Презентация оптика 11 класс

Оптика (11 класс)    

Выполнил(а):

Тажыйма Альбина Хулеровна

Группа МФ-41

Курс: 4

Оглавление

Введение

Теоретический материал

Контрольные вопросы

Задания

Введение

Геометрическая оптика   – раздел оптики, изучающий законы распространения света в прозрачных средах, отражения света от зеркально-отражающих поверхностей и принципы построения изображений при прохождении света в оптических системах без учёта его волновых свойств.

Основное понятие геометрической оптики – это световой луч. При этом подразумевается, что направление потока лучистой энергии (ход светового луча) не зависит от поперечных размеров пучка света.

Геометрическая оптика неполно описывает оптические явления, являясь упрощением более общей волновой оптической теории. Но широко используется, например, при расчёте оптических систем, так как её законы математически более просты по сравнению с обобщающими волновыми законами, что существенно снижает математические трудности при анализе и синтезе оптических систем.

Законы геометрической оптики

Закон прямолинейного распространения света

В однородной изотропной среде свет распространяется прямолинейно с постоянной скоростью.

Скорость распространения света в веществе можно определить по формуле: v  , где c  3  - скорость света в вакууме,

n - абсолютный показатель преломления вещества,  n   безразмерная величина.

Физ. смысл n: n  - он показывает во сколько раз скорость света в вакууме c больше скорости света в данной среде (или во сколько раз длина световой волны в вакууме больше, чем в веществе ).

При переходе света из одной среды в другую, его частота не изменяется.

Законы отражения света:

• Луч падающий, луч отражённый и перпендикуляр, восстановленный в точку падения, лежат в одной плоскости.
• Угол падения  равен углу отражения  :   

Законы преломления сета:

• Луч падающий, луч преломлённый и перпендикуляр, восстановленный в точку падения, лежат в одной плоскости.
• Отношение синуса угла падения  к синусу угла преломления  для двух данных сред есть величина постоянная.

, где - относительный показатель преломления двух сред.

Линза  – прозрачное тело, ограниченное с двух сторон сферическими поверхностями.

Линз существует огромное множество. Однако мы рассмотрим только 2 основных вида линз.

Построение изображения в собирающей линзе

Сейчас мы рассмотрим, как можно получить разные изображения. Научимся их строить и характеризовать их.

Тонкая линза  – линза, толщина которой пренебрежимо мала.

Благодаря минимальной толщине линзы, падающий луч будет преломляться один раз, а не два раза, как было бы, если бы линза была достаточно толстая – то, о чем мы говорили чуть выше.

Линия, которая пронизывает линзу ровно посередине и перпендикулярна самой линзе, называется  главной оптической осью  ( ГОО , на нашем рисунке это прямая АВ) . 

Пучки света (лучи, синие линии), идущие параллельно главной оптической оси (АВ) собираются в точке, называемой  фокусом линзы (F) .

Теперь мы можем начать учиться строить изображения в собирающей линзе.

Давайте построим изображение  (S’)  в собирающей линзе

Источник света  S , находящийся на расстоянии  d  от линзы и на расстоянии  h  от ГОО, будет иметь изображение  S ’ на расстоянии  f  от линзы и  H  от ГОО. Таким образом, мы построили изображение источника света.

А что, если наш предмет будет находиться на главной оптической оси? Как тогда построить ход лучей и найти его изображение? Будем строить его как обычно, по двум лучам. Первый луч пойдет вдоль оптической оси и не будет преломляться при прохождении оптического центра линзы. А вот второй луч подобрать труднее. 

Пустим второй луч под произвольным углом к ГОО. Тогда как мы можем определить его ход? Для этого нам надо знать, что пучок лучей, падающих параллельно, при прохождении линзы пересекутся в одной точке на  фокальной плоскости   –плоскости, перпендикулярная главной оптической оси, которая проходит через фокус. Среди этих лучей есть один, направление которого нам известно, – луч, проходящий через оптический центр линзы. Он не меняет направления. Проведем его параллельно заданному лучу и найдем их точку пересечения на фокальной плоскости.

Именно этот прием мы и будем использовать при построении изображения, лежащего на ГОО.

Так ли безобидна росинка?

Оказывается, что роса также является собирающей линзой. То есть она собирает все пучки света в одном месте. Если на очень сухую траву попадает большое количество солнечных лучей, то она может загореться.

Тогда может загореться и целый лес, но для этого должно совпасть большое количество факторов. А еще по аналогичному принципу происходят внезапные возгорания от бутылки или банки с водой, оставленных на солнечном месте.

Интересный случай произошел во время проведения Чемпионата мира по футболу в 2018 году. К этому событию была выпущена ограниченная партия бутылок с водой в форме футбольного мяча. Читатели одного петербургского издания оставили бутылку с водой на освещаемом солнцем полу, а через некоторое время почувствовали запах жженого ламината. Оказалось, что бутыль сфокусировала пучок солнечных лучей и сработала в качестве линзы.

Изображение в рассеивающей линзе

В рассеивающей линзе пучок лучей, параллельный главной оптической оси, расходится, а продолжения лучей собираются в фокусе  F  перед линзой. Изображение всегда  мнимое, прямое, уменьшенное

Общие правила построения те же, что и для собирающей линзы.

Параллельный пучок лучей в рассеивающей линзе расходится после нее в разные стороны. Они соберутся, только если мы мысленно (или на бумаге) продолжим их до пересечения. Фокус получается будто мнимый, поэтому для рассеивающей линзы F мнимое, прямое, уменьшенное   изображение) во всех пяти ситуациях, на каком бы расстоянии от линзы ни стоял предмет.

Как наука может улучшить жизнь огромному количеству людей?

Очки – это и есть линзы. То есть с помощью очков огромное количество людей получило возможность облегчить дефекты зрения. Все–таки наука может творить чудеса. Кстати, первым человеком, которого интересовала возможность коррекции зрения, был знаменитый Леонардо Да Винчи. В архиве его работ хранятся чертежи шара, заполненного водой, через который человек с плохим зрением лучше видел. Также в его чертежах находили схемы линз, которые стали предшественниками современных контактных линз.

Контрольные вопросы

• Что изучает геометрическая оптика и в чем ее отличи от волновой оптики?
• Как формулируются законы отражения света?
• Что такое линза? Какие существуют виды линз и чем их основные различия?
• Почему глаз– это линза?
• Что называют главной оптической осью?
• Как определить фокусное расстояние линзы?
• Как строится изображения в линзах?
• Какие применения линз и законов отражения света вы можете привести из реальной жизни и техники?