ПРАКТИЧНА РОБОТА №2 "Визначення діаметра Сонця за допомогою камери-обскури"

Астрономія. 11 клас.

Прізвище та ім’я учня_____________________________ Дата_______________ ПРАКТИЧНА РОБОТА №2 

Тема роботи: визначити діаметр Сонця за допомогою камери-обскури.

Мета роботи: розглянути принцип дії камери-обскури та визначити діаметр Сонця, застосовуючи геометричні співвідношення.

Обладнання: камера-обскура (демонстраційний варіант: коробка з міцного паперу/дерева), пергамент, білий папір (екран), клей, тонка голка,  олівець, лінійка, калькулятор.

КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Термін, що походить з латини (camera obscūra – «темна кімната»).

Камера-обскура (рис. 1)        –        це      прототип фотографічного апарату з одним малим отвором (діаметром порядку 0,3-1,0 мм), через який на протилежну стіну проєктується        перевернуте зменшене зображення предметів ззовні. Метод ґрунтується        на      подібності трикутників       та прямолінійному поширенні світла (рис. 2).

Камеру-обскури вперше продемонстрував 7 січня 1839 р. у Парижі винахідник Луї-Жак Дагер. Хоча в V ст. до н. е. китайський філософ Мі Ті вже описував виникнення зображення на стіні затемненої кімнати (рис. 3). Згадував про таку камеру і Аристотель у своїй праці «Problemata» (близько 350 року до н.е.). У XIV ст. китайський науковець Чжао Юцінь провів значні досліди з камерою-обскурою, вперше описавши багато явищ, пов’язаних з нею. Але перший точний і повний опис камери-обскури знайдений       в одній           з        неопублікованих праць

Леонардо да Вінчі (1797 р.).                                                                 ^{Рис. 3}

Японські     вчені змогли отримати точний діаметр Сонця під час кільцеподібного затемнення, яке    21      травня         2012 року

спостерігали         мешканці    більшої частини Азії та Північної Америки за допомогою оптичного ефекту,

Рис. 4. Місяць повністю закрив Сонце^{, залишивши}

який має назву «Чотки Бейлі» і на небі лише сяюче кільце / © AFP виникає на початку і наприкінці повної фази затемнення (рис. 4). За даними фахівців національної лабораторії

Японії, діаметр Сонця становить 1 млн 392 тис. 20 км.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕННЯ СПОСТЕРЕЖЕННЯ

Техніка безпеки. Забороняється дивитися на Сонце безпосередньо або через оптичні прилади. Спостереження проводиться лише методом проєкції.

1.   Виготовлення камери-обскура.

У коробці з одного боку робиться малий отвір (близько 1 мм), а на протилежному –  екран з кальки (рис. 4). Коробка

спрямовується      отвором      на Сонце,    на      кальці         (екрані) з’являється чітке зображення сонячного диска.  

                                                                                            Рис. 4

2.   Оформлення результатів дослідження.

Лінійкою виміряти: відстань від отвору до екрана (довжина коробки) l =_________________ ; діаметр отриманого зображення Сонця d = ________________.

Враховувати відстань від Землі до Сонця L = 1,5·10¹¹ м.

Обчислити діаметр Сонця 𝒅_𝟎 = ^𝒅_𝒍^·𝑳, використовуючи подібність трикутників (рис. 5)

Порівняти експериментальне значення з табличним D ≈ 1,39·10⁹ м. Визначте відносну похибку. 

𝒅_𝟎

𝜺 = |𝟏 − | · 𝟏𝟎𝟎%

𝑫табл

Зробити аналіз та висновки отриманих результатів.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1.                  Від чого залежить розмір зображення Сонця в камері-обскурі?

2.                  Чому спостереження Сонця методом проєкції є безпечним?

3.                  Чому камера-обскура дає правильні результати, незважаючи на те, що Сонце – не точкове джерело світла?