Dane INFORMACYJNE Zespół Szkół Samorządowych w Sycewicach 96_5_mp_G2 Nazwa szkoły: Zespół Szkół Samorządowych w Sycewicach ID grupy: 96_5_mp_G2 Kompetencja: matematyczno-przyrodnicza Temat projektowy: Czy wierzyć własnym oczom? Semestr/rok szkolny: Semestr IV/rok 2010/2011
Czy wierzyć własnym oczom ? Plan prezentacji: Natura i źródła światła Prawo załamania i odbicie światła Soczewki Oko jako przyrząd optyczny Praktyczne zastosowanie soczewek
świATŁO: JEGO NATURA I ŹRÓDŁA
Krótka historia światła… Ludziom epoki kamiennej dodawała w nocy otuchy jedynie lampa olejowa. Żyjący w Arktyce Eskimosi zupełnie niedawno jeszcze używali lamp olejowych o kształcie spodka. Olej (rodzaj foczego tłuszczu ) wsiąkał w wykonany z mchu knot, który palił się do wyczerpania oleju. Rzymianie do swoich lamp stosowali olej skalny. W roku 1680 lampami olejowymi zaczęto oświetlać ulice Londynu. W roku 1784 Szwajcar Aimė Argand skonstruował ulepszony rodzaj lampy olejowej. Była ona wyposażona w szkiełko osłaniające knot i dawała o wiele mocniejsze światło. W XIX wieku wiele domów oświetlano wyłącznie lampami zasilanymi olejem parafinowym. Oświetlenie gazowe i elektryczne wprowadzono dopiero później. Pierwszym znanym źródłem światła elektrycznego był łuk elektryczny działający na zasadzie ciągłego wyładowania elektrycznego. W XX wieku zaczęto używać w żarówce drucików z osmu (1905) lub wolframu (1907) i wypełniać ją rozrzedzonym gazem obojętnym, najpierw argonem, a następnie kryptonem. Nowoczesną żarówkę wypełnioną argonem z drucikiem wolframowym zwiniętym w skrętkę skonstruował w 1913 roku
Prędkość światła w próżni jest największą znaną prędkością. Prędkość światła w próżni stanowi ważną , uniwersalną stałą fizyczną. Oznaczana jest ona literą "c" i wynosi około 300000 km/s. Stała ta pojawia się w wielu wzorach fizycznych i chemicznych, a najsłynniejszy z nich to wzór Einsteina traktujący o równoważności masy i energii, E = mc². Prędkość światła w próżni jest największą znaną prędkością.
Źródła światła . . . Źródła światła - przedmioty emitujące światło. Przedmioty, które widzimy, mogą same wysyłać światło lub odbijać światło padające na nie. Te, które same emitują światło nazywamy źródłami światła. Dla ludzi najważniejszym źródłem światła jest Słońce, bez którego nie istniałoby życie na Ziemi. Źródła światła dzielimy na naturalne oraz sztuczne.
Naturalne i sztuczne źródła światła gwiazdy (Słońce i inne ciała niebieskie) czynne wulkany piorun lub błyskawica zorza polarna Organizmy żywe: świetliki ryby głębinowe lasery świece ognisko kaganki pochodnie lampa lampy naftowe lampy elektryczne żarówki m.in. w latarce latarnia świetlówki
Światło jest raz cząsteczką a raz falą … czyli dualizm korpuskularno-falowy światła
Newton o świetle Krytycy Newtona zarzucali mu często, iż objaśnia zbyt mało: bada prawidłowości matematyczne, a nie sięga istoty rzeczy, nie uczy, jaka jest natura światła. Teorie i eksperymenty Newtona dostarczały precyzyjnego opisu zjawisk, ale nie wyjaśniały, dlaczego zjawiska zachodzą w taki właśnie sposób. Newton był zdaniem wielu swoich współczesnych raczej matematykiem niż filozofem.
Teoria falowa natury światła Konkurencyjnym poglądem na naturę światła była teoria impulsowa lub falowa Huygensa, przedstawiona w 1678 r. przed paryską Akademią Nauk, a opublikowana dopiero w 1691 r. jako Traité de la lumiere (Traktat o świetle). Teoria Huygensa była w pewnym stopniu rozwinięciem idei Hooke'a. Huygens podobnie jak Kartezjusz (i Hooke) odrzucał istnienie próżni i sądził, że świat wypełniony jest eterem. Światło miało być ruchem przekazywanym przez sprężyste cząstki eteru.
Te pytania męczyły fizyków i filozofów przez wiele stuleci Te pytania męczyły fizyków i filozofów przez wiele stuleci. Niektórzy twierdzili, że składa się ono z pewnych malutkich cząsteczek. Inni natomiast uważali, że światło ma postać fali. Przez długi czas obie te teorie rywalizowały ze sobą. W XIX wieku wydawało się, że fizycy w końcu rozstrzygnęli problem na korzyść teorii falowej. Wiele doświadczeń uwidaczniało falową strukturę światła. Pokazano bowiem, że tak jak fala podlega ono dyfrakcji, oraz interferencji (sławne doświadczenie Younga). Okazało się także, że światło jest falą elektromagnetyczną. Podlega ono prawom Maxwella, które tłumaczą wiele związanych z nim zjawisk. Tak więc wydawało się, że problem został rozwiązany Doświadczenie Younga
Co należało wybrać - teorię falową, czy korpuskularną? Jednak w 1905 roku Albert Einstein wytłumaczył efekt fotoelektryczny zakładając, że światło składa się z pewnych cząsteczek - fotonów. Co więcej już wkrótce pojawiły się kolejne fakty przemawiające za cząsteczkową teorią światła. Fizycy znowu stanęli przed problemem. Co należało wybrać - teorię falową, czy korpuskularną? Albert Einstein
Niekiedy światło objawia się jako fala, kiedy indziej jako cząsteczka. Wielki duński fizyk Niels Bohr zaproponował rozwiązanie, które pogodziło obie teorie. Stwierdził on po prostu, że światło ma charakter dualny, korpuskularno-falowy. W żadnym eksperymencie nie obserwujemy obu tych charakterów jednocześnie. Niekiedy światło objawia się jako fala, kiedy indziej jako cząsteczka. Żeby zrozumieć światło, musimy brać pod uwagę oba jego charaktery. Ani teoria cząsteczkowa (fotonowa), ani falowa rozpatrywane osobno nie są prawidłowe. Dopiero po ich połączeniu dostajemy pełną, właściwą teorię. Niels Bohr
Niels Bohr stwierdził po prostu, że światło jest zarówno falą jak i cząsteczką. Do tej pory fizycy traktowali fale oddzielnie, cząsteczki oddzielnie i nie łączyli tych dwóch opisów. Teraz, żeby dobrze zrozumieć światło, okazało się to konieczne. Co więcej, nie jest możliwe wyobrażenie sobie dualności światła. W świecie dużych rozmiarów, w którym żyjemy, nie znajdujemy żadnych odpowiedników. Możemy wyobrazić sobie cząsteczkę. Możemy wyobrazić sobie falę. Nie da rady wyobrazić sobie czegoś co jest jednocześnie falą i cząsteczką. Mimo to światło ma właśnie taki charakter. Musimy to zaakceptować.
Światło Światło widzialne – ta część promieniowania elektromagnetycznego, na którą reaguje siatkówka oka człowieka w procesie widzenia. Światło rozchodzi się zawsze po linii prostej .
Prawa załamania i odbicia światła
Prawo załamania światła Zmiana kierunku promieni świetlnych podczas załamania nie jest przypadkowa. Opisuje to prawo załamania światła nazywane niekiedy prawem Snelliusa Prawo załamania światła łączy ze sobą dwa kąty - kąt padania na powierzchnię rozgraniczającą dwa ośrodki i kąt załamania powstający gdy promień przejdzie granicę i zacznie się rozchodzić w drugim ośrodku.
Prawo ZAŁAMANIA ŚWIATŁA Jeżeli światło przechodzi z ośrodka o mniejszym współczynniku załamania światła do ośrodka o współczynniku większym (np. powietrze-woda),to kąt załamania jest mniejszy od kąta padania. Jeżeli na odwrót (szkło-powietrze) – kąt załamania jest większy.
o czym mówi prawo Snelliusa? 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,
Rysunek przedstawiający zjawisko załamania światła
II wersja prawa załamania światła Ta wersja prawa załamania wiąże kąty padania i załamania z bezwzględnymi współczynnikami załamania w obu ośrodkach.
III wersja Prawa załamania światła Jest jeszcze trzecia postać prawa załamania. Powstaje ona po zdefiniowaniu kolejnej wielkości zwanej względnym współczynnikiem załamania: n1 – bezwzględny współczynnik załamania ośrodka 1 n2 – bezwzględny współczynnik załamania ośrodka 2 n12 – współczynnik załamania (względny) ośrodka 2 względem ośrodka 1
Prawo załamania światła w naszym wykonaniu
My przy pracy nad rysunkami z prawem załamania światła
odbicie światła Odbicie — zmiana kierunku rozchodzenia się fali na granicy dwóch ośrodków powodująca, że pozostaje ona w ośrodku, w którym się rozchodzi. Odbicie może dawać obraz lustrzany lub być rozmyte, zachowując tylko właściwości fali, ale nie dokładny obraz jej źródła.
JAK OTRZYMAĆ ZWIERCIADŁO? Kąt odbicia równy jest kątowi padania. Kąty - padania i odbicia leżą w jednej płaszczyźnie. Typowe, najbardziej nam znane odbicie zachodzi wtedy, gdy drugi ośrodek jest w ogóle nieprzepuszczalny dla światła. Jeżeli dodatkowo w tym drugim ośrodku światło nie jest pochłaniane, to cała wiązka ulega odbiciu. W ten sposób otrzymujemy zwierciadło.
odbicie światła Kąt odbicia równy jest kątowi padania. Kąty - padania i odbicia leżą w jednej płaszczyźnie.
NASZE PRACE: PRAWO ODBICIA I ZAŁAMANIA ŚWIATŁA
soczewki
Skąd wzięła się nazwa soczewka? Wcześniej wspomnianymi właściwościami kawałków przezroczystych kryształów nikt się nie zajmował. Nie znalazły one żadnego zastosowania, aż do końca XIII wieku. Kształt kryształu przypominał ziarna soczewicy, więc nadano mu nazwę soczewki.
Przypadek? Ktoś inny zauważył, że przezroczysty kryształ skupia promienie słoneczne i można nim podpalić kawałek papieru lub ubrania. Filozofowie żyjące w pierwszym wieku naszej ery-Seneki i Pliniusza Starszego pojawiły się wzmianki o powiększający czy podpalających kawałkach szkła
Jak powstały soczewki? Trudno określić kiedy okryto soczewki. Ktoś przypadkowo podniósł kawałek przezroczystego kryształu, który był cieńszy na środku niż na bokach. Gdy spojrzał rzez ten kryształ, okazało się, że oglądane przedmioty są większe niż w rzeczywistości.
Co to jest soczewka ? 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, lub kropli wody)
SOCZEWKI WKLĘSŁE I WYPUKŁE : Soczewka wklęsła Soczewka wypukła
OBRAZY POWSTAJĄCE ZA POMOCĄ SOCZEWEK
OBRAZY W SOCZEWCE SKUPIAJĄCEJ : Obrazy uzyskiwane w soczewkach skupiających mogą być rzeczywiste i pozorne, proste i odwrócone, powiększone i pomniejszone. Charakter obrazu zależy od odległości x, w jakiej przedmiot znajduje się przed soczewką.
Konstrukcja obrazów Na rysunkach na następnych slajdach przedstawimy konstrukcję obrazów w soczewce skupiającej, przy różnych położeniach przedmiotu.
Z rysunków tych wynikają następujące prawidłowości: 1) Jeżeli przedmiot leży przed soczewką w odległości x > 2f, to jego obraz jest odwrócony, pomniejszony i rzeczywisty. 2) Jeżeli przedmiot leży przed soczewką w odległości x = 2f, to jego obraz jest odwrócony, tej samej wielkości co przedmiot i rzeczywisty. 3) Jeżeli przedmiot leży przed soczewką w odległości f < x < 2f, to jego obraz jest odwrócony, powiększony i rzeczywisty. 4) Jeżeli przedmiot leży przed soczewką w odległości x = f, to obraz nie powstaje. 5) Jeżeli przedmiot leży przed soczewką w odległości x < f, to jego obraz jest prosty, powiększony i pozorny. Obraz ten leży po tej samej stronie, po której znajduje się przedmiot.
0<x<f x=f f<x<2f x>2f NASZE OBSERWACJE: Tabela – obrazy powstające za pomocą soczewek skupiających 0<x<f POWIĘKSZONY PROSTY POZORNY x=f OBRAZ NIE POWSTAJE f<x<2f ODWRÓCONY RZECZYWISTY x>2f POMIEJSZONY
NASZE PRACE: OBRAZY OTRZYMYWANE ZA POMOCĄ SOCZEWEK SKUPIAJĄCYCH- kreślenie
KREŚLIMY OBRAZY
NASZE PRACE
MY Z NASZYMI PRACAMI
Oko jako przyrząd optyczny
Co to jest oko? Oczy – narządy receptorowe umożliwiające wykrywanie kierunku padania światła i jego intensywności oraz, wraz ze wzrostem złożoności konstrukcji, efektywny proces formowania obrazu, czyli widzenie.
Budowa Oka człowieka - nasza praca na zajęciach
Tak powstaje obraz w oku człowieka
Cechy oka człowieka Akomodacja przystosowanie pozwala oku widzieć ostro na różnych dystansach Adaptacja - pozwala oku widzieć przy różnych poziomach oświetlenia Zbieżność - pozwala nam widzieć pojedynczy cel przy pomocy obu oczu Gdy skupiamy wzrok na pobliskim obiekcie, oczy będą musiały zostać obrócone do wewnątrz, aby utrzymać je stale na jednym celu
Budowa oka ptaka – nasza praca na zajęciach Zmysł wzroku jest u większości gatunków ptaków zwykle dobrze rozwinięty i jest dominującym narządem zmysłów. Oczy są umieszczone po obu stronach głowy, a pole widzenia wynosi ok. 300°. U ptaków drapieżnych oczy są położone bardziej z przodu, co poprawia parametry widzenia stereoskopowego i związaną z tym percepcję głębi. Sowy u których oczy są położone najbardziej z przodu kompensują to dużymi możliwościami jej obrotu do tyłu – w zakresie do 270°.
Budowa oka gada Oczy zaopatrzone są w 3 powieki: górną, dolną i migawkową. U niektórych gadów powieki zrastają się tworząc przezroczysty okular. Akomodacja zachodzi dzięki zmianie kształtu i przesuwaniu się soczewki. Uczestniczy w tym procesie mięsień rzęskowy. W twardówce występują płytki kostne, które tworzą charakterystyczny pierścień. W ciało szkliste wnika tzw. grzebień.
Nasza praca – budowa oka gada i mechanizm powstawania obrazu Tak powstaje obraz w oku gada
Budowa oka ryby – nasza praca
Oko ryb- budowa Oczy budową nie różnią się zasadniczo od oczu kręgowców lądowych. Ryby, choć mają dobrze rozwinięty narząd wzroku, są krótkowzroczne. Oczy nie są osłaniane powiekami. Stale omywane wodą nie mają gruczołów łzowych. Wielkość źrenicy jest u większych ryb niezmienna, ale istnieje zdolność akomodacji, tzn. adaptacyjnych ruchów cofania lub przesuwania do przodu soczewki, zwłaszcza że częściowo wystaje ona przez źrenicę, dzięki czemu oko ma szeroki kąt widzenia dochodzący do 180' w płaszczyźnie poziomej. Rekompensuje to rybie brak ruchomej szyi.
Budowa oka owada O budowie oka owada dowiecie się z powyższego rysunku, który wykonaliśmy na zajęciach.
Wady wzroku i ich korekta
Wady wzroku – nasza praca na zajęciach
Wad ciąg dalszy - Daltonizm - zaburzenia rozpoznawania barw, zaburzenia wrodzone, dziedziczne, polegające na nierozpoznawaniu barwy: czerwonej (protanopia), zielonej (deuteranopia), czerwono-zielonej (daltonizm), żółto-niebieskiej (tritanopia). - Astygmatyzm - jedna z wad układów optycznych, polega na odwzorowywaniu pozaosiowych punktów nie jako punktów, a jako prostopadłych do siebie linii, leżących w przesuniętych względem siebie płaszczyznach. Daje obraz nieostry i zniekształcony. - Zez - nieprawidłowe ustawienie oczu, w którym linie spojrzeniowe nie są skierowane na ten sam punkt. Stwierdza się 2 zasadnicze rodzaje zeza: zez jawny towarzyszący, w którym oko zezujące towarzyszy ruchom oka zdrowego, oraz zez porażenny spowodowany porażeniem mięśni ruchowych oka.
Korekty wad wzroku – nasza praca
Praktyczne zastosowanie soczewek - niektóre przykłady
Zastosowanie: - mikroskopach - spektrofotometrach - lunetach Soczewki są stosowane w wielu przyrządach optycznych do tworzenia obrazu lub kształtowania wiązki światła: - mikroskopach - spektrofotometrach - lunetach - aparatach fotograficznych - lornetkach kamerach filmowych lupach - druku soczewkowym okularach leczniczych świetlnych semaforach kolejowych - soczewkach kontaktowych druku soczewkowym
Jak powstaje obraz w lunecie?
Co obserwujemy za pomocą teleskopu? Za pomocą teleskopu obserwujemy: Słońce, Księżyc, Planety, Planetoidy, Gwiazdy podwójne i wielokrotne, Mgławice ,Galaktyki, Komety, Gwiazdy zmienne, Roje
aparat fotograficzny
Zasada działania aparatu fotograficznego Czym jest Camera Obscura? Tłumaczenie łacińskiej nazwy to ciemne pomieszczenie (dziś częściej pudełko). Przez niewielki otwór w jednej ze ścian pomieszczenia wpada do środka światło. Otwór, ze względu na swoje rozmiary jest „separatorem promieni światła”, promienie biegnące z różnych kierunków padają na przeciwległą do otworu ścianę w różnych miejscach, tworząc na owej ścianie odwrócony obraz rzeczywistości. Początek fotografii Powstanie fotografii poprzedził rozwój dwóch nauk - optyki i chemii. Chemia fotograficzna to wiek XIX i XX. Pierwsze spisane ślady związane z używaniem urządzeń do rzutowania obrazu otaczającego świata pochodzą z …IX wieku i dotyczą przyrządu, który nosi magiczną nazwę '''Camera Obscura'''.
Aparat fotograficzny a oko ludzkie Pod wieloma względami aparat fotograficzny i oko ludzkie są do siebie podobne. Gałka oczna ma z przodu, za przezroczystą warstwą zewnętrzną - rogówką - prawdziwą soczewkę. To ona tworzy obraz na dnie oka - w siatkówce, składającej się z milionów światłoczułych komórek - tak jak obiektyw aparatu na materiale światłoczułym. Zabarwiona tęczówka oka (źrenica), umieszczona blisko soczewki, powoli powiększa lub zmniejsza średnicę w zależności od warunków oświetleniowych - analogicznie jak fotograf zmienia przesłone w aparacie.
Obraz powstający w aparacie fotograficznym Obraz powstający w oku
Soczewki kontaktowe
Zalety Soczewek kontaktowych -nie ograniczają pola widzenia -korygują wady wzroku, a nie zmieniają wielkości widzianego obrazu -nie zniekształcają obrazu otoczenia -korygują wady wzroku nawet przy dużych różnicach pomiędzy obojgiem oczu -korygują skutecznie duże wady wzroku -umożliwiają korekcję wad niekorygowalnych za pomocą okularów -nadążają za każdym ruchem oczu -nie zmieniają wielkości oczu -nie ulegają zaparowaniu -można w nich uprawiać każdy sport
Czy wierzyć własnym oczom? zaproszenie Zapraszamy do naszej ekroniki, Umieściliśmy tam szczegółowe prezentacje wykonane przez nas na zajęciach projektowych podczas realizacji tematu : Czy wierzyć własnym oczom?
Dziękujemy za uwagę Kamil Wąsik Klaudia Owczarek Dawid Zajkowski Maja Stankiewicz Martyna Jaroszewicz Patrycja Podlewska Marta Startek Małgorzata Parnicka Natalia Żulińska Karolina Kaczor Patrycja Gajda Aleksandra Dybowska Kamila Majchrzak Justyna Tetera Członkowie grupy projektowej 96/5_mp_G2
Nasza grupa