Геометриялық оптика

а   ы ғ у л   М и ш а б

Геометриялық оптика 11 класс

Сабақтың мақсаты: • 1.Сфералық айнаның формуласын пайдаланып, есеп шығару және   сәулелердің жолын сыза білу 2. Гюйгенс қағидасының көмегімен жарық сәулесінің сынуын түсіндіру 3. Жазық параллель пластина мен үшбұрышты призмадағы  сәулелердің жолын сыза білу; 4. Линзаның фокустық қашықтығынын сфералық  беттердің қисықтық  радиустарына және линза  затының сынудыруының салыстырмалы  көрсеткішіне   тәуелділігін білу; 5. Линзалар жүйесіне есеп шығару; 6. Линзаның көмегімен алынатын нақты кескін   жағдайларын білу

Топқа бөлу 1. Линза дегеніміз не? 2.Призма деп нені айтамыз? 3.Жазық айна дегеніміз не? 4. Линзаның неше түрі бар? 5.Ақ жарықтың жеті түске жіктелетінін И.Ньютон қандай тәжірибе жасап бақылады? 6.Сфералық айна деп нені айтады? 7.Жинағыш линза қандай кескін береді 8.Сфералық айналар неше түрге бөлінеді? 9. Кемпірқосақ қалай пайда болады?

Жауаптары: 1.Линза деп екі сфералық немесе бір сфералық  және бір жазық бетпен  шектелген мөлдір шыны денелерді айтады. 2.Призма дегеніміз –қиылысатын жазықтықтармен шектелген мөлдір  дене. 3.Жазық айна деп тегіс өңделген және шағылдыратын қабатпен жабылған  қисықтық радиусы шексіздікке ұмтылатын жазық бетті айтады. 4. Екі түрі бар: Жинағыш және шашыратқыш 5.Үш қырлы призмаға  жарық  шоғын түсіру арқылы  шок призманың  табанына қарай ауытқитынын анықтап және ақ жарықтан  7 түрлі жолақ  пайда болатынын көрді 6.Шағылдыратын беттері қисық болып келетін айналар. 7.Жинағыш линзалар: 1.Шын, төңкерілген, тең. 2. Шын, төңкерілген  кішірейтілген  3. Шын, төңкерілген, үлкейтілген. 8. Сфералық айналар екі түрге бөлінеді. 1. Ойыс айна 2.Дөңес айна 9.Жарықтың жаңбыр тамшыларында  призмадағыдай жіктелуі  нәтижесінде пайда болған күн жарығының үздіксіз спектрі

• Линза Айна Призма

Топтарға тапсырма беріледі *Айна* тобы: Жазық айналар. • Сфералық айнаның формуласының қорытылуы Физика 11 класс С.Тұяқбаев, Ш.Насохова. Б.Кронгарт   §4.9 Линзалар жүйесі. Фотоаппарат, микроскоп, телескоп Физика 11 класс С.Тұяқбаев, Ш.Насохова. Б.Кронгарт   §4.11   *Линза* тобы: *Призма* тобы: Гюйгенс принципі Жазық параллель пластина мен үшбұрышты призма Физика 11 класс С.Тұяқбаев, Ш.Насохова. Б.Кронгарт   §4.1, §4.10

Мағынаны тану 1. Дөңес айна 2. Ойыс айна 3. Сфералық айналдан кескін алу

•

Жазық айна — тегіс өңделген және шағылдыратын қабатпен жабылған, қисықтық радиусы шексіздікке ұмтылатын жазық бетті айтады.

формуласы Жазық айнаның d=-f Жазық айна заттың жорамал кескінін береді, сондықтан фрмулада айнадан кескінге дейінгі қашықтықтың алдында “-” таңбасы тұрады.

Қызық  формула  Екі жазық айнаның  көмегімен неше кескін алуға  болатынын анықтайтын формула бар:   α  ­ айналар арасындағы    n­  кескіннің   саны,     бұрыш. Осы формуланы  пайдаланып :  α =900  болғанда  n=3  =45α   0  болғанда  n=7  =30α   0 болғанда  n=11 тең екенін анықтадық.  Енді осы жағдайды тәжірибе жүзінде дәлелдеп  көрелік.

•

Сфералық айналар

• Шағылдыратын беттері қисық болып келетін айналарды – қисық айналар деп атайды.Қисық айналардың бір түрі­ сфералық айналар. Дөңес айна Ойыс айна Сфералық айна формуласы:

Р-сфералық айна төбесі / сфераның орта нүктесі S-оптикалық осьте жатқан жарық көзі S`-жарық көзінің кескіні O-сфералық айнаның центрі ɑ­тускен сәуле мен сфералық айнаның  қисықтық радиусының арасындағы бұрыш ß­оптикалық осьпен қисықтық радиус  арасындағы  бұрыш γ­шағылған сәуле мен оптикалық ось  ϕ­түскен сәуле мен оптикалық ось  арасындағы бұрыш ME-h PS`-f PS-d PO-r MO-қисықтық радиус арасындағы бұрыш Ойыс айна

β α ϕ γ теңдігі  ΔMSO,  ­сыртқы бұрыш Теорема: Үшбұрыштың сыртқы  бұрышы онымен сыбайлас емес екі  ішкі бұрыштың қосындысына тең. α ϕ β теңдігі   Сонда  + =    орындалады ΔMSS`,  ­γ  сыртқы бұрыш         2 + =   орындалады. ϕ Теңдіктің екі жағына   қосқанда, α ϕ ϕ γ         2 +2 = + α ϕ γ ϕ ϕ ɸ         2( + )=  + ΔMES    tg =  =h\d β β ΔMEO   tg = =h\r γ γ ΔMES`  tg = =h\f 2h\r=h\d+h\f   2 = +β ɸ γ r\2=F - сфералық айнаның негізгі фокусы 2\r=1\d+1\f

*Линза* тобы: Линзалар жүйесі. Фотоаппарат, • микроскоп, телескоп  Видео №4

Фотоаппарат • Бұл проекциялық аппарат тәрізді  нәрселердің нақты, кішірейтілген  кескіндерін экранда (фотопленка)  алуға көмектесетін құрылғы. • Линзалар жүйесі (екіден тоғызға  дейін) объективтен тұрады. • Негізгі бөлігі – диафрагма. Ол  нәрсенің жарықтандырылуы мен  айқындығын реттейді.

• AB – нәрсе   • O ­ объектив • K ­ корпус • П ­ фотоқабық • A1B1 ­ кескін

Микроскоп • Микроскоп – жай көзге көрінбейтін нысандардың (немесе  олардың құрылымдық бөліктерінің) бірнеше есе үлкейтілген  кескінін алатын оптикалық прибор.  Микроскоп бактериялар, органикалық клеткалар, майда  кристалдар, қорытпалардың құрылымы, т.б. көруге арналан  құрылғы.  Линзаның немесе екі линзадан тұратын жүйенің  заттардың үлкейтілген кескінін беретін қасиеттері 16  ғасырдың өзінде белгілі болған.  Микроскоптың жәрдемімен микроорганизмдерін ашқан (1673  – 77) голланд ғалымы А.Левенгук есімдерімен байланысты.

α β Г= / =Hd/Fh  Бұрыштық ұлғайту формуласы: h ­ нәрсенің сызықтық өлшемі H ­ объектив беретін кескін F ­ окулярдың фокустық арақашықтығы d ­ ең жақсы көру қашықтығы

Телескоп Телескоп туралы, ол сыңар дүрбі – аспан шырақтарын электр­магниттік  сәуле арқылы бақылауға арналған астрономиялық құрал. Телескоп  гаммалық телескоп, рентген, ультракүлгін, оптикалық, инфрақызыл  және радиотелескоп; оптикалық сұлбасы бойынша айналы (рефлектор),  линзалы (рефрактор) және айналы­линзалы телескоп болып бөлінеді. Телескоптардың көмегімен фотографиялық, теледидарлық,  электронды­оптикалық, т.б. сәуле қабылдағыштарды пайдалану арқылы  фотографиялық, спектрлік, т.б. бақылаулар жүргізіледі. Телескоптар  пайдалану ретіне қарай: астрофизикалық (жұлдыздарды, планеталарды,  тұмандықтарды зерттейтін) телескоп, Күн телескопы, астрометрикалық  телескоп, серіктік фотокамералар (Жердің жасанды серіктерін  бақылайтын), т.б. болып бөлінеді. Телескоптың (оптикалық  рефрактордың) көмегімен алғашқы астрономиялық бақылауды  Г.Галилей жүргізді.

А – объектив В – окуляр СD – кескін

*Призма* тобы: Гюйгенс принципі • Жазық параллель пластина мен үшбұрышты призма

Гюйгенс Христиан (нидер . Christiaan Huygens, 1629 ж. Гааге қаласы - 1695) – голландиялық физик, механик, математик және астроном. 1678 ж. жарықтың толқындық теориясын ашты. Жарықтың таралу механизмiн түсiндiрiп, өзiнiң атымен аталатын әйгiлi принципiн ашты (Гюйгенс принципi).

Толқындардың  жайын  сипаттайтын  жалпы  принципті  алғаш  Ньютонның  замандасы  Голландия  ғалымы  Христиан  Гюйгенс  ұсынған  еді.  Гюйгенс  принципі  бойынша,  ортаның  ұйтқу  барып  жеткен  әрбір  нүктесі  екінші реттік толқындардың көзі болып шығады. Толқын бетінің t уақыт  мезетіндегі орнын біле тұра, оның келесі t + ∆t уакыт мезетіндегі орнын табу  үшін  толқын  бетінің  әрбір  нүктесін  екінші  реттік  толқындар  көзі  деп  қарау  керек.  Екінші  реттік  толқындардың  бәріне  жанама  бет  келесі  уақыт  мезетіндегі  толқын  беті  болып  шығады.  Осы  принцип  дыбыс,  жарық  толқындары сияқты кез келген толқындардың таралуын сипаттау үшін бірдей  жарамды.

• Механикалық толқындар жағдайында Гюйгенс принципі көрнекі түрде түсіндіріледі: тербелістер барып жеткен ортаның бөлшектері, өз кезегінде, тербеле отырып, ортаның өзара әсерлесетін көршілес бөлшектерін қозғалысқа келтіреді.

Сыну заңының дәлелденуі

Жазық паралллель пастинкалар – екі жағы параллель беттерімен шектелген мөлдір дене.Мұндай пластинкадан өткен жарық сәулелері түскен сәулеге паралллель болғанымен біраз қашықтыққа ығысады. X=H*sin(α-β)/cosβ Жазық параллель пластинка

• Призма дегеніміз – қиылысатын жазықтықтармен шектелген мөлдір дене • Қиылысысатын жазықтықтардан пайда болған бұрышты сындыру бұрышы деп, ал қиылысатын жазықтықтарды сындыратын жазықтықтарды сындыратын жазықтықтар деп атайды. Призма

Эстафеталық салу

•

1. Топ: Берілген дененің линзадағы кескінін салу F F

2. Топ: Берілген дененің линзадағы кескінін салу F F

3. Топ: Берілген дененің линзадағы кескінін салу F F

Экспериментальды есептер *Айна* тобы: • Кюветадағы сурет *Призма* тобы: Хатты оқу

Жауабы: Ауа мен шыны шекарасында жарық сәулесі сынады және шағылады. Шынының сынықтарының арасында ауа болғандықтан, бірінші жағдайда сурет көрінбейді, ал екінші жағдайда глицерин құйғаннан кейін шағылған жарық бөлігі тоқтайды, яғни бұл сыну көрсеткішімен байланысты. Глицерин мен шыны араласқаннан кейін шыны көрінбейді. Шынынының сыну көрсеткіші n=1,5 ауаныкі n=1 глицериннің сыну көрсеткіші n=1,47. Сондықтан біз кювета артында орналасқан суретті көреміз

Жауабы:

Сапалық есептер *Айна* тобы: №1 • Егер нәрсе айнадан 30 см қашықтықта орналасса, онда осы нәрсенің қисықтық радиусы 40 см сфералық дөңес айнадағы кескіні қандай қашықтықта орналасады?

•

Сапалық есептер *Призма* тобы: №2. Тең бүйірлі призманың сыну -қа тең, Монохромат бұрышы 100 сәуле призманың бүйір жағына 100 бұрышпен түседі. Призма материалының сыну көрсеткішін 1,6 деп алып, сәуленің алғашқы түсу бағытынан қандай бұрышқа бұрылатынын табу керек

•

Сапалық есептер *Линза* тобы: • №3   Қос­дөңес линзаның фокустық жазықтығында  жазық айна орналасқан. Нәрсені линзаның алдына  фокус және екі фокус аралығының арасына қойған.  Нәрсенің кескінін құру керек.

•

Бағалау

Мен қандай деңгейдемін? 1. Өзіңіздің сабақта қандай деңгейге жеткеніңізді көрсетіңіз, аты-жөніңізді жазыңыз? • 2. Мен мына ... деңгейдемін себебі....... 1.Егер бәрі түсінікті болса, онда 4-5 2.Егер қиындық болған болса, онда 2-3 3. Егер мүлде түсініксіз болса 1

Үйге тапсырма 1.Қолдан оптикалық аспаптар жасау.Перископ,фотоаппарат 2. Физика 11 класс С.Тұяқбаев, Ш.Насохова.  Б.Кронгарт §4.1, §4.9 §4.10 §4.11 3. Есептер жинағы. Волкенштейн.№15.7,  15.12,15.14,15.35

Пайдаланылған әдебиеттер: 1.Физика 11 класс С.Тұяқбаев, Ш.Насохова. Б.Кронгарт 2.Физикадан есептер жинағы Волкенштейн 3.Видеозадачник по физике ччасть 3. Казанский Государственный Университет 4.Видеоресурстар: https://www.youtube.com/watch?v=C4nHPFUk-H8