Тонкая линза представляет простейшую оптическую систему. Простые тонкие линзы применяются главным образом в виде стекол для очков. Кроме того, общеизвестно применение линзы в качестве увеличительного стекла.
Действие многих оптических приборов — проекционного фонаря, фотоаппарата и других приборов — может быть схематически уподоблено действию тонких линз. Однако тонкая линза дает хорошее изображение только в том сравнительно редком случае, когда можно ограничиться узким одноцветным пучком, идущим от источника вдоль главной оптической оси или под большим углом к ней. В большинстве же практических задач, где эти условия не выполняются, изображение, даваемое тонкой линзой, довольно несовершенно. Поэтому в большинстве случаев прибегают к построению более сложных оптических систем, имеющих большое число преломляющих поверхностей и не ограниченных требованием близости этих поверхностей (требование, которому удовлетворяет тонкая линза).
Рис. 3.30. Схема простейшего микроскопа увеличение лупы
Физика, 9-й класс, Оптические приборы: лупа, фотоаппарат, микроскоп, телескоп, проекционный аппарат
Отсюда видно, что увеличение микроскопа равно произведению преувеличений, даваемых объективом и окуляром в отдельности. Поэтому возможно построить инструменты, дающие очень большие увеличения — до 1000 и даже больше. В хороших микроскопах объектив и окуляр — сложные.
Окуляр обычно состоит из двух линз, объектив же гораздо сложнее. Желание получить большие увеличения заставляют употреблять короткофокусные линзы с очень большой оптической силой. Рассматриваемый объект ставится очень близко от объектива и дает широкий пучок лучей, заполняющий всю поверхность первой линзы. Таким образом, создаются очень невыгодные условия для получения резкого изображения: толстые линзы и нецентральные лучи. Поэтому для исправления всевозможных недостатков приходится прибегать к комбинациям из многих линз различных сортов стекла.
В современных микроскопах теоретический предел уже почти достигнут. Видеть в микроскоп можно и очень малые объекты, но их изображения представляются в виде маленьких пятнышек, не имеющих никакого сходства с объектом.
При рассматривании таких маленьких частиц пользуются так называемым ультрамикроскопом, который представляет собой обычный микроскоп с конденсором, дающим возможность интенсивно освещать рассматриваемый объект сбоку, перпендикулярно оси микроскопа.
С помощью ультрамикроскопа удаётся обнаружить частицы, размер которых не превышает миллимикронов.
Зрительные трубы
Простейшая зрительная труба состоит из двух собирающих линз. Одна линза, обращенная к рассматриваемому предмету, называется объективом, а другая, обращенная к глазу наблюдателя — окуляром.
Ход лучей в зрительной трубе показан на рис. 3.31.
Действие трубы, так же как и лупы, сводится к увеличению угла зрения. При помощи трубы обычно рассматривают предметы, находящиеся на расстояниях, во много раз превышающих её длину. Поэтому угол зрения, под которым предмет виден без трубы, можно принять угол 2β, образованный лучами, идущими от краев предмета через оптический центр объектива.
Физика 11 класс (Урок№14 — Оптические приборы.)
Изображение видно под углом 2γ и лежит почти в самом фокусе F объектива и в фокусе F1 окуляра.
Рассматривая два прямоугольных треугольника с общим катетом Z’ , можем написать:
где 2γ — угол, под которым видно изображение предмета;
2β — угол зрения, под которым виден предмет невооруженным глазом;
F — фокус объектива;
Z’ — половина длины рассматриваемого предмета.
Углы β и γ невелики, поэтому можно с достаточным приближением заменить tgβ и tgγ углами и тогда увеличение трубы
где 2γ — угол под которым видно изображение предмета;
2β — угол зрения, под которым виден предмет невооруженным глазом;
F — фокус объектива;
Угловое увеличение трубы определяется отношением фокусного расстояния объектива к фокусному расстоянию окуляра. Чтобы получить большое увеличение, надо брать длиннофокусный объектив и короткофокусный окуляр.
Проекционные устройства
Для показа зрителям на экране увеличенного изображения рисунков, фотоснимков или чертежей применяют проекционный аппарат. Рисунок на стекле или на прозрачной пленке называют диапозитивом, а сам аппарат, предназначенный для показа таких рисунков, — диаскопом. Если аппарат предназначен для показа непрозрачных картин и чертежей, то его называют эпископом. Аппарат, предназначенный для обоих случаев, называется эпидиаскопом.
Линзу, которая создает изображение находящегося перед ней предмета, называют объективом. Обычно объектив представляет собой оптическую систему, у которой устранены важнейшие недостатки, свойственные отдельным линзам. Чтобы изображение предмета было хорошо видно зрителям, сам предмет должен быть ярко освещен.
Угловое увеличение зрительной трубы
Схема устройства проекционного аппарата показана на рис.3.33.
Источник света S помещается в центре вогнутого зеркала (рефлектора) Р. свет идущий непосредственно от источника S и отраженный от рефлектора Р, попадает на конденсор К, который состоит из двух плосковыпуклых линз. Конденсор собирает эти световые лучи на объективе О, который уже направляет их на экран Э, где получается изображение диапозитива Д. Сам диапозитив помещается между главным фокусом объектива и точкой, находящейся на расстоянии 2F от объектива. Резкость изображения на экране достигается перемещением объектива, которое часто называется наводкой на фокус.
Спектральные аппараты
Для наблюдения спектров пользуются спектроскопом.
Наиболее распространенный призматический спектроскоп состоит из двух труб, между которыми помещают трехгранную призму (рис. 3.34).
Рис. 3.34. Спектроскоп
В трубе А, называемой коллиматором, имеется узкая щель, ширину которой можно регулировать поворотом винта. Перед щелью помещается источник света, спектр которого необходимо исследовать. Щель располагается в фокальной плоскости коллиматора, и поэтому световые лучи из коллиматора выходят в виде параллельного пучка. Пройдя через призму, световые лучи направляются в трубу В, через которую наблюдают спектр. Если спектроскоп предназначен для измерений, то на изображение спектра с помощью специального устройства накладывается изображение шкалы с делениями, что позволяет точно установить положение цветовых линий в спектре.
При исследовании спектра часто бывает целесообразней сфотографировать его, а затем изучать с помощью микроскопа. Прибор для фотографирования спектров называется спектрографом.
Схема спектрографа показана на рис. 3.35.
Рис. 3.35. Спектрограф
Спектр излучения с помощью линзы Л2 фокусируется на матовое стекло АВ, которое при фотографировании заменяют фотопластинкой.
Оптический измерительный прибор
Оптический измерительный прибор — средство измерения, в котором визирование (совмещение границ контролируемого предмета с визирной линией, перекрестием и т.п.) или определение размера осуществляется с помощью устройства с оптическим принципом действия. Различают три группы оптических измерительных приборов: приборы с оптическим принципом визирования и механическим способом отчета перемещения; приборы с оптическим способом визирования и отчета перемещения; приборы, имеющие механический контакт с измерительным прибором, с оптическим способом определения перемещения точек контакта.
Из приборов первой группы распространение получили проекторы для измерения и контроля деталей, имеющих сложный контур, небольшие размеры.
Наиболее распространенный прибор второй группы — универсальный измерительный микроскоп, в котором измеряемая деталь перемещается на продольной каретке, а головной микроскоп — на поперечной.
Приборы третьей группы применяют для сравнения измеряемых линейных величин с мерками или шкалами. Их объединяют обычно под общим названием компараторы. К этой группе приборов относятся оптиметр, оптикатор, измерительная машина, контактный интерферометр, оптический дальномер и др.
Оптические измерительные приборы также широко распространены в геодезии (нивелир, теодолит и др.).
Теодолит — геодезический инструмент для определения направлений и измерения горизонтальных и вертикальных углов при геодезических работах, топографической и маркшейдерских съемках, в строительстве и т.п.
Нивелир — геодезический инструмент для измерения превышений точек земной поверхности — нивелирования, а также для задания горизонтальных направлений при монтажных и т.п. работах.
В навигации широко распространён секстант — угломерный зеркально-отражательный инструмент для измерения высот небесных светил над горизонтом или углов между видимыми предметами с целью определения координат места наблюдателя. Важнейшая особенность секстанта — возможность совмещения в поле зрения наблюдателя одновременно двух предметов, между которыми измеряется угол, что позволяет пользоваться секстантом на самолёте и на корабле без заметного снижения точности даже во время качки.
Перспективным направлением в разработке новых типов оптических измерительных приборов является оснащение их электронными отсчитывающими устройствами, позволяющими упростить отсчет показаний и визирования, и т.п.
Источник: physoptika.ru
Открытый урок по теме Оптические приборы
план-конспект урока по физике (11 класс) по теме
Содействование в ходе урока формированию идеи познаваемости мира.
Обращение внимания на гигиену зрения и указание элементарных мер предосторожности по сохранению хорошего зрения.
Продолжение формирования политехнических умений: формировать навыки работы в группе с источниками информации, таблицами, приборами; публичных выступлений.
Приобщение к работе на ПК в режиме презентации, дальнейшее формирование приемов логической деятельности.
Отработка элементов дедуктивного метода познания. Развитие эмоций учащихся путем создания в ходе урока состояния удивления, занимательности.
1. ВВЕДЕНИЕ . Вступительное слово
Значение темы для человека.
2. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ.
Отчет групп по темам:
Лупа, фотоаппарат, цифровой фотоаппарат, проектор;
Глаз, Строение глаза, свето — и цветочувствительные элементы глаза, близорукость и дальнозоркость.
Физкульт-пауза Гигиена глаза , глазная гимнастика.
3. ЗАКРЕПЛЕНИЕ МАТЕРИАЛА.
модель глаза человека,
проектор для слайдов.
Таблицы: строение глаза человека, телескоп-рефлектор и телескоп-рефрактор, фотоаппарат, микроскоп.
На первом уроке темы «Геометрическая оптика» учащимся предлагаются темы, над которыми им предстоит работать :
“Глаз человека – живой оптический аппарат”,
Для этой цели класс делится на 4 группы, которые формируются по желанию учащихся.
В рабочей группе необходимо выбрать:
Руководителя ( основного докладчика)
Докладчик должен хорошо владеть информацией, грамотно, доступно и интересно её излагать.
Лаборанты помогают докладчику во время выступления – готовят доску, выставляют на демонстрационный стол необходимые приборы и модели, проверяют их исправность и готовность к работе, демонстрируют, если необходимо, слайды.
Художники, (оформляют необходимые слайды).
Искатели работают с научно-популярной, учебной и справочной литературой, берут информацию в интернете. Таким образом, в подготовке урока занят весь класс.
Урок проходит как завершающий тему «Геометрическая оптика»
Учитель знакомит класс с темой урока, его целями и задачами, представляет жюри.
УЧИТЕЛЬ: Ребята! Сегодня на уроке мы познакомимся с устройством, работой и назначением некоторых оптических приборов. Практически в каждой семье есть фотоаппарат или видеокамера, в школе на уроках биологии мы работаем с микроскопом, на уроках астрономии наблюдаем звёздное небо в телескоп и, конечно же, видим окружающий нас мир глазами.
Рассмотреть внимательно и запечатлеть его неповторимость и красоту нам помогает оптический прибор-фотоаппарат. Фотография так прочно вошла в нашу жизнь, что трудно представить, как человек обходился без неё? Ведь история фотографии началась не так давно – в XIX веке!
Первые фотоаппараты были дороги и громоздки, но наука и техника не стоят на месте – размеры фотоаппаратов значительно уменьшились, они стали проще в эксплуатации, лучше стало качество снимков, фотография из черно-белой превратилась в цветную.
Наша первая группа работала над темой «Фотоаппарат» и подготовила не только сообщение, но и выставку фотоаппаратов разных моделей: здесь мы видим старенький советский «Зенит», «чудо» техники – знаменитый «Полароид», делающий моментальные снимки, пленочный «Кодак» и цифровую камеру – «Олимпус».
Как же устроен и как работает этот чудо-прибор – фотоаппарат?
Об этом расскажет наш первый докладчик.
Отчет первой группы о проделанной работе:
на доске таблица ,
на лабораторном столе – фотоаппараты разных моделей.
камера-обскура – прообраз фотоаппарата,
сходства фотоаппарата и глаза,
назначение фотопластинки и фотопленки,
настройка пленочного /или цифрового/ фотоаппарата.
Оптические приборы. Работа ученика 9 класса МОУ «Калитинская СОШ» Гаврилова Александра 2010 г. — презентация
Презентация 9 класса на тему: «Оптические приборы. Работа ученика 9 класса МОУ «Калитинская СОШ» Гаврилова Александра 2010 г.». Скачать бесплатно и без регистрации. — Транскрипт:
1 Оптические приборы. Работа ученика 9 класса МОУ «Калитинская СОШ» Гаврилова Александра 2010 г.
2 Почему я выбрал эту тему. ВСТУПЛЕНИЕ В детстве меня заинтересовало увеличительное стекло. Позже я узнал, что оно называется лупой. В девятом классе курса физики я познакомился с другими оптическими приборами. И захотел узнать о них побольше.
Поэтому темой моей проектной работы были выбраны оптические приборы. Кроме этого в этом году мы закончили изучать базовый курс информатики, а ещё я заканчиваю своё обучение в средней общеобразовательной школе. Поэтому я решил сделать проектную работу по информатике в которой я хочу показать часть того чему я научился: искать информацию в Интернете и отбирать необходимую, работать с Wordо-вскими файлами, создавать и настраивать презентации MS Power Point.
3 Что такое оптика? О́птика (от др.-греч. πτική появление или взгляд) раздел физики, рассматривающий явления, связанные с распространением электромагнитных волн преимущественно видимого и близких к нему диапазонов (инфракрасное и ультрафиолетовое излучение). Оптика описывает свойства света и объясняет связанные с ним явления. Методы оптики используются во многих прикладных дисциплин, включая электротехнику, физику, медицину (в частности, офтальмологию). В этих, а также в междисциплинарных сферах широко применяются достижения прикладной оптики.др.-греч.физикиявленияэлектромагнитных волнвидимогоинфракрасноеультрафиолетовое излучениесветаэлектротехникуфизикумедицинуофтальмологиюприкладной оптики
5 Важнейшие понятия оптики: преломление и отражение света (ход лучей света на примере призмы).преломлениеотражение светалучейпризмы
6 Природа света Оптика оказалась одним из первых разделов физики, где проявилась ограниченность классических представлений о природе. Была установлена двойственная природа света: Корпускулярная теория света, берущая начало от Ньютона, рассматривает его как поток частиц квантов света или фотонов. Использование представлений о свете, как потоке частиц, объясняет явление фотоэффекта и закономерности теории излучения. Волновая теория света, берущая начало от Гюйгенса, рассматривает свет как совокупность, поперечных монохроматических электромагнитных волн, а наблюдаемые оптические эффекты как результат сложения (интерференции) этих волн.
7 Геометрическая оптика. Геометри́ческая о́птика раздел оптики, изучающий законы распространения света в прозрачных средах и принципы построения изображений при прохождении света в оптических системах без учёта его волновых свойств. Краеугольным приближением геометрической оптики является понятие светового луча. В этом определении подразумевается, что направление потока лучистой энергии (ход свето- вого луча) не зависит от поперечных раз- меров пучка света.
8 В силу того, что свет представляет собой волновое явление, имеет место интерференция, в результате которой ограниченный пучок света распространяется не в каком-то одном направлении, а имеет конечное угловое распределение т.е имеет место дифракция. Однако в тех случаях, когда характерные поперечные размеры пучков света достаточно велики по сравнению с длиной волны, можно пренебречь расходимостью пучка света и считать, что он распространяется в одном единственном направлении: вдоль светового луча. Не учитывает геометрическая оптика также и поперечного характера световой волны. Вследствие этого в геометрической оптике не рассматриватся поляризация света и связанные с ней эффекты.
9 Оптические приборы: Лупа Микроскоп Телескоп Фотоаппарат Проектор Кинопроектор
10 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.
11 Лупа (от французского loupe), 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.
12 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.
13 Микроскоп. Микроско́п прибор, предназначенный для получения увеличенных изображений, а также измерения объектов или деталей структуры, невидимых невооружённым глазом.
14 МИКРОСКОП МИКРОСКОП с одним окуляром и двумя сменными объективами на револьверной головке. Увеличение в пределах от 100 до – штативная подставка; 2 – шарнир для наклона; 3 – тубусодержатель; 4 – ручка микрометренной регулировки; 5 – ручка грубой регулировки; 6 – окуляр; 7 – держатель окуляра; 8 – тубус; 9 – револьверная головка; 10 – объективы; 11 – предметный столик; 12 – конденсор; 13 – нижний держатель; 14 – зеркало.
15 Телескоп. Телескоп это оптический прибор, предназначенный для наблюдения удаленных объектов. Параллельные лучи света, попадающие в телескоп, собираются объективом в точке фокуса. Затем они проходят через окуляр систему линз, действие которой противоположно действию объектива. Окуляр преобразует расходящиеся из точки фокуса лучи в параллельные, обеспечивая увеличение Построенного объективом изображения.
16 Есть два основных метода фокусировки световых лучей в телескопе. В первом методе лучи фокусируются стеклянным объективом, который состоит из одной или нескольких линз. Работающие таким образом телескопы называют рефракторами.
17 Второй способ фокусировки света отражение входящих лучей вогнутой зеркальной поверхностью. Так устроены телескопы, называемые рефлекторами. Наиболее распространенные на сегодняшний день рефлекторы называют рефлекторами Ньютона, потому что первым такую конструкцию создал Исаак Ньютон.
18 Фотоаппарат. Фотоаппарат Лейка II, модель 1932 г.ЛейкаЦифровой фотоаппарат
19 Самый первый в мире фотоаппарат. В 16 веке Джероламо Кардано поместил в камеру — обскуру линзу и получил первые, хотя и сильно расплывчатые фотографии. В 1727 году Иоганн Шульц внедрил в процесс реагирующие на свет соли серебра и добился чуть лучшего результата.
20 Камера какая-либо закрывающаяся комната либо замкнутое пространство либо устройство, важной частью которого является замкнутая полость: Камера помещение для содержания заключённых или задержанных Камера-обскура
21 Первой дошедшей до нас фотографией стал снимок Ньепса. В 1820 году он соединил светочувствительный битум с камерой-обскурой, получив несколько неплохих изображений. Но требуемые 8 часов выдержки и сомнительного качества результат помешали пустить новинку в массовое производство.
22 В 1839 году на мировую арену выходит Луи Жак Манде Дагер, который в сотрудничестве с Ньепсом, изобретает фотокамеру. В своей работе Дагер использовал йодид серебра, что позволило уменьшить время выдержки до минут. Однако и этот промежуток времени был слишком длительным, чтобы сделать возможным распространение портретных снимков. Только после добав- ления в процесс бромида серебра, получение фотоснимка стало секундным делом.
23 Благодаря тому, что Дагер не стал оформлять патент на свое изобретение, сегодня мы можем беспрепятственно щелкать фотоаппаратами, не выплачивая отчисления потомкам изобретателя. За что ему огромное спасибо.
24 Проектор. Проектор. Проекционный экран в домашнем кинотеатре.домашнем кинотеатре Проектор световой прибор, перераспределяющий свет лампы с концентрацией светового потока на поверхности малого размера или в малом объёме. Проекторы являются в основном оптико-механическими или оптическо- цифровыми приборами, позволяющими при помощи источника света проецировать изображения объектов на поверхность, расположенную вне прибора экран. Появление проекционных аппаратов обусловило возникновение кинематографа, относящегося к проекционному искусствуприборсветового потока поверхностьэкранкинематографа проекционному искусству
25 «Волшебный фонарь» Одним из первых проекторов был «Волшебный фонарь». Схематическое устройство «Волшебного фонаря»
27 Виды проекционных приборов 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.
28 Кинопроектор. Кинопроектор. Кинопрое́ктор, кинопроекцио́нный аппара́т (от кино… и лат. projicio бросаю вперёд) аппарат, предназначенный для проецирования кинофильмов на экран.лат.
29 Принцип действия. Кинопроектор транспортирует киноленту с подающей бобины на принимающую, обеспечивая прерывистое движение её в фильмовом канале и равномерное, с помощью маховика на валу гладкого барабана в звукочитающей системе. При этом осветительно- проекционная система осуществляет проекцию изображения находящегося в кадровом окне кадра на экран и перекрытие светового потока обтюратором на время перемещения киноплёнки.
30 Заключение. Практическое значение оптики и её влияние на другие отрасли знания исключительно велики. Изобретение телескопа и открыло перед человеком удивительнейший и богатейший мир явлений, происходящих в необъятной Вселенной. Изобретение микроскопа произвело революцию в биологии. Фотография помогла и продолжает помогать чуть ли не всем отраслям науки.
Одним из важнейших элементов научной аппаратуры является линза. Без неё не было бы микроскопа, телескопа, спектроскопа, фотоаппарата, кино, телевидения и т.п. не было бы очков, и многие люди, которым перевалило за 50 лет, были бы лишены возможности читать и выполнять многие работы, связанные со зрением.
31 При работе над эти проектом я узнал много нового. Познакомился с устройством и принципом действия таких оптических приборов как: лупа, микроскоп, телескоп, проектор, кинопроектор. Узнал историю создания этих приборов, области их применения. Кроме этого я закрепил свои навыки работы с информацией, повторил технологию создания, редактирования и форматирования презентаций.
32 Спасибо за внимание
Источник: www.myshared.ru