Урок: "Лінзи та їх властивості"

Урок: Лінзи. Фокусна відстань та оптична сила лінзи

Мета:

•         Методологічна: забезпечити цілісність навчально-пізнавальної діяльності у контексті її змістової, процесуальної і мотиваційно-ціннісної сторін.
•         Навчальна: формувати уявлення про лінзи, оптичну силу і фокусну відстань лінз.
•         Розвивальна: розвивати навички побудови зображень у тонкій лінзі.
•         Виховна: виховувати просторову уяву в учнів; акуратність в роботі.

Тип уроку: вивчення нового матеріалу.

Обладнання: лінзи розсіювальні та збиральні, екрани, набір з геометричної оптики (додатково - ліхтарик, повітряна лінза, акваріум з водою).

Хід уроку

І. Організаційний етап

ІІ. Перевірка домашнього завдання ( перевірка завдань та фізичний диктант)

ІІІ. Актуалізація опорних знань

Бліц – опитування по командам:

1.    Дзеркала бувають плоскими, опуклими, увігнутими? (так)
2.    Кут падіння позначається латинською буквою бета? (ні)
3.    На межі двох прозорих середовищ, світловий промінь міняє свій напрям? (так)
4.    Кут падіння завжди більший за кут відбивання? (нет)
5.    Швидкість світла у вакуумі дорівнює 3*10⁸ м/с? (ні)
6.    Веселка складається з 7 кольорів? (так)
7.    Зображення, отримане в дзеркалі, дійсне? (ні)
8.    Кут заломлення залежить від середовища? (так)
9.    Міраж є оптичним явищем? (так)

IV. Мотивація навчальної діяльності

Вчитель демонструє проходження світла крізь збиральну лінзу; крізь розсіювальну; отримання зображення за допомогою лінз. Пояснити з наукової точки зору явищ, які ви бачили, ми сьогодні спробуємо на уроці.

V. Вивчення нового матеріалу

1. Заломлення у лінзі. Типи лінз.

Ви, мабуть, звертали увагу на те, що предмет не можна побачити, якщо він розміщений дуже близько від ока або, навпаки, занадто віддалений від нього. Ця особливість ока була відома з глибокої давнини. Проте арабські легенди підтверджують, що у стародавній Александрії вже у І столітті до нової ери вміли бачити далекі предмети та розрізняти їхні деталі за допомоги скла зі сферичними поверхнями!

Властивості скла такої форми зумовлено особливостями заломлення світла на сферичній поверхні розділу двох середовищ. У оптиці воно отримало назву лінза (рис. 95).  В основі дії лінз лежить явище заломлення світла на межі розділу двох середовищ, отже, використання лінз є найбільш важливим застосуванням цього явища на практиці. Лінза є головною частиною багатьох оптичних приладів (плівкових фотоапаратів, проекційних апаратів, телескопів, біноклів, зорових труб, лупи, мікроскопів), ока людини і тварини. А яку важливу роль відіграють лінзи для людей з поганим зором! Що ж таке лінза та  які її властивості?

Лінзою називається тіло з прозорої речовини (скло, прозорі кристали, пластмаси та ін.), обмежене двома сферичними поверхнями (одна з поверхонь може бути плоскою).

Лінзи переділяються на збиральні та розсіювальні. Збиральна лінза в середній частині товща, ніж біля країв, а розсіювальна лінза, навпаки, у середній частині тонша.

 Збиральні лінзи збирають промені, які на них падають, а розсіювальні – розсіюють.

Лінзи бувають тонкими і товстими. Ми будемо розглядати тонкі лінзи, товщина яких дуже мала порівняно з радіусами їхніх сферичних поверхонь.

Розглянемо лінзу, обмежену з обох боків сферичними заломлювальними поверхнями.

Пряма С₁С₂, проходить крізь вершини сферичних поверхонь О₁  і О₂, називається головною оптичною віссю лінзи. Для тонких лінз вершини сферичних поверхонь О₁ і О₂ спадаються в точці О, яку називають оптичним центром лінзи. Прямі, що проходять крізь оптичний центр лінзи та не збігаються із головною оптичною віссю, називаються бічними оптичними осями (С₃С₄). Будь-яка лінза має одну головну оптичну вісь та безліч бічних осей. Промінь світла, який проходить крізь оптичний центр лінзи, не заломлюється.

2. Фокуси лінзи. Фокусна відстань.

Якщо на лінзу спрямувати пучок променів, паралельних до головної оптичної осі, то після проходження

крізь лінзу промені або їх продовження зберуться в одній точці. Ця точка називається головним фокусом лінзи і позначається великою літерою F латинського алфавіту. У лінзи є два головні фокуси, розташовані на головній оптичній осі симетрично відносно лінзи. У збиральних лінз фокуси дійсні, оскільки в точці фокуса за лінзою збираються самі промені. У розсіювальних лінз фокуси уявні: промені за лінзою розсіюються, а в точці фокуса перед лінзою збираються продовження променів.

Відстань між оптичним центром лінзи О та її фокусом називається фокусною відстанню. Вона позначається також великою літерою F. Фокусна відстань збиральної лінзи є додатною, а розсіювальної – від’ємною.

Лінзи відрізняються одна від одної кривизною поверхонь та показниками заломлення речовин, з яких їх виготовлено.

VI. Засвоєння нових знань, вмінь та навичок

Вправи

1.  Запропонуйте метод, який дозволяє у сонячний день за допомоги лінійки визначити фокусну відстань збиральної лінзи.

2.  Поясніть, чому фокуси збиральних лінз називають дійсними, а розсіювальних – уявними. Виконайте відповідний рисунок.

3. Побудуйте хід променів, які падають паралельно до головної оптичної осі на збиральну лінзу; розсіювальну лінзу.

4.  Укажіть, у чому полягає відмінність між різними лінзами.

5*. У якому випадку необхідна фокальна площина? Проілюструйте її призначення на рисунку.

6*. Поясніть, внаслідок чого лінзи заломлюють промені.  Свої міркування відобразіть на рисунку.

VIІ. Підсумки уроку

1.    Лінзою називається тіло з прозорої речовини (скло, прозорі кристали, пластмаси та ін.), обмежене двома сферичними поверхнями (одна з поверхонь може бути плоскою).
2.    У лінзи є два головні фокуси, розташовані на головній оптичній осі симетрично відносно лінзи.

VIII. Домашнє завдання

1.    Опрацювати §16.
2.    Домашній експеримент «Краплинка-лінза».

У цьому досвіді ви переконаємося, що крапля води може служити лінзою.

Візьміть шматок дроту (15 см). Оберніть кінець дроту навколо олівця, щоб вийшла кругла петля, і зніміть з олівця. Наповніть миску водою. Опустіть дріт петлею в воду. Обережно вийміть дріт з води і підніміть петлю над газетою. В петлі повинна утворитися велика крапля води. Крізь краплю подивіться на текст. Щоб букви виглядали якомога чіткіше, рухайте дріт взад-вперед і знайдіть краще положення. Букви збільшилися. Якщо букви стали менше, знову занурте дріт в воду.

Поясніть чому таке відбувається?

Ключові слова: лінза, збиральна, розсіювальна, фокус, фокусна відстань, головна оптична вісь, оптичний центр.