Інформація для вчителів
Застосування
Відбивання від увігнутого дзеркала
Увігнутим дзеркалом називають дзеркало, вигнуте увігнуто (усередину).
Наприклад, увігнуте дзеркало, яке зосереджує промені світла у своєму фокусі, використовують під час використання сонячної енергії.
П'єр Борелль, французький лікар, уперше в 17 столітті застосував увігнуте дзеркало для медичного обстеження. Дещо видозміненими їх і сьогодні застосовують у медичній діагностиці у вигляді лобного рефлектора,
Інша інформація для вчителя (1/6)
Попередні знання
Принцип
Учні мають перед цим засвоїти основи прямолінійного поширення світла та застосування закону відбивання. Крім того, перед виконанням досліду треба пояснити, чому предмети в нашому довкіллі взагалі можна бачити і як за допомогою головних променів будують точки зображення.
Пучки світла, які падають на увігнуте дзеркало вздовж оптичної осі, - це пучки, що проходять через центр кривини, і тому вони відбиваються самі в себе. «Основи» предметів, які «стоять» на оптичній осі, знову зображуються на оптичній осі. Тому для однозначної побудови зображення досить лише ще однієї точки зображення.
Інша інформація для вчителя (2/6)
Навчальна мета
Завдання
Учні мають у цьому досліді ознайомитися зі способом, за допомогою якого стає можливою побудова зображення в увігнутому дзеркалі для заданого предмета. Для цього використовують вибрані пучки світла та їхній характерний хід.
Чому в начищеній ложці бачиш себе перевернутим і зменшеним?
Учні мають у цьому досліді дошукатися відповіді на це запитання і дослідити утворення зображення в увігнутому дзеркалі за допомогою вибраних пучків світла.
Інша інформація для вчителя (3/6)
Додаткова інформація 1
Учень має у цьому досліді ознайомитися зі способом, за допомогою якого стає можливою побудова зображення в увігнутому дзеркалі для заданого предмета. Для цього використовують вибрані пучки світла та їхній характерний хід.
Дослід вимогливий щодо здібностей та експериментальних навичок учнів. Проте за ретельного юстування й точної експериментальної роботи він дає учневі дуже високий приріст знань, особливо якщо на додачу виконати відповідні демонстраційні досліди з оптичною лавою.
Інша інформація для вчителя (4/6)
Додаткова інформація 2
Цим дослідом можна виразно показати суть фізичного експерименту: через цілеспрямоване задання умов досліду (відстань до предмета, розмір предмета, фокусна відстань) дістають результат із новим інформаційним змістом.
Змінюючи умови, з одного боку, можна вивести фізичні закономірності, а з іншого - можливий і зворотний, дедуктивний шлях. Побудова зображень за допомогою вибраних променів світла та подальша експериментальна перевірка дають широкий простір для цікавого впорядкування уроку.
Дослідом на одному прикладі (геометричні побудови) виразно показано роль математики для фізичного пізнання.
Інша інформація для вчителя (5/6)
Зауваження
Учневі перед виконанням досліду треба пояснити, що предмети в нашому довкіллі видно лише тому, що світло джерела світла (наприклад, Сонця) відбивається від них і потрапляє в око. Подібно відбувається й утворення зображення в увігнутому дзеркалі. Дійсне зображення може виникнути лише тоді, коли пучки світла, що виходять з однієї точки предмета, після відбивання знову сходяться в одній точці.
Тому, щоб побудувати ці точки зображення, досить вибрати з нескінченної множини пучків світла два і простежити їхній шлях від точки предмета до точки зображення. Для простоти для цього вибирають окремі пучки світла (« головні промені»), для перевірки слугує третій пучок світла.
Інша інформація для вчителя (6/6)
Зауваження до складання й виконання
У цьому досліді слід звернути особливу увагу на точне положення освітлювача (наприклад, паралельно до оптичної осі) на окремих кроках досліду.
Тому варто заздалегідь накреслити тонку допоміжну лінію, наприклад паралельну до оптичної осі. За таких умов слід очікувати високої відтворюваності результатів.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Дзеркала трапляються нам щодня у вельми різному виконанні. Особливий вид дзеркал - так звані увігнуті дзеркала. Ідеться про дзеркало, вигнуте всередину, яке збирає відбиті промені в одній точці - фокусі.
Типовий приклад увігнутого дзеркала - ложка, як показано на зображенні праворуч. Чи розглядали ви колись своє відображення в ложці, чи впало вам в око щось особливе?
Зображення ложки на візерунчастій підкладці
Завдання
Чому в начищеній ложці бачиш себе перевернутим і зменшеним?
Дослідь утворення зображення в увігнутому дзеркалі за допомогою вибраних пучків світла.
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 (формат A4) | 1 |
| 3 | Циркуль | 1 |
Складання
Підготовка аркуша формату A4
Увага!
Стеж за тим, щоб увігнуте дзеркало завжди лежало серединою внутрішньої кривини на .
- Підготуй аркуш паперу, як показано ліворуч. Відстані і становлять по 7,2 см, дуга кола навколо має радіус .
- Накресли на відстані 18 см від точки червоним олівцем перпендикулярну до оптичної осі стрілку завдовжки 2 см і познач її (предмет).
- Накресли тонку олівцеву лінію точно паралельно до оптичної осі як допоміжну лінію, що проходить через вістря стрілки предмета .
Виконання (1/4)
Виконання (1/6)
- Встав однощілинну діафрагму в освітлювач з боку лінзи. Постав освітлювач та увігнуте дзеркало на аркуш паперу.
- Під'єднай освітлювач до блока живлення (12 В ~).
- Перевір правильне положення увігнутого дзеркала: для цього спершу спрямуй вузький пучок світла вздовж оптичної осі.
Виконання (2/4)
Виконання (2/6)
- Пересувай тепер освітлювач, доки вузький пучок світла не піде точно паралельно до оптичної осі вздовж допоміжної лінії і через вістря стрілки (уявний предмет).
- Поспостерігай за пучком світла, відбитим від увігнутого дзеркала, і познач двома хрестиками кожен - хід падаючого та відбитого пучків світла. Запиши свої спостереження.
Пересування освітлювача
Виконання (3/4)
Виконання (3/6)
- Потім повертай освітлювач, доки пучок світла не піде через вістря стрілки і точку (фокус).
- Знову поспостерігай за пучком світла, відбитим від увігнутого дзеркала, і познач по два рази (використай інший колір або іншу позначку) хід падаючого та відбитого пучків світла. Запиши свої спостереження.
Повертання освітлювача
Виконання (4/4)
Виконання (3/6)
- Вимкни блок живлення і зніми освітлювач та увігнуте дзеркало з паперу.
- З'єднай позначки, що належать одна одній, так, щоб став видно хід пучків світла до і після відбивання від увігнутого дзеркала.
- Як ідуть обидва відбиті пучки світла один відносно одного? Запиши свої спостереження.
Зображення блока живлення
Протокол
Завдання 1
Питання
Розглянь таке твердження:
Обидва пучки світла (промені світла) після відбивання перетинаються в одній точці нижче від оптичної осі.
Завдання 2
Чому в начищеній ложці бачиш себе перевернутим і зменшеним? Начищена ложка - це маленьке ____. Тому для неї так само справджуються ____ і закономірності щодо ____ вибраних пучків світла. Оскільки ____ перебуває за межами ____ фокусної відстані, виходить ____, перевернуте зображення.
Завдання 3
Проведи пряму від вістря стрілки предмета G через точку M до дзеркала (центральний промінь). Що ти бачиш? ____ проходить також через ____ двох інших вибраних променів і тим самим через ____ стрілки зображення. Пучок світла, який падає на увігнуте дзеркало через ____, відбивається ____ (кут падіння =____ = 0°). Якщо він на своєму шляху торкається вістря предмета або виходить із нього, то він має торкатися й ____ зображення, бо ____ пучки світла, що виходять з однієї точки предмета, роблять внесок в утворення зображення.
Завдання 4
Питання
Питання
Додаткове завдання
Для утворення зображення в увігнутому дзеркалі справджується формула тонкої лінзи:
де см = фокусна відстань, = відстань до зображення = відстаньBS, = відстань до предмета = відстаньGS.
Перевір за цим рівнянням свої результати вимірювань у таблиці 1.
,