Оптические приборы. Фотоаппарат - ОПТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Цели урока:

Показать учащимся, каким образом исследование оптических явлений способствовало развитию умений управлять ходом световых лучей и конструированию различных оптических приборов. Выявить особенности зрения человека.

Оборудование (для кратковременной лабораторной работы):

Плоское зеркало, линейка, бумажная трубка длиной 20 см.

Ход урока

I. Повторение. Проверка домашнего задания

- От чего зависит характер изображения, даваемого собирающей линзой?

- Каким является изображение предмета, расположенного за двойным фокусом собирающей линзы? Рассеивающей линзы?

- Каким является изображение предмета, находящегося между фокусом и двойным фокусом собирающей линзы?

- Каким является изображение предмета, расположенного между собирающей линзой и ее фокусом?

- Где должен находится предмет, чтобы его изображение в собирающей линзе было равным самому предмету?

- Каким является изображение предмета, даваемое рассеивающей линзой?

II. Кратковременная лабораторная работа «Особенности зрения человека»

1. Повернитесь лицом к свету и посмотрите в зеркало на свой зрачок.

2. Отвернитесь от света и опять посмотрите на свой зрачок в зеркале. Что вы наблюдали? Объясните наблюдаемое явление.

3. Закройте глаз на несколько секунд. Затем повернитесь лицом к свету и откройте глаза, глядя в зеркало. Что происходит со зрачком? Почему?

4. Держите линейку перед глазами на расстоянии около 30 см. Смотрите мимо линейки на противоположную стену. Хорошо ли видны цифры на шкале линейки? Далее посмотрите на линейку. Как теперь видны цифры? А хорошо ли видна противоположная стена?

5. Выберите на противоположной стене какую-нибудь отметку. Не двигая головой, выполните следующие задания:

а) Найдите отметку правым глазом (левый глаз закрыт). Заметьте, какую часть стены вы видите. Это - поле зрения правого глаза.

б) Определите поле зрения левого глаза. Совпадают ли поля зрения правого и левого глаз?

в) Посмотрите на отметку двумя глазами. Насколько увеличилась видимая область?

6. Сделайте бумажную трубку длиной около 20 см. Посмотрите на выбранную отметку через трубку. Как изменилось поле зрения?

7. Держа в вытянутой руке колпачок от ручки, закройте один глаз и попробуйте попасть ручкой в колпачок. Легко ли это сделать? Попробуйте выполнить тот же опыт с обоими открытыми глазами. Удалось ли вам это сделать?

8. Сделайте вывод о значении зрения двумя глазами.

III. Изучение нового материала

Все оптические приборы можно разделить на две группы:

а) приборы, при помощи которых получают оптические изображения на экране (проекционные аппараты, фотоаппараты, киноаппараты и др.);

б) приборы, которые действуют только совместно с человеческим глазом и не образуют изображений на экране (лупа, микроскоп и различные приборы телескопической системы). Такие приборы называют визуальными.

Фотоаппарат

Фотография была изобретена в 30-х годах XIX века и прошла долгий путь развития. Современная фотография, ставшая малоформатной, моментальной, цветной, стереоскопической, нашла широчайшее применение во всех областях нашей жизни. Велика ее роль в исследовании природы. Фотография позволяет рассматривать различные объекты (от микроскопических до космических), невидимые излучения и т. д. Всем известно значение художественной фотографии, детищем которой является кино.

Основными частями фотоаппарата являются непрозрачная камера и система линз, называемая объективом. Простейший объектив представляет собой одну собирающую линзу. Объектив создает вблизи задней стенки камеры действительное перевернутое изображение фотографируемого предмета. В большинстве случаев предмет находится на расстоянии, большем двойного фокусного, поэтому изображение получается уменьшенным. В том месте, где получается изображение, помещается фотопленка или фотопластинка, покрытая слоем светочувствительного вещества - фотоэмульсией.

Фотографируемые предметы могут находиться на разных расстояниях от аппарата, следовательно, расстояние между объективом и пленкой также необходимо изменять, что осуществляется обычно перемещением объектива.

Световая энергия, попадающая на светочувствительный слой, дозируется фотографическим затвором, который дает доступ свету лишь на определенное время - время экспозиции. Время экспозиции зависит от чувствительности фотоэмульсии и от освещенности пленки, которая зависит, в частности, от диаметра объектива. Диаметр действующей части объектива можно менять с помощью диафрагмы и этим регулировать освещенность фотопленки.

Но диафрагма играет еще и другую роль. Уменьшая отверстие диафрагмы, можно добиться того, что изображение предметов, находящихся на различных расстояниях от аппарата, будут достаточно четкими. Возрастет, как говорят, глубина резкости.

Проекционные аппараты

С помощью проекционных аппаратов на экране получают действительное увеличенное изображение рисунков, чертежей, фотографий и т. п.

Проектирование прозрачных объектов (диафильмов, диапозитивов) называется диапроекцией, непрозрачных объектов (рисунков, фотографий, чертежей) - эпипроекцией.

Следует подробно остановиться на роли конденсора (короткофокусной линзы). Роль конденсора заключается в создании на экране равномерно освещенного поля, позволяющего получить изображение диапозитива без искажения контрастности его частей.

Лупа

Лупой называется двояковыпуклая линза с небольшим фокусным расстоянием (от 10 до 1 см). Лупа является простейшим прибором, позволяющим увеличить угол зрения.

Наш глаз видит только те предметы, изображение которых получается на сетчатке. Чем больше изображение предмета на участке или чем под большим углом зрения мы рассматриваем этот предмет, тем отчетливее его различаем. Многие предметы малы и видны с расстояния наилучшего зрения под углом зрения, близким к предельному. Лупа увеличивает угол зрения, а также и изображение предмета на сетчатке глаза, поэтому видимые размеры предмета увеличены по сравнению с его действительными размерами.

Микроскоп

Для получения больших угловых увеличений (порядка несколько сот) применяют микроскоп. Прибор состоит из двух систем линз: объектива и окуляра. Предмет располагается непосредственно за фокусом объектива, при помощи которого достигается действительное увеличенное изображение.

Необходимо подчеркнуть, что принцип действия микроскопа сводится к последовательному увеличению угла зрения сначала объективом, а затем окуляром.

Телескопы

Назначение телескопа - собрать как можно больше света от исследуемого объекта и увеличить его видимые угловые размеры.

Основной оптической частью телескопа служит объектив, который собирает свет и создает изображение источника.

Если объектив телескопа представляет собой линзу или систему линз, то телескоп называют рефрактором, а если вогнутое зеркало - то рефлектором.

Собираемая телескопом световая энергия зависит от размеров объектива. Чем больше площадь его поверхности, тем более слабые светящиеся объекты можно наблюдать в телескоп. Изображение небесного объекта, построенное объективом, можно либо рассматривать через линзу, называемую окуляром, либо фотографировать.

IV. Решение задач

Если учащиеся хорошо усвоили изучаемый материал, то в сильном классе можно в конце урока решить одну-две задачи на оптические приборы и оптические системы.

Задача 1

Устройство фотоаппарата очень напоминает устройство глаза, однако «наводка на резкость» в фотоаппарате и в глазу происходит по-разному. В чем заключается это различие?

Задача 2

Какова высота изображения человека на пленке, если рост человека 1,8 м, а съемка производится с расстояния 3 м? Считайте, что объектив можно рассматривать как одну собирающую линзу с фокусным расстоянием 50 мм.

Задача 3

При космической фотосъемке с высоты 100 км используют объектив с фокусным расстоянием 50 см. Каковы размеры полученного на фотопленке изображения школьного двора размерами 50x50 м?

Домашнее задание

1. § 36;

2. Выполнить экспериментальное задание;

3. Задачи 145, 146.