Інформація для вчителів
Застосування
хроматичні вади лінз
Сферична й хроматична аберації - дві найвідоміші вади зображення лінзи; щоб їх виправити, у високоякісні оптичні прилади вбудовують складні системи лінз (ахромати).
Хроматична аберація виникає через залежне від довжини хвилі заломлення на лінзі. Короткохвильове світло (синє) заломлюється, як правило, сильніше, ніж довгохвильове (червоне). Після заломлення за лінзою світлові промені не сходяться в одній точці на оптичній осі, і виникають вади зображення.
Інша інформація для вчителів (1/4)
Попередні знання
Учні вже мають мати знання про хід променів в опуклих лінзах і призмах, а також уміти застосовувати закон заломлення.
Принцип
При заломленні білого світла плоскоопуклою лінзою залежно від відстані пучків світла, що падають, до оптичної осі виникає розкладання окремих пучків світла на спектральні кольори.
Інша інформація для вчителів (2/4)
Навчальна мета
Цей дослід дає добрі можливості наприкінці розділу «Заломлення на лінзах» повторити як закон заломлення, так і заломлення світла на призмі, застосувавши їх до нового явища. З іншого боку, цей дослід відкриває перспективу на склад білого світла з різних кольорів аж до залежності заломлення від довжини хвилі.
Завдання
Після першого часткового досліду (великий отвір діафрагми), у якому добре видно кольорові краї світлових конусів, мета подальших дослідів - розпізнати виразне розкладання кольорів за допомогою дослідження вузьких пучків світла, близьких до осі та віддалених від осі.
Інша інформація для вчителів (3/4)
Примітка
У зв'язку з дослідженням розкладання кольорів на вгнутій лінзі можна обговорити можливості виправлення вад лінз за допомогою відповідної комбінації опуклих і вгнутих лінз.
Оскільки точку перетину заломлених пучків світла не можна однозначно зафіксувати через сферичну аберацію, що виникає, і через малу фокусну відстань, дослідження заломлення монохроматичного світла на плоскоопуклій лінзі не дало б однозначного результату.
Інша інформація для вчителів (4/4)
Вказівки щодо складання та виконання
Якщо дотримуватись заданого положення лінзи й освітлювача і ретельно виюстувати дослідну установку за допомогою пучка світла, що падає вздовж оптичної осі, досягається оптимальний результат досліду. Плоска поверхня лінзи має при цьому точно прилягати до вертикальної лінії перехрестя ліній.
Розкладання кольорів на вгнутій лінзі видно значно слабше, ніж на опуклій. Воно виникає лише тоді, коли пучок світла проходить крізь лінзу дуже далеко від осі.
Оскільки лінза освітлювача теж має хроматичні вади, у четвертому частковому досліді обов'язково слід використати пучок світла, утворений однощілинною діафрагмою, який проходить крізь лінзу освітлювача на оптичній осі.
За належного затемнення приміщення можна спостерігати майже всі кольори спектра.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Сферична й хроматична аберації - дві найвідоміші вади зображення лінзи; щоб їх виправити, у високоякісні оптичні прилади вбудовують складні системи лінз (ахромати).
Хроматична аберація виникає через те, що світло заломлюється залежно від довжини хвилі. Так, наприклад, при заломленні на призмі біле світло розщеплюється на свій спектральний колір, і можна спостерігати райдугу.
Розщеплення світла на його спектральні кольори
Завдання
Що таке колірні вади лінзи?
- Досліди розкладання білого світла на кольори при заломленні на плоскоопуклій лінзі.
Схема досліду
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість | 1 | Освітлювач галогенний, 12 В / 20 Вт | 09801-00 | 1 | 2 | Модельне тіло, плоскоопукле, f = +100 мм | 09810-04 | 1 | 3 | Модельне тіло, плосковгнуте, f = -100 мм | 09810-05 | 1 | 4 | 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 (прибл. 30 см) | 1 |
| 2 | Білий папір (DIN A4) | 1 |
| 3 | Гумка | 1 |
Складання
- Накресли прямокутне перехрестя ліній приблизно за 12 см від лівого краю свого аркуша. Точка перетину ліній - .
- Познач на вертикальній лінії по одній позначці на відстані 3 см від у кожен бік.
- Загни аркуш догори як екран на відстані приблизно 2 см від правого краю.
- Поклади плоскоопуклу лінзу (шорстким боком донизу) плоскою поверхнею на вертикальну лінію перехрестя ліній між обома позначками.
- Постав освітлювач боком з лінзою, але без діафрагми, біля лівого краю аркуша навпроти плоскої поверхні лінзи.
Виконання (1/4)
- Під'єднай освітлювач до блока живлення (12 В ~).
Дослід 1
- Пересувай освітлювач доти, доки широкий пучок світла в напрямку оптичної осі не проходитиме крізь лінзу повністю.
- Поспостерігай за краями світлових конусів в області фокуса. Запиши свої спостереження.
Виконання (2/4)
Дослід 2
- Встав п'ятищілинну діафрагму з боку лінзи освітлювача й пересувай освітлювач доти, доки середній пучок світла не йтиме точно вздовж оптичної осі.
- Поспостерігай за краями вузьких пучків світла, коли вони потрапляють на екран, і запиши свої спостереження.
- Затули три внутрішні пучки світла й познач на лінії згину (екрані) червоний і синій край обох пучків світла, а також безпосередньо за лінзою - середину обох пучків світла.
- Накресли хід червоного і синього світла, тобто з'єднай середину пучка світла (лінза) з червоним чи синім краєм (екран).
Виконання (3/4)
Дослід 3
- Встав однощілинну діафрагму в освітлювач і пересувай освітлювач угору чи вниз доти, доки пучок світла не проходитиме крізь лінзу зовсім скраю.
- Опиши розташування й послідовність кольорів, які видно за лінзою.
Виконання (4/4)
Дослід 4
- Заміни тепер плоскоопуклу лінзу плосковгнутою і повтори дослід 3.
- Запиши свої спостереження.
- Вимкни блок живлення і зніми освітлювач та модельне тіло з паперу.
Протокол
Завдання 1
10°
Питання
Питання
Завдання 2
10°
Питання
Оціни істинність такого твердження:
Розкладання кольорів тим краще й інтенсивніше, чим далі пучки світла відходять від оптичної осі після спільної точки перетину (пучки світла, віддалені від осі).
Зображення спектральних кольорів
Завдання 3
Які причини можуть мати різні за інтенсивністю колірні явища на опуклій лінзі? Перетягни слова у правильні поля! Паралельні до оптичної осі білі пучки світла, що падають ____, при проходженні крізь плоскоопуклу лінзу заломлюються ____, як ____. Проте в них розкладання кольорів видно значно ____. Отже, має існувати зв'язок між заломленням і кольором світла.
Завдання 4
Питання
Завдання 5
Питання
Питання
Додаткове завдання
Об'єктив камери як приклад системи лінз
Питання
Оціни істинність такого твердження:
Існують лінзи або системи лінз майже без колірних вад.