Линзы: виды линз (физика). Виды собирающих, оптических, рассеивающих линз

и1.Законы геометрической оптики.Их обоснование с точки зрения теории Гюйгенса.

Oптика – наука о природе света и явлений, связанных с распространением и взаимодействием света. Впервые оптика, была сформулирована в сер.17в.Ньютоном и Гюйгенсом. Ими были сформулированы законы геометрической оптики:1). Закон прямолинейного распространения света – свет распространяется в виде лучей, доказательством чего является образование резкой тени на экране, если на пути световых лучей находится непрозрачная преграда. Доказательством является и образование полутени.

2).закон независимости световых пучков – если световые потоки от двух независимых

и
сточников пересекаются, они друг друга не возмущают.

3). Закон отражения света – если световой поток падает на границу раздела двух сред, то он может испытать отражение, преломление. При этом луч падающий, отраженный, преломлённый и нормаль лежат в одной плоскости. А угол падения равен углу отражения.

4).синус угла падения относится к синусу угла отражения относятся также как показатели отношения преломления двух сред.
Принцип Гюйгенса:если свет – это волна, то от источника света распространяется волновой фронт, а каждая точка волнового фронта в данный момент времени являются источником вторичных волн, огибающая вторичных волн представляет новый фронт волн.

Первый закон Ньютон обьяснил из сох

Ранения импульса 2-ой з-н динамики, а

Гюйгенс не смог его объяснить. t

2-ой закон:Гюйгенс:две несогласованные волны не возмущают друг друга

Ньютон: не смог: столкновение частиц – возмущение.

3-ий з-н:Ньютон: объяснил как и з-н сохранения импульса

4-ый з-н.

af-фронт пеломлённой волны.

В 19 веке появляются ряд работ:Френеля, Юнга, которые док-ют, что свет это волна.В сер.19 века была создана теория электромагнитное поле Максвела, согласно теории, что эти волны являются поперечными и только свет волны испытывает на себе явление поляризации.

Полное внутреннее отражение.

2. Линзы. Вывод формулы линзы. Построение изображений в линзе. Линзы

Линза представляет собой обычно стеклянное тело, ограниченное с двух сторон сферическими поверхностями; в частном случае одна из поверхностей линзы может быть плоскостью, которую можно рассматривать как сферическую поверхность бесконечно большого радиуса. Линзы могут быть изготовлены не только из стекла, но и из любого прозрачного вещества (кварц, каменная соль и тд.). Поверхности линз могут быть также более сложной формы, например цилиндрические, параболические.

Точка О оптический центр линзы.

О 1 О 2 толщина линзы.

С 1 и С 2 – центры ограничивающих линзу сферических поверхностей.

Всякая прямая проходящая через оптический центр называется оптической осью линзы. Та из осей, которая проходит через центры обеих преломляющих поверхностей линзы наз. главной оптической осью. Остальные – побочными осями.

Вывод формулы линзы

;
;
;
;

EG=KA+AO+OB+BL;KA=h 2 /S 1 ; BL= h 2 /S 2;

EG=h 2 /r 1 +h 2 /r 2 + h 2 /S 1 + h 2 /S 2 =U 1 /U 2 ; U 1 =c/n 1 ; U 2 =c/n 2

(h 2 /r 1 +h 2 /r 2)=1/S 1 +1/r 1 +1/S 2 +1/r 2 =n 2 /n 1 (1/r 1 +1/r 2);

1/S 1 +1/S 2 =(n 2 /n 1 -1)(1/r 1 +1/r 2);

1/d+1/f=1/F=(n 2 /n 1 -1)(1/r 1 +1/r 2);

r 1 ,r 2 >0 - выпуклая

r 1 ,r 2 <0 – вогнутая

d=x 1 +F; f =x 2 +F;x 1 x 2 =F 2 ;

Построение изображений в линзе

3.Интерференция света. Амплитуда при интерференции. Расчет интерференционной картины в опыте Юнга.

Интерференция света – это явление наложения волн от двух или нескольких когерентных источников, в результате которых происходит перераспределение энергии этих волн в пространстве. В области перекрытия волн колебания налагаются друг на друга, происходит сложение волн, в результате чего колебания в одних местах получаются более сильные, а в других- более слабые. В каждой точке среды результирующее колебание будет суммой всех колебаний, дошедших до данной точки. Результирующее колебание в каждой точке среды имеет постоянную во времени амплитуду, зависящую от расстояний точки среды от источников колебаний. Такого рода сложение колебаний называется интерференцией от когерентных источников.

Возьмем точечный источник S , от которого распространяется сферическая волна. На пути волны поставлена преграда с двумя точечными отверстиями s1 и s2, расположенных симметрично по отношению к источнику S. Отверстия s1 и s2 колеблются с одинаковой амплитудой и в одинаковых фазах, т.к. их расстояния от

источника S одинаковы. Справа от преграды будут распространяться две сферические волны, и в каждой точке среды колебание возникнет в результате сложения этих двух волн. Рассмотрим результат сложения в некоторой точке А, которая отстоит от источников s1 и s2 соответственно на расстоянии r1 и r2 .Колебания источников s1 и s2

имеющие одинаковые фазы, можно представить в виде:

Тогда колебания, дошедшие до точки А соответственно от источников s1 и s2:
, где
-частота колебаний. Разность фаз слагаемых колебаний в точке А будет
. Амплитуда результирующего колебания зависит от разности фаз: если разность фаз =0 или кратна 2(разность хода лучей =0 или целому числу длин волн), то амплитуда имеет максимальное значение:А=А1+А2. Если разность фаз = нечетном числу (разность хода лучей = нечетному числу полуволн), то амплитуда имеет минимальное значение, равное разности слагемых амплитуд.

Схема осуществления интерференции света по методу Юнга . Источником света служит ярко освещенная узкая щель S в экране А1 . Свет от нее падает на второй непрозрачный экран А2 , в котором имеются две одинаковые узкие щели S1 и S 2 , параллельные S. В пространстве за экраном А2 распространяются 2 сис-мы

Виды линз Тонкие – толщина линзы мала по сравнению с радиусами поверхностей линзы и расстоянием предмета от линзы. Формула тонкой линзы 1 1 + 1 = F d f . F= d f ; d+ f где F – фокусное расстояние; d- расстояние от предмета до линзы; f – расстояние от линзы до изображения оптический центр R 1 О О 1 главная оптическая ось R 2 О 2

Характеристики линз 1. Фокусное расстояние Точка, в которой пересекаются после преломления в линзе лучи, называют главным фокусом линзы (F). F

Характеристики линз 1. Фокусное расстояние У собирающей линзы два главных действительных фокуса. F Фокусное расстояние (F)

Характеристики линз 2. Оптическая сила линзы Величина, обратная фокусному расстоянию, называется оптической силой линзы D=1/F Измеряется в диоптриях (дптр) 1 дптр=1/м Оптическую силу собирающей линзы считают положительной величиной, а рассеивающей – отрицательной.

Охрана своего зрения Нужно: Нельзя: Ш рассматривать предмет на § читать во время еды, при свече, в движущемся транспорте и лежа; расстоянии не менее 30 см, сидеть за компьютером на расстоянии 6070 см. от экрана, от телевизора – 3 м. (экран должен находиться на уровне глаз); Ш чтобы свет падал с левой стороны; Ш умело пользоваться приборами домашнего обихода; Ш опасные для глаз виды работ выполнять в специальных очках; § смотреть телевизор непрерывно более 2 х часов; § чтобы было слишком яркое освещение помещения; § открыто смотреть на прямые лучи солнечного света; § тереть глаза руками при попадании пыли. Ш при попадании инородного тела протереть глаз чистой влажной салфеткой. Если вы наблюдаете нарушение вашего зрения – обратитесь к врачу (офтальмолог).

Разделы: Физика

Цель урока:

1. Обеспечить процесс усвоения основных понятий темы “линза” и принципа построения изображений, даваемых линзой
2. Способствовать развитию познавательного интереса учащихся к предмету
3. Способствовать воспитанию аккуратности в ходе выполнения чертежей

Оборудование:

• Ребусы
• Линзы собирающие и рассеивающие
• Экраны
• Свечи
• Кроссворд

На какой урок Мы с вами пришли? (ребус 1) физика

Сегодня мы с вами будем изучать новый раздел физики – оптика . С этим разделом вы знакомились еще в 8 классе и, наверное, помните некоторые аспекты темы “Световые явления”. В частности давайте вспомним изображения, даваемые зеркалами. Но для начала:

1. Какие вы знаете типы изображений? (мнимые и действительные).
2. Какое изображение дает зеркало? (Мнимое, прямое)
3. На каком расстоянии оно находится от зеркала? (на таком же как и предмет)
4. А всегда ли правду нам говорят зеркала? (сообщение “Еще раз наоборот”)
5. А всегда ли в зеркале можно увидеть себя таким, какой ты есть, пусть даже наоборот? (сообщение “Зеркала-дразнилки”)

Сегодня мы продолжим нашу лекцию и поговорим еще об одном предмете оптики. Угадайте. (ребус 2) линза

Линза – прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями.

Тонкая линза – ее толщина мала по сравнению с радиусами кривизны поверхности.

Основные элементы линзы:

Отличите на ощупь собирающую линзу от рассеивающей. Линзы стоят у вас на столе.

Как же построить изображение в собирающей и рассеивающей линзах?

1. Предмет за двойным фокусом.

2. Предмет в двойном фокусе

3. Предмет между фокусом и двойным фокусом

4. Предмет в фокусе

5. Предмет между фокусом и линзой

6. Рассеивающая линза

Формула тонкой линзы =+

А давно ли люди научились пользоваться линзами? (сообщение “В мире невидимого”)

А сейчас мы с вами попробуем получить изображение окна (свечи) с помощью имеющихся у вас на столе линз. (Опыты)

А зачем нам нужны линзы (для очков, лечение близорукости, дальнозоркости) – это ваше первое домашнее задание – подготовить сообщение об исправлении близорукости и дальнозоркости с помощью очков.

Итак, какое же явление мы использовали, чтобы вести сегодняшний урок (ребус 3) наблюдение.

А сейчас мы проверим, как же вы усвоили тему сегодняшнего урока. Для этого разгадаем кроссворд.

Домашнее задание:

• ребусы,
• кроссворды,
• сообщения о близорукости и дальнозоркости,
• лекционный материал

Зеркала-дразнилки

До сих пор шла речь о честных зеркалах. Они показывали мир таким, каков он есть. Ну разве что вывернутым справа на лево. Но бывают зеркала-дразнилки, кривые зеркала. Во многих парках культуры и отдыха есть такой аттракцион – “комната - смеха”. Там каждый желающий может увидеть себя то коротким и круглым, как кочан капусты, то длинным и тонким, как морковка, то похожим на проросшую луковицу: почти без ног и с раздутым животом, из которого, словно стрелка, тянется вверх узенькая грудь и уродливо вытянутая голова на тончайшей шее.

Ребята помирают со смеху, а взрослые стараясь сохранить серьезность, только качают головами. И от этого отражения их голов в зеркалах-дразнилках перекашиваются самым уморительным образом.

Комната смеха есть не везде, но зеркала-дразнилки окружают нас и в жизни. Ты, верно, не раз любовался своим отражением в стеклянном шарике с новогодней елки. Или в никелированном металлическом чайнике, кофейнике, самоваре. Все изображения очень забавно искажены. Это потому, что “зеркала” выпуклые. На руле велосипеда, мотоцикла, у кабины водителя автобуса тоже прикрепляют выпуклые зеркала. Они дают почти неискаженное, но несколько уменьшенное изображение дороги позади, а в автобусах еще и задней двери. Прямые зеркала тут не годятся: в них видно слишком мало. А выпуклое зеркало, даже маленькое, вмещает в себя большую картину.

Бывают иногда и вогнутые зеркала. Ими пользуются для бритья. Если близко подойти к такому зеркалу, увидишь свое лицо сильно увеличенным. В прожекторе тоже применено вогнутое зеркало. Это оно собирает лучи от лампы в параллельный пучок.

В мире невиданного

Около четырехсот лет назад искусные мастера в Италии и в Голландии научились делать очки. Вслед за очками изобрели лупы для рассматривания мелких предметов. Это было очень интересно и увлекательно: вдруг увидеть во всех подробностях какое-нибудь просяное зернышко или мушиную ножку!

В наш век радиолюбители строят аппаратуру, позволяющую принимать все более удаленные станции. А триста лет назад любители оптики увлекались шлифованием все более сильных линз, позволяющих дальше проникнуть в мир невидимого.

Одним из таких любителей был голландец Антоний Ван Левенгук. Линзы лучших мастеров того времени увеличивали всего в 30-40 раз. А линзы Левенгука давали точное, чистое изображение, увеличенное в 300 раз!

Словно целый мир чудес открывался перед пытливым голландцем. Левенгук тащил под стекло все, что только попадалось ему на глаза.

Он первый увидел микроорганизмы в капле воды, капиллярные сосуды в хвосте головастика, красные кровяные тельца и десятки, сотни других удивительных вещей, о которых до него никто не подозревал.

Но думайте что Левенгуку легко давались его открытия. Это был самоотверженный человек, отдавший исследованиям всю свою жизнь. Его линзы были очень неудобны, не то что теперешние микроскопы. Приходилось носом упираться в специальную подставку, чтобы во время наблюдения голова была совершенно неподвижна. И вот так, упершись в подставку, Левенгук делал свои опыты целых 60 лет!

Еще раз наоборот

В зеркале ты видишь себя не совсем так, как видят тебя окружающие. В самом деле, если ты зачесываешь волосы на одну сторону, в зеркале они будут зачесаны на другую. Если на лице родинки, они тоже окажутся не с той стороны. Если все это перевернуть зеркально, лицо покажется другим, незнакомым.

Как бы все-таки увидеть себя таким, каким видят окружающие? Зеркало все переворачивает наоборот… Ну что же! Давайте мы его перехитрим. Подсунем ему изображение, уже перевернутое, уже зеркальное. Пускай перевернет еще раз наоборот, и все станет на свое место.

Как это сделать? Да с помощью второго зеркала! Встаньте перед стенным зеркалом и возьмите еще одно, ручное. Держите его под острым углом к стенному. Ты перехитришь оба зеркала: в обоих появится твое “правое” изображение. Это легко проверить с помощью шрифта. Поднеси к лицу книжку с крупной надписью на обложке. В обоих зеркалах надпись будет читаться правильно, слева направо.

А теперь попробуй потяни себя за чуб. Уверен, что это удастся не сразу. Изображение в зеркале на этот раз совершенно правильное, не вывернутое справа налево. Именно поэтому ты и будешь ошибаться. Ты ведь привык видеть в зеркале зеркальное изображение.

В магазинах готового платья и в пошивочных ателье бывают трехстворчатые зеркала, так называемые трельяжи. В них тоже можно увидеть себя “со стороны”.

Литература:

• Л. Гальперштейн, Забавная физика, М.: детская литература, 1994

Линзы, как правило, имеют сферическую или близкую к сферической поверхность. Они могут быть вогнутыми, выпуклыми или плоскими (радиус равен бесконечности). Обладают двумя поверхностями, через которые проходит свет. Они могут сочетаться по-разному, образуя различные виды линз (фото приведено далее в статье):

• Если обе поверхности выпуклые (изогнуты наружу), центральная часть толще, чем по краям.
• Линза с выпуклой и вогнутой сферами называется мениском.
• Линза с одной плоской поверхностью носит название плоско-вогнутой или плоско-выпуклой, в зависимости от характера другой сферы.

Как определить вид линзы? Остановимся на этом подробнее.

Собирающие линзы: виды линз

Независимо от сочетания поверхностей, если их толщина в центральной части больше, чем по краям, они называются собирающими. Имеют положительное фокусное расстояние. Различают следующие виды собирающих линз:

• плоско-выпуклые,
• двояковыпуклые,
• вогнуто-выпуклые (мениск).

Их еще называют «положительными».

Рассеивающие линзы: виды линз

Если их толщина в центре тоньше, чем по краям, то они носят название рассеивающих. Имеют отрицательное фокусное расстояние. Существуют такие виды рассеивающих линз:

• плоско-вогнутые,
• двояковогнутые,
• выпукло-вогнутые (мениск).

Их еще называют «отрицательными».

Базовые понятия

Лучи от точечного источника расходятся из одной точки. Их называют пучком. Когда пучок входит в линзу, каждый луч преломляется, изменяя свое направление. По этой причине пучок может выйти из линзы в большей или меньшей степени расходящимся.

Некоторые виды оптических линз изменяют направление лучей настолько, что они сходятся в одной точке. Если источник света расположен, по меньшей мере, на фокусном расстоянии, то пучок сходится в точке, удаленной, по крайней мере, на ту же дистанцию.

Действительные и мнимые изображения

Точечный источник света называется действительным объектом, а точка сходимости пучка лучей, выходящего из линзы, является его действительным изображением.

Важное значение имеет массив точечных источников, распределенных на, как правило, плоской поверхности. Примером может служить рисунок на матовом стекле, подсвеченный сзади. Другим примером является диафильм, освещенный сзади так, чтобы свет от него проходил через линзу, многократно увеличивающую изображение на плоском экране.

В этих случаях говорят о плоскости. Точки на плоскости изображения 1:1 соответствуют точкам на плоскости объекта. То же относится и к геометрическим фигурам, хотя полученная картинка может быть перевернутой по отношению к объекту сверху вниз или слева направо.

Схождение лучей в одной точке создает действительное изображение, а расхождение - мнимое. Когда оно четко очерчено на экране - оно действительное. Если же изображение можно наблюдать, только посмотрев через линзу в сторону источника света, то оно называется мнимым. Отражение в зеркале - мнимое. Картину, которую можно увидеть через телескоп - тоже. Но проекция объектива камеры на пленку дает действительное изображение.

Фокусное расстояние

Фокус линзы можно найти, пропустив через нее пучок параллельных лучей. Точка, в которой они сойдутся, и будет ее фокусом F. Расстояние от фокальной точки до объектива называют его фокусным расстоянием f. Параллельные лучи можно пропустить и с другой стороны и таким образом найти F с двух сторон. Каждая линза обладает двумя F и двумя f. Если она относительно тонка по сравнению с ее фокусными расстояниями, то последние приблизительно равны.

Дивергенция и конвергенция

Положительным фокусным расстоянием характеризуются собирающие линзы. Виды линз данного типа (плоско-выпуклые, двояковыпуклые, мениск) сводят лучи, выходящие из них, больше, чем они были сведены до этого. Собирающие объективы могут формировать как действительное, так и мнимое изображение. Первое формируется только в случае, если расстояние от линзы до объекта превышает фокусное.

Отрицательным фокусным расстоянием характеризуются рассеивающие линзы. Виды линз этого типа (плоско-вогнутые, двояковогнутые, мениск) разводят лучи больше, чем они были разведены до попадания на их поверхность. Рассеивающие линзы создают мнимое изображение. И только когда сходимость падающих лучей значительна (они сходятся где-то между линзой и фокальной точкой на противоположной стороне), образованные лучи все еще могут сходиться, образуя действительное изображение.

Важные различия

Следует быть очень внимательными, чтобы отличать схождение или расхождение лучей от конвергенции или дивергенции линзы. Виды линз и пучков света могут не совпадать. Лучи, связанные с объектом или точкой изображения, называются расходящимися, если они «разбегаются», и сходящимся, если они «собираются» вместе. В любой коаксиальной оптической системе оптическая ось представляет собой путь лучей. Луч вдоль этой оси проходит без какого-либо изменения направления движения из-за преломления. Это, по сути, хорошее определение оптической оси.

Луч, который с расстоянием отдаляется от оптической оси, называется расходящимся. А тот, который к ней становится ближе, носит название сходящегося. Лучи, параллельные оптической оси, имеют нулевое схождение или расхождение. Таким образом, когда говорят о схождении или расхождении одного луча, его соотносят с оптической осью.

Некоторые виды которых такова, что луч отклоняется в большей степени к оптической оси, являются собирающими. В них сходящиеся лучи сближаются еще больше, а расходящиеся отдаляются меньше. Они даже в состоянии, если их сила достаточна для этого, сделать пучок параллельным или даже сходящимся. Аналогично рассеивающая линза может развести расходящиеся лучи еще больше, а сходящиеся - сделать параллельными или расходящимися.

Увеличительные стекла

Линза с двумя выпуклыми поверхностями толще в центре, чем по краям, и может использоваться в качестве простого увеличительного стекла или лупы. При этом наблюдатель смотрите через нее на мнимое, увеличенное изображение. Объектив камеры, однако, формирует на пленке или сенсоре действительное, как правило, уменьшенное в размерах по сравнению с объектом.

Очки

Способность линзы изменять сходимость света называется ее силой. Выражается она в диоптриях D = 1 / f, где f - фокусное расстояние в метрах.

У линзы с силой 5 диоптрий f = 20 см. Именно диоптрии указывает окулист, выписывая рецепт очков. Скажем, он записал 5,2 диоптрий. В мастерской возьмут готовую заготовку в 5 диоптрий, полученную на заводе-изготовителе, и отшлифуют немного одну поверхность, чтобы добавить 0,2 диоптрии. Принцип состоит в том, что для тонких линз, в которых две сферы расположены близко друг к другу, соблюдается правило, согласно которому общая их сила равна сумме диоптрий каждой: D = D 1 + D 2 .

Труба Галилея

Во времена Галилея (начало XVII века), очки в Европе были широко доступны. Они, как правило, изготавливались в Голландии и распространялись уличными торговцами. Галилео слышал, что кто-то в Нидерландах поместил два вида линз в трубку, чтобы удаленные объекты казались больше. Он использовал длиннофокусный собирающий объектив в одном конце трубки, и короткофокусный рассеивающий окуляр на другом конце. Если фокусное расстояние объектива равно f o и окуляра f e , то дистанция между ними должна быть f o -f e , а сила (угловое увеличение) f o /f e . Такая схема называется трубой Галилея.

Телескоп обладает увеличением 5 или 6 крат, сравнимым с современными ручными биноклями. Этого достаточно для многих захватывающих Можно без проблем увидеть лунные кратеры, четыре луны Юпитера, фазы Венеры, туманности и звездные скопления, а также слабые звезды в Млечном Пути.

Телескоп Кеплера

Кеплер услышал обо всем этом (он и Галилей вели переписку) и построил еще один вид телескопа с двумя собирающими линзами. Та, у которой большое фокусное расстояние, является объективом, а та, у которой оно меньше - окуляром. Расстояние между ними равно f o + f e , а угловое увеличение составляет f o /f e . Этот кеплеровский (или астрономический) телескоп создает перевернутое изображение, но для звезд или луны это не имеет значения. Данная схема обеспечила более равномерное освещение поля зрения, чем телескоп Галилея, и была более удобна в использовании, так как позволяла держать глаза в фиксированном положении и видеть все поле зрения от края до края. Устройство позволяло достичь более высокого увеличения, чем труба Галилея, без серьезного ухудшения качества.

Оба телескопа страдают от сферической аберрации, в результате чего изображения не полностью сфокусированы, и хроматической аберрации, создающей цветные ореолы. Кеплер (и Ньютон) считал, что эти дефекты невозможно преодолеть. Они не предполагали, что возможны ахроматические виды которых станет известна лишь в XIX веке.

Зеркальные телескопы

Грегори предположил, что в качестве объективов телескопов можно использовать зеркала, так как в них отсутствует цветная окантовка. Ньютон воспользовался этой идеей и создал ньютоновскую форму телескопа из вогнутого посеребренного зеркала и положительного окуляра. Он передал образец Королевскому обществу, где тот находится и по сей день.

Однолинзовый телескоп может проецировать изображение на экран или фотопленку. Для должного увеличения требуется положительная линза с большим фокусным расстоянием, скажем, 0,5 м, 1 м или много метров. Такая компоновка часто используется в астрономической фотографии. Людям, незнакомым с оптикой, может показаться парадоксальной ситуация, когда более слабая длиннофокусная линза дает большее увеличение.

Сферы

Высказывались предположения, что древние культуры, возможно, имели телескопы, потому что они делали маленькие стеклянные шарики. Проблема состоит в том, что неизвестно, для чего они использовались, и они, конечно, не могли бы лечь в основу хорошего телескопа. Шарики могли применяться для увеличения мелких объектов, но качество при этом вряд ли было удовлетворительным.

Фокусное расстояние идеальной стеклянной сферы очень короткое и формирует действительное изображение очень близко от сферы. Кроме того, аберрации (геометрические искажения) значительные. Проблема кроется в расстоянии между двумя поверхностями.

Однако если сделать глубокую экваториальную канавку, чтобы блокировать лучи, которые вызывают дефекты изображения, она превращается из очень посредственной лупы в прекрасную. Такое решение приписывается Коддингтону, а увеличитель его имени можно приобрести сегодня в виде небольших ручных луп для изучения очень маленьких объектов. Но доказательств того, что это было сделано до 19-го века, нет.

Барабинский филиал Новосибирского колледжа транспортных технологий имени Н.А. Лунина.

Преподаватель: Нагога Екатерина Михайловна.

Тема: «Линзы. Построение в линзах. Формула тонкой линзы.»

Цель: дать знания о линзах, их физических свойствах и характеристиках.

Ход урока

Организационный момент

Приветствие.

Проверка домашнего задания.

II. Изучение нового материала

Явление преломления света лежит в основе действия линз и многих оптических приборов, служащих для управления световыми пучками и получения оптических изображений.

Линза - это оптическое прозрачное тело, ограниченное сферическими поверхностями. Существует два вида линз :

а) выпуклые;

б) вогнутые.

Выпуклые линзы бывают : двояковыпуклыми, плосковыпуклыми, вогнуто выпуклыми.

Вогнутые линзы могут быть : двояковогнутыми, плосковогнутыми, выпукло вогнутыми.

Линзы, у которых середины толще, чем края, называют собирающими , а у которых толще края - рассеивающими (слайды 3,4) .

Эксперимент

Пучок света направляют на двояковыпуклую линзу. Наблюдаем собирающее действие такой линзы: каждый луч, падающий на линзу, после преломления ею отклоняется от своего первоначального направления, приближаясь к главной оптической оси.

Описанный опыт естественным образом подводит учащихся к понятиям главного фокуса и фокусного расстояния линзы.

Расстояние от оптического центра линзы до ее главного фокуса называют фокусным расстоянием линзы . Обозначают ее буквой F , как и сам фокус (слайды 4-6).

Далее выясняется ход световых лучей через рассеивающую линзу. Аналогичным образом рассматривается вопрос о действии и параметрах рассеивающей линзы. Основываясь на экспериментальных данных, можно сделать вывод: фокус рассеивающей линзы мнимый (слайд 7).

III . Построение в линзах.

Построение линзой изображения предметов, имеющих определённую форму и размеры, получается следующим образом: допустим, линия AB представляет собой объект, находящийся на некотором расстоянии от линзы, значительно превышающем её фокусное расстояние.

От каждой точки предмета через линзу пройдёт бесчисленное количество лучей, из которых, для наглядности, на рисунке схематически изображен ход только трёх лучей.

(слайды 8,9)

Если предмет находится на бесконечно далёком от линзы расстоянии, то его изображение получается в заднем фокусе линзы F’ действительным , перевёрнутым и уменьшенным до подобия точки.

(слайд 10)

Если предмет помещён между передним фокусом и двойным фокусным расстоянием, то изображение будет получено за двойным фокусным расстоянием и будет действительным, перевёрнутым и увеличенным.

(слайд 11)

Если предмет помещён на двойном фокусном расстоянии от линзы, то полученное изображение находится по другую сторону линзы на двойном фокусном расстоянии от неё. Изображение получается действительным, перевёрнутым и равным по величине предмету.

(слайд 12)

Если предмет приближён к линзе и находится на расстоянии, превышающем двойное фокусное расстояние линзы, то изображение его будет действительным , перевёрнутым и уменьшенным и расположится за главным фокусом на отрезке между ним и двойным фокусным расстоянием.

(слайд 13)

Если предмет находится в плоскости переднего главного фокуса линзы, то лучи, пройдя через линзу, пойдут параллельно, и изображение может получиться лишь в бесконечности.

(слайд 14)

Если предмет поместить на расстоянии, меньшем главного фокусного расстояния, то лучи выйдут из линзы расходящимся пучком, нигде не пересекаясь. Изображение при этом получается мнимое , прямое и увеличенное , т. е. в данном случае линза работает как лупа.

(слайд 15)

IV. Вывод формулы тонкой линзы.

(слайд 16)

Из подобия заштрихованных треугольников (рис. 70) следует:

(слайд 17)

где d - расстояние предмета от линзы; f расстояние от линзы до изображения; F - фокусное расстояние. Оптическая сила линзы равна:

При расчетах числовые значения действительных величин всегда подставляются со знаком «плюс», а мнимых - со знаком «минус» (слайд 18).

Линейное увеличение

Из подобия заштрихованных треугольников (рис. 71) следует:

(слайд 19)

V. Закрепление изученного материала.

Почему фокус рассеивающей линзы называется мнимым?

Чем отличается действительное изображение точки от мнимого?

По какому признаку можно узнать: собирающая эта линза или рассеивающая, если судить только по форме?

Назовите свойство выпуклой линзы. (Собирать параллельные лучи в одну точку.)

Решение задач №№1064, 1066(Р) (слайды 20,21)

§ 63-65, №1065(Р)