Оптические приборы. Практическая работа №31 «Изготовление простого перископа».

67-8 (130 приказ)_____________________________________________

(наименование организации образования)

Поурочный план или краткосрочный план для педагога организаций среднего образования

 (тема урока)

Оптические приборы. Практическая работа №31: «Изготовление простого перископа».

 Ход урока

Приложение 1

Оптические приборы

Оптические приборы открыли человеку два полярных по масштабам мира — космический с его огромными протяженностями и микроскопический, населенный мельчайшими организмами. Телевизионная передача, демонстрация кинофильма, быстрая съемка рельефа местности, точное измерение расстояний и скоростей возможны только благодаря использованию оптических приборов.

Лупа. Так называется двояковыпуклая линза, вставленная в оправу с ручкой. Лупу всегда располагают так, чтобы предмет отстоял от нее не дальше фокуса. Именно тогда лупа даст прямое и увеличенное изображение предмета. Лупа – самый древний оптический прибор.

            Лучи, испущенные предметом и прошедшие через лупу, становятся расходящимися (рассмотрите направление хода красных или синих лучей). Поэтому лупа не может давать действительных изображений, например, на стене или экране. А мнимое изображение предмета в лупе может видеть лишь один человек, что не всегда удобно.

Проектор. Этот прибор предназначен для получения действительных увеличенных изображений предметов. То есть таких изображений, которые можно спроектировать на экран и, тем самым, сделать видимыми многим людям одновременно.

Фотоаппарат. Фотоаппарат – это оптический прибор, предназначенный для получения изображения на пленке или карте памяти. В зависимости от вида носителя информации фотоаппараты бывают пленочными или цифровыми. В пленочных фотоаппаратах носителем информации является пленка, которая представляет собой полоску тонкого прозрачного пластика с нанесенной на нее фотоэмульсией. Химический состав эмульсии обладает светочувствительностью. В зависимости от степени освещения пленка меняет свои свойства. На ней образуется скрытое изображение, которое в результате химических реакций преобразуют в явное. Изображение на пленке при съемке получается перевернутое.

В цифровых фотоаппаратах изображение попадает на матрицу, которая преобразуют свет в цифровой сигнал. Основные элементы цифровой зеркальной камеры показаны на рисунке. Свет проходит через систему линз объектива (1). В корпусе  камеры он отражается от зеркала (2) и проходит через матовую линзу (6) в призму (7). Призма переворачивает изображение, в окуляре видоискателя (8) мы видим прямое изображение объекта. При съемке объекта зеркало (2) поднимается и занимает крайнее верхнее положение (5), затвор (3) раскрывается, свет попадает на матрицу (4), которая под воздействием света формирует изображение.

Схема устройства цифрового фотоаппарата

Микроскоп.

 Микроскоп применяют для получения больших увеличений при наблюдении мелких предметов. Увеличенное изображение предмета в микроскопе получается с помощью оптической системы, состоящей из двух короткофокусных линз – объектива O₁ и окуляра O₂ .

Объектив даст действительное перевернутое увеличенное изображение предмета. Это промежуточное изображение рассматривается глазом через окуляр, действие которого аналогично действию лупы.

Окуляр располагают так, чтобы промежуточное изображение находилось в его фокальной плоскости; в этом случае лучи от каждой точки предмета распространяются после окуляра параллельным пучком.

Мнимое изображение предмета, рассматриваемое через окуляр, всегда перевернуто. Если же это оказывается неудобным (например, при прочтении мелкого шрифта), можно перевернуть сам предмет перед объективом. Поэтому угловое увеличение микроскопа принято считать положительной величиной.

Хороший микроскоп может давать увеличение в несколько сотен раз. При больших увеличениях начинают проявляться дифракционные явления.

У реальных микроскопов объектив и окуляр представляют собой сложные оптические системы, в которых устранены различные аберрации.

Телескоп. Телескопы (зрительные трубы) предназначены для наблюдения удаленных объектов. Они состоят из двух линз – обращенной к предмету собирающей линзы с большим фокусным расстоянием (объектив) и линзы с малым фокусным расстоянием (окуляр), обращенной к наблюдателю. Зрительные трубы бывают двух типов:

·                     Зрительная труба Кеплера, предназначенная для астрономических наблюдений. Одна дает увеличенные перевернутые изображения удаленных предметов и поэтому неудобна для земных наблюдений.

·                     Зрительная труба Галилея, предназначенная для земных наблюдений, дающая увеличенные прямые изображения. Окуляром в трубе Галилея служит рассеивающая линза.

В качестве объектива в больших астрономических телескопах применяются не линзы, а сферические зеркала. Такие телескопы называются рефлекторами. Хорошее зеркало проще изготовить, кроме того, зеркала в отличие от линз не обладают хроматической аберрацией.

У нас в стране построен самый большой в мире телескоп с диаметром зеркала 6 м. Следует иметь в виду, что большие астрономические телескопы предназначены не только для того, чтобы увеличивать угловые расстояния между наблюдаемыми космическими объектами, но и для увеличения потока световой энергии от слабосветящихся объектов.

            Приложение 2

Перископ

Перископ (от греческого periskopéo – смотрю вокруг, осматриваю), оптический прибор для наблюдения из укрытий (окопов, блиндажей и др.), танков, подводных лодок. 

Устройство и оптические характеристики перископа обусловлены его назначением, местом установки и глубиной укрытия, из которого ведётся наблюдение. 

Простейшая форма перископа – труба, на обоих концах которой закреплены зеркала, наклоненные относительно оси трубы на 45° для изменения хода световых лучей. 

В  военных перископах  чаще используются не зеркала, а призмы, способные изменять ход световых лучей, а получаемое наблюдателем изображение увеличивается с помощью системы линз.

Перископная винтовка в 1915 году

Перископ является обязательным прибором любой подводной лодки. Появление новых технических средств наблюдения на подводных лодках – радиолокации и гидроакустики – не заменило перископа. Эти средства дополнили его, особенно в условиях плохой видимости (туман, дождь, снег и т. п.). Перископы установлены также и на современной танковой технике. 

Многие перископы позволяют измерять горизонтальные и вертикальные углы на местности и определять расстояние до наблюдаемых объектов. 

Наиболее известные виды перископа – такие, как перископы на подводных лодках, ручные перископы и стереотрубы (их также можно использовать как перископ) – широко применяются в военном деле.

Чтобы противник не заметил перископ, габариты его выступающей из-под воды головки должны быть минимальными. Но для успешного наблюдения за воздушными целями головку перископа вынужденно делают утолщенной, чтобы можно было разместить в ней необходимую оптику зенитного наблюдения. Поэтому в настоящее время на подводной лодке устанавливают два перископа: перископ атаки (командирский) и зенитный. 

В интересах соблюдения скрытности перископ поднимается из-под воды периодически. Интервалы между подъемами перископа зависят от состояния видимости, дальности и скорости обнаруживаемых объектов. 

Интересно следующее.

Первое упоминание перископа связано отнюдь не с военным применением. В 1430 году Иоганн Гутенберг, более известный как изобретатель книгопечатания, наладил продажу перископов паломникам, которые собирались на традиционный религиозный фестиваль в Аахене  (город в центральной части Германии), чтобы они могли смотреть поверх огромной толпы. 

Ян Гевелий (польский астроном, конструктор телескопов) описал перископ в своей работе «Селенография, или описание Луны» в 1647 г. в Гданьске. Он же впервые предложил использовать перископ для военных целей.

С помощью прибора, который запатентовала в 1845 году Сара Мэтер, определяют расстояние до наблюдаемых объектов.

Французский ученый Ипполит Мария-Дэви в 1854 году предложил морской перископ, состоящий из трубы и двух развернутых под углом 45° зеркал.

Работоспособный призматический перископ для подводной лодки был впервые реализован в США во время гражданской войны 1861-1865  гг., американцем Томасом Х. Доути.

Приложение №3

Этапы изготовления:

1.      Найди два зеркальца одинакового размера. Пойдут любые плоские (невогнутые и невыпуклые) зеркала - круглые, квадратные, любые. Необязательно даже, чтобы два зеркальца были одинаковой формы, но они должны помещаться в картонную упаковку.

2.      Отрежь верх двух чистых пачек молока. Возьми две пустые чистые пачки из-под молока (не меньше чем литр каждая), под размер зеркал. Отрежь и выкинь верхушки каждой, тщательно вымой пачки изнутри.

3.      Склей две пачки скотчем. Сделай из двух пачек одну длинную. Чтобы труба получилась надежнее, склеивай скотчем изнутри тоже.

·         Так можно увеличить длину любой трубы, но чем длиннее перископ - тем меньше изображение.

4.      Сделай вырез с одной стороны, под размер зеркала. Положи зеркало на пачку (отступив 5-6 мм от края), разметь вырез карандашом, сделай вырез по разметке.

·         Вырез удобнее всего делать канцелярским ножом, но используй его только под присмотром взрослых, потому что нож очень острый.

·         Если ты взял картонный тубус, приплюсните одну сторону, чтобы разметить вырез.

5.      Вставь зеркало в вырез лицевой стороной к себе под углом 45 градусов. Используй клеевые подушечки или двухсторонний скотч, чтобы закрепить зеркало на внутренней поверхности стенок. Расположи зеркало так, чтобы через вырез было видно всю его поверхность, и оно наклонялось в твою сторону под углом 45 градусов.

·         Если нет транспортира, вымерить угол 45 градусов можно линейкой. Зеркало и стенки коробки должны представлять собой равнобедренный прямоугольный треугольник, где зеркало будет гипотенузой.

·         Зеркала потребуют подстройки, поэтому пока не используйте клей.

6.      Сделай вырез на другом конце пачки с противоположной стороны. Разметь и сделай вырез так же, как предыдущий.

7.      Вставь второе зеркало во второй вырез. Как и первое зеркало, его должно быть видно целиком через вырез, и оно должно быть расположено под углом 45 градусов. Под таким углом первое зеркало будет отражать свет на второе зеркало, и ты сможешь увидеть предметы через перископ.

8.      Сделай настройки, смотря в перископ. Продолжай их двигать, пока не сможешь видеть через верхнее отверстие, смотря в нижнее. Если изображение нечеткое или ты видишь только внутренние стенки пачки, отрегулируйте их, пока каждое из зеркал не будет расположено под углом 45 градусов.

9.      Закрепи зеркала. Если липучки, клеевых подушечек или скотча недостаточно, укрепите зеркала клеем. Закрепив зеркала, ты сможешь подсматривать из-за угла или наблюдать за обстановкой в толпе, подняв перископ над людьми.

·         Если тебе мешает свет, сделай окуляр, заклеив непрозрачным скотчем или черной бумагой большую часть нижнего выреза.

Скачано с www.znanio.ru