Kompetencja Fizyka i Matematyka Gimnazjum w Gołuchowie Temat: Soczewki Kompetencja Fizyka i Matematyka Gimnazjum w Gołuchowie Grupa 98/81_MF_G1 Semestr V

Uczestnicy grupy podstawowej: Konstancja Balcer Monika Duczka Anna Filipowicz Joanna Klaczyńska Klaudia Składnikiewicz Mateusz Pływaczyk Magdalena Urbaniak Mateusz Walendowski Aleksandra Walerowicz Błażej Wasiewicz Opiekun: Monika Piękna

Plan prezentacji: Dlaczego widzimy Prawo odbicia Prawo załamania Rodzaje soczewek Przejście promieni przez soczewki skupiające Przejście promieni przez soczewki rozpraszające Obrazy w soczewkach Zastosowanie soczewek Równie soczewki Zadania Doświadczenia Wnioski

Dlaczego widzimy Widzimy tylko dlatego, że odbite promienie światła od różnych powierzchni trafiają do naszego oka. Promienie światła to fale elektromagnetyczne o długościach od ok. 400nm do ok. 800nm, każdej długości fali odpowiada określona barwa tego światła. Światło białe jest mieszaniną wszystkich fal o różnych barwach. Promienie padające na kolorowe powierzchnie, zostają pochłoniętę oprócz barwy światła takiej jakiego koloru jest powierzchnia, Światło tej barwy jest odbite i trafia do naszych oczu. Dzięki temu otaczający nas Świat widzimy w kolorach.

Prawo odbicia Gdy światło pada na granicę dwóch ośrodków, to ulega odbiciu zgodnie z prawem odbicia, które mówi, że jeśli kąt padania i kąt odbicia leżą w jednej płaszczyźnie, to kąt padania jest równy kątowi odbicia: α=β.

3. Prawo załamania Zgodnie z rysunkiem promień padający biegnący w ośrodku pierwszym, pada na granicę ośrodków, po czym zmienia kierunek (załamuje się) i jako promień załamany biegnie w ośrodku drugim.

3. Prawo załamania Prawo Snelliusa mówi, że promienie padający i załamany oraz prostopadła padania (normalna) leżą w jednej płaszczyźnie, a kąty spełniają zależność: gdzie: n1 –współczynnik załamania światła ośrodka pierwszego, n2 –współczynnik załamania światła ośrodka drugiego, n21–względny współczynnik załamania światła ośrodka drugiego względem pierwszego, Θ1 –kąt padania, kąt między promieniem padającym a normalną do powierzchni granicznej ośrodków, Θ2 –kąt załamania, kąt między promieniem załamanym a normalną.

3. Prawo załamania Jeżeli światło przechodzi z ośrodka o mniejszym współczynniku załamania światła do ośrodka o współczynniku większym (np. powietrze-woda), tak jak na rysunku, to kąt załamania jest mniejszy od kąta padania. Jeżeli na odwrót (szkło-powietrze) – kąt załamania jest większy.

Rodzaje soczewek Soczewka – proste urządzenie optyczne składające się z jednego lub kilku sklejonych razem bloków przezroczystego materiału (zwykle szkła, ale też różnych tworzyw sztucznych, żeli, minerałów, a nawet parafiny ). Istotą soczewki jest to, że przynajmniej jedna z jej powierzchni roboczych jest zakrzywiona, np. jest wycinkiem sfery, innej obrotowej krzywej stożkowej jak parabola, hiperbola lub elipsa, albo walca.

Rodzaje soczewek Najczęściej spotykany typ soczewki to soczewka sferyczna, której przynajmniej jedna powierzchnia jest wycinkiem sfery. Każda z powierzchni takiej soczewki może być wypukła, wklęsła lub płaska i stąd mówi się o soczewkach dwuwypukłych, płasko-wklęsłych itd. Stosuje się również soczewki będące wycinkiem walca (np. jako lupy w termometrach oraz do czytania, szkła korygujące wady wzroku), nazywane soczewkami cylindrycznymi.

Soczewka skupiająca

Soczewka rozpraszająca

Obrazy w soczewkach Cechy obrazu: - pomniejszony - odwrócony F 2F 2F F Cechy obrazu: - pomniejszony - odwrócony - rzeczywisty

Obrazy w soczewkach Cechy obrazu: - równy - odwrócony - rzeczywisty F

Obrazy w soczewkach Cechy obrazu: - powiększony - odwrócony F 2F 2F F Cechy obrazu: - powiększony - odwrócony - rzeczywisty

Obrazy w soczewkach F 2F 2F F Cechy obrazu: OBRAZ NIE ISTNIEJE !!!

Obrazy w soczewkach Cechy obrazu: - powiększony - prosty - pozorny F

Zastosowanie soczewek Soczewki są stosowane w wielu przyrządach optycznych do tworzenia obrazu lub kształtowania wiązki światła: mikroskopach lunetach lornetkach lupach okularach leczniczych soczewkach kontaktowych spektrofotometrach aparatach fotograficznych kamerach filmowych druku soczewkowym świetlnych semaforach kolejowych

Zastosowanie soczewek

Zastosowanie soczewek Budowa oka Oko zbudowane jest z soczewki ze zmienną i regulowaną ogniskową, tęczówki (przesłony) regulującej średnicę otworu (źrenicy), przez którą wpada światło, oraz światłoczułej siatkówki w głębi oka. Podobnie jak w oku złożonym i plamce ocznej, w oku prostym również obecny jest czarny pigment. Komórki, które go zawierają, przylegają od tyłu do siatkówki (ta część oka nazywana jest naczyniówką, biegną tam także naczynia krwionośne). Służą one do absorbowania nadmiaru światła i zapobieganiu zacieraniu konturów tworzonego obrazu, co może się dziać przez odbijanie się światła wewnątrz oka

Zastosowanie soczewek Budowa oka

Zastosowanie soczewek Góra: bieg promieni światła w oku nadwzrocznym. Dół: bieg promieni światła po korekcji przez soczewkę okularów.

Zastosowanie soczewek Dalekowzroczność Jest wynikiem zbyt małych rozmiarów przednio-tylnych oka (zbyt krótką gałką oczną) w stosunku do jego siły łamiącej lub niewystarczającą siłą łamiącą układu optycznego oka (np. zbyt płaską rogówką) w stosunku do jego długości. Promienie równoległe, które w nieakomodującym oku miarowym ogniskowane są na siatkówce, w nieakomodującym oku nadwzrocznym ogniskowane są za siatkówką. Żeby ostro widzieć przedmiot daleki, dalekowidz musi akomodować. Zakres ostrego widzenia zależy od wielkości wady i amplitudy akomodacji, która zmniejsza się z wiekiem.

Zastosowanie soczewek Krótkowzroczność: Promienie równoległe, które w akomodującym oku miarowym ogniskowane są na siatkówce, w nieakomodującym oku krótkowzrocznym ogniskowane są przed siatkówką. Obraz na siatkówce w krótkowzroczności jest zamazany, a wrażenie wzrokowe krótkowidza jest nieostre. W celu poprawy ostrości widzenia krótkowidza stosuje się okulary korekcyjne lub soczewki kontaktowe. Są to soczewki rozpraszające wklęsło- wypukłe. Ich moc optyczną podaje się w dioptriach dodając znak minus.

Równania dla soczewki f - ogniskowa x - odległość przedmiotu od soczewki y - odległość obrazu od soczewki r1, r2 – promienie krzywizn soczewki n1, n2 – współczynniki załamania światła w ośrodkach 1 i 2

Zadania

Zadania Oblicz w jakiej odległości powinien znaleźć się obraz, gdy przedmiot ustawimy w odległości 20 cm od soczewki skupiającej. Ogniskowa soczewki wynosi 10 cm . Dane : Szukane: Wzory: x = 20 cm y = ? f = 10 cm

Zadania Rozwiązanie: Odpowiedź: Obraz powstanie w odległości 20cm od soczewki.

Zadania Oblicz powiększenie obrazu, który powstanie w soczewce skupiającej, gdy przedmiot ustawimy w odległości 5 cm od soczewki skupiającej. Ogniskowa soczewki wynosi 10 cm . Dane : Szukane: Wzory: x = 5 cm p = ? f = 10 cm

Zadania Rozwiązanie: Obraz jest pozorny, powiększony i prosty! Odpowiedź: Powiększenie obrazu wynosi 2.

Doświadczenie

Doświadczenie Cel: Wyznaczenie ogniskowej soczewki Przyrządy: Ława optyczna Przebieg doświadczenia: Wykonane zostało 5 prób, w których ustawiano źródło światła w różnych odległościach od ekranu i przesuwano soczewkę na osi źródło światła – ekran, aż na ekranie pojawił sie obraz litery F. Następnie mierzono odległość miedzy soczewką i ekranem. Obraz pojawiający sie na ekranie jest obrazem rzeczywistym, zatem odległości tej przypisuje sie znak dodatni. Wyniki uzyskane w kolejnych próbach przedstawiono w tabeli

Doświadczenie Pomiar x+y [cm] y [cm] x [cm] 1 20,00 6,20 13,80 2 32,00 5,00 27,00 3 40,00 5,20 34,80 4 60,00 4,60 55,40 5 80,00 3,80 76,20

Doświadczenie Dla każdej z prób obliczono ogniskową: Pomiar f [cm] 1 4,28 2 4,22 3 4,52 4 4,25 5 3,62 faktyczna wartość ogniskowej powinna być najlepiej przybliżona przez ich średnią arytmetyczna i wynosi 4,18 cm.

Doświadczenie Wnioski: Wyniki nie są idealne ze względu na pojawienie się niepewności pomiarowych: - niedokładność wynika ze skali linijki użytej do pomiaru odległość - niedokładna wartość odczytana przez obserwatora ze względu na np. na kąt widzenia itp.

Wnioski Soczewka - proste urządzenie optyczne składające się z jednego lub kilku sklejonych razem bloków przezroczystego materiału. Soczewki są stosowane w wielu przyrządach optycznych do tworzenia obrazu lub kształtowania wiązki światła. Dzięki nim również ułatwione zostało życie osób, których dotknęły wady wzroku takie jak krótkowzroczność, czy nadwzroczność. Dzięki nim patrząc na odległe przedmioty możemy obserwować je w dużym powiększeniu, można również poradzić sobie, gdy zapomni się na biwak zapałek i rozpalić ognisko skupiając promienie. Soczewki bardzo przydatne są w życiu codziennym nie wspominając o technice.

Bibliografia http://fizykon.org/optyka http://wikipedia.pl