Оптика физика 8 класс формулы – Линза. Формула тонкой линзы (Зеленин С.В.). Видеоурок. Физика 11 Класс

Формулы по физике за 8 класс

ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ
Закон сохранения энергии Qотд = Qприн Количество теплоты, отданное одним телом другому, равно количеству теплоты, принятому вторым телом. Q – количество теплоты, [Дж]
Формула вычисления количества теплоты Q = cmΔt Количество теплоты – физическая величина, показывающая, какая энергия передана телу в результате теплообмена. Q – количество теплоты, [Дж]
c – удельная теплоемкость – физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо сообщить телу массой 1 кг для того, чтобы изменить его температуру на 1 °С, [Дж/кг°С]
m – масса тела, [кг]
Δt = t2 – ¬t1 – разность температур, [°С]
Формула вычисления количества теплоты при сгорании топлива Q = qm Топливо – вещество, которое в некоторых процессах выделяет тепло. Q – количество теплоты, [Дж]
q – удельная теплота сгорания топлива – физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 кг топлива, [Дж/кг]
m – масса топлива, [кг]
Формула вычисления количества теплоты, необходимого для плавления вещества Q = λm Плавление – процесс перехода вещества из твердого состояния в жидкое. Q – количество теплоты, [Дж]
λ – удельная теплота плавления – количество теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг вещества, нагретому до температуры плавления, чтобы перевести его из твёрдого состояния в жидкое, [Дж/кг]
m – масса вещества, [кг]
Формула вычисления количества теплоты при парообразовании и конденсации Q = Lm Парообразование – процесс превращения жидкости в пар. Конденсация – переход вещества в жидкое или твёрдое состояние из газообразного. Q – количество теплоты, [Дж]
L – удельная теплота парообразования и конденсации, [Дж/кг]
m – масса вещества, [кг]
Формула вычисления абсолютной влажности ρ=mпара/Vвоздуха Абсолютная влажность воздуха – количество влаги, содержащейся в одном кубическом метре воздуха. ρ – абсолютная влажность, [кг/м3]
m – масса пара, [кг]
V – объем воздуха, [м3]
Формула вычисления относительной влажности воздуха φ=ρ/ρн∙100% Относительная влажность воздуха – величина, показывающая насколько далек пар от насыщения. φ – относительная влажность
ρ – абсолютная влажность (плотность водяного пара), [кг/м3]
ρн – плотность насыщенного пара при данной температуре, [кг/м3]
Формула для вычисления КПД тепловой машины Коэффициент полезного действия (КПД) – характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии. А – полезная работа, которую совершает рабочее тело, [Дж]
Qн – количество теплоты, которое передал рабочему телу нагреватель, [Дж]
Qх – количество теплоты, которое рабочее тело передало холодильнику, [Дж]
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
Закон Ома для участка цепи I=U/R Закон Ома: сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению. I – сила тока, [А]
U – напряжение, [В]
R – сопротивление, [Ом]
Формула для вычисления удельного сопротивления проводника R=ρ*L/S
ρ=R*S/L
Удельное сопротивление – величина, характеризующая электрические свойства вещества, из которого изготовлен проводник. ρ – удельное сопротивление вещества, [Ом·мм2/м]
R – сопротивление, [Ом]
S – площадь поперечного сечения проводника, [мм2]
L – длина проводника, [м]
Законы последовательного соединения проводников I = I1 = I2 Последовательным соединением называется соединение, когда элементы идут друг за другом. I – сила тока, [А]
U – напряжение, [В]
R – сопротивление, [Ом]
Законы параллельного соединения проводников U = U1 = U2
I = I1 + I2
1/Rобщ=1/R1+1/R2
Параллельным соединением проводников называется такое соединение, при котором начала и концы проводников соединяются вместе. I – сила тока, [А]
U – напряжение, [В]
R – сопротивление, [Ом]
Формула для вычисления величины заряда. q = It Заряд – это есть произведение силы тока на время, в течение которого этот заряд протекает по проводнику. q – заряд, [Кл]
I – сила тока, [А]
t – время, [c]
Формула для нахождения работы электрического тока. A = Uq
A = UIt
Работа – это величина, которая характеризует превращение энергии из одного вида в другой, т.е. показывает, как энергия электрического тока, будет превращаться в другие виды энергии – механическую, тепловую и т. д. Работа электрического поля – это произведение электрического напряжения на заряд, протекающий по проводнику. Работа, совершаемая для перемещения электрического заряда в электрическом поле. A – работа электрического тока, [Дж]
U – напряжение на концах участка, [В]
q – заряд, [Кл]
I – сила тока, [А]
t – время, [c]
Формула электрической мощности P = A/t
P = UI
P = U2/R
Мощность – работа, выполненная в единицу времени. P – электрическая мощность, [Вт]
A – работа электрического тока, [Дж]
t – время, [c]
U – напряжение на концах участка, [В]
I – сила тока, [А]
R – сопротивление, [Ом]
Формула закона Джоуля-Ленца Q=I2Rt Закон Джоуля-Ленца: при прохождении электрического тока по проводнику количество теплоты, выделяемое в проводнике, прямо пропорционально квадрату тока, сопротивлению проводника и времени, в течение которого электрический ток протекал по проводнику. Q – количество теплоты, [Дж]
I – сила тока, [А];
t – время, [с].
R – сопротивление, [Ом].
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ
Правило правой руки Расположим правую руку так, чтобы четыре согнутых пальца совпадали с направлением магнитных линий, тогда большой палец укажет направление тока в проводнике.
Или
Если направить большой палец правой руки по направлению тока в проводнике, то четыре согнутых пальца укажут направление линий магнитного поля тока.
Правило буравчика Если вкручивать буравчик по направлению тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика укажет направление линий магнитного поля тока.
СВЕТОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ
Закон отражения света Луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр, восставленный в точку падения луча, лежат в одной плоскости, при этом угол падения луча равен углу отражения луча.
Закон преломления При увеличении угла падения увеличивается и угол преломления, то есть при угле падения, близком к 90°, преломлённый луч практически исчезает, а вся энергия падающего луча переходит в энергию отражённого. n – показатель преломления одного вещества относительно другого
Формула вычисления абсолютного показателя преломления вещества n=c/v Абсолютный показатель преломления вещества – величина, равная отношению скорости света в вакууме к скорости света в данной среде. n – абсолютный показатель преломления вещества
c – скорость света в вакууме, [м/с]
v – скорость света в данной среде, [м/с]
Закон Снеллиуса sinα/sinγ=v1/v2=n Закон Снеллиуса (закон преломления света): отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная. n – показатель преломления одного вещества относительно другого
v – скорость света в данной среде, [м/с]
Показатель преломления среды sinα/sinγ=n Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная. n – показатель преломления среды
Формула оптической силы линзы D=1/F Оптическая сила линзы – способность линзы преломлять лучи. D – оптическая сила линзы, [дптр]
F – фокусное расстояние линзы, [м]

Линза. Формула тонкой линзы (Зеленин С.В.). Видеоурок. Физика 11 Класс

Как вы уже знаете, законы преломления и отражения определяют поведение луча при его падении на границу раздела двух прозрачных сред. При этом граница раздела считалась плоской. Однако в жизни нам чаще приходится сталкиваться с криволинейными поверхностями. Одним из представителей таких границ является сфера.

Такой поверхностью, даже двумя, обладает линза. Она представляет собой один из самых важных оптических приборов.

Линзу можно представить как фигуру, образованную пересечением двух сфер. У некоторых линз одна из боковых поверхностей плоская. Эту поверхность можно представить как сферу с бесконечно большим радиусом. Конечно же, две сферы могут пересекаться различным способом (Рис. 1).

Рис. 1. Способы пересечения двух сфер.

Пересекая две сферы, можно вывести все виды линз (Рис. 2). 

Рис. 2. Виды линз. Собирающие: 1. Двояковыпуклая; 2. Плоско-выпуклая; 3. Вогнуто-выпуклая. Рассеивающие: 4. Двояковогнутая; 5. Плоско-вогнутая; 6. Выпукло-вогнутая

Для первоначального изучения особенности прохождения света через линзы нам будет достаточно рассмотреть первый тип. Рассмотрим двояковыпуклую линзу, ограниченную двумя сферическими преломляющими поверхностями. Эти поверхности обозначим, как  и . Центр первой сферы лежит в точке , второй – в точке

(Рис. 3).

На рисунке для ясности изображена линза с видимой толщиной. В действительности мы будем предполагать, что все рассматриваемые линзы очень тонкие.

Рис. 3, рис. 4. Двояковыпуклая линза

В таком случае точки  и  можно считать практически совпадающими и обозначить одной точкой . Точка  называется оптическим центром линзы. Всякая прямая, проходящая через оптический центр линзы, называется оптической осью линзы. Та из осей, которая проходит через центры обеих преломляющих поверхностей, называется главной оптической осью. Все остальные – побочные оптические оси.

Луч, идущий по какой-либо из оптических осей, проходя через линзу, практически не меняет своего направления. Действительно, для лучей, идущих вдоль оптической оси, участки обеих поверхностей линзы можно считать параллельными, ведь толщину линзы мы считаем малой (Рис. 5).

Рис. 5. Элементы линзы

При прохождении луча через плоскопараллельную пластинку световой луч претерпевает лишь параллельное смещение. Но смещением луча в очень тонкой пластинке можно пренебречь.

Если на линзу падает луч, не совпадающий ни с одной оптической осью, то он испытывает двойное преломление. Сначала на первой поверхности, ограничивающей линзу, а затем на второй, при этом луч отклоняется от своего первоначального направления.

Если через линзу пропустить пучок лучей, параллельных главной оптической оси и находящихся от нее на малом расстоянии, то после преломления все лучи пучка соберутся в одной точке, ее называют главным фокусом линзы (Рис. 6).

Рис. 6. Главный фокус линзы

Благодаря описанному свойству двояковыпуклую линзу, если она изготовлена из материала с относительным показателем преломления большим единицы, называют собирающей.

Таким образом, мы можем выделить два утверждения касательно собирающей линзы.

1. Луч, идущий вдоль одной из оптических осей собирающей линзы, при прохождении через нее не меняет своего направления.

2. Луч, который идет параллельно главной оптической оси и на небольшом расстоянии от нее, после преломления проходит через главный фокус линзы.

Теперь сделанные утверждения нужно дополнить выводом о том, как будет вести себя луч, который не проходит через оптический центр и не параллелен главной оптической оси. Для этого введем следующее определение.

Фокальной плоскостью линзы называется плоскость, которая проходит через главный фокус и перпендикулярна главной оптической оси линзы. Все точки этой плоскости, за исключением главного фокуса, называют побочными фокусами линзы.

Для чего нам нужна данная плоскость? Оказывается, если на линзу падает пучок света параллельный побочной оси, то после преломления в линзе этот лучок соберется в одном из побочных фокусов линзы.

Тогда возникает вопрос: как же найти побочный фокус, в котором соберется этот пучок (Рис. 7)?

Рис. 7. Нахождение побочного фокуса

На рисунке показан этот побочный фокус, он является пересечением побочной оптической оси, параллельной лучам пучка, с фокальной плоскостью. Попробуем обосновать, почему именно таким способом лучи преломляются в линзе (конкретно в двояковыпуклой).

Данную линзу можно представить как совокупность призм, склеенных в одно целое. Мы знаем, что всякая прима, относительный показатель преломления которой больше единицы, отклоняет луч в сторону своего основания. Поскольку мы имеем дело с набором линз, преломляющие углы которых монотонно уменьшаются при удалении от главной оптической оси, то и углы, на которые эти призмы преломляют лучи параллельного пучка, будут различными.

Чем дальше луч расположен от главной оптической оси, тем больше угол его отклонения. В конечном итоге все лучи попадают в фокус (Рис. 8).

Рис. 8. Преломление пучка света

Мы предполагали, что пучок лучей падает на линзу слева направо, но ничего не изменится, если на линзу направить идентичный пучок лучей справа налево. Этот пучок лучей, направленный параллельно главной оптической оси, вновь соберется в одной точке  во втором фокусе линзы, на некотором расстоянии от ее оптического центра.

Фокус  обычно называют передним фокусом, а  – задним фокусом линзы. Соответственно, расстояние до  называют передним фокусным расстоянием, а до  – задним фокусным расстоянием.

Рассмотрим, от чего может зависеть фокусное расстояние линзы. Совершенно ясно, что если любой луч, идущий параллельно главной оптической оси, попадает в главный фокус, то фокусное расстояние не зависит от параметров луча. Более общим утверждением будет такое: фокусное расстояние вообще не зависит от параметров источника света, но с той оговоркой, что мы рассматриваем лучи, близкие к главной оптической оси. От чего же тогда может зависеть фокусное расстояние? Во-первых, от материала, из которого изготовлена линза, во-вторых, оно зависит от кривизны поверхностей, ограничивающих линзу. Выражение, определяющее такую зависимость, называется формулой шлифовщика:

 – относительный показатель преломления

,  – радиусы боковых поверхностей линзы

Еще одной важной характеристикой линзы является ее оптическая сила .

  = дптр =

Понятно, что чем больше фокусное расстояние, тем оптическая сила меньше.

Теперь рассмотрим вопрос практического использования линзы. В первую очередь, для этого нам нужно изобрести алгоритмы, которые позволяют нам строить изображения, даваемые двояковыпуклой линзой.

Для начала введем обозначения, тонкую двояко-выпуклую линзу будем изображать отрезком со стрелочками, главная оптическая ось перпендикулярна линзе и проходит через ее оптический центр , главные фокусы линзы находятся на одинаковом расстоянии от оптического центра, по обе стороны. Фокусное расстояние, как и саму точку фокуса, обозначим . Предмет, изображение которого нам нужно получить, обозначим стрелочкой. (Пока рассмотрим случай, когда предмет расположен перпендикулярно главной оптической оси.)

Для получения изображения предмета нам достаточно построить изображения концов отрезка, более того, если один из концов отрезка лежит на главной оптической оси, то достаточно построить лишь изображение второго конца отрезка, который не принадлежит оси, затем опустить перпендикуляр на главную оптическую ось и получить изображение всего предмета.

Для этого, как уже говорилось, проведем два луча из верхнего конца предмета, найдем точку пересечения этих лучей после преломления в линзе. В качестве первого луча возьмем тот, что проходит через оптический центр, он не преломляется, а в качестве второго – луч, идущий параллельно главной оптической оси. Второй луч после преломления идет в фокус.

Получаем изображение точки, опускаем перпендикуляр на ось, соединяем полученные точки и получаем изображение предмета (Рис. 9).

Рис. 9. Построение изображения предмета

Обозначим через  расстояние от предмета до линзы и  от изображения до линзы. Отношение высоты изображения () к высоте предмета (), назовем увеличением линзы и обозначим через  гамма. Тогда можно вывести такую формулу:

Предмет обозначим , изображение – . Рассмотрим две пары подобных треугольников  (Рис. 10), и из этого можно вывести еще одну формулу:

Рис. 10. Геометрическая задача по нахождению изображения

Также из подобия треугольников  и  следует, что:

Теперь мы можем приравнять полученные равенства, производим несложные арифметические вычисления и получаем конечную формулу:

 

Двояковогнутая линза

Двояковогнутую линзу, изготовленную из материала с коэффициентом преломления большим 1, называют рассеивающей. Такое название обусловлено тем, что лучи, идущие до преломления в линзе параллельно ее главной оптической оси, после преломления отклоняются от своего направлению в сторону от главной оптической оси, в отличие от собирающей линзы. Все утверждения о ходе лучей в рассевающей линзе являются аналогами для соответствующих утверждений в собирательной линзе с той лишь разницей, что теперь говорить стоит не о ходе самих лучей, а об их продолжениях (Рис. 11).

Рис. 11.

1. Луч, проходящий через оптический центр, не преломляется

2. Луч, параллельный главной оптической оси, после преломления идет так, что его продолжение проходит через главный фокус

Луч, параллельный побочной оптической оси, после преломления идет так, что его продолжение проходит через побочный фокус, который является точкой пересечения побочной оптической оси параллельной лучу с фокальной плоскостью (Рис. 12).

Рис. 12. Преломление луча, идущего параллельно побочной оси

Формула тонкой рассевающей линзы будет иметь вид:

Полученная формула является формулой тонкой линзы, как мы видим, она связывает три величины: расстояние от предмета до линзы, расстояние от изображения до линзы и фокусное расстояние линзы. Зная два из выше приведенных параметров, мы с легкостью можем найти третий.

Важно отметить, что в задачах лишь два из этих параметров могут менять свое значение, а именно расстояние от предмета до линзы и расстояние до изображения.

 

Пример решения задачи

Задача № 1: определить увеличение, даваемое линзой, фокусное расстояние которой равно 0,26 м, если предмет отстоит от нее на расстоянии 30 см.

Решение: используем выведенные формулы.

,,

Таким образом, нам не хватает лишь расстояния до предмета. Воспользовавшись формулой тонкой линзы, найдем это расстояние:

Ответ: 6,5.

Фокусное расстояние линзы, как мы знаем, не зависит от положения предмета и от положения изображения, а определяется только лишь параметрами самой линзы. Об этом мы уже говорили, когда ознакомились с формулой шлифовщика.

Также важно отметить, что в формулу не входит размер предмета и размер изображения. И тут важно сделать еще один вывод: вышеприведенная картинка не изменится, если изображение и предмет поменять местами. Это обусловлено принципом обратимости световых лучей, о котором говорилось на прошлых уроках.

На данном уроке мы рассмотрели одно из самых важных практических приложений геометрической оптики, а именно ход лучей в тонкой линзе. Все выводы, сделанные о ходе лучей через двояковыпуклую линзу, можно применить и к другим разновидностям линз. Кроме того, мы вывели важное соотношение – формулу тонкой линзы, которая позволяет нам делать выводы об изображениях, даваемых линзой в случаях, если нам известно расстояние от предмета до линзы.

 

Список литературы

1. Жилко В.В., Маркович Я.Г. Физика. 11 класс. – 2011.

2. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М. Физика. 11 класс. Учебник.

1. Касьянов В.А. Физика, 11 класс. – 2004.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет портал «Math Us!» (Источник)

2. Интернет портал «ЗАО "Опто-Технологическая Лаборатория"» (Источник)

3. Интернет портал «ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА» (Источник)

 

Домашнее задание

1. С помощью линзы на вертикальном экране получено действительное изображение электрической лампочки. Как изменится изображение, если закрыть верхнюю половину линзы?

2. Постройте изображение предмета, помещенного перед собирающей линзой, в следующих случаях: 1. ; 2. ; 3. ; 4. .

Геометрическая оптика. Видеоурок. Физика 8 Класс

Иногда нам хочется увидеть что-то очень далекое или рассмотреть детальнее какой-то маленький объект. Конечно, сейчас каждый знает, что для этого есть бинокли, телескопы, микроскопы и т. д. Принцип действия любого из них основан на управлении светом. Самый элементарный пример – зеркало. С помощью отражения света от зеркала можно, например, заглянуть за угол. Но дальше увидеть не получится (см. рис. 1).

 

Рис. 1. Пример отражения и преломления

Кроме отражения, каждый сталкивался с преломлением света – из-за него ложка в стакане с водой или чаем кажется поломанной. Сначала люди только наблюдали эти явления, но затем, научившись ими управлять, смогли сконструировать различные приборы (как бинокли или микроскопы). Чтобы описать отражение и преломление света, придумали удобную физическую модель – геометрическая оптика.

Тень, радуга, тепло от солнечных лучей, блики на воде, разнообразие цветов – это все так или иначе связано со светом. Описать все световые явления с использованием одной модели мы не сможем. Для отражения и преломления мы построим самую простую модель распространения света.

Если посветить фонариком на стену, то можно сделать вывод, что свет распространяется по прямой. Освещенное пятно следует за движением фонарика; если на пути света попадается какой-то предмет, то он отбрасывает тень. Другой пример – свет лазерной указки. Он распространяется узким пучком (его можно рассматривать как тонкую прямую линию). Эту линию даже можно «увидеть» – например, если посветить лазером в тумане (см. рис. 2).

Рис. 2. Распространение света

В основе нашей модели будет лежать предположение, что в однородной среде луч света распространяется вдоль прямой. Наша задача – рассмотреть ситуации, в которых этот луч будет менять свое направление. Что такое однородная среда? Мы будем подразумевать, что фактически это одно вещество: воздух, стекло, вода.


 

Оптически однородная среда

Почему мы сделали оговорку – в однородной среде? И что такое оптически однородная среда?

Мы знаем, что на границе двух сред свет преломляется – из-за этого ложка в стакане воды выглядит поломанной, а дно кажется нам ближе, чем оно есть на самом деле. В разных прозрачных средах свет распространяется с разными скоростями, и именно со скоростью света можно связать способность среды преломлять свет. Так вот, под оптически однородной средой имеется в виду прозрачная среда, в разных областях которой свет распространяется с одинаковой скоростью. Таким образом, в оптически однородной среде свет будет распространяться по прямой, не изменяя своего направления.


Итак, основное понятие, с которым мы будем работать в рамках модели: световой луч – прямая, вдоль которой распространяется свет. Таким образом, описывая распространение света, мы будем изображать световые лучи геометрическими лучами (рисунок). Отсюда и название модели – геометрическая оптика.


 

Явления на границе раздела двух сред

На границе раздела двух сред происходят интересные явления. Рассмотрим, например, распространение звука. Вообще звук в твердом теле распространяется лучше и быстрее, чем в воздухе: если приложить ухо к длинному сплошному предмету (монолитные ворота, кузов автомобиля, рельса) и легонько постучать по нему с другой стороны, то стук будет слышно лучше, чем по воздуху. Но если вы закроете дверь в комнату, то звуки, которые раздаются в соседней комнате, будут слышны хуже. Странная вещь: дверь должна лучше проводить звук, а становится слышно хуже. Дело в том, что большая часть звука от двери отражается и не проходит дальше. А потом та часть, которая все-таки прошла дальше, еще раз отражается на второй границе, «дверь – воздух» (см. рис. 3).

Рис. 3. Отражение звука

Похожее явление можно наблюдать и с распространением света. Например, стекло тоже частично отражает свет – в солнечный день в окно может быть не видно, что происходит внутри комнаты. Наоборот, больше видно отражение того, что снаружи. Это связано с тем, что стекло отражает большую часть света, которое попадает на него снаружи.

То есть на границе раздела сред происходят вещи, которые мы не сможем объяснить, используя модель геометрической оптики и прямолинейного распространения света. Чтобы объяснить эти и другие явления, нам понадобятся другие, более сложные модели света, которые мы будем изучать позже.


Итак, мы считаем, что свет распространяется прямолинейно. Но если мы можем с помощью зеркала пускать солнечный зайчик (и даже управлять его передвижением), значит, свет может менять направление. Мы уже приводили и другой пример изменения направления света – «поломанная» ложка в стакане с чаем. Сегодня мы подробно поговорим об этих двух явлениях – отражении света от зеркальной поверхности и его преломлении на границе двух сред.

Первый закон геометрической оптики мы уже практически сформулировали, когда определялись с моделью и говорили о распространении света вдоль прямой линии.

В однородной среде свет распространяется прямолинейно. Отсюда следует вывод: свет не может огибать непрозрачные препятствия, если среда, в которой они находятся, оптически однородна. В область, находящуюся за препятствием, свет не попадает, и наблюдается тень (см. рис. 4).

Рис. 4. Изображение лучей света, падающих на предмет

В геометрии мы рассматривали луч и прямую как линии, толщина которых не важна при решении данной задачи. В примере с лучом лазерной указки нам действительно толщина луча не очень важна. То есть мы можем считать луч лазерной указки лучом в математическом смысле – нам не важны ни размер источника (можно считать его точкой), ни толщина луча.

Если вместо лазера источником света будет лампочка, то мы можем ее также считать точечным источником света, от которого во все стороны расходятся световые лучи. С тенью от такого источника все просто. А если источник света достаточно большой, чтобы в данную точку (см. рис. 5) свет от его одной части попадал, а от другой не попадал? Как быть в этом случае?

Рис. 5. Изображение лучей света от источника больших размеров

Например, свет от прожектора: его можно продолжать рассматривать как точечный источник, если речь о передаче сообщения маяком кораблю, или искать другую модель, если речь о птице, которая попала в луч прожектора.

Рассмотрим образование тени от двух точечных источников света  и .

Рис. 6. Образование тени от двух источников света

Например, дерево освещается двумя фонарями у дороги. От каждого источника образуется тень: область, в которую не попадает свет от этого источника. Но туда может попадать свет от второго источника. Такая область называется полутенью. Если две полутени накладываются друг на друга, то в область пересечения не попадает свет ни от одного источника и эта область является тенью.

А если источник света протяженный, его можно рассматривать как совокупность точечных источников. И, чтобы определить границы тени и полутени, достаточно рассмотреть распространение света от крайних точек (см. рис. 7).

Рис. 7. Образование тени от источника света больших размеров


 

Солнечное затмение

Раз в несколько лет жители Земли наблюдают солнечное затмение. Это явление как раз и есть образование тени и полутени от Луны как от препятствия на пути солнечного света.

Угловой размер Солнца (источника) сравним с угловым размером Луны (преграды), то есть размеры солнечного и лунного дисков на небосводе выглядят с Земли приблизительно одинаковыми. А это значит, что Солнце нельзя считать точечным источником света. Будем считать его совокупностью точечных источников.

Рассмотрим образование тени и полутени от крайних точек солнечного диска, расположенных по его периметру. Понятно, что остальные точечные источники занимают промежуточное положение. То есть, если в область тени не поступает свет от крайних точек Солнца, значит, не поступит свет и от всех остальных его точек. В области тени Солнца на небосводе не видно совсем (см. рис. 8).

Рис. 8. Образование солнечного затмения

В область полутени свет как минимум из одной крайней точки Солнца поступает и как минимум из одной крайней точки не поступает. Ход световых лучей от других точек Солнца в данную точку полутени можно проследить. В области полутени на небосводе видна некоторая часть Солнца, и такая картинка наверняка вам знакома (см. рис. 9).

Рис. 9. Солнечное затмение


Каждый, кто играл с фонариком или лазерной указкой у зеркала или пускал солнечных зайчиков, интуитивно понимает, что свет отражается под тем же углом, что и падает. Сформулируем строгую закономерность.

Падающий и отраженный лучи и перпендикуляр к отражающей поверхности, опущенный в точку падения луча, лежат в одной плоскости (см. рис. 10).

Рис. 10. Отражение света от зеркальной поверхности

Это естественно, луч не меняет своего направления относительно плоскости. Второй закон:

Угол падения равен углу отражения. Углом падения мы назовем угол между падающим лучом и перпендикуляром к отражающей поверхности. На рисунке это угол . Углом отражения назовем угол между отраженным лучом и перпендикуляром, на рисунке – угол .


 

Перпендикуляр к поверхности

Что такое перпендикуляр к плоскости – это интуитивно понятно. Позже на уроках геометрии мы изучим строгое определение: перпендикуляр к плоскости – это прямая, которая перпендикулярна любой прямой в этой плоскости (см. рис. 11).

Рис. 11. Перпендикуляр к плоскости

А вот что такое перпендикуляр к кривой поверхности? Рассмотрим, например, цилиндрическую поверхность. В сечении цилиндр дает окружность, касательную к окружности мы уже умеем строить (ссылка на урок геометрии). Если перемещать луч по поверхности, он будет в каждой точке отражаться так, как если бы отражался от касательной к окружности (см. рис. 12).

Рис. 12. Перпендикуляр к окружности

А теперь представьте, что у нас не

Конспект "Введение в оптику" - УчительPRO

Источники света. Прямолинейное распространение света. Отражение света. Зеркала. Преломление света. Линзы. Оптические приборы. Дисперсия света и цвета тел. Фотография и полиграфия. Корпускулярно-волновой дуализм.

Введение в оптику

Свет или видимое излучение – это электромагнитные волны, вызывающие у человека зрительные ощущения. Такой способностью обладают волны только с определёнными частотами: 4·1014 – 8·1014 Гц (см. § 11-е). Однако, например, пчёлы способны видеть ультрафиолет из диапазона 8·1014 – 300·1014 Гц. А специальные приборы «ночного видения» воспринимают окружающий мир благодаря его инфракрасному излучению с частотой менее 4·1014 Гц.

Три названных вида излучения обладают многими схожими свойствами. Поэтому видимое, ультрафиолетовое и инфракрасное излучения объединяют общим названием оптические излучения, а раздел физики, занимающийся их изучением, называют оптикой.

По способу происхождения излучения все источники света разделяют на тепловые и люминесцентные. Тепловые источники имеют высокую температуру. Например, всякое тело, нагретое выше 500 °С, испускает свет красного цвета, выше 1000 °С – жёлтого, выше 1500 °С – белого.

Закон независимости распространения света утверждает, что световые пучки, пересекаясь, не влияют друг на друга. Этот закон справедлив для световых пучков небольшой интенсивности (к ним относятся свет большинства окружающих нас источников).

Световой луч – это линия, указывающая преобладающее направление распространения энергии электромагнитной волны в пучке света. Световой луч является геометрической моделью пучка света. Характерной особенностью светового луча является его прямолинейность, если свет распространяется в однородной среде.

Закон прямолинейного распространения света утверждает, что лучи света, распространяющегося в прозрачной однородной среде, являются прямыми линиями.

Изображения предметов в плоском зеркале являются мнимыми, так как кажутся расположенными там, где свет отсутствует. Кроме того, изображения находятся позади зеркала на таком же расстоянии от него, как и сами предметы, и равны им по размерам.

Кроме плоских зеркал, существуют сферические, параболические, эллиптические и другие зеркала. Они применяются в прожекторах и телескопах. Сферические зеркала представляют собой часть шарообразной поверхности и могут быть выпуклыми или вогнутыми.

Преломлением света называют изменение направления луча на границе раздела двух сред, при котором свет переходит во вторую среду. Чем больше показатель преломления отличается от единицы, тем больше угол, на который отклоняется луч, переходя из вакуума в среду.

Закон преломления света: 1. Луч падающий, луч преломлённый и перпендикуляр к границе раздела сред в точке излома луча лежат в одной плоскости. 2. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления – постоянная величина, не зависящая от углов. 

Принцип обратимости световых лучей. При отражении или преломлении света падающий и отражённый лучи всегда можно поменять местами. Это означает, что ход лучей не изменится, если изменить их направления на противоположные.

Линзой называют прозрачное тело, ограниченное сферическими или плоско-сферическими поверхностями. Всякая линза, которая в средней части тоньше, чем по краям, в вакууме или газе будет рассеивающей линзой. И наоборот: всякая линза, которая в средней части толще, чем по краям, будет собирающей линзой.

законы света  Введение в оптику. Линзы

 

 

Конспект темы «Введение в оптику». Следующая тема:

Линзы. Оптическая сила линзы. Видеоурок. Физика 8 Класс

На данном уроке вы узнаете, что такое линза, какие бывают линзы. Познакомитесь с главными точками и линиями линзы. Узнаете, что такое мнимый и действительный фокус линзы.

Главным применением законов преломления света являются линзы.

Что такое линза?

Само слово «линза» означает «чечевица».

Линзой называют прозрачное тело, ограниченное с двух сторон сферическими поверхностями.

Рассмотрим, как работает линза на принципе преломления света.

Рис. 1. Двояковыпуклая линза

Линза может быть разбита на несколько отдельных частей, каждая из которых представляет собой стеклянную призму. Верхнюю часть линзы представим в виде трехгранной призмы: падая на нее, свет преломляется и смещается в сторону основания. Все следующие части линзы представим как трапеции, в которых луч света проходит внутрь и снова выходит, смещаясь в направлении (рис. 1).

Виды линз (рис. 2)

Рис. 2. Виды линз

Собирающие линзы

1 – двояковыпуклая линза

2 – плоско-выпуклая линза

3 – выпукло-вогнутая линза

Рассеивающие линзы

4 – двояковогнутая линза

5 – плоско-вогнутая линза

6 – выпукло-вогнутая линза

Обозначение линз

Тонкая линза – это линза, толщина которой много меньше радиусов, ограничивающих ее поверхность (рис. 3).

 

Рис. 3. Тонкая линза

Видим, что радиус  одной сферической поверхности и  другой сферической поверхности больше, чем толщина линзы α.

Линза преломляет свет определенным образом. Если линза собирающая, то лучи собираются в одной точке. Если линза рассеивающая, то лучи рассеиваются.

Для обозначения различных линз введен специальный рисунок (рис. 4).

Рис. 4. Схематическое изображение линз

1 – схематическое изображение собирающей линзы

2 – схематичное изображение рассеивающей линзы

Точки и линии линзы:

1. Оптический центр линзы

2. Главная оптическая ось линзы (рис. 5)

3. Фокус линзы

4. Оптическая сила линзы

 

Рис. 5. Главная оптическая ось и оптический центр линзы

Главная оптическая ось – воображаемая линия, которая проходит через центр линзы и перпендикулярна плоскости линзы. Точка О является оптическим центром линзы. Все лучи, проходящие через эту точку, не преломляются.

Другая важная точка линзы – фокус (рис. 6). Он располагается на главной оптической оси линзы. В точке фокуса пересекаются все лучи, которые падают на линзу параллельно главной оптической оси.

Рис. 6. Фокус линзы

У каждой линзы два фокуса. Мы будем рассматривать равнофокусную линзу, то есть когда фокусы стоят от линзы на одинаковом расстоянии.

Расстояние между центром линзы и фокусом называется фокусным расстоянием (отрезок  на рисунке). Второй фокус расположен с обратной стороны линзы.

Следующая характеристика линзы – это оптическая сила линзы.

Оптическая сила линзы (обозначается ) – это способность линзы преломлять лучи. Оптическая сила линзы – обратное значение фокусного расстояния:

Фокусное расстояние измеряется в единицах длины.

За единицу оптической силы выбрана такая единица измерения, при которой фокусное расстояние равно одному метру. Такая единица оптической силы называется диоптрия.

У собирающих линз впереди оптической силы ставится знак «+», а если линза рассеивающая, то перед оптической силой ставится знак «-».

Единица диоптрия записывается следующим образом:

Для каждой линзы существует еще одно важное понятие. Это мнимый фокус и действительный фокус.

Действительный фокус – это такой фокус, который образован лучами, преломившимися в линзе.

Мнимый фокус – это фокус, который образуется продолжениями лучей, прошедших через линзу (рис. 7).

Мнимый фокус, как правило, у рассеивающей линзы.

Рис. 7. Мнимый фокус линзы

Вывод

На данном уроке вы узнали, что такое линза, какие бывают линзы. Познакомились с определением тонкой линзы и главными характеристиками линз и узнали, что такое мнимый фокус, действительный фокус, и в чем их различие.

 

Список литературы

  1. Генденштейн Л.Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. /Под ред. Орлова В.А., Ройзена И.И. Физика 8. – М.: Мнемозина.
  2. Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
  3. Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. – М.: Просвещение.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

  1. Tak-to-ent.net (Источник).
  2. Tepka.ru (Источник).
  3. Megaresheba.ru (Источник).

 

Домашнее задание

  1. Задание 1. Определите оптическую силу собирающей линзы с фокусным расстоянием 2 метра.
  2. Задание 2. Каково фокусное расстояние линзы, оптическая сила которой равна 5 диоптрий?
  3. Задание 3. Может ли двояковыпуклая линза иметь отрицательную оптическую силу?

Геометрическая оптика - Физика - 8 класс

Геометрическая оптика 8 класс Разработала : Мельникова Е.В. учитель физики КГУ «СОШ №2»

Геометрическая оптика

8 класс

Разработала : Мельникова Е.В.

учитель физики КГУ «СОШ №2»

Содержание 1. Линзы. 2. Оптическая сила линзы. 3. Изображения, даваемые линзой. 4. Формула тонкой линзы. 5. Линейное увеличение линзы. 6. Оптические приборы. 7. Глаз как оптическая система.

Содержание

  • 1. Линзы.
  • 2. Оптическая сила линзы.
  • 3. Изображения, даваемые линзой.
  • 4. Формула тонкой линзы.
  • 5. Линейное увеличение линзы.
  • 6. Оптические приборы.
  • 7. Глаз как оптическая система.
Линзы 1. Линзы  Текст слайда Линзой называется  прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями.

Линзы

1. Линзы

Текст слайда

Линзой называется

прозрачное тело,

ограниченное двумя

сферическими поверхностями.

Тонкая линза Линза, толщина которой пренебрежимо мала по сравнению с радиусами кривизны ее поверхности называют тонкой.

Тонкая линза

Линза, толщина которой пренебрежимо мала по сравнению с радиусами кривизны ее поверхности называют тонкой.

Виды линз Собирающая Рассеивающая  линза , после прохождения через которую параллельные лучи сходятся в одной точке линза , после прохождения через которую параллельные лучи расходятся так, что их продолжения собираются в одной точке перед линзой

Виды линз

Собирающая

Рассеивающая

  • линза , после прохождения через которую параллельные лучи сходятся в одной точке
  • линза , после прохождения через которую параллельные лучи расходятся так, что их продолжения собираются в одной точке перед линзой
Собирающая Рассеивающая      толщина линзы в середине меньше чем у краев – двояковогнутая – плосковогнутая – выпукловогнутая толщина линзы в середине больше чем у краев – двояковыпуклые – плосковыпуклые – вогнуто-выпуклая

Собирающая

Рассеивающая

  • толщина линзы в середине меньше чем у краев
  • – двояковогнутая
  • – плосковогнутая
  • – выпукловогнутая
  • толщина линзы в середине больше чем у краев

– двояковыпуклые

– плосковыпуклые

– вогнуто-выпуклая

Характеристики линз a b O  Главная оптическая ось линзы – это прямая (ав), проведенная  через центры сферических поверхностей. Оптический центр линзы – это точка О, лежащая на оптической  оси в центре линзы. Побочная оптическая ось- любая прямая, проходящая через оптический центр

Характеристики линз

a

b

O

Главная оптическая ось линзы это прямая (ав), проведенная

через центры сферических поверхностей.

Оптический центр линзы это точка О, лежащая на оптической

оси в центре линзы.

Побочная оптическая ось- любая прямая, проходящая через оптический центр

Фокусы линзы F F Фокус – это точка, в которой соберется после преломления пучок, параллельный главной оптической оси Каждая линза имеет два фокуса, необходимо напомнить учащимся об обратимости хода лучей.

Фокусы линзы

F

F

Фокус – это точка, в которой соберется после преломления пучок, параллельный главной оптической оси

Каждая линза имеет два фокуса, необходимо напомнить учащимся об обратимости хода лучей.

Фокус мнимый Фокус действительный F F У каждой линзы два фокуса – по одному с каждой стороны.

Фокус мнимый

Фокус действительный

F

F

У каждой линзы два фокуса – по одному с каждой стороны.

O a b  F F F F Расстояние от оптического центра линзы до фокуса линзы, называют фокусным расстоянием - F  Фокальная плоскость- плоскость, проведенная через фокус перпендикулярно к главной оптической оси

O

a

b

F

F

F

F

Расстояние от оптического центра линзы до фокуса линзы, называют фокусным расстоянием - F

Фокальная плоскость- плоскость, проведенная через фокус перпендикулярно к главной оптической оси

O a b  F F F F Расстояние от оптического центра линзы до фокуса линзы, называют фокусным расстоянием - F  Фокальная плоскость- плоскость, проведенная через фокус перпендикулярно к главной оптической оси 0 для собирающих линз. D "

2. Оптическая сила линзы

Величина, обратная фокусному расстоянию линзы, называется ее оптической силой. Оптическая сила обозначается буквой D .

дптр

За единицу оптической силы принята диоптрия .

1 диоптрия – это оптическая сила линзы, фокусное расстояние которой равно 1 м.

D 0 для собирающих линз.

D

3. ПОСТРОЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ В ЛИНЗАХ Луч, проходящий через оптический центр линзы не преломляется

3. ПОСТРОЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ В ЛИНЗАХ

Луч, проходящий через оптический центр линзы не преломляется

ПОСТРОЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ В ЛИНЗАХ Луч, параллельный главной оптической оси проходит через фокус

ПОСТРОЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ В ЛИНЗАХ

  • Луч, параллельный главной оптической оси проходит через фокус
ПОСТРОЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ В ЛИНЗАХ Луч, проходящий через фокус, после преломления пойдёт параллельно главной оптической оси

ПОСТРОЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ В ЛИНЗАХ

  • Луч, проходящий через фокус, после преломления пойдёт параллельно главной оптической оси
Предмет находится между линзой и главным фокусом Изображение мнимое,  увеличенное,  прямое. F F

Предмет находится между линзой и главным фокусом

Изображение

мнимое,

увеличенное,

прямое.

F

F

Предмет находится в фокусе Изображение нет F F

Предмет находится в фокусе

  • Изображение нет

F

F

Предмет находится между главным фокусом и двойным фокусом Изображение действительное, перевёрнутое, увеличенное. 2F 2F F F

Предмет находится между главным фокусом и двойным фокусом

Изображение

действительное,

перевёрнутое,

увеличенное.

2F

2F

F

F

Предмет находится на двойном фокусном расстоянии Изображение действительное, перевёрнутое, в натуральную величину 2F 2F F F

Предмет находится на двойном фокусном расстоянии

Изображение действительное,

перевёрнутое,

в натуральную величину

2F

2F

F

F

Предмет находится за  двойным фокусным расстоянием Изображение действительное, перевёрнутое, уменьшенное 2F 2F F F

Предмет находится за двойным фокусным расстоянием

действительное,

перевёрнутое,

уменьшенное

2F

2F

F

F

Предмет находится за  двойным фокусным расстоянием Изображение действительное, перевёрнутое, уменьшенное 2F 2F F F 0 для собирающей линзы, Ff0 для действительного изображения, fd0, если на линзу падает расходящийся пучок света, d"

4. ФОРМУЛА ЛИНЗЫ

где d - расстояние от линзы до источника,

f - расстояние от линзы до изображения ,

F - фокусное расстояние линзы

F0 для собирающей линзы, F

f0 для действительного изображения,

f

d0, если на линзу падает расходящийся пучок света,

d

5. Линейное увеличение линзы (Г) Г=  h F 0 F d f H h- высота предмета H- высота изображения  d- расстояние от линзы до предмета f- расстояние от линзы до изображения

5. Линейное увеличение линзы (Г)

Г=

h

F

0

F

d

f

H

h- высота предмета

H- высота изображения

d- расстояние от линзы до предмета

f- расстояние от линзы до изображения

6. Оптические приборы – это устройства, в которых излучение какой-либо области спектра (ультрафиолетовой, видимой, инфракрасной) преобразуется (пропускается, отражается, преломляется, поляризуется) для нормального восприятия их человеческим глазом.

6. Оптические приборы

  • – это устройства, в которых излучение какой-либо области спектра (ультрафиолетовой, видимой, инфракрасной) преобразуется (пропускается, отражается, преломляется, поляризуется) для нормального восприятия их человеческим глазом.
Оптические приборы Приборы для рассматривания мелких объектов Приборы для рассматривания далеких объектов Лупа Зрительная труба Телескоп Микроскоп

Оптические приборы

Приборы для рассматривания мелких объектов

Приборы для рассматривания далеких объектов

Лупа

Зрительная труба

Телескоп

Микроскоп

Проекционный аппарат Оптический прибор, предназначенный для получения на экране действительных изображений предметов в увеличенном или уменьшенном виде.   Принцип устройства: предмет и изображение помещают между фокусом и двойным фокусом линзы и освещают. На экране получают увеличенное, действительное изображение предмета. Прибор состоит из: осветительной и проекционной части.

Проекционный аппарат

  • Оптический прибор, предназначенный для получения на экране действительных изображений предметов в увеличенном или уменьшенном виде.
  • Принцип устройства: предмет и изображение помещают между фокусом и двойным фокусом линзы и освещают. На экране получают увеличенное, действительное изображение предмета.
  • Прибор состоит из: осветительной и проекционной части.
Виды проекционных приборов Диаскопический проекционный аппарат — изображения создаются при помощи лучей света, проходящих через светопроницаемый носитель с изображением. Это самый распространённый вид проекционных аппаратов. К ним относят такие приборы как: кинопроектор, диапроектор, фотоувеличитель, проекционный фонарь, кодоскоп и др. Эпископический  проекционный аппарат — создаёт изображения непрозрачных предметов путём проецирования отраженных лучей света. К ним относятся эпископы, мегаскоп. Эпидиаскопический  проекционный аппарат — формирует на экране комбинированые изображения как прозрачных, так и непрозрачных объектов.

Виды проекционных приборов

  • Диаскопический проекционный аппарат — изображения создаются при помощи лучей света, проходящих через светопроницаемый носитель с изображением. Это самый распространённый вид проекционных аппаратов. К ним относят такие приборы как: кинопроектор, диапроектор, фотоувеличитель, проекционный фонарь, кодоскоп и др.
  • Эпископический проекционный аппарат — создаёт изображения непрозрачных предметов путём проецирования отраженных лучей света. К ним относятся эпископы, мегаскоп.
  • Эпидиаскопический проекционный аппарат — формирует на экране комбинированые изображения как прозрачных, так и непрозрачных объектов.
Проекционный аппарат

Проекционный аппарат

Фотоаппарат Прибор с помощью которого получают действительное уменьшенное изображение предметов на экране (фотопленке). Представляет собой закрытую светонепроницаемую камеру.

Фотоаппарат

  • Прибор с помощью которого получают действительное уменьшенное изображение предметов на экране (фотопленке). Представляет собой закрытую светонепроницаемую камеру.
Строение фотоаппарата 1 – объектив (собирающая линза) 2 – предмет 3 – светочувствительная плёнка 4 - затвор 2 Во время фотографирования объектив открывают при помощи специального затвора и изображение попадает на светочувствительную плёнку. Под действием света состав плёнки изменяется и изображение запечатлевается на ней 4 1 3

Строение фотоаппарата

1 – объектив (собирающая линза)

2 – предмет

3 – светочувствительная плёнка

4 - затвор

2

Во время фотографирования объектив открывают при помощи специального затвора и изображение попадает на светочувствительную плёнку. Под действием света состав плёнки изменяется и изображение запечатлевается на ней

4

1

3

Лупа . Лу́па — оптическая система, состоящая из линзы или нескольких линз, предназначенная для увеличения и наблюдения мелких предметов, расположенных на конечном расстоянии. Используется во многих областях человеческой деятельности, в том числе в биологии, медицине, археологии, банковском и ювелирном деле, криминалистике, при ремонте часов и радиоэлектронной техники,  а также в филателии,  нумизматике и бонистике.

Лупа .

  • Лу́па — оптическая система, состоящая из линзы или нескольких линз, предназначенная для увеличения и наблюдения мелких предметов, расположенных на конечном расстоянии. Используется во многих областях человеческой деятельности, в том числе в биологии, медицине, археологии, банковском и ювелирном деле, криминалистике, при ремонте часов и радиоэлектронной техники,

а также в филателии,

нумизматике и бонистике.

Лупа - оптический прибор для рассматривания мелких объектов, плохо различимых глазом. Наблюдаемый предмет помещают от лупы на расстоянии, немного меньшем её фокусного расстояния. В этих условиях лупа даёт прямое, увеличенное и мнимое изображение оптическое предмета.
  • Лупа - оптический прибор для рассматривания мелких объектов, плохо различимых глазом. Наблюдаемый предмет помещают от лупы на расстоянии, немного меньшем её фокусного расстояния. В этих условиях лупа даёт прямое, увеличенное и мнимое изображение оптическое предмета.
После прохождения лупы лучи от предмета ещё раз преломляются в глазу и собираются в его дальней точке. Они попадают в глаз под углом, большим, чем лучи от предмета в отсутствие лупы; этим и объясняется увеличивающее действие лупы.
  • После прохождения лупы лучи от предмета ещё раз преломляются в глазу и собираются в его дальней точке. Они попадают в глаз под углом, большим, чем лучи от предмета в отсутствие лупы; этим и объясняется увеличивающее действие лупы.
Микроскоп. Прибор, предназначенный для получения увеличенных изображений, а также измерения объектов или деталей структуры, невидимых невооружённым глазом.

Микроскоп.

  • Прибор, предназначенный для получения увеличенных изображений, а также измерения объектов или деталей структуры, невидимых невооружённым глазом.
Микроскоп представляет собой комбинацию двух линз или систем линз. Увеличением микроскопа называется отношение угла зрения φ, под которым виден предмет при наблюдении через микроскоп, к углу зрения ψ при наблюдении невооруженным глазом с расстояния наилучшего зрения d 0 =25см.

Микроскоп представляет собой комбинацию двух линз или систем линз.

Увеличением микроскопа называется отношение угла зрения φ, под которым виден предмет при наблюдении через микроскоп, к углу зрения ψ при наблюдении невооруженным глазом с расстояния наилучшего зрения d 0 =25см.

Микроскоп представляет собой комбинацию двух линз или систем линз. Увеличением микроскопа называется отношение угла зрения φ, под которым виден предмет при наблюдении через микроскоп, к углу зрения ψ при наблюдении невооруженным глазом с расстояния наилучшего зрения d 0 =25см.  Телескоп  – это оптический прибор для наблюдения небесных тел (планет, звёзд, комет и т.д.)

Телескоп – это оптический прибор для наблюдения небесных тел (планет, звёзд, комет и т.д.)

История изобретения телескопов  Первый телескоп-рефрактор был сконструирован в 1609 году Галилеем. Галилей, основываясь на слухах об изобретении голландцами зрительной трубы, разгадал её устройство и изготовил образец, который впервые использовал для астрономических наблюдений. Все телескопы Галилея были весьма несовершенны, но несмотря на это, в течение двух первых лет наблюдений ему удалось обнаружить четыре спутника планеты Юпитер, фазы Венеры, пятна на Солнце, горы на поверхности Луны (дополнительно была измерена их высота), наличие у диска Сатурна придатков в двух противоположных точках (природу этого явления Галилей разгадать не смог).

История изобретения телескопов

Первый телескоп-рефрактор был сконструирован в 1609 году Галилеем. Галилей, основываясь на слухах об изобретении голландцами зрительной трубы, разгадал её устройство и изготовил образец, который впервые использовал для астрономических наблюдений. Все телескопы Галилея были весьма несовершенны, но несмотря на это, в течение двух первых лет наблюдений ему удалось обнаружить четыре спутника планеты Юпитер, фазы Венеры, пятна на Солнце, горы на поверхности Луны (дополнительно была измерена их высота), наличие у диска Сатурна придатков в двух противоположных точках (природу этого явления Галилей разгадать не смог).

Виды телескопов Рефракторные  (линзовые) Рефлекторные (зеркальные)

Виды телескопов

Рефракторные

(линзовые)

Рефлекторные

(зеркальные)

Устройство телескопа  Телескоп-рефрактор содержит два основных узла: линзовый объектив и окуляр. Объектив создаёт действительное уменьшенное обратное изображение бесконечно удалённого предмета в фокальной плоскости. Это изображение рассматривается в окуляр как в лупу. В силу того, что каждая отдельно взятая линза обладает различными аберрациями, обычно используются сложные объективы. Такие объективы представляют собой выпуклые и вогнутые линзы, составленные и склеенные с тем, чтобы минимизировать аберрации.

Устройство телескопа

Телескоп-рефрактор содержит два основных узла: линзовый объектив и окуляр. Объектив создаёт действительное уменьшенное обратное изображение бесконечно удалённого предмета в фокальной плоскости. Это изображение рассматривается в окуляр как в лупу. В силу того, что каждая отдельно взятая линза обладает различными аберрациями, обычно используются сложные объективы. Такие объективы представляют собой выпуклые и вогнутые линзы, составленные и склеенные с тем, чтобы минимизировать аберрации.

Телескопы в Казахстане Астрофизический институт - один из старейших академических институтов Казахстана. При институте Астрофизики есть три Обсерватории: две из них находятся в горах на высоте 2800 м над уровнем моря. Это Тянь-Шаньская обсерватория в районе Большого Алма-Атинского озера и Ассы-Тургеньская в 100 км к востоку от Алматы, действующая с 1980г. Третья обсерватория находится на территории института, расположенном на Каменском Плато.

Телескопы в Казахстане

Астрофизический институт - один из старейших академических институтов Казахстана. При институте Астрофизики есть три Обсерватории: две из них находятся в горах на высоте 2800 м над уровнем моря. Это Тянь-Шаньская обсерватория в районе Большого Алма-Атинского озера и Ассы-Тургеньская в 100 км к востоку от Алматы, действующая с 1980г. Третья обсерватория находится на территории института, расположенном на Каменском Плато.

7. Глаз как оптическая система  В древности глазам приписывали мистические свойства. Они символизировали смысл и суть жизни, их изображение считали амулетами и оберегами. Древние греки рисовали красивые вытянутые глаза на носу кораблей, а египтяне на пирамидах изображали всевидящее око бога Ра.  Большую  часть  информации об  окружающем мире мы получаем благодаря зрению. Органом зрения человека является глаз —  один из самых совершенных и вместе с тем простых оптических приборов.

7. Глаз как оптическая система

В древности глазам приписывали мистические свойства. Они символизировали смысл и суть жизни, их изображение считали амулетами и оберегами. Древние греки рисовали красивые вытянутые глаза на носу кораблей, а египтяне на пирамидах изображали всевидящее око бога Ра.

Большую  часть  информации об  окружающем мире мы получаем благодаря зрению. Органом зрения человека

является глаз —  один из самых совершенных

и вместе с тем простых оптических приборов.

Строение глаза

Строение глаза

 Глаз  человека имеет шарообразную форму.  Диаметр глазного яблока около  2,5  см.  Снаружи  глаз покрыт плотной непрозрачной  оболочкой — склерой. Передняя часть склеры переходит в прозрачную роговую оболочку – роговицу,  которая  действует  как  собирающая линза  и  обеспечивает  75 %  способности  глаза преломлять свет.

Глаз  человека имеет шарообразную форму.  Диаметр глазного яблока около  2,5  см.  Снаружи  глаз покрыт плотной непрозрачной  оболочкой — склерой. Передняя часть склеры переходит в прозрачную роговую

оболочку – роговицу, 

которая  действует  как 

собирающая линза  и 

обеспечивает 

75 %  способности  глаза

преломлять свет.

Упрощенная оптическая система глаза Поток излучения, отраженный от наблюдаемого предмета, проходит через оптическую систему глаза и фокусируется на внутренней поверхности глаза – сетчатой оболочке, образуя на ней действительное, перевернутое и уменьшенное изображение (мозг «переворачивает» обратное изображение, и оно воспринимается как прямое). Оптическую систему глаза составляют роговица, водянистая влага, хрусталик и стекловидное тело. Особенностью этой системы является то, что последняя среда, проходимая светом непосредственно перед образованием изображения на сетчатке, обладает показателем преломления, отличным от единицы .

Упрощенная оптическая система глаза

Поток излучения, отраженный от наблюдаемого предмета, проходит через оптическую систему глаза и фокусируется на внутренней поверхности глаза – сетчатой оболочке, образуя на ней действительное, перевернутое и уменьшенное изображение (мозг «переворачивает» обратное изображение, и оно воспринимается как прямое). Оптическую систему глаза составляют роговица, водянистая влага, хрусталик и стекловидное тело. Особенностью этой системы является то, что последняя среда, проходимая светом непосредственно перед образованием

изображения на сетчатке, обладает

показателем преломления,

отличным от единицы .

Аккомодация Аккомодация  – это способность глаза приспосабливаться к четкому различению предметов, расположенных на разных расстояниях от глаза. Аккомодация происходит путем изменения кривизны поверхностей хрусталика при помощи натяжения или расслабления ресничного тела. Когда ресничное тело натянуто, хрусталик растяги- вается и его радиусы кривизны увеличиваются. При уменьшении натяжения мышцы хрусталик под действием упругих сил увеличивает свою кривизну.

Аккомодация

Аккомодация  – это способность глаза приспосабливаться к четкому различению предметов, расположенных на разных расстояниях от глаза. Аккомодация происходит путем изменения кривизны поверхностей хрусталика при помощи натяжения

или расслабления ресничного тела. Когда

ресничное тело натянуто, хрусталик растяги-

вается и его радиусы кривизны увеличиваются.

При уменьшении натяжения мышцы хрусталик

под действием упругих сил увеличивает свою

кривизну.

Миопия Миопия – данное состояние часто называют близорукостью. Она возникает, когда параллельные лучи света, попадающие в глаз, фокусируются перед сетчаткой.  Для получения четкого изображения перед роговицей необходимо поместить вогнутую корригирующую линзу.

Миопия

Миопия – данное состояние часто называют близорукостью.

Она возникает, когда параллельные лучи света,

попадающие в глаз, фокусируются перед сетчаткой. Для получения четкого изображения перед роговицей

необходимо поместить вогнутую корригирующую линзу.

Гиперметропия Гиперметропия – это состояние обычно называют дальнозоркостью. Оно возникает тогда, когда параллельные лучи света, попадающие в глаз, фокусируются за сетчаткой. Для того чтобы добиться четкого изображения при этом заболевании, требуется выпуклая увеличительная линза.

Гиперметропия

Гиперметропия – это состояние обычно называют

дальнозоркостью. Оно возникает тогда, когда

параллельные лучи света, попадающие в глаз,

фокусируются за сетчаткой. Для того чтобы

добиться четкого изображения

при этом заболевании, требуется выпуклая

увеличительная линза.

Пресбиопия С возрастом глаза теряют способность к фокусировке. В связи с этим становятся проблематичными действия, требующие тщательного рассмотрения объектов, например чтение. Хрусталик глаза становится менее эластичным и утрачивает способность производить достаточное увеличение. В таких ситуациях перед глазом необходимо поместить выпуклую линзу. Обычно людям, которые никогда не носили очки, коррекция для чтения становится нужна примерно в возрасте 45 лет.

Пресбиопия

С возрастом глаза теряют способность к фокусировке. В связи с этим становятся проблематичными действия, требующие тщательного рассмотрения объектов, например чтение. Хрусталик глаза становится менее эластичным и утрачивает способность производить достаточное увеличение. В таких ситуациях перед глазом необходимо поместить выпуклую линзу. Обычно людям, которые никогда не носили очки, коррекция для чтения становится нужна примерно в возрасте 45 лет.

Задача № 1. Фокусное расстояние объектива фотоаппарата 58 мм. Какова его оптическая сила?

Задача № 1.

  • Фокусное расстояние объектива фотоаппарата 58 мм. Какова его оптическая сила?
Задача№1. Фокусное расстояние объектива фотоаппарата 58 мм. Какова его оптическая сила?

Задача№1.

Фокусное расстояние объектива фотоаппарата 58 мм. Какова его оптическая сила?

Задача № 2 Лампа находится на расстоянии 2 м от экрана на каком расстоянии от лампы нужно поставить собирающую линзу с фокусным расстоянием 0,4 м, для того чтобы получить на экране увеличенное изображение лампы?

Задача № 2

  • Лампа находится на расстоянии 2 м от экрана на каком расстоянии от лампы нужно поставить собирающую линзу с фокусным расстоянием 0,4 м, для того чтобы получить на экране увеличенное изображение лампы?
Лампа находится на расстоянии 2 м от экрана. На каком расстоянии от лампы нужно поставить собирающую линзу с фокусным расстоянием 0,4 м, для того, чтобы получить на экране увеличенное изображение лампы? Решение ДАНО : F = 0,4 м d +f = 2м d - ?

Лампа находится на расстоянии 2 м от экрана. На каком расстоянии от лампы нужно поставить собирающую линзу с фокусным расстоянием 0,4 м, для того, чтобы получить на экране увеличенное изображение лампы?

Решение

ДАНО :

F = 0,4 м

d +f = 2м

d - ?

Проверь себя 1. У собирающих линз  А) края толще середины;  Б) края тоньше середины;  В) края и середина одинаковы . 2. Проходя через главный оптический центр линзы, лучи  А) не преломляются;  Б) преломляются;  В) не отражаются. 3. Фокусное расстояние линзы 0,5 м. Найти её оптическую силу? А) 0,5 дптр; Б) 5 дптр;  В) 50 дптр; Г) 2 дптр.

Проверь себя

1. У собирающих линз

  • А) края толще середины;
  • Б) края тоньше середины;
  • В) края и середина одинаковы .

2. Проходя через главный оптический центр линзы, лучи А) не преломляются; Б) преломляются; В) не отражаются.

3. Фокусное расстояние линзы 0,5 м. Найти её оптическую силу?

  • А) 0,5 дптр; Б) 5 дптр;
  • В) 50 дптр; Г) 2 дптр.
4. На рисунке изображена, находящаяся в воздухе стеклянная линза. Перед линзой находится предмет АВ . Отметьте какое из следующих утверждений правильное .    А) линза рассеивающая;  Б) Изображение предмета в линзе действительное;  В) Изображение предмета в линзе увеличенное;  Г) Изображение предмета находится между линзой и её главным  фокусом.

4. На рисунке изображена, находящаяся в воздухе стеклянная линза. Перед линзой находится предмет АВ . Отметьте какое из следующих утверждений правильное .

А) линза рассеивающая;

Б) Изображение предмета в линзе действительное;

В) Изображение предмета в линзе увеличенное; Г) Изображение предмета находится между линзой и её главным

фокусом.

5. Изображение предметов на сетчатке глаза является А) действительное прямое; Б) мнимое прямое; В) действительное перевернутое; Г) мнимое перевернутое 6.Изображение в фотоаппарате  А) действительное прямое; Б) мнимое прямое; В) действительное перевернутое; Г) мнимое перевернутое.

5. Изображение предметов на сетчатке глаза является

  • А) действительное прямое;
  • Б) мнимое прямое;
  • В) действительное перевернутое;
  • Г) мнимое перевернутое
  • 6.Изображение в фотоаппарате
  • А) действительное прямое;
  • Б) мнимое прямое;
  • В) действительное перевернутое;
  • Г) мнимое перевернутое.
7. На рисунке представлен ход лучей в глазе человека. Какой дефект зрения наблюдается, какие линзы нужны для исправления этого дефекта . А) дальнозоркость, собирающие; Б) дальнозоркость, рассеивающие; В) близорукость, рассеивающие; Г) близорукость, собирающие.

7. На рисунке представлен ход лучей в глазе человека. Какой дефект зрения наблюдается, какие линзы нужны для исправления этого дефекта .

  • А) дальнозоркость, собирающие;
  • Б) дальнозоркость, рассеивающие;
  • В) близорукость, рассеивающие;
  • Г) близорукость, собирающие.
8. Указать, какое изображение дает рассеивающая линза А) Действительное, прямое, увеличенное  В) Мнимое, прямое, уменьшенное  С) Мнимое, перевернутое, уменьшенное  D) Действительное, перевернутое, увеличенное  Е) Мнимое, прямое, увеличенное 9. Фокусное расстояние собирающей линзы равно 0,2 м. Расстояние от линзы до предмета 0,25 м. Найти расстояние от линзы до изображения. А) 1 м В) 0,5 м С) 0125 м D) 1,25 м Е) 0,8 м 10. Линза дает изображение Солнца на главной оптической оси на расстоянии 10 см от оптического центра линзы. Определить фокусное расстояние линзы. А) 0 см  В) 5 см.  С) 20 см.  D) 10 см.  Е) Бесконечно велико.

8. Указать, какое изображение дает рассеивающая линза

А) Действительное, прямое, увеличенное В) Мнимое, прямое, уменьшенное С) Мнимое, перевернутое, уменьшенное D) Действительное, перевернутое, увеличенное Е) Мнимое, прямое, увеличенное

9. Фокусное расстояние собирающей линзы равно 0,2 м. Расстояние от линзы до предмета 0,25 м. Найти расстояние от линзы до изображения.

А) 1 м В) 0,5 м С) 0125 м D) 1,25 м Е) 0,8 м

10. Линза дает изображение Солнца на главной оптической оси на расстоянии 10 см от оптического центра линзы. Определить фокусное расстояние линзы.

А) 0 см В) 5 см. С) 20 см. D) 10 см.

Е) Бесконечно велико.

ОТВЕТЫ  1- Б 2- А 3- Г 4- Б 5- В 6- В 7- В 8- В 9- А 10- D меню

ОТВЕТЫ

  • 1- Б
  • 2- А
  • 3- Г
  • 4- Б
  • 5- В
  • 6- В
  • 7- В
  • 8- В
  • 9- А
  • 10- D

меню

Шкала оценивания от 9 – 10 верных ответов, оценка «5» от 7 – 8 верных ответов, оценка «4» от 5 – 6 верных ответов, оценка «3» от 1 – 4 верных ответов, оценка «2»

Шкала оценивания

  • от 9 – 10 верных ответов, оценка «5»
  • от 7 – 8 верных ответов, оценка «4»
  • от 5 – 6 верных ответов, оценка «3»
  • от 1 – 4 верных ответов, оценка «2»

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *