Підготовка до ЗНО з фізики: «Геометрична оптика»

Підготовка до ЗНО з фізики:«Геометрична оптика»Чевка Аліна Семенівна. Вчитель фізики. Маршинецького ліцею. Новоселицької ОТГ

Макс Планк (1858-1947)Коротко про історію дослідження природи світла

Джерела світла – це фізичні тіла, атоми яких випромінюють світло. ШтучніПриродніСвітло – це електромагнітні хвилі, які сприймає око людини, тобто хвилі довжиною від 380 нм до 760 нм

Оптика – це розділ фізики, який вивчає явища, пов'язані з поширенням електромагнітних хвиль видимого діапазону та з взаємодією цих хвиль із речовинами. Геометрична оптика Хвильова оптика Квантова оптика

Закон прямолінійного поширення світла: У прозорому однорідному середовищі світло поширюється прямолінійно

Оптична шайба𝑪𝑶 – падаючий промінь 𝑶 – точка падіння 𝑶𝑲 – відбитий промінь 𝑶𝑩 – перпендикуляр до поверхні дзеркала Кут 𝛂 – кут падіння  Кут 𝛃 – кут відбивання 𝐶 𝐵 𝐾 𝑂 α β Закони відбивання світла.

Кут між падаючим і відбитим променями становить 70°. Під яким кутом до дзеркала падає світло?𝑂    {2 D5 ABB26-0587-4 C30-8999-92 F81 FD0307 C}Дано:γ=70°Розв’язання. За 2-м законом відбивання світла:α=βγ=α+β=2α        α=γ2α+φ=90°γ2+φ=90°φ=90°−γ2           φ=90°−70°2=55° Відповідь: φ=55°.φ − ? {2 D5 ABB26-0587-4 C30-8999-92 F81 FD0307 C}

𝑺 – джерело світла 𝑺𝑨, 𝑺𝑩, 𝑺𝑪 – падаючі промені 𝑨𝑨𝟏, 𝑩𝑩𝟏, 𝑪𝑪𝟏– відбиті промені 𝑺𝟏 – уявне зображення точки 𝑺 𝑆1 𝐴 𝐵 𝐶 𝐴1 𝐵1 𝐶1 𝑆 ●●Плоске дзеркало завжди дає уявне зображення. Побудова зображень, які дає плоске дзеркало.

ОS●S1●Предмет і його зображення симетричні відносно поверхні плоского дзеркала. Це означає, що зображення предмета:1) розташоване на тій самій відстані від поверхні дзеркала, що й предмет (𝑆𝑂=𝑆1𝑂);2) дорівнює за розміром самому предмету;3) пряма, яка сполучає точку на предметі з відповідною їй точкою на зображенні, є перпендикулярною до поверхні дзеркала. 

𝑐=3∙108мс Швидкість поширення світла

𝛄 (гамма) – кут заломлення (кут, утворений заломленим променем і перпендикуляром до межі поділу двох середовищ, проведеним із точки падіння променя) γ α β γ α 𝛂 – кут падіння 𝛃 – кут відбивання 𝑂 𝑂 Закони заломлення світла. Абсолютний і відносний показники заломлення.

2. Для двох даних середовищ відношення синуса кута падіння 𝛂 до синуса кута заломлення 𝛄 є величиною незмінною: Закони заломлення світла(закони Снелліуса):𝑂    2 1 1. Промінь падаючий, промінь заломлений і перпендикуляр до межі поділу двох середовищ, проведений із точки падіння променя, лежать в одній площиніsinαsinγ=𝑛21 𝑛21 – відносний показник заломлення 𝑛21=𝑣1𝑣2 

З більшою оптичною густиною𝑂   Вода. Повітря  𝑂 𝑣2<𝑣1 γ<α З меншою оптичною густиною𝑣2>𝑣1  γ>α 𝑣1 𝑣2 𝑣1 𝑣2 Промінь світла переходить у середовище

Абсолютний показник заломлення Абсолютний показник заломлення середовища – це фізична величина, яка характеризує оптичну густину середовища і показує, у скільки разів швидкість поширення світла в середовищі менша, ніж у вакуумі𝑂   Середовище. Вакуум𝑣 𝑐 𝑛=𝑐𝑣 {284 E427 A-3 D55-4303-BF80-6455036 E1 DE7}Речовина𝑛Повітря1,003 Лід1,31 Вода1,33 Етиловий спирт1,36 Бензин1,50 Скло1,52 Алмаз2,42{284 E427 A-3 D55-4303-BF80-6455036 E1 DE7}Речовина. Повітря. Лід. Вода. Етиловий спирт. Бензин. Скло. Алмаз𝑛21=𝑛2𝑛1 

Якщо кут падіння світла становить 60°, кут заломлення дорівнює 45°. Визначте кут заломлення в цьому середовищі при куті падіння 30°.{2 D5 ABB26-0587-4 C30-8999-92 F81 FD0307 C}Дано:α1=60°γ1=45°α2=30°Розв’язання. За 2-м законом заломлення світла:𝑛21=sinα1sinγ1𝑛21=sinα2sinγ2 sinα1sinγ1=sinα2sinγ2 sinγ2=sinγ1∙sinα2sinα1sinγ2=sin45°∙sin30°sin60°=22∙1232=223≈0,41γ2=arcsin0,41=24° Відповідь: γ2=24°.γ2 − ?{2 D5 ABB26-0587-4 C30-8999-92 F81 FD0307 C}

{2 D5 ABB26-0587-4 C30-8999-92 F81 FD0307 C}Дано:h=450мn=4/3 C=3*108м/c. Розв’язання. Показник заломлення n=𝑐𝑣 Швидкість світла в однорідному середовищіv=𝑐𝑛 Час поширення світла t=h𝑣=h*𝑐𝑛−1=h𝑛𝑐𝑡=4504313∙108=18009∙108=200∙10−8=2∙10−6𝑐=2 мк с. Відповідь: t=2 мк с𝑡 − ?{2 D5 ABB26-0587-4 C30-8999-92 F81 FD0307 C}

Граничний кут повного внутрішнього відбивання 𝛂𝟎 – це найменший кут падіння, починаючи з якого вся світлова енергія повністю відбивається від межі поділу двох прозорих середовищ Повне внутрішнє відбивання світла𝑆 𝑛2 𝑛1 1 2 3 4 5 α0 6 7 ●α 𝑛1>𝑛2 Явище повного внутрішнього відбивання – це явище, коли заломлення світла відсутнє, тобто світло повністю відбивається від межі поділу із середовищем меншої оптичної густиниsinαsinγ=𝑛2𝑛1 Якщо α=α0 то γ=90° sinα0=𝑛2𝑛1 

Перископ. Фотоапарат. Призми повного відбивання Світловоди – це гнучкі нитки, що проводять світло на основі повного внутрішнього відбивання. Передача інформаціїМедицина (ендоскопія)

{16 D9 F66 E-5 EB9-4882-86 FB-DCBF35 E3 C3 E4}Фокусна відстань 𝑭 лінзи – це відстань від оптичного центра лінзи до її головного фокуса. Оптична сила 𝑫 {16 D9 F66 E-5 EB9-4882-86 FB-DCBF35 E3 C3 E4}Оптична сила 𝑫 Лінза. Оптична сила лінзи. Формула тонкої лінзи. Лінза (сферична) – прозоре тіло, обмежене з двох боків сферичними поверхнями𝐷=1𝐹 𝐷=1 дптр 𝑫>𝟎 збиральна лінза 𝑫<𝟎 розсіювальна лінза 𝑭>𝟎 збиральна лінза 𝑭<𝟎 розсіювальна лінза [𝐹]=1 м 

Формула тонкої лінзи𝑂 𝐹 2𝐹 𝐴 𝐵 𝐶 𝐵1 𝐴1 𝐹 𝑭 – фокусна відстань 𝑑 𝒅 – відстань від предмета до лінзи 𝑓 𝒇 – відстань від лінзи до зображення h 𝒉 – висота предмета 𝐻 𝑯 – висота зображення 1𝐹=1𝑑+1𝑓 Лінійне збільшення 𝚪 лінзи Γ=𝐻h=𝑓𝑑 

{2 D5 ABB26-0587-4 C30-8999-92 F81 FD0307 C}Дано:𝑑=0,5мf= 0,5 м. Розв’язання Оптична сила лінзи 𝐷=1𝐹Формула тонкої лінзи1𝐹=1𝑑+1𝑓𝐷=1𝑑+1𝑓 D= 10,5+10,5=4 (дптр)Відповідь: D= 4 дптр. D − ? {2 D5 ABB26-0587-4 C30-8999-92 F81 FD0307 C}{2 D5 ABB26-0587-4 C30-8999-92 F81 FD0307 C}Дано:𝐹=10𝑐м== 0,1 м. Розв’язання Оптична сила лінзи 𝐷=1𝐹 D= 10,1=10(дптр) Відповідь: D= 10дптр. D − ? {2 D5 ABB26-0587-4 C30-8999-92 F81 FD0307 C}

{2 D5 ABB26-0587-4 C30-8999-92 F81 FD0307 C}Дано:𝑑=1 м. D= 2 дптр. Розв’язання Оптична сила лінзи   𝐷=1𝐹Формула тонкої лінзи      1𝐹=1𝑑+1𝑓;  𝐷=1𝑑+1𝑓1𝑓=𝐷−1𝑑;   𝑓=𝑑𝐷𝑑−1 f= 12∗1−1= 1 (м)Відповідь: f=1мf − ? {2 D5 ABB26-0587-4 C30-8999-92 F81 FD0307 C}

{2 D5 ABB26-0587-4 C30-8999-92 F81 FD0307 C}Дано:𝑑=1 м. D= -4 дптр. Розв’язання Оптична сила лінзи   𝐷=1𝐹Формула для розсіювальної лінзи      1𝐹=1𝑑−1𝑓;  𝐷=1𝑑−1𝑓1𝑓=1𝑑−𝐷;   𝑓=𝑑1−𝐷𝑑 f= 11+4= 0,2 (м)=20 (cм)Відповідь: f=20 смf − ? {2 D5 ABB26-0587-4 C30-8999-92 F81 FD0307 C}

{2 D5 ABB26-0587-4 C30-8999-92 F81 FD0307 C}Дано:𝑑=1 м. D= -4 дптр. Розв’язання Оптична сила лінзи   𝐷=1𝐹Формула для розсіювальної лінзи      1𝐹=1𝑑−1𝑓;  𝐷=1𝑑−1𝑓1𝑓=1𝑑−𝐷;   𝑓=𝑑1−𝐷𝑑 f= 11+4= 0,2 (м)=20 (cм)Відповідь: f=20 смf − ? {2 D5 ABB26-0587-4 C30-8999-92 F81 FD0307 C}

1 – промінь, який проходить через оптичний центр 𝑶 лінзи, – не заломлюється та не змінює свого напрямку 2 – промінь, паралельний головній оптичній осі лінзи, – після заломлення в лінзі йде через фокус 𝑭 3 – промінь, який проходить через фокус 𝑭 – після заломлення в лінзі йде паралельно головній оптичній осі лінзи 1 1 Три найпростіші в побудові промені𝑂 𝐹 𝑆 2 2 𝑆1 3 3 ●●𝑺𝟏 дійсне зображення 𝑺  𝐹 

1 – промінь, який проходить через оптичний центр 𝑶 лінзи, – не заломлюється та не змінює свого напрямку 2 – промінь, паралельний головній оптичній осі лінзи, – заломившись проходить таким чином, що його продовження йде через фокус 𝑭 3 – промінь, який проходить через фокус 𝑭 – після заломлення в лінзі поширюється паралельно до головної оптичної осі Три найпростіші в побудові промені𝑂 𝐹 𝑆 𝐹 1 𝑆1 2 ●3 ●𝑺𝟏 уявне зображення 𝑺  

Побудова зображень у лінзах{69 CF1 AB2-1976-4502-BF36-3 FF5 EA218861}Предмет за подвійним фокусом, зображення між F і 2 F. Зображення дійсне, зменшене, обернене. Фотоапарат. Предмет між F і 2 F. Зображення за подвійним фокусом, Зображення дійсне, збільшене, обернене. Проекційний апарат. Предмет розташований між фокусом і збиральною лінзою. Зображення уявне, збільшене, пряме. Лупа

Побудова зображень у лінзах{69 CF1 AB2-1976-4502-BF36-3 FF5 EA218861}Предмет у фокусі. Зображення у нескінченностіАні дійсного, ані уявного зображення ми не отримаємо. Предмет у 2 F. Зображення у подвійному фокусі, Зображення дійсне, рівне за розмірами предмету, обернене. Зображення предмета, яке дає розсіювальна лінза. Зображення завжди уявне, зменшене і пряме

{2 D5 ABB26-0587-4 C30-8999-92 F81 FD0307 C}Дано:𝑑1=40 𝑐м=0,4м𝑑2=25 𝑐м=0,25м. Розв’язання Формула тонкої лінзи   𝐷оч=1𝑑1+1𝑓;  𝐷𝑜𝑘+𝐷оч=1𝑑2+1𝑓1𝑑2+1𝑓=1𝑑1+1𝑓+𝐷𝑜𝑘𝐷𝑜𝑘=1𝑑2−1𝑑1𝐷𝑜𝑘=10,25−10,4=4−2,5=1,5(дптр)Відповідь:𝐷𝑜𝑘=1,5(дптр)𝐷𝑜𝑘− ? {2 D5 ABB26-0587-4 C30-8999-92 F81 FD0307 C}