Урок 28. Оптичні прилади

Мета уроку: сформувати уявлення про призначення та принцип дії оптичних приладів.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Обладнання: таблиці (можливі саморобні), слайди, фотоапарат, проекційний апарат, мікроскоп, бінокль або зорова труба.

План уроку:

1. Актуалізація знань учнів.

2. Фотоапарат, проекційний апарат.

3. Т елескоп, мікроскоп.

4. Розв’язування задач.

Зміст уроку

Актуалізація знань учнів

Бесіда за питаннями

Яку роль відіграє кришталик у нашому оці?

Задача 12.24. Хлопець, що заблукав у лісі, зумів розпалити багаття без сірників: він використав сонячні промені та власні окуляри. Яка вада зору в цього хлопця?

Вивчення нового матеріалу

Здобуті дослідниками знання про світлові явища дозволили створити чимало оптичних приладів, які набагато розширюють межі можливостей людини. Ви вже знаєте про найпростіший і найпоширеніший оптичний пристрій — окуляри. Сьогодні ми обговорюватимемо принцип дії інших оптичних приладів. Далі все обговорення супроводжується демонстрацією таблиць, слайдів чи самих оптичних пристроїв. Всім вам добре відомий фотоапарат. В чомусь він подібний до нашого ока. Оптична система ока має створювати дійсне зображення на сітківці, а оптична система фотоапарата — на фотоплівці або іншій поверхні, що має світлочутливі елементи (сьогодні цифрові фотоапарати все більше приходять на зміну плівковим). Перші фотоапарати діяли ще за принципом камери-обскури. Але ж кількість світла, що проходила через маленький отвір, була теж малою, та ще й чутливість фотоматеріалів була низькою... Отже, щоб отримати фотознімок, треба було вести зйомку протягом десятків хвилин! Заміна маленького отвору об’єктивом дозволила значно поліпшити якість фотографій та робити їх набагато швидше (сьогодні час експозиції в побутових фотоапаратах може складати тисячні частки секунди). Об’єктив сучасного фотоапарата — це досить складна система, проте в цілому він працює як одна збиральна лінза (тільки така лінза може давати дійсні зображення). Для наводки на різкість передбачена можливість трохи переміщати об’єктив, змінюючи його відстань від плівки (у деяких апаратах це здійснюється автоматично). Зазвичай зображення на плівці сильно зменшене, тому що предмет розташований набагато далі від фокусної відстані, а плівка — лише трохи далі від фокуса об’єктива. Принцип дії фотоапарата застосований і в кінокамерах, й у відеокамерах. Проекційний апарат (існує багато різновидів такого апарата, наприклад, кінопроекційний апарат) теж має створювати дійсні зображення. Проте «предметом» для нього є крихітний кадр або невеликий рисунок, а зображення має бути отримане на великому екрані, щоб його бачили глядачі.

Якій лінзі має бути еквівалентний об’єктив проекційного апарата?

Якими мають бути відстані до «предмета» та до екрана?

Після обговорення доходимо висновку, що об’єктив проекційного апарата має бути еквівалентний збиральній лінзі; «предмет» має бути розташований трохи далі від фокуса (близько до нього), а екран — на великій відстані.

Фотоапарат і проекційний апарат створюють дійсні зображення (на плівці чи на екрані); об’єктиви цих апаратів працюють як збиральні лінзи.

Телескопи, які сьогодні дозволили зазирнути далеко у Всесвіт, у найпростішому варіанті складаються всього з двох лінз — об’єктива та окуляра. Світло проходить спочатку через об’єктив, а потім через окуляр. Об’єктив може бути і розсіювальною лінзою, у найбільших телескопах замість лінз використовують сферичні дзеркала. Проте нам сьогодні достатньо обговорити найпростіший випадок: об’єктив і окуляр є збиральними лінзами, причому фокусна відстань об’єктива набагато більша. Довжину труби телескопа беруть такою, щоб фокуси об’єктива та окуляра збігалися. За цієї умови паралельні промені від далеких об’єктів будуть виходити з окуляра теж паралельним пучком, так що їх можна спостерігати без напруження зору. Проте якщо на вході до телескопа між двома променями був невеликий кут, то на виході він значно збільшиться. Що можуть нам дати телескопи? Якщо йдеться про спостереження за далекими зорями, то ніякого «збільшеного зображення» таких об’єктів отримати неможливо — вони сприймаються як точки. Проте телескоп дає можливість розрізнити близькі за напрямом світні точки, спостерігати їх окремо. Саме спостереження через телескоп показали, що Чумацький Шлях — це величезна кількість окремих зірок, а не щось суцільне. Крім того, у великий телескоп потрапляє набагато більше світла, ніж в око. Тому за допомогою телескопа можна побачити такі зорі, які для неозброєного ока просто невидимі.

Телескоп дозволяє розрізняти близькі світні точки та спостерігати дуже слабкі далекі світні об’єкти.

Мікроскоп дозволив зазирнути хоч трохи у світ крихітних живих істот, вивчити будову багатьох матеріалів та живої клітини. Принцип дії цього оптичного приладу досить простий. Його об’єктив та окуляр є збиральними лінзами. Об’єкт (наприклад, крихітна крапля води з мікроорганізмами) розташований трохи далі від фокуса об’єктива.

Отже, об’єктив дає дійсне обернене збільшене зображення. Це зображення є «предметом» для окуляра, який дає уявне зображення, ще сильніше збільшене. Воно так і лишається оберненим.

Мікроскоп дає уявне обернене збільшене зображення малих об’єктів.

Сучасні оптичні мікроскопи дають збільшення до 2000 разів. Проте покращити цей показник практично неможливо. Отже, побачити в оптичний мікроскоп атом неможливо. Щоб досліджувати такі глибини мікросвіту, потрібні інші прилади, наприклад, електронні мікроскопи.

Конспект учня

Тема. Оптичні прилади

Фотоапарат і проекційний апарат створюють дійсні зображення (на плівці чи на екрані); об’єктиви цих апаратів працюють як збиральні лінзи.

Телескоп дозволяє розрізняти близькі світні точки та спостерігати дуже слабкі далекі світні об’єкти.

Мікроскоп дає уявне обернене збільшене зображення малих об’єктів.

Узагальнення та закріплення вивченого матеріалу

Розв’язування задач

Задача 12.2. Дійсне чи уявне зображення створює об’єктив фотоапарата на фотоплівці? Пряме чи обернене це зображення?

Задача 12.14. Чому плівку пропускають перед об’єктивом кінопроектора так, щоб зображення на ній були розташовані «догори ногами»?

Задача 12.17. Від чого залежить час, на який треба відкривати затвор фотоапарата під час фотографування?

Задача 12.21. Хлопець стоїть на відстані 17 м від будівлі заввишки 6 м. Яка висота зображення цієї будівлі на сітківці його ока? Вважайте, що око є тонкою лінзою з фокусною відстанню 17 мм.

Задача 12.23. Микола читає підручник, тримаючи його на відстані 15 см від очей. Які окуляри йому потрібні, щоб він читав, тримаючи книжку на відстані найкращого зору від очей? Яке зображення даватимуть ці окуляри: дійсне чи уявне? збільшене чи зменшене?

Домашнє завдання

Прочитати теоретичний матеріал за підручником; вивчити матеріал за конспектом; задачі 12.18,12.22.

Можливо Вам це буде цікаво