Урок 29 Лінзи. Оптична сила лінзи

Урок 29 Лінзи. Оптична сила лінзи

Мета уроку: сформувати знання про лінзи та фізичні величини, які характеризують лінзу.

Очікувані результати: учні повинні давати означення лінзи, розпізнавати різні види лінз, називати основні характеристики лінз і розуміти їх зміст.

Тип уроку: комбінований.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник, різні види лінз, джерело, яке випромінює паралельні промені світла

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

1. Провести бесіду за матеріалом § 13

Бесіда за питаннями

1. Опишіть досіди Ньютона щодо встановлення спектрального складу світла.

2. Назвіть сім спектральних кольорів.

3. Дайте означення дисперсії.

4. Світло якого кольору зазвичай найбільше заломлюється в речовині? найменше заломлюється?

5. У якому природному явищі ми спостерігаємо дисперсію світла?

6. Які кольори називають доповняльними?

7. Назвіть три основні кольори спектра. Якими є властивості основних кольорів?

8. Чому навколишній світ ми бачимо різнокольоровим?

2. Перевірити виконання вправи № 13: 1 – 5 – усно.

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Ви знайомі з різними оптичними пристроями: окулярами, фотоапаратом, телескоп, лупою.

Що між цими пристроями спільного? (їх основною частиною є лінза)

Що таке лінза? Які існують різновиди лінз?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Лінзи

Лінза – прозоре тіло, обмежене з двох боків сферичними поверхнями.

Тонка лінза – це лінза, товщина якої в багато разів менша від радіусів сферичних поверхонь, що її обмежують.

Далі, говорячи про лінзу, ми завжди матимемо на увазі тонку лінзу.

Тонка сферична лінза:

О ₁, О₂ – центри сфер

R₁, R₂ – радіуси сферичних поверхонь, які обмежують лінзу.

О₁О₂ – головна оптична вісь (пряма, яка проходить через центри сферичних поверхонь, що обмежують лінзу)

О – оптичний центр лінзи (точка, через яку промінь світла проходячи не заломлюється).

За формою лінзи поділяють на опуклі й увігнуті.

Опукла лінза – лінза, товщина якої посередині більша, ніж біля країв. (двоопукла, плоско-опукла, увігнуто-опукла) (рис. а)

Увігнута лінза – лінза, товщина якої посередині менша, ніж біля країв. (двоввігнута, плоско-ввігнута, опукло-ввігнута) (рис. б)

Рис. а Рис. б

Лінзи поділяють на збиральні та розсіювальні.

Збиральна лінза – це лінза, яка перетворює паралельний пучок променів в збіжний.

F – дійсний фокус лінзи (точка у якій перетинаються заломлені промені).

Розсіювальна лінза – це лінза, яка перетворює паралельний пучок променів в розбіжний.

F’ – уявний фокус лінзи (точка у якій перетинаються продовження заломлених променів).

2. Оптична сила лінзи

Кожна лінза має два фокуси, розташовані на однаковій відстані від оптичного центра лінзи.

Фокусна відстань лінзи – це відстань від оптичного центра лінзи до фокуса.

Фокусну відстань збиральної лінзи домовилися вважати додатною (F > 0), а розсіювальної – від’ємною (F < 0).

Чим меншими є радіуси сферичних поверхонь, що обмежують лінзу, тим сильніше ця лінза заломлює світло, отже, тим менша її фокусна відстань.

Оптична сила лінзи – це фізична величина, яка характеризує заломлюючі властивості лінзи та є оберненою до її фокусної відстані.

F – фокусна відстань лінзи.

Одиниця оптичної сили – діоптрія:

1 діоптрія – це оптична сила лінзи, фокусна відстань якої дорівнює 1 м.

Оптична сила збиральної лінзи є додатною (D > 0), а розсіювальної лінзи – від’ємною (D < 0).

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. На рисунку показано скляні лінзи, розташовані в повітрі. Які з цих лінз збиральні та які розсіювальні? Які з них мають уявний фокус?

Коли оптична густина середовища менша (повітря) за оптичну густину матеріалу (скляна лінза), то опуклі лінзи є збиральними, а ввігнуті лінзи – розсіювальними.

б, г, д – збиральні (товщина лінз посередині більша, ніж біля країв)

а, в – розсіювальні (товщина лінз посередині менша, ніж біля країв)

Уявний фокус мають розсіювальні лінзи а, в

2. Чи завжди опуклі лінзи є збиральними, а ввігнуті лінзи – розсіювальними?

Зазвичай опуклі лінзи є збиральними, а ввігнуті лінзи – розсіювальними. Однак якщо оптична густина середовища більша (вода) за оптичну густину матеріалу (повітряна лінза), з якого виготовлена лінза, то опукла лінза розсіюватиме промені (тобто буде розсіювальною), а увігнута, навпаки, збиратиме промені (тобто буде збиральною).

3. На рисунку показано повітряні лінзи (порожнини) у склі. У яких із випадків лінзи є збиральними?

Коли оптична густина середовища більша (скло) за оптичну густину матеріалу (повітряна лінза), з якого виготовлена лінза, то опукла лінза розсіюватиме промені (тобто буде розсіювальною), а увігнута, навпаки, збиратиме промені (тобто буде збиральною).

В даному випадку збиральними лінзами будуть лінзи а, в, д

4. Лінзи виготовлені з однакового скла. Яка з них має меншу фокусну відстань?

Лінза б має меншу фокусну відстань. Бо чим меншими є радіуси сферичних поверхонь, що обмежують лінзу, тим сильніше ця лінза заломлює світло, отже, тим менша її фокусна відстань F

5. Чому в сонячний літній день не можна поливати квіти в саду?

В сонячний літній день не можна поливати квіти в саду тому, що крапельки води, поводять себе як маленькі збирають лінзи та можуть сфокусувати сонячне світло і пропалити пелюстки або листочки квітів.

6. Оптична сила лінз у бабусиних окулярах +3 дптр, а в маминих –3 дптр. Чим відрізняються ці лінзи?

Якщо лінза збиральна, то її оптична сила є додатною. Оптична сила розсіювальної лінзи є від’ємною. Це означає, що в бабусиних окулярах стоять збиральні лінзи, а в маминих – розсіювальні.

7. Чому дорівнює оптична сила лінзи, фокусна відстань якої дорівнює 10 см?

Дано: