Закони геометричної оптики Світло – електромагнітні хвилі, які сприймає око людини. Джерело світла



Скачати 301.24 Kb.
Сторінка1/3
Дата конвертації30.04.2016
Розмір301.24 Kb.
  1   2   3
Закони геометричної оптики
Світло – електромагнітні хвилі, які сприймає око людини.
Джерело світла – фізичне тіло, атоми та молекули якого випромінюють світло.
Джерела світла: природні (Сонце, зорі, деякі світні об’єкти з-поміж тварин та рослин), штучні (створені людиною).
Джерела світла бувають тепловими (мають високу власну температуру) та люмінесцентні (не потребують високої власної температури).
Точкові джерела світла – їх розмір є відносно невеликим в порівнянні з відстанню від нього до приймача світла.
Протяжні джерела світла – їх розміри порівняні з відстанями до приймача світла
Закон прямолінійного поширення світла.
В прозорому однорідному середовищі світло поширюється прямолінійно.

Світловий промінь – це лінія, вздовж якої поширюється світлова енергія.
Утворення тіні.






Утворення напівтіні.





Відбивання світла

Відбивання світла – явище зміни напряму поширення світла в однорідному середовищі.
Дзеркальне відбивання Дифузне (розсіяне) відбивання


Закони відбивання





Перший закон: промінь падаючий, промінь відбитий та перпендикуляр до поверхні відбивання, поставлений з точки падіння променя, знаходяться в одній площині.

Другий закон: кут відбивання світла дорівнює куту падіння.
Зображення предмета в плоскому дзеркалі


Зображення в плоскому дзеркалі уявне, рівне, пряме, симетричне.





, де - кількість зображень в системі дзеркал,

- кут, який утворюють дзеркала.

Заломлення світла
Заломлення світла – явище зміни напряму поширення світла під час переходу з одного середовища в інше.




Закони заломлення світла.

Перший закон: промінь падаючий, промінь заломлений та перпендикуляр до поверхні відбивання, поставлений з точки падіння променя, знаходяться в одній площині.

Другий закон: відношення синуса кута падіння до синуса кута заломлення є величина стала для даних двох середовищ, яка називається показником заломлення.

, для малих кутів

, де - швидкість світла в повітрі (вакуумі), - швидкість світла в іншому середовищі. с = 300000 км/с = 3×108 м/с

, де - швидкість світла в І середовищі, - швидкість світла в ІІ середовищі.

Повне відбивання світла






- граничний кут падіння.

,

- показник заломлення середовища, з якого

світло виходить,



- показник заломлення середовища, з яке

світло входить,






Лінзи
Лінза – оптично прозоре тіло, обмежене двома сферичними поверхнями.

Формула лінзи: .

F – фокусна відстань – відстань від оптичного центра лінзи до фокусу;

d – відстань від оптичного центра лінзи до предмета;

f – відстань від оптичного центра лінзи до зображення.

n – відносний показник заломлення речовини лінзи.

R1 та R2 – радіуси сферичних поверхонь лінзи.
Правило знаків: (+) – дійсна величина;

(-) – уявна величина.


Оптична сила лінзи: , = = дптр (діоптрія)


Збільшення лінзи: , .

- висота зображення;

- висота предмета.

Збиральна (опукла) лінза.






Відстань між предметом та лінзою

Зображення

Вид зображення







Дійсне, зменшене, обернене.







Дійсне, рівне, обернене.







Дійсне, збільшене, обернене.







Уявне, збільшене, пряме, .







Уявне, збільшене, пряме.


Розсіювальна (вігнута) лінза.






Відстань між предметом та лінзою

Зображення

Вид зображення







Уявне, зменшене, пряме.


Сферичне дзеркало
1. Вігнуте дзеркало

2. Опукле дзеркало.






Формула дзеркала: .
F – фокусна відстань – відстань від полюса дзеркала до фокусу;

d – відстань від полюса дзеркала до предмета;

f – відстань від полюса дзеркала до зображення.

R – радіус сферичної поверхні дзеркала.

Правило знаків: (+) – дійсна величина;

(-) – уявна величина.



Збільшення дзеркала: , .
- висота зображення;

- висота предмета.

Оптичний «чорний ящик».
Визначити оптичний прилад, який міститься в чорному ящику.


1)


2)


3)


4)

5) На столику знаходиться «чорний ящик», який має отвіри Л і П в центрі лівої та правої бокових стінок. Якщо дивитися в отвір П, то будемо бачити зображення будь-якої фігури АВ збільшеним. Якщо ж ящик повернути на 180° та дивитися в отвір Л, то зображення предмету будемо бачити зменшеним. Що знаходиться в «чорному ящику»?






F – фокус збиральної лінзи.



Експериментальні завдання


  1. Визначити висоту стелі в класі, знаючи свій зріст і довжину взуття.

Прилади: плоске дзеркало.


  1. Знаючи висоту дошки в класі, знайти відстань до неї, не підходячи.

Прилади: учнівська лінійка.


  1. Знайти висоту стелі в класі.

Прилади: джерело світла, лінійка, джерело струму.


  1. Визначити оптичну силу розсіювальної лінзи.

Прилади: свічка, екран, збиральна лінза, розсіювальна лінза, лінійка.


  1. Взначити радіус кривизни сферичного дзеркала.

Прилади: маленька кулька, секундомір.


  1. Визначити показник заломлення скла.

Прилади: скло, мікроскоп.


  1. Визначити показник заломлення води.

Прилади: тонкостінна склянка з водою, свічка, лінійка.
Реальні та уявні експериментальні задачі


  1. Яку лінзу потрібно взяти для одержання максимального збільшення? На якій відстані від лінзи потрібно розмістити предмет?

  2. Чому в спекотний день здається, що обриси предметів над нагрітим ґрунтом коливаються?

  3. Чому з вулиці удень важко розглянути внутрішність кімнати через шибки?

  4. Якщо поверхня води коливається, то зображення предметів у воді набувають вигадливих форм. Чому?

  5. Чим пояснюється надійна орієнтація змій уночі, коли вони успішно полюють?

  6. За яких умов у момент заходу сонця світло від нього стає зеленим?

  7. Як і чому змінюється колір неба зі збільшенням висоти над поверхнею Землі?

  8. Чи є обмеження на кількість веселок, що можуть утворитися від сонячних променів на дощових краплях і які може бачити одночасно той самий спостерігач?

  9. Пояснити механізм утворення додаткової веселки, яку можна бачити за сприятливих умов?

  10. У якому випадку веселка буде мати форму кільця?

  11. За яких умов скляна призма буде відхиляти промені не до основи, а до заломлюваного ребра?

  12. Якого кольору повинне бути скельце, через яке не можна побачити зелений напис на білому папері?.

  13. Де потрібно розташувати предмет для одержання прямого зображення в натуральну величину?

  14. Чим пояснити блиск коштовних каменів?

  15. Чи однаковий спектр Сонця, Місяця, планет і зірок?

  16. Що більше – розмір літака чи його повної тіні, коли він летить горизонтально опівдні над екватором?

  17. Яку форму буде мати сонячний зайчик від трикутного дзеркала:

а) на стелі кімнати;

б) на стіні віддаленого будинку?



  1. При якій взаємній орієнтації олівця і лампи денного світла у вигляді прямолінійної трубки можна одержати найбільш чітку тінь від олівця на екрані?

  2. Мокра пляма серед сухого піску здається набагато темнішою. Як це пояснити?

  3. Яким .повинен бути кут падіння, щоб відбитий промінь був перпендикулярним до падаючого?

  4. Чи будемо ми бачити предмет, що поглинатиме все світло?

  5. Що буває прозорим – сніг чи лід? Чому?

  6. Відомо, що краплі води прозорі. Чому ж ми нічого не бачимо через запітнілі стекла?

  7. Яким повинен бути кут падіння на високоякісний папір, щоб він став схожий на дзеркало?

  8. З яким мінімальним розміром дзеркала, закріпленого на стіні, усі члени родини можуть бачити себе в повний ріст?

  9. За якої умови рух людини відносно дзеркала не змінить її положення відносно відображення?

  10. Людина по перпендикуляру наближається до дзеркала зі швидкістю v. Яка швидкість руху зображення відносно дзеркала і відносно людини?

  11. Чи може швидкість зображення від людини в 4 рази перевищити швидкість людини відносно підлоги?

  12. Чому згодом зменшується здатність металу відбивати світло?

  13. Від предмета до плоского дзеркала відстань l. Як зміниться відстань між предметом і його відображенням, якщо дзеркало поставити в точку, де раніше було відображення?

  14. Як розташовують три плоских дзеркала, щоб відбитий від них промінь йшов суворо паралельно падаючому променю?

  15. Якої форми треба взяти увігнуті дзеркала, щоб одержати близькі до паралельних пучки світла від:

а) лампочки розігріву;

б) довгої лампи денного світла?



  1. Чи вплине нагрівання сферичного дзеркала на його фокусну відстань?

  2. Чи може дати паралельний пучок лампочка'біля увігнутого дзеркала, якщо вона не розташована на головній осі?

  3. З історії давніх часів відомо, що Архімед зумів з допомогою дзеркал на великій відстані підпалити кораблі Риму. Які дзеркала він використовував: увігнуті, опуклі чи плоскі?

  4. Як зміниться зображення свічі на екрані, якщо відокремити половину дзеркала, з допомогою якого створювалося це зображення?

  5. За яких умов кут заломлення дорівнює куту падіння?

  6. Занурена в склянку з рідиною лінійка здається «зламаною» на 2 частині. За яких умов вона буде здаватися зламаною на більшу кількість частин?

  7. Мисливець з берега стріляв у рибу, зважаючи на її видиме положення під водою. За яких умов він може поцілити в рибу?

  8. Чи помиляємося ми, коли «на око» намагаємося визначити глибину басейну або водойми з чистою водою і видимим дном?

  9. З якої причини при невеликих хвилях підвідні предмети здаються нам такими, що рухаються?

  10. Чи однакову кількість зірок бачать неозброєним оком житель рівнини й альпініст із високої гори?

  11. Практично неможливо знайти частинки прозорого скла, що потрапили в роговицю ока. Чим це пояснити?

  12. У яку погоду можна «зазирнути за обрій» і побачити з морського узбережжя такі віддалені острови, яких не видно за звичайних умов через викривлення поверхні землі?

  13. Чи можна одержати лінзу, відрізаючи площиною частину:

а) скляної сфери;

б) скляного циліндра?



  1. У який спосіб вплине на фокусну відстань лінзи підвищення її температури?

  2. Чи можна побачити уявне зображення й сфотографувати його на екрані?

  3. Яка найменша відстань між предметом і його дійсним зображенням у лінзі?

  4. Чи може поперечне збільшення предмета лінзою досягти нескінченності?

  5. У якому випадку зображення предмета в збиральній лінзі може бути одночасно дійсним та уявним?

  6. Чи завжди збільшується розмір зображення предмета при наближенні до:

  7. а) збиральної лінзи; б) розсіювальної лінзи?

  8. Лінзи мають подібну форму й виготовлені з одного матеріалу, за радіусом кривизна поверхонь першої в k раз більше, ніж другої. Порівняйте їхні оптичні сили.

  9. Чи збігаються положення фокусів для пучків паралельних променів з різною довжиною хвилі?

  10. Чи можна використовувати скляну лінзу для фокусування рентгенівських променів?

  11. Чи вийде білий кінь на фото смугастим, якщо фотограф покриє передню поверхню першої лінзи об'єктива фотоапарата вузькими непрозорими смужками з інтервалами між ними для проходження світла?

  12. У кого — риби або птаха — при однакових геометричних розмірах більше оптична сила ока?

  13. Яке з природних джерел створює в нашому оці нерухоме зображення навіть рухомих предметів – автомобілів, автобусів, потягів?

  14. Які з однакових предметів – яскраво-білі чи темного забарвлення – здаються нам більше?

  15. Людина може бути вражена, коли в мікроскоп подивиться на голову комахи, її щелепи й пащу. Чи злякається астроном, коли перед об'єктивом його телескопа з дуже великим коефіцієнтом збільшення на павутинці з’явиться павук?

  16. Яка вода – прозора чи каламутна – більше буде нагріватися потоком світла?

  17. Який одяг – темний чи світлий – доцільно носити опівдні в пустелі?

  18. Чи буде нагріватися парник, укритий плівкою, що пропускає інфрачервоні промені?

  19. Чи може розсіювальна лінза зробити збільшене зображення предмета в якій-небудь зоні освітленості екрана сонячними променями?

  20. Альпіністи в горах помітили, що маленькі камені на льодовику лежать у заглибленнях, великі – на стовпчиках з льоду. Як це пояснити?


  1   2   3


База даних захищена авторським правом ©shag.com.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка