Інформація для вчителів
Застосування
Формування зображення об'єктивом
Ми всі щодня користуємося оптичними приладами. Це камери мобільних телефонів, фотоапарати, мікроскопи, біноклі та багато-багато інших.
Усі вони використовують лінзи, щоб уможливити формування зображення предметів. Часто це поєднання опуклих і вгнутих лінз.
Цей дослід присвячений тому, як вгнуті лінзи формують зображення, і таким чином закріплює розуміння оптичних приладів.
Інша інформація для вчителя (1/4)
Попередні знання
Учні мають бути попередньо ознайомлені з основами прямолінійного поширення світла, а також із поняттями дифракції та заломлення.
Принцип
У зв'язку з дослідами із заломлення світла цей дослід має особливе значення. Знання про закон заломлення закріплюються й переносяться на новий матеріал. Досліди із заломлення світла на вгнутих лінзах слугують закріпленню знань і експериментальних навичок, здобутих у дослідах з опуклими лінзами.
Інша інформація для вчителя (2/4)
Навчальна мета
Завдання
Мета цього досліду - поспостерігати за ходом світла при проходженні крізь вгнуті лінзи та визначити фокус, а отже й фокусну відстань, за відомими способами. З іншого боку, через розташування (уявного) фокуса перед лінзою стає очевидною істотна відмінність від опуклих лінз, і в такий спосіб готується введення поняття «уявне зображення».
Дослідження ходу світла крізь плосковгнуту лінзу та визначення фокусної відстані.
Інша інформація для вчителя (3/4)
Назва «розсіювальні лінзи» для лінз, які на краю товщі, ніж посередині, є загальновживаною. Проте при цьому дуже часто нехтують умовою, за якої це твердження правильне. Вгнуті наповнені повітрям лінзи у воді - тобто, судячи із зовнішньої форми, розсіювальні лінзи - виявляють збиральну дію.
Відповідно, опуклі наповнені повітрям лінзи у воді - тобто, судячи із зовнішньої форми, збиральні лінзи - мають розсіювальну дію.
Інша інформація для вчителя (4/4)
Вказівки щодо складання та виконання
Слід стежити за тим, щоб учень дуже ретельно виконав юстування вгнутої лінзи (плоска поверхня на вертикалі перехрестя ліній, незаломлений хід пучка світла, що падає вздовж оптичної осі), аби дістати однозначний і переконливий результат досліду.
За певних обставин в учнів можуть виникнути труднощі через те, що у вгнутої лінзи, як і в опуклого дзеркала, з'являється уявний фокус. Тому доводиться робити продовження заломлених, розбіжних пучків світла назад.
Правила безпеки
- Галогенні лампи при тривалому використанні нагріваються
- Уникайте дивитися прямо в джерело світла
Інформація для учнів
Мотивація
Бінокль
Оптичні прилади:
Біноклі, камери мобільних телефонів чи мікроскопи ми використовуємо часто, якщо не щодня, не замислюючись, що ж у них насправді всередині.
В оптичних приладах це здебільшого поєднання різних лінз із різними оптичними властивостями. Одну з таких лінз і те, як вона формує зображення, пояснює цей дослід.
Завдання
Схема досліду
Чим вгнуті лінзи відрізняються від опуклих?
- Дослідь хід світла крізь плосковгнуту лінзу і визнач фокусну відстань.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість | 1 | Освітлювач галогенний, 12 В / 20 Вт | 09801-00 | 1 | 2 | Модельне тіло, плосковгнуте, f = -100 мм | 09810-05 | 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 | Білий папір (DIN A4) | 1 |
| 2 | Лінійка (бл. 30 см) | 1 |
Складання (1/2)
Креслення перехрестя ліній
Увага!
Стеж за тим, щоб під час усіх дослідів лінза лежала плоскою поверхнею точно на вертикальній лінії перехрестя ліній і щоб модельне тіло не змінювало свого положення під час пересування освітлювача.
1. Хід світла крізь плоскоопуклу лінзу.
Накресли посередині аркуша паперу прямокутне перехрестя ліній. Точка перетину ліній - M. Познач на відстані 3 см від Mна вертикальній лінії по одній позначці в кожен бік.
Складання (2/2)
Установлення освітлювача
- Під'єднай освітлювач до блока живлення (12 В ~).
Постав освітлювач боком з лінзою, але без діафрагми, біля краю аркуша.
Поклади плосковгнуту лінзу (шорстким боком донизу) плоскою поверхнею точно на вертикальну лінію перехрестя ліній між обома позначками.
Виконання (1/5)
Падіння світла на вгнуту лінзу
Поспостерігай за ходом паралельного світла при проходженні крізь лінзу.
Виконання (2/5)
Бічне падіння світла на вгнуту лінзу
- Пересунь тепер освітлювач у положення згідно з рисунками і знову поспостерігай за ходом світла.
- Запиши свої спостереження у протокол.
Виконання (3/5)
Використання освітлювача з п'ятищілинною діафрагмою
Встав п'ятищілинну діафрагму в освітлювач з боку лінзи й постав його на відстані приблизно 10 см навпроти вигнутої всередину (вгнутої) поверхні модельного тіла.
Середній пучок світла має при цьому падати точно вздовж оптичної осі. Якщо він не йде по оптичній осі, обережно посунь лінзу трохи вздовж вертикальної лінії.
Виконання (4/5)
Позначення положення лінзи
- Познач тонкою олівцевою лінією обриси лінзи.
- Опиши у протоколі хід вузьких пучків світла при проходженні крізь лінзу, особливо шлях світла всередині лінзи.
Виконання (5/5)
Накреслення ходу променів
- Познач завжди двома хрестиками хід пучків світла, що йдуть вище і нижче оптичної осі, до і після проходження крізь лінзу.
Вимкни блок живлення і зніми освітлювач та модельне тіло з паперу.
З'єднай відповідні хрестики так, щоб став видимим хід пучків світла до і після проходження крізь лінзу, а після відповідного з'єднання - і всередині лінзи.
Протокол
Спостереження
Запиши свої спостереження. a) Спостереження за ходом світла без діафрагми: Світло, що падає паралельно на вгнуту лінзу, ____ лінзою і за лінзою розходиться, воно стає розбіжним. b) Спостереження за ходом світла з п'ятищілинною діафрагмою: Вузькі пучки світла, що падають на вгнуту лінзу паралельно ____, при проходженні крізь скло лінзи ____ і за лінзою розходяться.
Завдання 1
Опиши на основі своїх спостережень, як поводиться паралельне світло при падінні на плосковгнуту лінзу. ____, що падають паралельно ____ на ____, після ____ йдуть назовні, вони ____.
Завдання 2
Продовж кольоровим олівцем заломлені промені світла, доки вони не перетнуться. Що ти можеш сказати про розташування точки перетину? ____ продовжень ____ назад лежить перед ____ (з боку падіння світла) на ____.
Завдання 3
Познач точку перетину заломлених променів як F'. Виміряй відстань точки F' (фокуса) від центральної точки M і впиши сюди значення. M̅F̅' = ____ см Примітка: оскільки лінзу вже не можна вважати тонкою, точка перетину зовнішніх променів лежить трохи ближче до лінзи, ніж точка перетину внутрішніх променів. Для відрізка M̅F̅' слід указати середнє значення.
Завдання 4
Чому пучки світла, які падають на вгнуту лінзу вздовж оптичної осі, не заломлюються? Для пучка світла, що падає на вгнуту лінзу вздовж ____, ____, а отже й ____, дорівнює 0°, він ____.
Завдання 5
Чим вгнуті лінзи відрізняються від опуклих? На відміну від опуклих лінз, паралельно падаюче світло на вгнутій лінзі не ____, а ____. (____) фокус у вгнутих лінз лежить ____ лінзою, а в опуклих лінз (____) фокус лежить ____ лінзою (розгляд з боку падіння світла). Лінзи, які мають цю розсіювальну властивість, називають також ____.