Гіпермаркет Знань>>Фізика і астрономія>>Фізика 7 клас. Повні уроки>> Поширення світла в різних середовищах. Заломлення світла на межі двох середовищ. Лінзи. Оптична сила і фокусна відстань лінзи. Побудова зображень, що дає тонка лінза.

Мета: Ознайомитися з особливостями поширення світла на межі двох середовищ, розглянути поняття "Лінза" та навчитися будувати зображення за допомогою линз.

Хід уроку 

Частина 1. Заломлення світла.

Якщо світловий пучок падає на поверхню, що розділяє два прозорі середовища різної оптичної щільності, наприклад повітря й воду, то частина світла відбивається від цієї поверхні, а інша частина — проникає в друге середовище. При переході з одного середовища в іншу промінь світла змінює напрямок на межі цих середовищ. Це явище називається переломленням світла.
Розглянемо переломлення світла докладніше. На малюнку показані: падаючий промінь АВ, переломлений промінь BD і перпендикуляр ОВ, відновлений із точки падіння О до поверхні, що розділяє два різні середовища. Кут АВО- кут падіння, кут DOB- кут переломлення. Кут переломлення DOB менше кута падіння АВО.

Промінь світла при переході з повітря у воду змінює свій напрямок, наближаючись до перпендикуляра CD. Вода — середовище оптично більш щільне, ніж повітря. Якщо воду замінити яким-небудь іншим прозорим середовищем, оптично більш щільним, ніж повітря, то переломлений промінь також буде наближатися до перпендикуляра. Тому можна сказати:  якщо  світло йде із середовища оптично менш щільного в більш щільне середовище, то кут переломлення завжди менше кута падіння.
Досвіди показують, що при тому самому куті падіння кут переломлення тем менше, чим щільніше в оптичнім відношенні середовище, у яке проникає промінь.
Якщо на шляху переломленого променя розташувати перпендикулярно    променю    дзеркало,    то    світло   відіб'ється від дзеркала й вийде з води в повітря по напрямку падаючого променя. Отже, промені падаючий і переломлений оборотні так само, як оборотні падаючий і відбитий промені.
Якщо світло йде із середовища більш оптично щільного в середовище менш щільне, то кут переломлення променя більше кута падіння.
Переломлення світла при переході з одного середовища в інше зумовлено відмінністю у швидкостях поширення світла в тому й іншому середовищі, тому для різної довжини світлової хвилі кут переломлення буде різним

Частина 2. Лінзи

Лінзою називається прозоре тіло, обмежене двома сферичними поверхнями. Якщо товщина самої лінзи мала в порівнянні з радіусами кривизни сферичних поверхонь, то лінзу називають тонкою.
Лінзи входять до складу практично всіх оптичних приладів. Лінзи бувають, що збирають, що йрозсіюють.  Лінза, що збирає, у середині товстіше, чим у країв, розсіювальна лінза, навпаки, у середній частині тонше,як показано на малюнку.
Файл:Den 7 18 2.gif
На малюнку лынзи що збирають позначені (a), що  розсіюють (b) а також їх умовні позначки.
Пряма, що проходить через центри кривизни  сферичних поверхонь, називається головною оптичною віссю лінзи.
У випадку тонких лінз приблизно можна вважати, що головна оптична вісь перетинається з лінзою в одній точці , яку прийнято називати оптичним центром лінзи O. Промінь світла проходить через оптичний центр лінзи, не відхиляючись від первісного напрямку. Усі прямі, що проходять через оптичний центр, називаються побічними оптичними осями.
Якщо на лінзу направити пучок променів, паралельних головної оптичної осі, то після проходження через лінзу промені (або їх продовження) зберуться в одній точці F, яка називається головним фокусом лінзи.

Для цього використовують властивості деяких стандартних променів, хід яких відомий. Є три промені, зручні для побудови зображення точкового джерела світла в тонкій лінзі.Перший промінь проходить через центр лінзи. Після лінзи він не змінює свого напрямку, як для  збираючої так і для розсіювальної лінзи. Два інших зручних променя розглянемо на прикладі лінзи, що збирає. Один з них проходить через передній фокус, або його продовження назад проходить через передній фокус . Після лінзи такий промінь піде паралельно оптичної осі. Інший промінь проходить до лінзи паралельно оптичної осі, а після лінзи через задній фокус.Точка перетинання, уявного або дійсного, будь-якій парі із цих трьох променів, що пройшли лінзу, збігається із зображенням джерела.Приклад побудови зображення показаний на малюнку.
Файл:Den 7 18 4.gif
Величина d - відстань від предмета до лінзи, величина f - відстань від лінзи до зображення.
Файл:Den 7 18 6.gif
Зручні для побудови зображення промені у випадку розсіювальної лінзи показані на малюнку
Файл:Den 7 18 5.gif
В разі розсіювальної лінзи зображення будується в такий спосіб
Файл:Den 7 18 7.gif
Положення зображення для заданого обєкта можна розрахувати по простій формулі з обліком деяких умовностей. Обєкт розміщують ліворуч від лінзи, а її центр вважається початком координат, від якого вимірюються всі відстані уздовж головної осі. Область ліворуч від лінзи називається простором обєкта, а праворуч – простором зображення. При цьому відстань до обєкта в просторі обєкта й відстань до зображення в просторі зображення вважаються позитивними. Усі відстані теж позитивні.У цьому випадку, якщо f – фокусна відстань, d– відстань до обєкта, а d – відстань до зображення, формула тонкої лінзи запишеться у вигляді

1/f = (1/d) + (1/d)

Формула прид й для ввігнутих лінз, якщо вважати фокусна відстань негативною. Помітимо, що, оскільки світлові промені мають властивість оборотності ( тобто підуть по тому ж самому шляху, якщо змінити їхній напрямок на протилежне), обєкт і зображення можна поміняти місцями за умови, що зображення є дійсним. Пари таких точок називають сполученими точками системи.Перевірити правильність даного матеріалу можна скачавши програму для будування зображень в лінзах.

[[1]]

Завдання:
1. Назвить закони заломлення світла.
2.Як побудувать зображення точки в лінзі? 

Список використаних джерел:

1. Янчук В. Довідник школяра: 5-11 кл., 2002, Київ

2. Коршак Є. В., Ляшенко О. І., Савченко В.Ф. Фізика 7 клас: Підруч. для для загальноосвітніх навч. закл. - Ірпінь: Перун, 2002.

3. Гончаренко С.У. Фізика: Основні закони і формули., 2006, Либідь.

4. Вакуленко М. О. Російсько-український словник фізичної термінології / За ред. проф. О. В. Вакуленка (додаток: "Російсько-український фізичний словник":. - К., 2006.

5. Урок фізики по тему: "Лінзи"Захарченко  Роман Олександрович

Відредаговано та надіслано Фролов Д. В.

----

Над уроком працювали

Фролов Д. В.

Захарченко Р. О.

Романчук В.Є.

Поставить вопрос о современном образовании, выразить идею или решить назревшую проблему Вы можете на Образовательном форуме, где на международном уровне собирается образовательный совет свежей мысли и действия. Создав блог, Вы не только повысите свой статус, как компетентного преподавателя, но и сделаете весомый вклад в развитие школы будущего. Гильдия Лидеров Образования открывает двери для специалистов  высшего ранга и приглашает к сотрудничеству в направлении создания лучших в мире школ.

>