Линзы - Оптические явления

Физический словарик

Диоптрия (от греч. Diopter - видящий насквозь) - единица оптической силы линз, равная оптической силе линзы с главным фокусным расстоянием 1 м.

Линза (от нем. linse - чечевица) - прозрачное оптическое стекло, ограниченное правильными, большей частью сферическими, поверхностями.

Историческая справка

Человек всегда мечтал увидеть мелкие предметы лучше и поближе. Но невооруженным глазом сделать это крайне тяжело. Историки предполагают, что первые увеличительные стекла появились около 700 г. до н. э. на Среднем Востоке. Известно множество приспособлений, основной деталью которых являются линзы.

Интересный факт

Насекомые существуют на Земле более 300 млн. лет. Большинство из них не претерпело каких-либо важных изменений за последние десятки миллионов лет. Поэтому их вполне можно считать «живыми динозаврами». Спасаясь от врагов, они полагаются, в основном, на свое зрение. Несмотря на различный образ жизни, устройство глаз почти у всех насекомых одинаковое: фасеточное. Фасеточный глаз состоит из омматидиев - отдельных глазков, которые смотрят в разных направлениях. В каждом омматидии есть своя линза; она фокусирует свет на несколько фоторецепторных клеток, объединенных в зрительную палочку. Свет, воздействуя на эти клетки, вызывает последовательность нервных импульсов, передаваемых в мозг насекомого по зрительному нерву.

Качественные задачи и вопросы

1. Какие линзы вы знаете? (Собирающие и рассеивающие свет)

2. Почему фокус у рассеивающей линзы называют мнимым? (Фокус называется мнимым потому, что через него проходят не лучи света, а прямые, продолжающие их)

3. Почему капельки воды на теле человека могут в летнюю жару причинить вред? (Капельки дождя, подобно линзам, собирают свет в фокусе, что увеличивает световое воздействие па кожу)

4. Где используются линзы? (В оптических приборах: микроскопах, биноклях, телескопах, очках, лупах и др.)

5. Оптическая сила линз 5 дптр, -3 дптр. Что можно сказать об этих линзах? (Первая - собирающая линза с фокусным расстоянием 20 см, вторая - рассеивающая с фокусным расстоянием 33 см.)

6. Может ли оптическая сила линзы быть равна 0 дптр? (В этом случае фокусное расстояние должно быть бесконечным. Таких линз нет, это обычная плоскопараллельная пластинка.)

7. Постройте изображение предметов в тонких линзах.

Ответ:

8. Зная расположение предмета и изображения, определить место расположения и вид линзы.

Ответ:

9. Сколько фокусов имеют линзы? (Два фокуса - по одному с каждой стороны.)

10. Какую величину называют оптической силой линзы? (Физическую величину; обратную фокусному расстоянию.)

11. От чего зависит вид изображения и его место? (От расположения предмета и линзы.)

12. Какие линзы характеризуются оптической силой 1 дптр, -1 дптр? (Линзы с фокусными расстояниями 1 м, -1 м.)

13. Для чего человеку нужны очки? (Глаза человека - очень сложный оптический механизм. У некоторых глаз есть недостатки: четкое изображение получается либо до сетчатки, либо после нее, эти недостатки называются близорукостью и дальнозоркостью. Для устранения близорукости используют рассеивающие линзы, дальнозоркости - собирающие.)

Оптические иллюзии

Прямая ли это линия? (Да.)

Параллельны ли эти прямые? (Да.)

Прямая ли это линия? (Да.)

Задача для любителей географии

Как раздобыть огонь, если под рукой нет ни спичек, ни огнива? Туристы и путешественники знают, что огонь добывают с помощью зажигательного стекла, сфокусировав солнечные лучи на листке бумаги или мхе. Зажигательным стеклом может служить линза фотоаппарата, стекло очков или бинокля.

Изготовить линзу легко из двух стекол от часов: нужно сложить их вместе и заполнить пространство между ними водой, а края замазать глиной или смолой от хвойных деревьев.

Каковы фокусное расстояние и оптическая сила линзы (в диоптриях), собранной из двух стекол от часов, если свет от солнца фокусируется в точке, удаленной на расстояние 20 см от нее? (Фокусное расстояние 20 см, оптическая сила 5 дптр)

Физические эксперименты

1. Определение фокусного расстояния и оптической силы линзы.

Приборы и материалы: две-три собирающие линзы; экран.

Задание: используя удаленный источник света (Солнце, свечу, лампочку в классе), с помощью линзы получите на экране четкое изображение. Измерьте фокусное расстояние и вычислите оптическую силу линзы.

Номер опыта	Фокусное расстояние, м	Оптическая сила линзы, дптр
1	0,2	5
2	0,4	2,5
3	0,05	20

2. Получение изображения при помощи линзы.

Приборы и материалы: две-три собирающие линзы; экран; свеча; спички (или источник тока и лампочка).

3адание: с помощью линзы получите изображения, когда предмет находится за двойным фокусом линзы, на двойном фокусном расстоянии, между фокусом и линзой. Опишите получившиеся изображения. Повторите опыты с другой линзой.

Номер опыта	Фокусное расстояние, м	Расстояние от предмета до линзы, м	Вид изображения
1	0,2	0,4	Перевернутое
			Действительное
			Равное предмету
2	0,2	0,6	Перевернутое
			Действительное
			Уменьшенное
3	0,2	0,1	Прямое
			Мнимое
			Увеличенное

Проверка знаний и умений.

Индивидуальные карточки-задания

1	2
1. Фокусное расстояние линз 25 см. Чему равна их оптическая сила? (4 дптр.) 2. Постройте изображение предмета в тонкой линзе Ответ:	1. Оптическая сила объектива хороших микроскопов 400 дптр. Определите фокусное расстояние объектива. (0,0025 м.) 2. Постройте изображение в тонкой линзе. Ответ:
3	4
1. Оптическая сила линзы -2,5 дптр. Определите ее фокусное расстояние. (-0,4 м.) 2. Постройте изображение в тонкой линзе. Ответ:	1. Фокусное расстояние рассеивающей линзы 400 мм. Определите ее оптическую силу. (-2,5 дптр.) 2. Постройте изображение в тонкой линзе. Ответ: