; 2) показав свої знання; 3) з інтересом спілкувався з учителем та однокласниками. На уроці я почував себе: 1) вільно; 2)скуто; 3) затишно. На уроці мені сподобалося: 1) колективне вирішення пізнавальних завдань та питань; 2)наочність; 3) інше (вказати).
Дякую за увагу, дякую за урок! Домашнє завдання § (Генденштейн Л.Е. Фізика. 8 клас. - М.: Мнемозіна, 2009). (Генденштейн Л.Е.. Фізика. 8 клас. - М.: Мнемозіна, 2009).
Лінзи, як правило, мають сферичну або близьку до сферичної поверхні. Вони можуть бути увігнутими, опуклими або плоскими (радіус дорівнює нескінченності). Мають дві поверхні, через які проходить світло. Вони можуть поєднуватись по-різному, утворюючи різні види лінз (фото наведено далі у статті):
- Якщо обидві поверхні опуклі (вигнуті назовні), центральна частина товща, ніж по краях.
- Лінза з опуклою та увігнутою сферами називається меніском.
- Лінза з однією плоскою поверхнею зветься плоско-увігнутою або плоско-опуклою, залежно від характеру іншої сфери.
Як визначити вид лінзи? Зупинимося на цьому детальніше.
Збірні лінзи: види лінз
Незалежно від поєднання поверхонь, якщо їх товщина в центральній частині більша, ніж по краях, вони називаються збираючими. Мають позитивну фокусну відстань. Розрізняють такі види лінз, що збирають:
- плоско-опуклі,
- двоопуклі,
- увігнуто-опуклі (меніск).
Їх ще називають "позитивними".
Розсіювальні лінзи: види лінз
Якщо їх товщина в центрі тонша, ніж по краях, то вони звуться розсіюючими. Мають негативну фокусну відстань. Існують такі види лінз, що розсіюють:
- плоско-увігнуті,
- двояковогнуті,
- опукло-увігнуті (меніск).
Їх ще називають "негативними".
Базові поняття
Промені від точкового джерела розходяться з однієї точки. Їх називають пучком. Коли пучок входить у лінзу, кожен промінь заломлюється, змінюючи свій напрямок. Тому пучок може вийти з лінзи більшою або меншою мірою розбіжним.
Деякі види оптичних лінз змінюють напрямок променів настільки, що вони сходяться в одній точці. Якщо джерело світла розташоване, щонайменше, на фокусній відстані, то пучок сходить у точці, віддаленій, принаймні, на ту саму дистанцію.
Дійсні та уявні зображення
Точкове джерело світла називається дійсним об'єктом, а точка збіжності пучка променів, що виходить із лінзи, є його дійсним зображенням.
Важливе значення має масив точкових джерел, розподілених на, як правило, плоскої поверхні. Прикладом може бути малюнок на матовому склі, підсвічений ззаду. Іншим прикладом є діафільм, освітлений ззаду так, щоб світло від нього проходило через лінзу, що багаторазово збільшує зображення на плоскому екрані.
У цих випадках говорять про площину. Крапки на площині зображення 1:1 відповідають точкам на площині об'єкта. Те саме стосується і геометричних фігур, хоча отримана картинка може бути перевернутою по відношенню до об'єкта зверху вниз або зліва направо.
Сходження променів в одній точці створює дійсне зображення, а розбіжність - уявне. Коли воно чітко окреслено на екрані – воно дійсне. Якщо ж зображення можна спостерігати, лише подивившись через лінзу у бік джерела світла, воно називається уявним. Відображення у дзеркалі - уявне. Картину, яку можна побачити через телескоп – також. Але проекція об'єктива камери на плівку дає дійсне зображення.
Фокусна відстань
Фокус лінзи можна знайти, пропустивши через неї пучок паралельних променів. Точка, в якій вони зійдуться, буде її фокусом F. Відстань від фокальної точки до об'єктива називають його фокусною відстанню f. Паралельні промені можна пропустити і з іншого боку, і таким чином знайти F з двох сторін. Кожна лінза має два F і два f. Якщо вона відносно тонка, порівняно з її фокусними відстанями, то останні приблизно рівні.
Дивергенція та конвергенція
Позитивною фокусною відстанню характеризуються лінзи, що збирають. Види лінз даного типу (плоско-опуклі, двоопуклі, меніск) зводять промені, що виходять з них, більше, ніж вони були зведені до цього. Збиральні об'єктиви можуть формувати як дійсне, і уявне зображення. Перше формується лише у випадку, якщо відстань від лінзи до об'єкта перевищує фокусну.
Негативною фокусною відстанню характеризуються лінзи, що розсіюють. Види лінз цього типу (плоско-увігнуті, двояковогнуті, меніск) розводять промені більше, ніж вони були розведені до потрапляння на їх поверхню. Лінізи, що розсіюють, створюють уявне зображення. І тільки коли збіжність падаючих променів значна (вони сходяться десь між лінзою та фокальною точкою на протилежному боці), утворені промені все ще можуть сходитися, утворюючи дійсне зображення.
Важливі відмінності
Слід бути дуже уважними, щоб відрізняти сходження чи розходження променів від конвергенції чи дивергенції лінзи. Види лінз та пучків світла можуть не збігатися. Промені, пов'язані з об'єктом або точкою зображення, називаються такими, що розходяться, якщо вони «розбігаються», і сходяться, якщо вони «збираються» разом. У будь-якій коаксіальній оптичній системі оптична вісь є шлях променів. Промінь вздовж цієї осі проходить без зміни напряму руху через заломлення. Це, по суті, відмінне визначення оптичної осі.
Промінь, який з відстанню віддаляється від оптичної осі, називається розбіжним. А той, який до неї стає ближчим, носить назву схожого. Промені, паралельні оптичній осі, мають нульове сходження або розбіжність. Таким чином, коли говорять про сходження або розбіжність одного променя, його співвідносять з оптичною віссю.
Деякі види яких така, що промінь відхиляється переважно до оптичної осі, є збираючими. У них промені, що сходяться, зближуються ще більше, а розбіжні віддаляються менше. Вони навіть у стані, якщо їхня сила достатня для цього, зробити пучок паралельним або навіть схожим. Аналогічно розсіювальна лінза може розвести промені, що розходяться, ще більше, а схожі - зробити паралельними або розбіжними.
Збільшувальне скло
Лінза з двома опуклими поверхнями товщі в центрі, ніж по краях, і може використовуватися як простий збільшувальний скло або лупа. При цьому спостерігач дивіться через неї на уявне, збільшене зображення. Об'єктив камери, однак, формує на плівці або сенсорі дійсне, як правило, зменшене у розмірах порівняно з об'єктом.
Окуляри
Здатність лінзи змінювати збіжність світла називається її силою. Виражається вона в діоптріях D = 1/f, де f – фокусна відстань у метрах.
У лінзи із силою 5 діоптрій f = 20 см. Саме діоптрії вказує окуліст, виписуючи рецепт окулярів. Скажімо, він записав 5,2 діоптрію. У майстерні візьмуть готову заготівлю в 5 діоптрій, отриману на заводі-виробнику, і відшліфують трохи одну поверхню, щоб додати 0,2 діоптрію. Принцип полягає в тому, що для тонких лінз, в яких дві сфери розташовані близько один до одного, дотримується правило, згідно з яким їхня загальна сила дорівнює сумі діоптрій кожної: D = D 1 + D 2 .
Труба Галілея
За часів Галілея (початок XVII століття) окуляри в Європі були широко доступні. Вони, як правило, виготовлялися в Голландії та поширювалися вуличними торговцями. Галілео чув, що хтось у Нідерландах помістив два види лінз у трубку, щоб видалені об'єкти здавалися більшими. Він використовував довгофокусний збираючий об'єктив в одному кінці трубки, і короткофокусний окуляр, що розсіює, на іншому кінці. Якщо фокусна відстань об'єктива дорівнює f o і окуляра f e то дистанція між ними повинна бути f o - f e , а сила (кутове збільшення) f o / f e . Така схема називається трубою Галілея.
Телескоп має збільшення 5 або 6 крат, порівнянним із сучасними ручними біноклями. Цього достатньо для багатьох захоплюючих Можна без проблем побачити місячні кратери, чотири місяці Юпітера, фази Венери, туманності та зоряні скупчення, а також слабкі зірки в Чумацькому Шляху.
Телескоп Кеплера
Кеплер почув про все це (він і Галілей вели листування) і побудував ще один вид телескопа з двома лінзами, що збирають. Та, яка має велику фокусну відстань, є об'єктивом, а та, яка має менше - окуляром. Відстань між ними дорівнює f o + f e, а кутове збільшення становить f o / f e. Цей кеплерівський (або астрономічний) телескоп створює перевернене зображення, але для зірок чи місяця це не має значення. Дана схема забезпечила більш рівномірне освітлення поля зору, ніж телескоп Галілея, і була зручніша у використанні, оскільки дозволяла тримати очі у фіксованому положенні та бачити все поле зору від краю до краю. Пристрій дозволяв досягти більшого збільшення, ніж труба Галілея, без серйозного погіршення якості.
Обидва телескопи страждають від сферичної аберації, внаслідок чого зображення повністю сфокусовані, і хроматичної аберації, що створює кольорові ореоли. Кеплер (і Ньютон) вважав, що це дефекти неможливо подолати. Вони не припускали, що можливі ахроматичні види яких стане відомими лише в XIX столітті.
Дзеркальні телескопи
Грегорі припустив, що як об'єктиви телескопів можна використовувати дзеркала, тому що в них відсутня кольорова окантовка. Ньютон скористався цією ідеєю і створив ньютонівську форму телескопа з увігнутого срібного дзеркала та позитивного окуляра. Він передав зразок Королівському суспільству, де той перебуває і досі.
Однолінзовий телескоп може проеціювати зображення на екран або фотоплівку. Для належного збільшення потрібно позитивна лінза з великою фокусною відстанню, скажімо, 0,5 м, 1 м або багато метрів. Таке компонування часто використовується в астрономічній фотографії. Людям, незнайомим з оптикою, може здатися парадоксальною ситуація, коли слабкіша довгофокусна лінза дає більше збільшення.
Сфери
Висловлювалися припущення, що давні культури, можливо, мали телескопи, бо вони робили маленькі скляні кульки. Проблема полягає в тому, що невідомо, для чого вони використовувалися, і вони, звичайно, не могли б лягти в основу телескопа. Кульки могли застосовуватися для збільшення дрібних об'єктів, але якість при цьому навряд чи була задовільною.
Фокусна відстань ідеальної скляної сфери дуже коротка і формує дійсне зображення дуже близько від сфери. Крім того, аберації (геометричні спотворення) значні. Проблема криється у відстані між двома поверхнями.
Однак якщо зробити глибоку екваторіальну канавку, щоб блокувати промені, які викликають дефекти зображення, вона перетворюється з дуже посередньої лупи на прекрасну. Таке рішення приписується Коддінгтон, а збільшувач його імені можна придбати сьогодні у вигляді невеликих ручних луп для вивчення дуже маленьких об'єктів. Але доказів того, що це було зроблено до 19 століття, немає.
Розділи: Фізика
Мета уроку:
- Забезпечити процес засвоєння основних понять теми “лінза” та принципу побудови зображень, що надаються лінзою
- Сприяти розвитку пізнавального інтересу учнів до предмета
- Сприяти вихованню акуратності під час виконання креслень
Обладнання:
- Ребуси
- Лінзи збираючі та розсіювальні
- Екрани
- Свічки
- Кросворд
На який урок Ми прийшли з вами? (Ребус 1) фізика
Сьогодні ми з вами вивчатимемо новий розділ фізики – оптика. З цим розділом ви знайомилися ще у 8 класі та, напевно, пам'ятаєте деякі аспекти теми “Світлові явища”. Зокрема, давайте згадаємо зображення, що даються дзеркалами. Але для початку:
- Які типи зображень ви знаєте? (Уявні та дійсні).
- Яке зображення дає дзеркало? (Уявне, пряме)
- На якій відстані воно знаходиться від дзеркала? (На такому ж як і предмет)
- А чи завжди правду нам кажуть дзеркала? (повідомлення "Ще раз навпаки")
- А чи завжди у дзеркалі можна побачити себе таким, яким ти є, хай навіть навпаки? (повідомлення "Дзеркала-дразнилки")
Сьогодні ми продовжимо нашу лекцію і поговоримо про ще один предмет оптики. Вгадайте. (Ребус 2) лінза
Лінза– прозоре тіло, обмежене двома сферичними поверхнями.
Тонка лінза– її товщина мала порівняно з радіусами кривизни поверхні.
Основні елементи лінзи:
Відрізніть на дотик лінзу, що збирає від розсіює. Лінзи стоять у вас на столі.
Як же побудувати зображення в лінзах, що збирають і розсіюють?
1. Предмет за подвійним фокусом.
2. Предмет у подвійному фокусі
3. Предмет між фокусом та подвійним фокусом
4. Предмет у фокусі
5. Предмет між фокусом та лінзою
6. Розсіювальна лінза
Формула тонкої лінзи =+
А чи давно люди навчилися користуватись лінзами? (повідомлення "У світі невидимого")
А зараз ми з вами спробуємо отримати зображення вікна (свічки) за допомогою лінз, що є у вас на столі. (Досліди)
А навіщо нам потрібні лінзи (для окулярів, лікування короткозорості, далекозорості) – це ваше перше домашнє завдання – підготувати повідомлення про виправлення короткозорості та далекозорості за допомогою окулярів.
Отже, яке явище ми використовували, щоб вести сьогоднішній урок (Ребус 3) спостереження.
А зараз ми перевіримо, як ви засвоїли тему сьогоднішнього уроку. Для цього розгадаємо кросворд.
Домашнє завдання:
- ребуси,
- кросворди,
- повідомлення про короткозорість і далекозорість,
- лекційний матеріал
Дзеркала-дразнилки
Досі йшлося про чесні дзеркала. Вони показували світ таким, яким він є. Ну хіба що вивернутим праворуч наліво. Але бувають дзеркала-дразнилки, криві дзеркала. У багатьох парках культури та відпочинку є такий атракціон – “кімната – сміх”. Там кожен бажаючий може побачити себе то коротким і круглим, як качан капусти, то довгим і тонким, як морквина, то схожим на пророслу цибулину: майже без ніг і з роздутим животом, з якого, наче стрілка, тягнеться вгору вузенькі груди і потворно витягнуті. голова на найтоншій шиї.
Хлопці помирають зі сміху, а дорослі намагаючись зберегти серйозність, лише хитають головами. І від цього відображення їхніх голів у дзеркалах-дразнилках перекошуються найсмачнішим чином.
Кімната сміху є не скрізь, але дзеркала-дражнилки оточують нас і в житті. Ти, мабуть, не раз милувався своїм відображенням у скляній кульці з новорічної ялинки. Або в нікельованому металевому чайнику, кавнику, самоварі. Усі зображення дуже смішно спотворені. Це тому, що “дзеркала” опуклі. На кермі велосипеда, мотоцикла, біля кабіни водія автобуса також прикріплюють опуклі дзеркала. Вони дають майже неспотворене, але дещо зменшене зображення дороги за, а в автобусах ще й задніх дверей. Прямі дзеркала тут не годяться: у них видно замало. А опукле дзеркало, навіть маленьке, вміщує велику картину.
Бувають іноді й увігнуті дзеркала. Ними користуються для гоління. Якщо близько підійти до такого дзеркала, побачиш своє обличчя сильно збільшеним. У прожекторі також застосоване увігнуте дзеркало. Це воно збирає промені від лампи у паралельний пучок.
У світі небаченого
Близько чотирьохсот років тому майстерні майстри в Італії та в Голландії навчилися робити очки. Після окулярами винайшли лупи для розглядання дрібних предметів. Це було дуже цікаво і захоплююче: раптом побачити у всіх подробицях якесь просяне зернятко чи мушину ніжку!
У наш час радіоаматори будують апаратуру, що дозволяє приймати все більш віддалені станції. А триста років тому любителі оптики захоплювалися шліфуванням дедалі сильніших лінз, які дають змогу далі проникнути у світ невидимого.
Одним із таких любителів був голландець Антоній Ван Левенгук. Лінзи найкращих майстрів того часу збільшували лише у 30-40 разів. А лінзи Левенгука давали точне, чисте зображення, збільшене у 300 разів!
Немов цілий світ чудес відкривався перед допитливим голландцем. Левенгук тяг під скло все, що траплялося йому на очі.
Він перший побачив мікроорганізми у краплі води, капілярні судини у хвості пуголовка, червоні кров'яні тільця та десятки, сотні інших дивовижних речей, про які до нього ніхто не підозрював.
Але думайте, що Левенгуку легко давалися його відкриття. Це була самовіддана людина, яка віддала дослідженням все своє життя. Його лінзи були дуже незручні, не те що теперішні мікроскопи. Доводилося носом упиратися у спеціальну підставку, щоб під час спостереження голова була зовсім нерухома. І ось так, упершись у підставку, Левенгук робив свої досліди цілих 60 років!
Ще раз навпаки
У дзеркалі ти бачиш себе не зовсім так, як бачать тебе оточуючі. Справді, якщо ти зачісуєш волосся на один бік, у дзеркалі воно буде зачесане на інший. Якщо на обличчі родимки, вони теж виявляться не з того боку. Якщо все це перевернути дзеркально, обличчя видасться іншим, незнайомим.
Як би таки побачити себе таким, яким бачать оточуючі? Дзеркало все перевертає навпаки… Ну що ж! Давайте ми його перехитримо. Підсунемо йому зображення, вже перевернене, вже дзеркальне. Нехай переверне ще раз навпаки, і все стане на своє місце.
Як це зробити? Та за допомогою другого дзеркала! Встаньте перед стінним дзеркалом та візьміть ще одне, ручне. Тримайте його під гострим кутом до настінного. Ти перехитриш обидва дзеркала: в обох з'явиться твоє "праве" зображення. Це легко перевірити за допомогою шрифту. Піднеси до обличчя книжку з великим написом на обкладинці. В обох дзеркалах напис читатиметься правильно, зліва направо.
А тепер спробуй потягни себе за чуби. Впевнений, що це вдасться не одразу. Зображення в дзеркалі цього разу абсолютно правильне, не вивернуте праворуч наліво. Саме тому ти помилятимешся. Адже ти звик бачити в дзеркалі дзеркальне зображення.
У магазинах готової сукні та у пошивальних ательє бувають тристулкові дзеркала, так звані трельяжі. Вони також можна побачити себе “з боку”.
Література:
- Л. Гальперштейн, Кумедна фізика, М: дитяча література, 1994
На цьому уроці буде розглянуто тему «Формула тонкої лінзи». Цей урок є своєрідним висновком та узагальненням усіх знань, отриманих у розділі геометричної оптики. У ході заняття учням доведеться вирішити кілька завдань, використовуючи формулу тонкої лінзи, формулу збільшення та формулу для обчислення оптичної сили лінзи.
Представлена тонка лінза, у якої вказана головна оптична вісь, і зазначено, що в площині, що проходить через подвійний фокус, розташовується крапка, що світиться. Необхідно визначити, яка з чотирьох точок на кресленні відповідає правильному зображенню цього предмета, тобто точці, що світиться.
Завдання може бути вирішене декількома способами, розглянемо два з них.
На рис. 1 зображена збираюча лінза з оптичним центом (0), фокуси (), різнофокусна лінза і точки подвійного фокусу (). Точка (), що світиться, лежить у площині, розташованій у подвійному фокусі. Необхідно показати, яка з чотирьох точок відповідає побудові зображення або зображення цієї точки на схемі.
Розв'язання задачі почнемо з питання побудови зображення.
Точка (), що світиться, розташовується на подвійній відстані від лінзи, тобто ця відстань дорівнює подвійному фокусу, його можна побудувати наступним чином: взяти лінію, яка відповідає променю, що рухається паралельно головній оптичній осі, заломлений промінь пройде через фокус (), а другий через оптичний центр (0). Перетин виявиться на відстані подвійного фокусу () від лінзи, це не що інше, як зображення, і воно відповідає точці 2. Правильна відповідь: 2.
Одночасно з цим можна скористатися формулою тонкої лінзи і замість підставити, адже точка лежить на відстані подвійного фокусу, при перетворенні отримаємо, що зображення також виходить у точці, віддаленій на подвійному фокусі, відповідь буде відповідати 2 (рис. 2).
Рис. 2. Завдання 1, рішення ()
Завдання можна було б вирішити і за допомогою таблиці, яку ми розглядали раніше, там зазначено, що якщо предмет знаходиться на відстані подвійного фокусу, то зображення також вийде на відстані подвійного фокусу, тобто, пам'ятаючи таблицю, можна було б отримати відразу.
Предмет висотою 3 сантиметри знаходиться на відстані 40 сантиметрів від тонкої лінзи, що збирає. Визначити висоту зображення, якщо відомо, що оптична сила лінзи становить 4 діоптрії.
Записуємо умову задачі і, оскільки величини вказані в різних системах відліку, переводимо їх в єдину систему та запишемо рівняння, необхідні для розв'язання задачі:
Ми використовували формулу тонкої лінзи для збираючої лінзи з позитивним фокусом, формулу збільшення () через величину зображення та висоту самого предмета, а також через відстань від лінзи до зображення та від лінзи до самого предмета. Згадавши, що оптична сила () - це зворотне значення фокусної відстані, можемо переписати рівняння тонкої лінзи. З формули збільшення запишемо висоту зображення. Далі запишемо вираз для відстані від лінзи до зображення з перетворення формули тонкої лінзи і запишемо формулу, за якою можна обчислити відстань до зображення. Отже, зображення дійсне і збільшення більше одиниці.
Перед тонкою лінзою, що збирає, помістили предмет, в результаті такого розміщення збільшення вийшло рівним 2. Коли предмет пересунули щодо лінзи, то збільшення стало одно 10. Визначити на скільки пересунули предмет і в якому напрямку, якщо початкова відстань від лінзи до предмета становила 6 сантиметрів.
Для вирішення завдання ми будемо використовувати формулу обчислення збільшення і формулу тонкої лінзи, що збирає.
З цих двох рівнянь ми й шукатимемо рішення. Виразимо відстань від лінзи до зображення у першому випадку, знаючи збільшення та відстань. Підставивши значення формулу тонкої лінзи, ми отримаємо значення фокуса . Далі все повторюємо на другий випадок, коли збільшення становить 10. Отримаємо відстань від лінзи до предмета у другому випадку, коли предмет пересунули, . Ми бачимо, що предмет був пересунутий ближче до фокусу, оскільки фокус становить 4 сантиметри, у цьому випадку збільшення становить 10, тобто збільшується зображення у 10 разів. Остаточну відповідь сам предмет був пересунутий ближче до фокусу лінзи і таким чином збільшення побільшало в 5 разів.
Геометрична оптика залишається дуже важливою темою у фізиці, всі завдання вирішуються виключно на розумінні питань побудови зображення у лінзах та, звичайно, знанні необхідних рівнянь.
Список літератури
- Тихомирова С.А., Яворський Б.М. Фізика (базовий рівень) – М.: Мнемозіна, 2012.
- Генденштейн Л.Е., Дік Ю.І. Фізика 10 клас. – К.: Мнемозіна, 2014.
- Кікоїн І.К., Кікоїн А.К. Фізика-9. - М: Просвітництво, 1990.
Домашнє завдання
- Якою формулою визначається оптична сила тонкої лінзи?
- Який зв'язок між оптичною силою та фокусною відстанню?
- Запишіть формулу тонкої лінзи, що збирає.
- Інтернет-портал Lib.convdocs.org().
- Інтернет-портал Lib.podelise.ru().
- Інтернет-портал Natalibrilenova.ru ().