Презентация по физике "Геометрическая оптика"

Разработала: Мельникова Е.В.
учитель физики КГУ «СОШ №2»

1. Линзы.
2. Оптическая сила линзы.
3. Изображения, даваемые линзой.
4. Формула тонкой линзы.
5. Линейное увеличение линзы.
6. Оптические приборы.
7. Глаз как оптическая система.

Линзы

Текст слайда

Линза, толщина которой пренебрежимо мала по сравнению с радиусами кривизны ее поверхности называют тонкой.

линза , после прохождения через которую параллельные лучи сходятся в одной точке

линза , после прохождения через которую параллельные лучи расходятся так, что их продолжения собираются в одной точке перед линзой

толщина линзы в середине больше чем у краев
– двояковыпуклые

– плосковыпуклые


– вогнуто-выпуклая

толщина линзы в середине меньше чем у краев

– двояковогнутая


– плосковогнутая

– выпукловогнутая

Главная оптическая ось линзы – это прямая (ав), проведенная
через центры сферических поверхностей.
Оптический центр линзы – это точка О, лежащая на оптической
оси в центре линзы.
Побочная оптическая ось- любая прямая, проходящая через оптический центр

a

b

O

Фокус – это точка, в которой соберется после преломления пучок, параллельный главной оптической оси

F

F

У каждой линзы два фокуса – по одному с каждой стороны.

F

F

Расстояние от оптического центра линзы до фокуса линзы, называют фокусным расстоянием - F

Фокальная плоскость- плоскость, проведенная через фокус перпендикулярно к главной оптической оси

Величина, обратная фокусному расстоянию линзы, называется ее оптической силой. Оптическая сила обозначается буквой D.

За единицу оптической силы принята диоптрия.
1 диоптрия – это оптическая сила линзы, фокусное расстояние которой равно 1 м.

Луч, проходящий через оптический центр линзы не преломляется

Луч, параллельный главной оптической оси проходит через фокус

Луч, проходящий через фокус, после преломления пойдёт параллельно главной оптической оси

Изображение
действительное,
перевёрнутое,
увеличенное.

Изображение действительное,
перевёрнутое,
в натуральную величину

Изображение
действительное,
перевёрнутое,
уменьшенное

где d- расстояние от линзы до источника,
f- расстояние от линзы до изображения ,
F- фокусное расстояние линзы
F>0 для собирающей линзы, F<0 для рассеивающей,
f>0 для действительного изображения,
f<0 для мнимого
d>0, если на линзу падает расходящийся пучок света,
d<0, если пучок сходящийся

h-высота предмета
H-высота изображения
d-расстояние от линзы до предмета
f-расстояние от линзы до изображения

Г=

– это устройства, в которых излучение какой-либо области спектра (ультрафиолетовой, видимой, инфракрасной) преобразуется (пропускается, отражается, преломляется, поляризуется) для нормального восприятия их человеческим глазом.

Оптический прибор, предназначенный для получения на экране действительных изображений предметов в увеличенном или уменьшенном виде.

Принцип устройства: предмет и изображение помещают между фокусом и двойным фокусом линзы и освещают. На экране получают увеличенное, действительное изображение предмета.

Прибор состоит из: осветительной и проекционной части.

Диаскопический проекционный аппарат — изображения создаются при помощи лучей света, проходящих через светопроницаемый носитель с изображением. Это самый распространённый вид проекционных аппаратов. К ним относят такие приборы как: кинопроектор, диапроектор, фотоувеличитель, проекционный фонарь, кодоскоп и др.
Эпископический проекционный аппарат — создаёт изображения непрозрачных предметов путём проецирования отраженных лучей света. К ним относятся эпископы, мегаскоп.
Эпидиаскопический проекционный аппарат — формирует на экране комбинированые изображения как прозрачных, так и непрозрачных объектов.

Прибор с помощью которого получают действительное уменьшенное изображение предметов на экране (фотопленке). Представляет собой закрытую светонепроницаемую камеру.

1 – объектив (собирающая линза)
2 – предмет
3 – светочувствительная плёнка
4 - затвор

Во время фотографирования объектив открывают при помощи специального затвора и изображение попадает на светочувствительную плёнку. Под действием света состав плёнки изменяется и изображение запечатлевается на ней

Лупа.

Лу́па — оптическая система, состоящая из линзы или нескольких линз, предназначенная для увеличения и наблюдения мелких предметов, расположенных на конечном расстоянии. Используется во многих областях человеческой деятельности, в том числе в биологии, медицине, археологии, банковском и ювелирном деле, криминалистике, при ремонте часов и радиоэлектронной техники,
а также в филателии,
нумизматике и бонистике.

Лупа - оптический прибор для рассматривания мелких объектов, плохо различимых глазом. Наблюдаемый предмет помещают от лупы на расстоянии, немного меньшем её фокусного расстояния. В этих условиях лупа даёт прямое, увеличенное и мнимое изображение оптическое предмета.

После прохождения лупы лучи от предмета ещё раз преломляются в глазу и собираются в его дальней точке. Они попадают в глаз под углом, большим, чем лучи от предмета в отсутствие лупы; этим и объясняется увеличивающее действие лупы.

Прибор, предназначенный для получения увеличенных изображений, а также измерения объектов или деталей структуры, невидимых невооружённым глазом.

Микроскоп представляет собой комбинацию двух линз или систем линз.

Увеличением микроскопа называется отношение угла зрения φ, под которым виден предмет при наблюдении через микроскоп, к углу зрения ψ при наблюдении невооруженным глазом с расстояния наилучшего зрения d0=25см.

Телескоп – это оптический прибор для наблюдения небесных тел (планет, звёзд, комет и т.д.)

Первый телескоп-рефрактор был сконструирован в 1609 году Галилеем. Галилей, основываясь на слухах об изобретении голландцами зрительной трубы, разгадал её устройство и изготовил образец, который впервые использовал для астрономических наблюдений. Все телескопы Галилея были весьма несовершенны, но несмотря на это, в течение двух первых лет наблюдений ему удалось обнаружить четыре спутника планеты Юпитер, фазы Венеры, пятна на Солнце, горы на поверхности Луны (дополнительно была измерена их высота), наличие у диска Сатурна придатков в двух противоположных точках (природу этого явления Галилей разгадать не смог).

Рефлекторные
(зеркальные)

Рефракторные
(линзовые)

Телескоп-рефрактор содержит два основных узла: линзовый объектив и окуляр. Объектив создаёт действительное уменьшенное обратное изображение бесконечно удалённого предмета в фокальной плоскости. Это изображение рассматривается в окуляр как в лупу. В силу того, что каждая отдельно взятая линза обладает различными аберрациями, обычно используются сложные объективы. Такие объективы представляют собой выпуклые и вогнутые линзы, составленные и склеенные с тем, чтобы минимизировать аберрации.

Астрофизический институт - один из старейших академических институтов Казахстана. При институте Астрофизики есть три Обсерватории: две из них находятся в горах на высоте 2800 м над уровнем моря. Это Тянь-Шаньская обсерватория в районе Большого Алма-Атинского озера и Ассы-Тургеньская в 100 км к востоку от Алматы, действующая с 1980г. Третья обсерватория находится на территории института, расположенном на Каменском Плато.

В древности глазам приписывали мистические свойства. Они символизировали смысл и суть жизни, их изображение считали амулетами и оберегами. Древние греки рисовали красивые вытянутые глаза на носу кораблей, а египтяне на пирамидах изображали всевидящее око бога Ра.
Большую  часть  информации об  окружающем мире мы получаем благодаря зрению. Органом зрения человека
является глаз —  один из самых совершенных
и вместе с тем простых оптических приборов.

Глаз  человека имеет шарообразную форму.  Диаметр глазного яблока около  2,5  см.  Снаружи  глаз покрыт плотной непрозрачной  оболочкой — склерой. Передняя часть склеры переходит в прозрачную роговую
оболочку – роговицу, 
которая  действует  как 
собирающая линза  и 
обеспечивает 
75 %  способности  глаза
преломлять свет.

Поток излучения, отраженный от наблюдаемого предмета, проходит через оптическую систему глаза и фокусируется на внутренней поверхности глаза – сетчатой оболочке, образуя на ней действительное, перевернутое и уменьшенное изображение (мозг «переворачивает» обратное изображение, и оно воспринимается как прямое). Оптическую систему глаза составляют роговица, водянистая влага, хрусталик и стекловидное тело. Особенностью этой системы является то, что последняя среда, проходимая светом непосредственно перед образованием
изображения на сетчатке, обладает
показателем преломления,
отличным от единицы.

Аккомодация – это способность глаза приспосабливаться к четкому различению предметов, расположенных на разных расстояниях от глаза. Аккомодация происходит путем изменения кривизны поверхностей хрусталика при помощи натяжения
или расслабления ресничного тела. Когда
ресничное тело натянуто, хрусталик растяги-
вается и его радиусы кривизны увеличиваются.
При уменьшении натяжения мышцы хрусталик
под действием упругих сил увеличивает свою
кривизну.

Миопия – данное состояние часто называют близорукостью.
Она возникает, когда параллельные лучи света,
попадающие в глаз, фокусируются перед сетчаткой.Для получения четкого изображения перед роговицей
необходимо поместить вогнутую корригирующую линзу.

Гиперметропия – это состояние обычно называют
дальнозоркостью. Оно возникает тогда, когда
параллельные лучи света, попадающие в глаз,
фокусируются за сетчаткой. Для того чтобы
добиться четкого изображения
при этом заболевании, требуется выпуклая
увеличительная линза.

С возрастом глаза теряют способность к фокусировке. В связи с этим становятся проблематичными действия, требующие тщательного рассмотрения объектов, например чтение. Хрусталик глаза становится менее эластичным и утрачивает способность производить достаточное увеличение. В таких ситуациях перед глазом необходимо поместить выпуклую линзу. Обычно людям, которые никогда не носили очки, коррекция для чтения становится нужна примерно в возрасте 45 лет.

Задача№1.
Фокусное расстояние объектива фотоаппарата 58 мм. Какова его оптическая сила?

Задача № 2

Лампа находится на расстоянии 2 м от экрана на каком расстоянии от лампы нужно поставить собирающую линзу с фокусным расстоянием 0,4 м, для того чтобы получить на экране увеличенное изображение лампы?

F = 0,4 м

d +f = 2м

1. У собирающих линз
А) края толще середины;
Б) края тоньше середины;
В) края и середина одинаковы.
2. Проходя через главный оптический центр линзы, лучи А) не преломляются; Б) преломляются; В) не отражаются.
3. Фокусное расстояние линзы 0,5 м. Найти её оптическую силу?
А) 0,5 дптр; Б) 5 дптр;
В) 50 дптр; Г) 2 дптр.

А) линза рассеивающая;
Б) Изображение предмета в линзе действительное;
В) Изображение предмета в линзе увеличенное;  Г) Изображение предмета находится между линзой и её главным
фокусом.

5. Изображение предметов на сетчатке глаза является
А) действительное прямое;
Б) мнимое прямое;
В) действительное перевернутое;
Г) мнимое перевернутое

6.Изображение в фотоаппарате
А) действительное прямое;
Б) мнимое прямое;
В) действительное перевернутое;
Г) мнимое перевернутое.

А) дальнозоркость, собирающие;
Б) дальнозоркость, рассеивающие;
В) близорукость, рассеивающие;
Г) близорукость, собирающие.

8. Указать, какое изображение дает рассеивающая линза
А) Действительное, прямое, увеличенное В) Мнимое, прямое, уменьшенное С) Мнимое, перевернутое, уменьшенное D) Действительное, перевернутое, увеличенное Е) Мнимое, прямое, увеличенное
9. Фокусное расстояние собирающей линзы равно 0,2 м. Расстояние от линзы до предмета 0,25 м. Найти расстояние от линзы до изображения.
А) 1 м В) 0,5 м С) 0125 м D) 1,25 м Е) 0,8 м
10. Линза дает изображение Солнца на главной оптической оси на расстоянии 10 см от оптического центра линзы. Определить фокусное расстояние линзы.
А) 0 см В) 5 см. С) 20 см. D) 10 см.
Е) Бесконечно велико.

ОТВЕТЫ

1- Б
2- А
3- Г
4- Б
5- В
6- В
7- В
8- В
9- А
10- D

Шкала оценивания

от 9 – 10 верных ответов, оценка «5»
от 7 – 8 верных ответов, оценка «4»
от 5 – 6 верных ответов, оценка «3»
от 1 – 4 верных ответов, оценка «2»