Линзы. Оптическая сила линзы. 8 класс, физика

Линзы.   Оптическая сила линзы.  класс ­ 8   Цель урока:  сформулировать физические свойства и характеристики линз. Задачи: ­ Показать и рассказать учащимся о физических свойствах и характеристиках  собирающей и рассеивающей линзы.  1. Орг.момент. 2. Изучение нового материала. Элементы лекции: Ход урока Явление преломления света лежит в основе действия линз и многих  оптических приборов, служащих для управления световыми пучками и  получения оптических изображений.  Линза обычно – это оптически  прозрачное тело, ограниченное сферическими поверхностями. Вопрос: Почему свет изменяет своё направление, проходя через линзу? Ответ: Так как свет два раза проходит через границу раздела двух сред: когда входит в линзу и выходит из неё. ­ Линзу можно представить, как совокупность призм, а в призме луч света  претерпевает двойное преломление, в Библиотеке электронных наглядных  пособий по физике, в конструкторе информационных объектов, в разделе  Оптика, тонкие линзы, откройте анимацию «Прохождение луча света через  треугольную призму» и далее «Двояковыпуклая линза, как совокупность  призм».  Существует два вида линз: а) выпуклые и б) вогнутые. Выпуклые линзы  бывают трёх видов: двояковыпуклые, плосковыпуклые, вогнутовыпуклые, а  рассеивающие линзы: двояковогнутые, плосковогнутые, выпукловогнутые. В школьном курсе физики изучаются тонкие линзы, это такие линзы, толщина  которых много меньше кривизны их поверхности. Определение: Линзы, которые преобразуют пучок параллельных лучей в  сходящийся и собирают его в одну точку называют собирающими линзами. Определение: Линзы, которые преобразуют пучок параллельных лучей в  расходящийся – рассеивающими.  Действия линз различной конфигурации, в конечном счёте, бывает либо  собирающим, либо рассеивающим. Если средняя часть линзы толще, чем её  края, то линза собирающая, а если наоборот, то – рассеивающей. Основные параметры линзы: ­ оптический центр линзы; ­ оптические оси линзы и главную оптическую ось линзы; ­ главные фокусы линзы (действительный и мнимый) и фокальную плоскость; ­ побочный фокус. Кроме фокусного расстояния F, линзы часто характеризуют оптической  силой. Которая обозначается буквой  D. Зависимость между ними обратно  пропорциональная: D = 1/F  При этом F  выражается в метрах.  Оптическую силу линзы измеряют в  диоптриях. 1 дптр – это оптическая сила линзы с фокусным расстоянием F = 1 м. Это надо знать: Оптическая сила собирающих линз D>0, так как F>0. Для рассеивающих линз  D<0, так как F<0. Практический интерес представляет случай нескольких  близкорасположенных линз. В этом случае оптическая сила системы линз  равна сумме (обязательно с учётом знака) оптических сил отдельных линз: Dсист = D1 + D2. Вопросы учащимся: ­ Перечислите основные линии и точки на линзе. ­ Сформулируйте формулу для определения оптической силы линзы, в каких  единицах она измеряется? При помощи линз можно не только собирать и рассеивать лучи света, но и  получать разнообразные изображения предмета. Именно благодаря этой  способности линзы широко используются на практике. Характер получаемого изображения зависит от взаимного расположения  предмета и линзы. Изменяя расстояние между ними, можно увеличить или  уменьшить изображение, сделать его прямым или обратным (перевёрнутым),  действительным или мнимым. Как получается изображение? Мы знаем, что любой (видимый) объект  представляет собой совокупность светящихся своим или отражённым светом  точек. От этих точек исходят расходящиеся пучки лучей, которые после  преломления в линзе либо сами, либо своими продолжениями снова сходятся  в определённых точках; их совокупность и образует изображение данного  предмета. Для построения изображения каждой точки достаточно двух лучей. Из  бесчисленного множества лучей, выходящих из данной точки, выбирают те,  ход которых наиболее прост и потому легко может быть воспроизведён в  процессе построения изображения. Такими лучами являются:  ­  луч, проходящий через центр линзы (при прохождении через линзу этот луч  практически не изменяет своего направления); ­ луч, падающий на линзу параллельно её главной оптической оси (после  преломления в линзе этот луч либо сам, если линза собирающая, либо своим  продолжением в обратную сторону, если линза рассеивающая, проходит через  главный фокус линзы). Чтобы построить изображение линейного предмета, например стрелки   АВ необходимо построить сначала изображение точки А, затем изображение точки В, после чего надо соединить точки A1 и B1; отрезок A1B1 и будет  являться изображением данного предмета. Используя эти указания, выясним, каким является изображение,  даваемое собирающей линзой, при трёх разных расстояниях предмета от  линзы. 1. Пусть расстояние от предмета АВ до линзы превышает её фокусное  расстояние более чем в 2 раза. Построим сначала изображение точки А. Для этого проведём из этой точки  два луча, один из которых направим параллельно главной оптической оси  линзы (после преломления в линзе он пройдёт через её главный фокус), а  другой – через оптический центр линзы. Эти лучи пересекутся в некоторой  точке A1. Точка A1 будет изображением точки А. Построим теперь изображение точки В. Для этого, проведём из неё два луча –  один параллельно главной оптической оси линзы, а другой через её центр.  Точка пересечения этих лучей B1 будет изображением точки В. Изображения всех остальных (промежуточных) точек предмета АВ будут  лежать между A1 и B1.Соединив эти точки, проведя стрелку от первой из них  ко второй, мы получим отрезок A1B1 – изображение предмета АВ. Мы видим, что если предмет находится за двойным фокусом собирающей  линзы, то его изображение является: а)действительным; б)  уменьшенным; в) обратным (перевёрнутым). Такое изображение используется в фотоаппарате. 2. Пусть предмет АВ находится между фокусом и двойным фокусом. Проведём сначала два луча из точки А. Точка их пересечения A1 будет  изображением точки А. Затем проведём два луча из точки В. Точка их  пересечения B1 будет изображением точки В. Соединим точки A1 и B1 – изображение предмета АВ. Мы видим, что если предмет находится между фокусом и двойным  фокусом собирающей линзы, то его изображение является: а)  действительным; б) увеличенным; в)обратным. Такое изображение используют при работе с проекционными аппаратами. 3. Пусть предмет АВ находится между линзой и её фокусом. Направив из точки А на линзу два луча, мы увидим, что после преломления в  линзе они выйдут из неё расходящимися. Изображением точки А в этом  случае будет точка пересечения не самих лучей, а их продолжений в обратную сторону, таким образом, A1 – это мнимое изображение точки А. Аналогично получаем точку B1 – мнимое изображение точки В. Соединив точки A1 и B1, получаем отрезок A1B1 – мнимое изображение  предмета АВ. Итак, если предмет находится между собирающей линзой и её фокусом,  то его изображение является: а)мнимым; б) увеличенным; в)прямым. Такое изображение получают, когда пользуются лупой. Рассеивающая линза при всех положениях предмета даёт мнимое,  уменьшенное и прямоё изображение. Давайте для общего развития  познакомимся с формулой тонкой линзы: 1/F = 1/f + 1/d,  F – фокусное расстояние; f – расстояние от линзы до изображения; d – расстояние от линзы до предмета. 3.Работа с учебником: п.66. Посмотрите на изложение материала в учебнике. Собеседование по материалу учебника, Учащиеся задают вопросы друг другу. 4.Рефлексия. ­ Что вам понравилось ? Что не понравилось? ­ Какие два вида лучей используется при построении изображения в линзах? ­Запишите формулу тонкой линзы. ­ Основополагающий вопрос: Как изменился окружающий мир для человека, после того как он стал  использовать линзы? 5.Домашнее задание:п.66.67, вопросы после параграфов, сделать  презентацию по теме «Линзы и их применение»,  «Где используются линзы?».