Камера-обскура

Схема досліду

Камера-обскура - це спрощений тип камери. Хоча камери-обскури здебільшого вже не використовують для фотографування, принцип їхньої дії унаочнює фізичні засади світлової оптики.

Принцип

Світло від об'єкта проходить крізь маленький отвір у порожнистому тілі, яке в усьому іншому не пропускає світла, і на певній відстані вловлюється екраном. На екрані виникає дійсне й перевернуте зображення, яке можна, наприклад, зберегти на світлочутливому фотопапері.

Навчальна мета

Учні дістають уявлення про засади світлової оптики: вони розрізняють відстань до зображення й відстань до предмета, знайомляться з оптичними властивостями діафрагми, і їхню увагу звертають на різкість зображення, яка з цього випливає.

Завдання

1. Учні спостерігають за різних діаметрів діафрагми мм зміни зображення на екрані й описують ці зміни.

2. Змінюючи відстань до зображення за незмінної відстані до предмета , учні спостерігають зміни розміру та яскравості зображення.

3. Для чотирьох різних положень діафрагми з мм та екрана вимірюють величини і та вносять їх у таблицю.

4. Як розмір зображення , так і розмір предмета вимірюють за допомогою лінійки й записують у таблицю.

5. Учні обчислюють у таблиці частки і та порівнюють їх між собою. При цьому встановлюють співвідношення , де називають масштабом зображення.

Побудувати камеру-обскуру доволі просто, і учні зазвичай охоче виготовляють камеру-обскуру та дослідять нею. Тому радимо дати їм відповідне домашнє завдання.

Дослід із моделлю камери-обскури має ту перевагу, що з нею можливі точні дослідження умов, які впливають на якість зображення.

Використання Перл-L у дослідженнях камери-обскури вигідне не лише тим, що зображення виходять доволі яскравими, а й тим, що завдяки окремим «точкам» зображення можна переконливо показати й обговорити, що означає різкість зображення: якщо за незмінного розташування частин камери-обскури збільшувати діаметри отвору, добре видно, як кожне «зображення» перлини стає більшим, але відстань між центрами зображень перлин не змінюється.

• Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.

Діафрагма фотооб'єктива

Як же насправді працюють фотоапарати?

Визнаємо: для сучасних фотоапаратів відповісти на це питання нелегко. Натомість камера-обскура - проста ідея, щоб робити зображення. Ще в IV столітті до н. е. Арістотель, як вважають, описав принцип камери-обскури. Навіть у природі можна спостерігати цей принцип: сонячне світло світить крізь крону дерева на лісову підстилку. Між листям утворюється багато маленьких проміжків (діафрагм), завдяки чому на лісовій підстилці видно круглі світлі плями. Ці світлі плями - зображення Сонця.

Схема досліду

1. Спостерігай за різних діаметрів діафрагми мм зміни зображення на екрані й опиши ці зміни.

2. Зміни відстань до зображення за незмінної відстані до предмета і спостерігай за розміром та яскравістю зображення.

3. Потім обчисли частки і та порівняй їх між собою.

Використання освітлювача з основою і стрижнем

• Постав основу зі стрижнем під освітлювач.

• Розмісти освітлювач на кінці оптичної лави.
• Насунь світлонепроникну діафрагму перед лінзу, а діафрагму з Перл-L - у гніздо на іншому кінці освітлювача.
• Встав діафрагму з отвором d = 5 мм у тримач діафрагм і надінь його на оправу.

Підготовка екрана

Підготуй екран:

• Візьми прозорий міліметровий папір і виріж шматок так, щоб він укривав екран.
• Загни прозорий міліметровий папір з вузьких боків приблизно на 25 мм і закріпи його на екрані за допомогою канцелярських скріпок.

• Розмісти діафрагму з отвором на оптичній лаві, а екран - за нею.
• Подбай, щоб відстані від Перл-L до діафрагми та від діафрагми до паперового екрана були приблизно однакові.

Блок живлення

Складання

• Заміни діафрагму з отвором d = 5 мм по черзі діафрагмами з d = 3; 2; 1 мм.
• Спостерігай при цьому за зміною зображення на екрані. (Зверни увагу на можливі зміни щодо різкості, розміру та яскравості зображення.)
• Опиши свої спостереження у протоколі.

• Посунь екран далі ліворуч, а потім праворуч, тобто зміни відстані до зображення b за незмінної відстані до предмета g.
• Що ти виявляєш щодо розміру та яскравості зображення?

• Виміряй для чотирьох різних положень діафрагми з та екрана величини і .

• Виміряй лінійкою також величини і .
• Під час вимірювань визначай відстані між центрами крайніх перлин або їхніх зображень.
  Внеси виміряні значення у протокол і вимкни блок живлення.

Опиши зображення!

Як змінюється зображення при зміні відстані до зображення?

Як змінюється зображення при зміні розміру отвору?