Thấu kính: các loại thấu kính (vật lý). Các loại thấu kính hội tụ, quang học, phân kỳ
và 1. Các định luật quang học hình học, sự chứng minh của chúng theo quan điểm của lý thuyết Huygens.
Quang học là môn khoa học về bản chất của ánh sáng và các hiện tượng liên quan đến sự truyền và tương tác của ánh sáng. Quang học lần đầu tiên được xây dựng vào giữa thế kỷ 17 bởi Newton và Huygens. Họ đã xây dựng các định luật quang học hình học: 1). Định luật truyền thẳng của ánh sáng - ánh sáng truyền dưới dạng tia sáng, bằng chứng của nó là sự hình thành một bóng đậm trên màn hình nếu có vật chắn mờ cản đường đi của tia sáng. Bằng chứng về điều này là sự hình thành của bóng râm một phần.
2).định luật độc lập của chùm sáng - nếu quang thông từ hai chùm sáng độc lập
Và 
nguồn giao nhau, họ không xúc phạm nhau.
3). Định luật phản xạ ánh sáng - nếu một luồng sáng rơi vào mặt phân cách giữa hai môi trường thì nó có thể bị phản xạ và khúc xạ. Trong trường hợp này, tia tới, tia phản xạ, tia khúc xạ và tia pháp tuyến nằm trong cùng một mặt phẳng. Và góc tới bằng góc phản xạ.
4). Sin của góc tới là sin của góc phản xạ. 
cũng như các chỉ số về tỷ số khúc xạ của hai môi trường. 
Nguyên lý Huygens: nếu ánh sáng là sóng thì một mặt sóng truyền từ nguồn sáng và mỗi điểm trên mặt sóng tại một thời điểm nhất định là nguồn của sóng thứ cấp, đường bao của sóng thứ cấp tượng trưng cho một mặt sóng mới.
Newton đã giải thích định luật đầu tiên từ
Vết thương do xung lực của động lực thứ 2, và
Huygens không thể giải thích được điều đó. t
Định luật 2: Huygens: hai sóng ngược chiều không nhiễu loạn nhau
Newton: không thể: va chạm hạt là một sự nhiễu loạn.
Z-n thứ 3: Newton: giải thích cách thức và sự bảo toàn động lượng của z
4
-th zn.
af-trước một làn sóng vỡ.
Vào thế kỷ 19 xuất hiện một số công trình: Fresnel, Young cho rằng ánh sáng là sóng. Vào giữa thế kỷ 19, lý thuyết về trường điện từ của Maxwell ra đời, theo lý thuyết cho rằng các sóng này có tính chất ngang và chỉ sóng ánh sáng xảy ra hiện tượng phân cực.
Phản xạ nội toàn phần.
2. Ống kính. Dẫn xuất công thức thấu kính. Xây dựng hình ảnh trong một thấu kính. Ống kính
Thấu kính thường là một thân thủy tinh được bao bọc cả hai mặt bởi các bề mặt hình cầu; trong một trường hợp cụ thể, một trong các bề mặt của thấu kính có thể là một mặt phẳng, có thể coi mặt phẳng này là một mặt cầu có bán kính vô cùng lớn. Thấu kính có thể được làm không chỉ từ thủy tinh mà còn từ bất kỳ chất trong suốt nào (thạch anh, muối mỏ, v.v.). Bề mặt thấu kính cũng có thể có hình dạng phức tạp hơn, ví dụ như hình trụ, hình parabol.
Điểm O là quang tâm của thấu kính.
Độ dày thấu kính O 1 O 2.
C 1 và C 2 là tâm của các mặt cầu giới hạn thấu kính.
Mọi đường thẳng đi qua quang tâm đều gọi là trục quang của thấu kính. Trục đi qua tâm của cả hai bề mặt khúc xạ của thấu kính được gọi là. trục quang chính. Các trục còn lại là trục phụ.
Đạo hàm của công thức thấu kính
;
;
;
;
EG=KA+AO+OB+BL;KA=h 2 /S 1 ; 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 - lồi
r 1, r 2<0 – lõm
d=x 1 +F; f =x 2 +F;x 1 x 2 =F 2 ;
Tạo ảnh trong thấu kính
3.Giao thoa ánh sáng. Biên độ khi giao thoa. Tính toán mô hình giao thoa trong thí nghiệm của Young.
Sự giao thoa của ánh sáng là hiện tượng chồng chất của các sóng từ hai hoặc nhiều nguồn kết hợp, do đó năng lượng của các sóng này được phân phối lại trong không gian. Trong khu vực các sóng chồng lên nhau, các dao động chồng lên nhau và các sóng kết hợp lại, dẫn đến dao động mạnh hơn ở một số nơi và yếu hơn ở những nơi khác. Tại mỗi điểm trong môi trường, dao động thu được sẽ là tổng của tất cả các dao động đã đạt tới điểm đó. Dao động thu được tại mỗi điểm của môi trường có biên độ không đổi theo thời gian, phụ thuộc vào khoảng cách từ điểm của môi trường đến nguồn dao động. Kiểu cộng các dao động này được gọi là nhiễu từ các nguồn kết hợp.
Chúng ta lấy một nguồn điểm S mà từ đó sóng cầu lan truyền. Trên đường đi của sóng, người ta đặt một chướng ngại vật có hai lỗ kim s1 và s2 nằm đối xứng với nguồn S. Các lỗ s1 và s2 dao động cùng biên độ và cùng pha, vì khoảng cách của họ từ
nguồn S giống nhau. Ở bên phải chướng ngại vật, hai sóng cầu sẽ lan truyền và tại mỗi điểm trong môi trường sẽ xuất hiện một dao động do sự cộng của hai sóng này. Hãy xét kết quả của phép cộng tại một điểm A nhất định, nằm cách các nguồn s1 và s2 khoảng cách tương ứng là r1 và r2.
có cùng pha có thể được biểu diễn dưới dạng:
Khi đó các dao động lần lượt đạt đến điểm A từ nguồn s1 và s2: 
, Ở đâu 
-tần số dao động. Độ lệch pha của các thành phần dao động tại điểm A sẽ là 
. Biên độ của dao động thu được phụ thuộc vào độ lệch pha: nếu độ lệch pha = 0 hoặc bội số của 2 
(chênh lệch đường truyền tia = 0 hoặc là số nguyên bước sóng) thì biên độ có giá trị cực đại: A = A1 + A2. Nếu độ lệch pha = số lẻ 
(chênh lệch đường đi của các tia = số lẻ nửa sóng), khi đó biên độ có giá trị tối thiểu bằng chênh lệch biên độ tổng.
Đề án thực hiện giao thoa ánh sáng Phương pháp Young. Nguồn sáng là khe hẹp S được chiếu sáng mạnh trên màn A1. Ánh sáng từ nó chiếu vào màn chắn thứ hai A2, trong đó có hai khe hẹp giống nhau S1 và S 2, song song với S. Trong không gian phía sau màn A2, 2 hệ truyền truyền
"Giáo dục: hình thành khái niệm về thấu kính, các loại thấu kính và đặc điểm chính của chúng; hình thành kỹ năng thực hành áp dụng kiến thức về tính chất của thấu kính để tìm ảnh bằng phương pháp đồ họa. phát triển lời nói của học sinh thông qua việc tổ chức giao tiếp đối thoại trong lớp học; cho trẻ tham gia giải quyết các tình huống có vấn đề giáo dục để phát triển tư duy logic; duy trì sự chú ý của học sinh thông qua việc thay đổi các hoạt động giáo dục.Giáo dục: trau dồi sự hứng thú nhận thức, hứng thú với môn học. Mục tiêu bài học
Thấu kính là một vật thể trong suốt được giới hạn bởi hai bề mặt cong (thường là hình cầu) hoặc cong và phẳng. Thấu kính là một vật thể trong suốt được giới hạn bởi hai bề mặt cong (thường là hình cầu) hoặc cong và phẳng. Thấu kính Lần đầu tiên đề cập đến thấu kính có thể được tìm thấy trong vở kịch Hy Lạp cổ đại "Những đám mây" của Aristophanes (424 trước Công nguyên), trong đó lửa được tạo ra bằng kính lồi và ánh sáng mặt trời. Ống kính (tiếng Đức Linse, từ ống kính Latin - đậu lăng) - một đĩa bằng vật liệu đồng nhất trong suốt, được giới hạn bởi hai bề mặt được đánh bóng - hình cầu hoặc hình cầu và phẳng.. Ống kính
Mắt là cơ quan thị giác, con người nhìn không phải bằng mắt mà nhìn qua mắt, từ đó thông tin được truyền qua dây thần kinh thị giác đến một số vùng nhất định của não, nơi hình thành nên hình ảnh về thế giới bên ngoài mà chúng ta nhìn thấy. Tất cả các cơ quan này tạo nên bộ phân tích thị giác hoặc hệ thống thị giác của chúng ta.
Nếu một chùm tia song song với trục quang chính rơi vào một thấu kính thu, thì sau khi khúc xạ trong thấu kính, chúng sẽ tập trung tại một điểm F, điểm này gọi là tiêu điểm chính của thấu kính. Tại tiêu điểm của thấu kính phân kỳ, phần mở rộng của các tia giao nhau, trước khi khúc xạ chúng song song với trục chính của nó. Tiêu điểm của thấu kính phân kì là tiêu điểm ảo. Có hai trọng tâm chính; chúng nằm trên trục quang chính ở cùng khoảng cách với quang tâm của thấu kính ở các phía đối diện của nó. Tiêu điểm ống kính Tiêu điểm ống kính (F) tâm quang học của ống kính trục quang chính của ống kính
Kích thước và vị trí ảnh của một vật qua thấu kính hội tụ phụ thuộc vào vị trí của vật so với thấu kính. Tùy thuộc vào khoảng cách từ ống kính đến vật thể, bạn có thể có được hình ảnh phóng to (F 2F). hoặc giảm (d > 2F). Phần kết luận 2F). hoặc giảm (d > 2F). Kết luận"> 
0 cho thấu kính hội tụ. D 0 đối với thấu kính hội tụ. D 24Đi-ốp công suất quang của thấu kính D > 0 dành cho thấu kính hội tụ. D 0 đối với thấu kính hội tụ. D 0 đối với thấu kính hội tụ. D 0 đối với thấu kính hội tụ. D 0 đối với thấu kính hội tụ. D title=" Đi-ốp công suất thấu kính D > 0 dành cho thấu kính hội tụ. D
Vệ sinh thị giác 1. Chỉ đọc trong điều kiện ánh sáng tốt. 2. Vào ban ngày, mặt bàn phải được đặt sao cho cửa sổ ở bên trái. 3. Trong chiếu sáng nhân tạo, đèn bàn phải đặt ở bên trái và phải có chao đèn che lại. 4. Không nên xem TV quá lâu. 5. Sau mỗi phút làm việc trên máy tính, cần phải tạm dừng.
Thị giác và dinh dưỡng hợp lý Dinh dưỡng hợp lý, bao gồm đủ lượng vitamin, đặc biệt là D và A, có tầm quan trọng rất lớn để có thị lực tốt. Vitamin D có trong các thực phẩm như gan bò, gan lợn, cá trích, lòng đỏ trứng, bơ. Các loại thực phẩm giàu vitamin A nhất là gan cá tuyết, gan bò và gan lợn, lòng đỏ trứng gà, kem và bơ. Carotene, một chất mà cơ thể con người tổng hợp vitamin A, được tìm thấy với số lượng lớn trong cà rốt, ớt ngọt, hắc mai biển, hoa hồng hông, hành lá, rau mùi tây, cây me chua, quả mơ, rau bina và rau diếp.
1. Tại sao bạn không thể tưới hoa trong vườn vào ngày hè đầy nắng? 2. Bằng cách dán hai mặt kính đồng hồ lồi lại với nhau, bạn có thể có được một thấu kính lồi không khí. Nếu thả thấu kính đó vào nước thì thấu kính đó có phải là thấu kính hội tụ không? 3. So sánh hai bức tranh. Cái gì phổ biến? Sự khác biệt là gì? Suy nghĩ và trả lời
Qua thấu kính, trên màn hứng được ảnh ngược của ngọn lửa nến. Kích thước của ảnh sẽ thay đổi như thế nào nếu một phần thấu kính bị che khuất bởi một tờ giấy? 1. Một phần hình ảnh sẽ biến mất. 2. Kích thước hình ảnh sẽ không thay đổi. 3. Kích thước sẽ tăng lên. 4. Kích thước sẽ giảm. Câu hỏi 2
Ứng dụng của thấu kính Ứng dụng của thấu kính Thấu kính là một bộ phận quang học phổ quát của hầu hết các hệ thống quang học. Ống kính là một thành phần quang học phổ quát của hầu hết các hệ thống quang học. Thấu kính hai mặt lồi được sử dụng trong hầu hết các dụng cụ quang học, thấu kính tương tự là thấu kính của mắt. Thấu kính khum được sử dụng rộng rãi trong kính đeo mắt và kính áp tròng. Thấu kính hai mặt lồi được sử dụng trong hầu hết các dụng cụ quang học, thấu kính tương tự là thấu kính của mắt. Thấu kính khum được sử dụng rộng rãi trong kính đeo mắt và kính áp tròng. Trong chùm tia hội tụ phía sau thấu kính thu thập, năng lượng ánh sáng tập trung tại tiêu điểm của thấu kính. Đốt bằng kính lúp dựa trên nguyên tắc này.
Suy ngẫm (kiểm tra câu trả lời của bạn trong bảng) Phán đoán CóKhông Tôi không biết Trong bài học tôi: 1) đã học được rất nhiều điều mới; 2) thể hiện kiến thức của mình; 3) truyền đạt sự quan tâm với giáo viên và các bạn cùng lớp. Trong giờ học tôi cảm thấy: 1) tự do; 2) bị hạn chế; 3) ấm cúng. Trong bài học, tôi thích: 1) giải pháp chung cho các vấn đề và câu hỏi về nhận thức; 2) khả năng hiển thị; 3) khác (ghi rõ).
Cảm ơn sự quan tâm của bạn, cảm ơn vì bài học! Bài tập về nhà § (Gendenshtein L.E.. Vật lý. Lớp 8. - M.: Mnemosyne, 2009). (Gendenstein L.E.. Vật lý. Lớp 8. - M.: Mnemosyne, 2009).
Thấu kính thường có bề mặt hình cầu hoặc gần hình cầu. Chúng có thể lõm, lồi hoặc phẳng (bán kính bằng vô cực). Chúng có hai bề mặt mà ánh sáng đi qua. Chúng có thể được kết hợp theo nhiều cách khác nhau, tạo thành các loại thấu kính khác nhau (ảnh hiển thị ở phần sau của bài viết):
- Nếu cả hai bề mặt đều lồi (cong ra ngoài) thì phần giữa dày hơn các cạnh.
- Một thấu kính có hình cầu lồi và lõm được gọi là khum.
- Một thấu kính có một mặt phẳng được gọi là phẳng-lõm hoặc phẳng-lồi, tùy thuộc vào tính chất của mặt cầu kia.
Làm thế nào để xác định loại ống kính? Hãy xem xét điều này chi tiết hơn.
Thấu kính hội tụ: các loại thấu kính
Bất kể sự kết hợp của các bề mặt, nếu độ dày của chúng ở phần trung tâm lớn hơn ở các cạnh thì chúng được gọi là tập hợp. Chúng có tiêu cự dương. Có các loại thấu kính hội tụ sau:
- lồi phẳng,
- hai mặt lồi,
- lõm-lồi (khum).
Chúng còn được gọi là “tích cực”.
Thấu kính phân kì: các loại thấu kính
Nếu độ dày của chúng ở trung tâm mỏng hơn ở các cạnh thì chúng được gọi là tán xạ. Chúng có tiêu cự âm. Có các loại thấu kính phân kì sau:
- lõm phẳng,
- hai mặt lõm,
- lồi-lõm (khum).
Chúng còn được gọi là “tiêu cực”.
Các khái niệm cơ bản
Các tia từ một nguồn điểm sẽ phân kỳ khỏi một điểm. Chúng được gọi là một bó. Khi chùm tia đi vào thấu kính, mỗi tia bị khúc xạ, đổi hướng. Vì lý do này, chùm tia có thể đi ra khỏi thấu kính ít nhiều phân kỳ.
Một số loại thấu kính quang học thay đổi hướng của tia sáng đến mức chúng hội tụ tại một điểm. Nếu nguồn sáng được đặt ít nhất ở tiêu cự thì chùm tia sẽ hội tụ tại một điểm cách xa ít nhất bằng cùng một khoảng cách.
Hình ảnh thực và ảo
Một nguồn sáng điểm được gọi là vật thật và điểm hội tụ của chùm tia sáng phát ra từ thấu kính là ảnh thật của nó.
Một mảng các nguồn điểm phân bố trên một bề mặt phẳng nói chung là rất quan trọng. Một ví dụ là hoa văn trên kính mờ có đèn nền. Một ví dụ khác là một đoạn phim được chiếu sáng từ phía sau để ánh sáng từ nó đi qua một thấu kính phóng to hình ảnh lên nhiều lần trên màn hình phẳng.
Trong những trường hợp này chúng ta nói về một chiếc máy bay. Các điểm trên mặt phẳng ảnh tương ứng với tỷ lệ 1:1 với các điểm trên mặt phẳng đối tượng. Điều tương tự cũng áp dụng cho các hình dạng hình học, mặc dù hình ảnh thu được có thể bị đảo ngược so với vật thể từ trên xuống dưới hoặc từ trái sang phải.
Sự hội tụ của các tia tại một điểm tạo ra một hình ảnh thật và sự phân kỳ tạo ra một hình ảnh tưởng tượng. Khi nó được phác thảo rõ ràng trên màn hình, nó là sự thật. Nếu ảnh chỉ có thể được quan sát bằng cách nhìn qua thấu kính về phía nguồn sáng thì ảnh đó được gọi là ảnh ảo. Sự phản chiếu trong gương là tưởng tượng. Hình ảnh có thể nhìn thấy qua kính thiên văn cũng giống như vậy. Nhưng việc chiếu ống kính máy ảnh lên phim sẽ tạo ra hình ảnh thực tế.
Tiêu cự
Tiêu điểm của thấu kính có thể được xác định bằng cách truyền một chùm tia song song qua nó. Điểm mà chúng hội tụ sẽ là tiêu điểm F. Khoảng cách từ tiêu điểm đến thấu kính được gọi là tiêu cự f của nó. Các tia song song có thể truyền từ phía bên kia và do đó tìm thấy F ở cả hai phía. Mỗi ống kính có hai F và hai f. Nếu nó tương đối mỏng so với tiêu cự của nó thì tiêu cự sau gần bằng nhau.
Sự khác biệt và hội tụ
Thấu kính hội tụ có đặc điểm là có tiêu cự dương. Các loại thấu kính thuộc loại này (phẳng-lồi, hai mặt lồi, khum) làm giảm các tia phát ra từ chúng nhiều hơn so với mức giảm trước đây. Thấu kính hội tụ có thể tạo ra ảnh thật và ảnh ảo. Cái đầu tiên chỉ được hình thành nếu khoảng cách từ thấu kính đến vật vượt quá tiêu cự.
Thấu kính phân kì có đặc điểm là tiêu cự âm. Các loại thấu kính thuộc loại này (lõm phẳng, lõm hai mặt, khum) làm loãng tia sáng nhiều hơn mức pha loãng trước khi chạm vào bề mặt của chúng. Thấu kính phân kì tạo ảnh ảo. Chỉ khi sự hội tụ của các tia tới là đáng kể (chúng hội tụ ở đâu đó giữa thấu kính và tiêu điểm ở phía đối diện) thì các tia thu được vẫn có thể hội tụ để tạo thành ảnh thật.
Sự khác biệt quan trọng
Phải cẩn thận để phân biệt giữa sự hội tụ hoặc phân kỳ của các tia và sự hội tụ hoặc phân kỳ của thấu kính. Các loại thấu kính và chùm sáng có thể không khớp. Các tia liên kết với một vật hoặc điểm trong ảnh được gọi là phân kỳ nếu chúng “tán xạ” và hội tụ nếu chúng “tập hợp” lại với nhau. Trong bất kỳ hệ thống quang học đồng trục nào, trục quang biểu thị đường đi của tia. Tia truyền dọc theo trục này mà không thay đổi hướng do khúc xạ. Đây thực chất là một định nghĩa tốt về trục quang.
Tia truyền ra xa trục chính một khoảng gọi là tia phân kỳ. Và cái nào tiến gần hơn đến nó được gọi là hội tụ. Các tia song song với trục quang có độ hội tụ hoặc phân kỳ bằng không. Vì vậy, khi chúng ta nói về sự hội tụ hoặc phân kỳ của một chùm tia, nó có liên quan đến trục quang.
Một số loại trong số đó làm cho chùm tia bị lệch nhiều hơn về phía trục quang đang thu thập. Ở đó, các tia hội tụ tiến lại gần nhau hơn và các tia phân kỳ di chuyển ra xa nhau ít hơn. Họ thậm chí có thể, nếu sức mạnh của họ đủ cho việc này, làm cho chùm tia song song hoặc thậm chí hội tụ. Tương tự như vậy, một thấu kính phân kỳ có thể trải rộng các tia phân kỳ hơn nữa và làm cho các tia hội tụ song song hoặc phân kỳ.
Kính lúp
Một thấu kính có hai mặt lồi thì ở giữa dày hơn ở các cạnh và có thể dùng làm kính lúp hoặc kính lúp đơn giản. Đồng thời, người quan sát nhìn qua nó một hình ảnh phóng to, tưởng tượng. Tuy nhiên, ống kính máy ảnh tạo ra hình ảnh thực trên phim hoặc cảm biến thường có kích thước nhỏ hơn so với vật thể.
Kính
Khả năng của thấu kính làm thay đổi độ hội tụ của ánh sáng được gọi là công suất của thấu kính. Nó được biểu thị bằng điốp D = 1 / f, trong đó f là tiêu cự tính bằng mét.
Một thấu kính có độ tụ 5 đi-ốp có f = 20 cm, đó là đi-ốp mà bác sĩ nhãn khoa chỉ định khi kê đơn kính. Giả sử anh ta ghi được 5,2 dioptre. Xưởng sẽ lấy một phôi hoàn thiện gồm 5 diop, lấy tại nhà sản xuất và đánh bóng một bề mặt một chút để thêm 0,2 diop. Nguyên tắc là đối với các thấu kính mỏng trong đó có hai quả cầu đặt gần nhau, quy luật là tổng công suất của chúng bằng tổng điôp của mỗi quả cầu: D = D 1 + D 2.
kèn của Galileo
Vào thời Galileo (đầu thế kỷ 17), kính được sử dụng rộng rãi ở châu Âu. Chúng thường được sản xuất ở Hà Lan và được phân phối bởi những người bán hàng rong. Galileo nghe nói ai đó ở Hà Lan đã đặt hai loại thấu kính vào một ống để làm cho các vật ở xa trông lớn hơn. Ông sử dụng một thấu kính hội tụ tiêu cự dài ở một đầu của ống và một thị kính phân kỳ tiêu cự ngắn ở đầu kia. Nếu tiêu cự của thấu kính là f o và thị kính là f e, thì khoảng cách giữa chúng phải là f o -f e và công suất (độ phóng đại góc) f o /f e. Sự sắp xếp này được gọi là ống Galileo.
Kính thiên văn có độ phóng đại 5 hoặc 6 lần, có thể so sánh với ống nhòm cầm tay hiện đại. Điều này đủ để tạo ra nhiều điều thú vị, bạn có thể dễ dàng nhìn thấy các miệng hố trên mặt trăng, bốn mặt trăng của Sao Mộc, các pha của Sao Kim, tinh vân và các cụm sao cũng như các ngôi sao mờ trong Dải Ngân hà.
kính thiên văn Kepler
Kepler đã nghe về tất cả những điều này (ông và Galileo đã trao đổi thư từ) và chế tạo một loại kính thiên văn khác với hai thấu kính hội tụ. Vật có tiêu cự lớn là thấu kính, vật có tiêu cự ngắn hơn là thị kính. Khoảng cách giữa chúng là f o + f e , và độ phóng đại góc là f / f e . Kính thiên văn Keplerian (hoặc thiên văn) này tạo ra một hình ảnh đảo ngược, nhưng đối với các ngôi sao hoặc mặt trăng thì điều này không thành vấn đề. Sơ đồ này cung cấp khả năng chiếu sáng trường nhìn đồng đều hơn so với kính thiên văn Galileo và thuận tiện hơn khi sử dụng vì nó cho phép bạn giữ mắt ở một vị trí cố định và nhìn toàn bộ trường nhìn từ mép này sang mép kia. Thiết bị này cho phép đạt được độ phóng đại cao hơn kèn của Galileo mà không làm giảm chất lượng nghiêm trọng.
Cả hai kính thiên văn đều bị quang sai cầu, khiến hình ảnh không được tập trung hoàn toàn và quang sai màu, tạo ra quầng sáng màu. Kepler (và Newton) tin rằng những khuyết điểm này không thể khắc phục được. Họ không cho rằng có thể có các loài vô sắc vốn chỉ được biết đến vào thế kỷ 19.
kính thiên văn gương
Gregory gợi ý rằng gương có thể được sử dụng làm thấu kính viễn vọng vì chúng không có viền màu. Newton đã tận dụng ý tưởng này và tạo ra một dạng kính thiên văn kiểu Newton từ một gương lõm mạ bạc và một thị kính dương. Ông đã tặng mẫu này cho Hiệp hội Hoàng gia, nơi nó vẫn còn tồn tại cho đến ngày nay.
Kính thiên văn một thấu kính có thể chiếu hình ảnh lên màn hình hoặc phim ảnh. Độ phóng đại thích hợp đòi hỏi một thấu kính dương có tiêu cự dài, chẳng hạn như 0,5 m, 1 m hoặc nhiều mét. Sự sắp xếp này thường được sử dụng trong chụp ảnh thiên văn. Đối với những người không quen thuộc với quang học, có vẻ nghịch lý là ống kính tiêu cự dài yếu hơn lại mang lại độ phóng đại lớn hơn.
quả cầu
Có ý kiến cho rằng các nền văn hóa cổ đại có thể đã có kính thiên văn vì họ đã chế tạo ra những hạt thủy tinh nhỏ. Vấn đề là người ta không biết chúng được sử dụng vào mục đích gì và chắc chắn chúng không thể tạo thành nền tảng của một chiếc kính thiên văn tốt. Bóng có thể được sử dụng để phóng to các vật thể nhỏ, nhưng chất lượng hầu như không đạt yêu cầu.
Tiêu cự của một quả cầu thủy tinh lý tưởng là rất ngắn và tạo nên ảnh thật rất gần với quả cầu. Ngoài ra, quang sai (biến dạng hình học) là đáng kể. Vấn đề nằm ở khoảng cách giữa hai bề mặt.
Tuy nhiên, nếu bạn tạo một rãnh xích đạo sâu để chặn các tia gây ra khuyết tật hình ảnh, nó sẽ từ một chiếc kính lúp rất tầm thường trở thành một chiếc kính lúp tuyệt vời. Quyết định này được cho là của Coddington, và ngày nay người ta có thể mua kính lúp mang tên ông dưới dạng kính lúp cầm tay nhỏ để nghiên cứu các vật thể rất nhỏ. Nhưng không có bằng chứng nào cho thấy việc này được thực hiện trước thế kỷ 19.
Phần: Vật lý
Mục đích của bài học:
- Đảm bảo quá trình nắm vững các khái niệm cơ bản của chủ đề “thấu kính” và nguyên tắc xây dựng hình ảnh do thấu kính tạo ra
- Nhằm phát huy hứng thú nhận thức của học sinh đối với môn học
- Góp phần phát triển độ chính xác trong quá trình thực hiện bản vẽ
Thiết bị:
- Tái sử dụng
- Thấu kính hội tụ và phân kỳ
- Màn hình
- Nến
- trò chơi ô chữ
Chúng ta đã đến với bài học gì? (xe buýt lại 1) vật lý
Hôm nay chúng ta sẽ nghiên cứu một phần vật lý mới - quang học. Bạn đã được làm quen với phần này từ năm lớp 8 và có thể nhớ một số khía cạnh của chủ đề “Hiện tượng ánh sáng”. Đặc biệt, chúng ta hãy nhớ lại những hình ảnh do gương cung cấp. Nhưng trước tiên:
- Bạn biết những loại hình ảnh nào? (ảo và thực).
- Gương cho hình ảnh gì? (Tưởng tượng, trực tiếp)
- Nó cách gương bao xa? (trên cùng với mặt hàng)
- Gương có luôn cho chúng ta biết sự thật không? (tin nhắn “Ngược lại một lần nữa”)
- Có phải lúc nào bạn cũng có thể nhìn thấy chính mình trong gương như chính con người thật của mình, ngay cả khi ngược lại không? (tin nhắn “Gương trêu chọc”)
Hôm nay chúng ta sẽ tiếp tục bài giảng và nói về một chủ đề khác của quang học. Đoán. (xe buýt lại 2) ống kính
Ống kính- một vật trong suốt được giới hạn bởi hai mặt cầu.
Ống kính mỏng- chiều dày của nó nhỏ so với bán kính cong của bề mặt.
Các thành phần chính của ống kính:
Phân biệt thấu kính hội tụ và thấu kính phân kỳ bằng cách chạm vào. Các ống kính ở trên bàn của bạn.
Làm thế nào để tạo được ảnh của thấu kính hội tụ và phân kỳ?
1. Chủ thể nằm sau tiêu điểm kép.
2. Đối tượng được lấy nét kép
3. Chủ thể nằm giữa lấy nét và lấy nét kép
4. Đối tượng được lấy nét
5. Vật nằm giữa tiêu cự và thấu kính
6. Thấu kính phân kỳ
Công thức thấu kính mỏng =+
Người ta đã học cách sử dụng ống kính cách đây bao lâu? (tin nhắn “Trong thế giới vô hình”)
Và bây giờ chúng ta sẽ cố gắng tạo ra hình ảnh một cửa sổ (ngọn nến) bằng cách sử dụng các thấu kính bạn có trên bàn. (Thí nghiệm)
Tại sao chúng ta cần ống kính? (cho kính, trị cận thị, viễn thị) - Đây là bài tập về nhà đầu tiên của bạn - chuẩn bị một báo cáo về cách chữa cận thị và viễn thị bằng kính.
Vậy bài học hôm nay chúng ta đã sử dụng hiện tượng gì? (xe buýt lại 3) quan sát.
Bây giờ chúng ta sẽ kiểm tra xem bạn đã học chủ đề của bài học hôm nay như thế nào. Để làm điều này, hãy giải một câu đố ô chữ.
Bài tập về nhà:
- câu đố,
- trò chơi ô chữ,
- báo cáo về cận thị và viễn thị,
- tài liệu bài giảng
Gương trêu chọc
Cho đến nay chúng ta đã nói về những tấm gương trung thực. Họ đã cho thế giới thấy như nó vốn có. Vâng, có thể quay từ phải sang trái. Nhưng có những tấm gương trêu chọc, những tấm gương xuyên tạc. Nhiều công viên văn hóa và giải trí có sức hấp dẫn như vậy - “phòng cười”. Ở đó, mọi người đều có thể thấy mình ngắn và tròn như đầu bắp cải, hoặc dài và gầy như củ cà rốt, hoặc như củ hành đã mọc mầm: gần như không có chân và bụng phình to, từ đó giống như một mũi tên, một đường hẹp. bộ ngực căng lên và cái đầu thon dài xấu xí trên chiếc cổ gầy nhất.
Bọn trẻ cười muốn chết, còn người lớn cố tỏ ra nghiêm túc chỉ lắc đầu. Và vì điều này, hình ảnh phản chiếu của đầu họ trong những tấm gương trêu chọc sẽ bị bóp méo một cách hài hước nhất.
Khắp nơi không có phòng cười, nhưng những tấm gương trêu chọc vây quanh chúng ta trong cuộc sống. Có lẽ bạn đã nhiều lần ngưỡng mộ hình ảnh phản chiếu của mình trong quả cầu thủy tinh từ cây Giáng sinh. Hoặc trong ấm trà, ấm cà phê, ấm đun nước bằng kim loại mạ niken. Tất cả các hình ảnh đều bị bóp méo rất hài hước. Điều này là do “gương” lồi. Gương cầu lồi còn được gắn vào tay lái xe đạp, xe máy và gần cabin lái xe buýt. Chúng cung cấp hình ảnh gần như không bị biến dạng nhưng có phần giảm bớt về con đường phía sau và trên xe buýt cũng như cửa sau. Gương trực tiếp không phù hợp ở đây: có quá ít người nhìn thấy được trong đó. Và một chiếc gương cầu lồi dù nhỏ cũng chứa một bức tranh lớn.
Đôi khi có gương lõm. Chúng được sử dụng để cạo râu. Nếu bạn đến gần một tấm gương như vậy, bạn sẽ thấy khuôn mặt của mình được phóng to lên rất nhiều. Đèn pha cũng sử dụng gương lõm. Chính điều này đã tập hợp các tia sáng từ đèn thành một chùm tia song song.
Trong một thế giới chưa biết
Khoảng bốn trăm năm trước, những người thợ thủ công lành nghề ở Ý và Hà Lan đã học cách làm kính. Sau kính, kính lúp được phát minh để xem các vật nhỏ. Thật là thú vị và hấp dẫn: đột nhiên nhìn thấy từng chi tiết một hạt kê hoặc một chiếc chân ruồi!
Ở thời đại chúng ta, những người phát thanh nghiệp dư đang xây dựng các thiết bị cho phép họ thu được các đài ngày càng ở xa. Và ba trăm năm trước, những người đam mê quang học đã quan tâm đến việc mài giũa những thấu kính mạnh hơn bao giờ hết, cho phép chúng thâm nhập sâu hơn vào thế giới vô hình.
Một trong những người nghiệp dư này là người Hà Lan Anthony Van Leeuwenhoek. Thấu kính của những bậc thầy giỏi nhất thời bấy giờ chỉ được phóng đại 30-40 lần. Và thấu kính của Leeuwenhoek đã cho hình ảnh chính xác, rõ ràng, phóng đại 300 lần!
Như thể cả một thế giới kỳ diệu đang mở ra trước mắt người Hà Lan tò mò. Leeuwenhoek kéo mọi thứ lọt vào mắt anh dưới tấm kính.
Ông là người đầu tiên nhìn thấy vi sinh vật trong một giọt nước, mạch mao mạch ở đuôi nòng nọc, hồng cầu và hàng chục, hàng trăm điều kỳ diệu khác mà trước đây chưa ai từng nghi ngờ.
Nhưng hãy nghĩ rằng Leeuwenhoek thấy khám phá của mình thật dễ dàng. Ông là một người vị tha, cống hiến cả cuộc đời cho việc nghiên cứu. Ống kính của ông rất khó chịu, không giống như kính hiển vi ngày nay. Tôi phải tựa mũi lên một giá đỡ đặc biệt để đầu tôi hoàn toàn bất động trong quá trình quan sát. Và cứ như vậy, dựa vào giá đỡ, Leeuwenhoek đã thực hiện thí nghiệm của mình trong suốt 60 năm!
Một lần nữa mọi chuyện lại ngược lại
Trong gương, bạn không nhìn thấy chính mình giống như cách những người xung quanh nhìn thấy bạn. Thực tế, nếu bạn chải tóc sang một bên, trước gương nó sẽ chải sang bên kia. Nếu có nốt ruồi trên mặt thì chúng cũng sẽ xuất hiện ở phía bên trái. Nếu bạn lật tất cả những thứ này trước gương, khuôn mặt sẽ có vẻ khác lạ, xa lạ.
Làm thế nào bạn vẫn có thể nhìn nhận bản thân theo cách người khác nhìn thấy bạn? Chiếc gương đảo lộn mọi thứ... Vậy thì! Hãy thông minh hơn anh ta. Hãy đưa cho anh ấy một hình ảnh đã đảo ngược, đã được phản chiếu. Hãy để anh ấy xoay chuyển tình thế theo hướng ngược lại một lần nữa và mọi thứ sẽ đâu vào đấy.
Làm thế nào để làm nó? Vâng, với sự trợ giúp của chiếc gương thứ hai! Đứng trước một tấm gương treo tường và lấy một tấm gương thủ công khác. Giữ nó ở một góc nhọn với tường. Bạn sẽ đánh lừa cả hai tấm gương: hình ảnh “đúng” của bạn sẽ xuất hiện trong cả hai tấm gương. Điều này rất dễ kiểm tra bằng cách sử dụng phông chữ. Đưa một cuốn sách có dòng chữ lớn trên bìa lên mặt. Trong cả hai gương, dòng chữ sẽ được đọc chính xác, từ trái sang phải.
Bây giờ hãy thử kéo tóc trước của bạn. Tôi chắc chắn rằng điều này sẽ không thể thực hiện được ngay lập tức. Lần này hình ảnh trong gương hoàn toàn chính xác, không quay từ phải sang trái. Đây là lý do tại sao bạn sẽ phạm sai lầm. Bạn đã quen với việc nhìn thấy hình ảnh phản chiếu trong gương.
Trong các cửa hàng may sẵn và xưởng may có những chiếc gương ba lá, được gọi là giàn mắt cáo. Bạn cũng có thể nhìn thấy chính mình “từ bên ngoài” trong họ.
Văn học:
- L. Galpershtein, Vật lý vui nhộn, M.: Văn học thiếu nhi, 1994
Bài học này sẽ đề cập đến chủ đề “Công thức thấu kính mỏng”. Bài học này là dạng kết luận, khái quát hóa toàn bộ những kiến thức thu được trong phần Quang học hình học. Trong bài học, học sinh sẽ phải giải một số bài toán sử dụng công thức thấu kính mỏng, công thức độ phóng đại và công thức tính công suất quang của thấu kính.
Một thấu kính mỏng được trình bày, trong đó chỉ ra trục quang chính và chỉ ra rằng một điểm sáng nằm trong mặt phẳng đi qua tiêu điểm kép. Cần xác định điểm nào trong bốn điểm trong hình vẽ tương ứng với hình ảnh chính xác của vật thể này, tức là điểm sáng.
Vấn đề có thể được giải quyết theo nhiều cách, hãy xem xét hai trong số đó.
Trong bộ lễ phục. Hình 1 cho thấy một thấu kính hội tụ có tâm quang học (0), tiêu cự (), thấu kính đa tiêu cự và điểm lấy nét kép (). Điểm sáng () nằm trong mặt phẳng nằm ở tiêu điểm kép. Cần chỉ ra điểm nào trong 4 điểm tương ứng với cách xây dựng hình ảnh hoặc hình ảnh của điểm này trên sơ đồ.
Hãy bắt đầu giải quyết vấn đề xây dựng hình ảnh.
Điểm sáng () nằm ở khoảng cách gấp đôi so với thấu kính, tức là khoảng cách này bằng gấp đôi tiêu điểm, có thể xây dựng như sau: lấy một đường thẳng tương ứng với một tia chuyển động song song với trục quang chính, tia khúc xạ sẽ đi qua tiêu điểm (), tia thứ hai sẽ đi qua quang tâm (0). Giao điểm sẽ ở khoảng cách lấy nét gấp đôi () tính từ ống kính, đây không gì khác hơn là một hình ảnh và nó tương ứng với điểm 2. Câu trả lời đúng là 2.
Đồng thời, có thể dùng công thức thấu kính mỏng thay thế , vì điểm nằm ở khoảng cách lấy nét kép nên khi biến đổi ta thu được ảnh cũng thu được ở một điểm ở xa lấy nét kép nên đáp án sẽ tương ứng với 2 (Hình 2).
Cơm. 2. Bài toán 1, lời giải()
Vấn đề có thể được giải quyết bằng cách sử dụng bảng mà chúng ta đã xem trước đó, nó cho biết rằng nếu một vật ở khoảng cách lấy nét kép thì ảnh cũng sẽ thu được ở khoảng cách lấy nét kép, tức là ghi nhớ bảng, có thể nhận được câu trả lời ngay lập tức.
Một vật cao 3cm đặt cách thấu kính hội tụ một khoảng 40cm. Xác định độ cao của ảnh nếu biết quang thông của thấu kính là 4 diop.
Chúng tôi viết ra điều kiện của bài toán và vì các đại lượng được biểu thị trong các hệ quy chiếu khác nhau, chúng tôi chuyển chúng thành một hệ thống duy nhất và viết ra các phương trình cần thiết để giải bài toán:
Chúng tôi đã sử dụng công thức thấu kính mỏng cho thấu kính hội tụ có tiêu điểm dương, công thức phóng đại () thông qua kích thước của ảnh và chiều cao của vật, cũng như khoảng cách từ thấu kính đến ảnh và từ thấu kính tới chính đối tượng đó. Nhớ rằng công suất quang () là nghịch đảo của tiêu cự, chúng ta có thể viết lại phương trình cho một thấu kính mỏng. Từ công thức phóng đại, chúng ta viết ra chiều cao của hình ảnh. Tiếp theo, chúng ta viết biểu thức khoảng cách từ thấu kính đến ảnh từ phép biến đổi của công thức thấu kính mỏng và viết công thức để tính khoảng cách đến ảnh (. Thay giá trị vào công thức chiều cao của ảnh, ta thu được kết quả như yêu cầu, tức là chiều cao của ảnh lớn hơn chiều cao của vật. Do đó, ảnh là ảnh thật và độ phóng đại lớn hơn một.
Một vật được đặt trước một thấu kính hội tụ mỏng thì độ phóng đại bằng 2. Khi vật chuyển động so với thấu kính thì độ phóng đại bằng 10. Xác định xem vật đã dịch chuyển bao nhiêu và theo hướng nào nếu khoảng cách ban đầu từ thấu kính đến vật là 6 cm.
Để giải bài toán, ta sẽ sử dụng công thức tính độ phóng đại và công thức thấu kính hội tụ mỏng.
Từ hai phương trình này ta sẽ tìm nghiệm. Chúng ta hãy biểu thị khoảng cách từ thấu kính đến ảnh trong trường hợp đầu tiên, biết độ phóng đại và khoảng cách. Thay các giá trị vào công thức thấu kính mỏng, ta được giá trị tiêu cự. Sau đó, chúng tôi lặp lại mọi thứ cho trường hợp thứ hai, khi độ phóng đại là 10. Chúng tôi nhận được khoảng cách từ thấu kính đến vật thể trong trường hợp thứ hai, khi vật thể đã được di chuyển, . Chúng ta thấy vật đã được di chuyển đến gần tiêu điểm hơn, vì tiêu điểm là 4 cm nên trong trường hợp này độ phóng đại là 10, tức là ảnh được phóng đại lên 10 lần. Câu trả lời cuối cùng là bản thân vật đã được di chuyển đến gần tiêu điểm của thấu kính hơn và do đó độ phóng đại tăng lên gấp 5 lần.
Quang học hình học vẫn là một chủ đề rất quan trọng trong vật lý; mọi vấn đề đều được giải quyết chỉ dựa trên sự hiểu biết về các vấn đề xây dựng hình ảnh trong thấu kính và tất nhiên là kiến thức về các phương trình cần thiết.
Thư mục
- Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Vật lý (trình độ cơ bản) - M.: Mnemosyne, 2012.
- Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. Vật lý lớp 10. - M.: Mnemosyne, 2014.
- Kikoin I.K., Kikoin A.K. Vật lý-9. - M.: Giáo dục, 1990.
Bài tập về nhà
- Công thức nào xác định công suất quang của thấu kính mỏng?
- Mối quan hệ giữa công suất quang và tiêu cự là gì?
- Viết công thức của thấu kính hội tụ mỏng.
- Cổng Internet Lib.convdocs.org ().
- Cổng Internet Lib.podelise.ru ().
- Cổng thông tin Internet Natalibrilenova.ru ().