Інформація для вчителів
Застосування
Відбивання від увігнутого дзеркала
Під увігнутим дзеркалом розуміють дзеркало, вигнуте конкавно (усередину).
Наприклад, увігнуте дзеркало, яке зосереджує світлові промені у своєму фокусі, використовують при використанні сонячної енергії.
Ще одне цікаве застосування - використання параболічного дзеркала, увігнутого дзеркала у формі параболоїда обертання. Їх застосовують, зокрема, в астрономічних радіотелескопах і оптичних дзеркальних телескопах.
Інша інформація для вчителів (1/5)
Попередні знання
Учні мають перед цим засвоїти основи прямолінійного поширення світла. Крім того, вони мають знати закон відбивання і, в ідеалі, виконати дослід «Зображення в плоскому дзеркалі».
Принцип
Увігнуті дзеркала мають характерний хід променів. Світлові промені, що падають паралельно до оптичної осі, після відбивання стають фокальними променями. Центральні промені лишаються центральними променями, а фокальні промені стають паралельними променями.
Інша інформація для вчителів (2/5)
Навчальна мета
Завдання
У низці дослідів із відбивання світла цьому досліду належить особливе значення. Знання про закон відбивання і про відбивання від плоского дзеркала закріплюються і переносяться на новий матеріал.
Основний наголос першої частини досліду - на спостереженні за ходом пучків світла, які падають паралельно і відбиваються від увігнутого дзеркала, і в цьому зв'язку - на ознайомленні з поняттям «фокус».
У другій частині досліду експериментально досліджують хід трьох вибраних пучків світла і тим самим створюють загальну передумову для розуміння утворення зображення, яке розглядатимуть пізніше.
Інша інформація для вчителів (3/5)
Вказівки щодо складання і виконання 1
Друга частина досліду вимогливіша щодо здібностей і експериментальних умінь учнів. Обидва досліди можна розглядати як одне ціле, проте окреме виконання теж можливе і доцільне в інтересах сумлінного виконання та формування експериментальних умінь.
Але можна рекомендувати й роздільно-спільний спосіб роботи (кожна навчальна група досліджує хід іншого вибраного пучка світла, а наприкінці досліду результати зводять у спільний підсумок).
Інша інформація для вчителів (4/5)
Вказівки щодо складання і виконання 2
У цьому досліді слід особливо звернути увагу на те, щоб учень дуже ретельно виконав юстування дзеркала за допомогою пучків світла, що йдуть від освітлювача, - аби дійти до однозначного і переконливого результату досліду.
Тут є дві можливості. Один метод використовує падіння і відбивання вузького пучка світла вздовж оптичної осі. Інший метод використовує зображення фокуса на оптичній осі за допомогою п'яти пучків світла, створених п'ятищілинною діафрагмою і відбитих від увігнутого дзеркала, щоб перевірити правильне положення дзеркала
Інша інформація для вчителів (5/5)
Вказівки щодо складання і виконання 3
Слід також стежити за тим, щоб середина внутрішньої опуклості дзеркала завжди лежала в точці оптичної осі.
Виконані налаштування треба за потреби ще раз перевірити під час виконання, якщо дзеркало зсунулося через зміну положення освітлювача в другій частині досліду. Доцільно використовувати різні кольори або різні позначки при позначенні окремих шляхів світла, щоб уможливити безпомилкове опрацювання результатів. Так само рекомендовано попередньо накреслити тонкі допоміжні лінії. Так, наприклад, полегшується паралельне до оптичної осі падіння світла.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Дзеркала трапляються нам щодня в найрізноманітніших виконаннях. Особливий вид дзеркал - так звані увігнуті дзеркала. Це дзеркала, вигнуті всередину, які збирають відбиті промені в одній точці - так званому фокусі.
Увігнуті дзеркала вбудовують, наприклад, як видно праворуч, у радіотелескопи. За їх допомогою можна приймати радіочастоти з космосу.
Зображення двох радіотелескопів
Завдання
Як світло відбивається від увігнутого дзеркала?
1. Дослідь, як світло відбивається від увігнутого дзеркала.
2. Дослідь хід вибраних пучків світла, які відбиваються від увігнутого дзеркала.
Схема досліду
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Освітлювач галогенний, 12 В / 20 Вт | 09801-00 | 1 |
| 2 | Металеве дзеркало увігнуто-опукле, хромоване | 09812-00 | 1 |
| 3 | PHYWE Джерело живлення пост. струм: 0...12 В, 2 A / змін. струм: 6 В, 12 В, 5 A | 13506-93 | 1 |
Додаткове обладнання
| Позиція | Обладнання | Кількість |
|---|---|---|
| 1 | Лінійка (бл. 30 см) | 1 |
| 2 | Білий папір (DIN A4) | 1 |
| 3 | Циркуль | 1 |
Складання
Підготовка аркуша DIN A4
Увага!
Стеж за тим, щоб увігнуте дзеркало завжди лежало серединою внутрішньої кривини на і не змінювало свого положення під час пересування освітлювача.
Частина досліду 1: відбивання від увігнутого дзеркала
- Підготуй аркуш паперу, як показано ліворуч. Лінія на папері - це оптична вісь, а точка - вершина.
Виконання (1/6)
- Встав п'ятищілинну діафрагму в освітлювач з боку лінзи і постав увігнуте дзеркало та освітлювач, як показано праворуч.
- Під'єднай освітлювач до блока живлення (12 В ~).
- Переміщуй освітлювач, доки середній із п'яти вузьких пучків світла не піде вздовж оптичної осі. Обережно повертай увігнуте дзеркало навколо точки і спостерігай за ходом падаючих і відбитих пучків світла. Запиши свої спостереження.
Виконання (2/6)
- Тепер повертай увігнуте дзеркало навколо точки доти, доки середній із п'яти падаючих пучків світла не відіб'ється сам у себе на оптичній осі.
- Що ти можеш встановити? Запиши свої спостереження.
- Познач точку перетину відбитих пучків світла на оптичній осі і назви її .
- Обережно перенеси внутрішні обриси увігнутого дзеркала на аркуш паперу.
Повертання увігнутого дзеркала
Виконання (3/6)
Подвоєння відрізка
- Вимкни блок живлення і зніми освітлювач та увігнуте дзеркало з аркуша паперу.
- Подвій циркулем відрізок , як показано на зображенні ліворуч. Як ще одну точку перетину ти дістанеш точку на оптичній осі.
Виконання (4/6)
Складання частини досліду 2
Частина досліду 2: хід вибраних пучків світла після відбивання
- Постав увігнуте дзеркало вигнутим усередину боком на точку . Тепер встав однощілинну діафрагму в освітлювач з боку лінзи. Розмісти освітлювач приблизно за 17 см перед увігнутим дзеркалом і увімкни блок живлення (12 В ~).
- Перевір юстування увігнутого дзеркала. Вузький пучок світла має при цьому йти вздовж оптичної осі.
Виконання (5/6)
Складання частини досліду 2
- Переміщуй освітлювач доти, доки вузький пучок світла не піде паралельно до оптичної осі на відстані 1 см.
- Поспостерігай за відбитим пучком світла. Де він перетинає оптичну вісь? Запиши свої спостереження.
- Познач двома хрестиками кожен хід падаючого і відбитого пучків світла.
Виконання (6/6)
- Спрямуй пучок світла на увігнуте дзеркало через точку (центр), а потім через точку (фокус). Щоразу спостерігай за ходом відбитого пучка світла і записуй свої спостереження в протокол. Познач хід падаючого і відбитого пучків світла у двох точках (використовуй різні кольори або символи).
- Вимкни блок живлення і зніми освітлювач та увігнуте дзеркало з аркуша паперу.
- З'єднай позначки для кожного пучка світла між собою так, щоб став видимим хід трьох вибраних пучків світла до і після відбивання від увігнутого дзеркала.
Позначки світлових променів
Протокол
Завдання 1
Питання
Як відбиваються від увігнутого дзеркала пучки світла, що падають паралельно до оптичної осі?
Пучки світла, що падають на увігнуте дзеркало паралельно до оптичної осі, відбиваються так,
Питання
Завдання 2
Питання
Завдання 3
Питання
Який зв'язок існує між фокусною відстанню увігнутого дзеркала (відрізок ) і відстанню від до вершини ?
Відстань удвічі більша за фокусну відстань .
Завдання 4
Як пучки світла відбиваються від увігнутого дзеркала? Пучки світла, що падають паралельно до оптичної осі, після відбивання від увігнутого дзеркала проходять через фокус F: (____ → ____). Пучки світла, що падають на увігнуте дзеркало через центр (кривини) M, відбиваються самі в себе (____ → ____). Пучки світла, що падають на увігнуте дзеркало через фокус F, відбиваються так, що йдуть паралельно до оптичної осі:(____ → ____).
Завдання 5
Питання
Чому пучок світла, що падає на увігнуте дзеркало через центр , відбивається сам у себе?
Пучки світла, що падають на увігнуте дзеркало через центр (кривини) , відбиваються самі в себе, бо в цьому випадку кут падіння становить 45°. Отже, за законом відбивання кут відбивання теж становить 45°.