Тема оптические приборы конспект

Обновлено: 07.07.2024

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Конспект урока

Физика, 11 класс

Урок 14. Оптические приборы

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

1) практическое применение основных понятий и законов геометрической оптики в изучаемых приборах;

2) принцип действия микроскопа, телескопа, фотоаппарата и проектора;

3) применение оптических приборов на практике.

Глоссарий по теме:

Оптические приборы – устройства, в которых электромагнитное излучение преобразуется для нормального восприятия его человеческим глазом.

Угловое увеличение – отношение угла зрения при наблюдении предмета через оптический прибор к углу зрения при наблюдении простым глазом.

Угол зрения – угол, образованный прямыми, проведенными от краев предмета в оптический центр глаза.

Лупа – собирающая короткофокусная линза (или система линз), вставленная в оправу, позволяющая получить увеличенное изображение мелких предметов.

Микроскоп – увеличительный прибор для рассматривания предметов, неразличимых простым глазом.

Увеличение микроскопа – отношение угла зрения, при котором предмет виден при наблюдении через микроскоп, к углу зрения при наблюдении невооруженным глазом с расстояния наилучшего зрения

Телескоп (от греч. теле – вдаль и скопео – смотрю) – астрономический инструмент для наблюдения удаленных объектов путем сбора электромагнитного излучения.

Фотоаппарат (фотографический аппарат) – устройство для получения и фиксации неподвижных изображений материальных объектов при помощи электромагнитного излучения.

Дагертопия – ранний фотографический процесс, основанный на светочувствительности йодистого серебра.

Кинокамера – устройство, предназначенное для записи движущегося изображения на киноплёнку.

Кинопроектор (кинопроекционный аппарат) – аппарат, предназначенный для воспроизведения движущегося изображения и звука, записанных на киноплёнке.

Проектор – оптический прибор, предназначенный для создания действительного изображения плоского предмета небольшого размера на большом экране.

Диапроектор (слайд-проектор) – разновидность проекционного аппарата для демонстрации диапозитивов, и других прозрачных носителей неподвижного изображения.

Диапозитив – позитивное фотографическое изображение на прозрачном материале, предназначенное для демонстрации на экране с помощью проектора.

Оверхед-проектор (кодоскоп) – оптический прибор, предназначенный для проекции прозрачных оригиналов с изображением на большой экран.

Разрешающая способность оптических приборов – величина, характеризующая способность эти приборов давать раздельное изображение двух близких друг к другу объектов.

Список обязательной и дополнительной литературы:

Мякишев Г. Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М.. Физика.11 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017. С. 172 -202.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Практическое применение электромагнитного излучения, разумное использование законов геометрической оптики привело человечество к изобретению оптических приборов, вооружающих глаз. Первым оптическим прибором были очки. Вслед за очками появилась лупа для рассмотрения мелких предметов. Люди стали получать изображения, используя систему нескольких линз и зеркал. Так стали получаться более сложные оптические приборы.

Оптические приборы разделены на две большие группы:1) визуальные приборы, которые действуют только совместно с человеческим органом зрения и не образуют изображений на экране. К ним относятся лупа, микроскоп, телескоп и др. 2) приборы, при помощи которых получают оптические изображения на экране. К этой группе относятся фотоаппараты, проекционные аппараты и др.

Принцип действия лупы основан на использовании свойства собирающей линзы создавать мнимое, прямое, увеличенное изображение.

Увеличение лупы Г равно:

где d₀ _- расстояния наилучшего зрения (около 25 см), равное расстоянию f от линзы до изображения; F – фокусное расстояние.

Расстояние d от предмета до линзы приблизительно равно фокусному расстоянию:

Наряду с увеличением размеров предмета, лупа дает угловое увеличение, что позволяет лучше рассмотреть предмет.

Оптические системы, как правило, состоят из набора линз или набора линз и зеркал, в которых последовательно получаются изображения предмета. Изображение, полученное в первой линзе, является предметом для второй линзы. Изображение, полученное во второй линзе, является предметом для третьей и т.д. Эта последовательность в получении изображения лежит в идее создания микроскопа и телескопа.

Полное увеличение микроскопа:

где Г_об - увеличение объектива;

Г_ок – увеличение окуляра.

Для нормального глаза при удалении от объекта на расстояние наилучшего видения минимальное разрешение составляет примерно 0,08 мм. Микроскоп дает возможность различать структуры с расстоянием между элементами до 0,20 мкм.

В 1609 г. Галилео Галилей, на основании дошедших до него сведений об изобретённой в Голландии подзорной трубе (автор Иоанн Липперсгей), строит свой первый телескоп, дающий приблизительно трехкратное увеличение. Вскоре учёный построил телескоп с увеличением в 32 раза и с помощью него были обнаружены горы, кратеры на Луне и пятна на Солнце; открыты четыре спутника Юпитера - Ио, Европа, Ганимед, Каллиосто; фазы Венеры; выяснилось, что Млечный путь состоит из множества звезд.

В середине XVII века изготовление телескопов стало обычным делом, но техника создания телескопов совершенствуется и по сей день.

Телескопы для наблюдений в световых лучах называют оптическими, а для приема радиоволн – радиотелескопами.

У всех телескопов принципиальная схема устройства одинакова: любой оптический телескоп состоит из окуляра и объекта, треноги или фундамента, на который устанавливается труба, монтировки с осями наведения на объект.

По своей оптической схеме телескопы делятся на: линзовые (рефракторы или диоптрические); зеркальные (рефлекторы или катаптрические); зеркально-линзовые (катадиоптрические).

Основными параметрами телескопа являются светосила, видимое увеличение и разрешающая способность.

Светосилу телескопа определяют диаметр объектива и его фокусное расстояние:

A – светосила телескопа;

d – диаметр объектива;

F – фокусное расстояние объектива.

W – увеличение телескопа;

F_об – фокусное расстояние объектива;

F_ок – фокусное расстояние окуляра.

Предельное разрешение (в секундах дуги) визуальных телескопов, рассчитанных на восприятие световых волн с длиной 550 нм (жёлто-зелёные лучи), которые наиболее эффективно воздействуют на человеческий глаз находится по формуле:

ϴ - минимальное угловое расстояние между двумя точками, которые можно четко различить в телескоп;

D – диаметр объектива (в мм).

Для получения значительного увеличения объективы в телескопах должны длиннофокусными (фокусное расстояние в несколько метров), а окуляры – короткофокусными (несколько миллиметров).

В больших телескопах в качестве объективов применяют не линзы, а сферические зеркала. Такие телескопы называют рефлекторами. Зеркала, в отличие от линз, не обладают хроматической аберрацией. Также чтобы уменьшить негативное влияние атмосферы на качество добываемой информации, телескопы устанавливают в высокогорных районах. Например, самым крупным телескопом в России считается Большой Телескоп Азимутальный Специальной астрофизической обсерватории РАН, установленный в горах Северного Кавказа.

Помимо наземных обсерваторий появились орбитальные обсерватории, которые значительно увеличивает возможности по работе в недоступном прежде угловом разрешении. Первым космическим телескопом является телескоп им. Эдвина Хаббла, созданный в США и запущенный в 1990 г. Благодаря отсутствию влияния атмосферы разрешающая способность телескопа в 7 – 10 раз больше, чем у аналогичных наземных телескопов.

С помощью современных телескопов учёные пытаются уточнить возраст Вселенной, объяснить механизмы и эволюцию звезд, галактик и планетных систем и т. д.

Визуально-оптическое наблюдение, проводимое человеческим глазом, не позволяет регистрировать изображение до последующего изучения или документирования результатов наблюдения. Для этих целей используют фотоаппараты, кинопроекционные аппараты, проекторы.

Большое значение имеют оптические измерительные приборы, в которых визирование (совмещение границ контролируемого размера предмета с визирной линией, перекрестием и т. п.) или определение размера осуществляется с помощью устройства с оптическим принципом действия

Разбор тренировочного задания.

1. Заполните пропуски в тексте:

Правильный вариант : большого; собрать; энергии; меньшие.

2. Объектив телескопа имеет фокусное расстояние 10 м, а окуляр 5 см. Определите увеличение, даваемое телескопом. Выберите неверные ответы.

Линзы являются главной частью оптических приборов. Существуют две группы оптических приборов: 1) приборы, вооружающие глаз, к которым относятся очки, лупа, микроскоп, телескоп, 2) оптические приборы, которые формируют изображение без участия глаза: фотоаппарат, проекционный аппарат и пр.

Оптическая схема фотоаппарата представлена на рисунке а). Предмет находится от линзы на расстоянии, большем двойного фокусного расстояния, а уменьшенное изображение формируется на плёнке, которая помещается на задней стенке фотоаппарата на расстоянии от линзы, близком к фокусному. Проекционный аппарат позволяет получать на экране действительное увеличенное изображение предметов. Предмет помещается между фокусом и двойным фокусом линзы, чем ближе к фокусу, тем больше размер изображения. Оптическая схема проекционного аппарата показана на рисунке б).

Глаз как оптическая система

Роль линзы в оптической системе глаза играет хрусталик — прозрачное тело, которое может быть более или менее выпуклым, т.е. его фокусное расстояние может изменяться. За хрусталиком расположено стекловидное тело, заполняющее остальную часть глаза. Хрусталик и стекловидное тело играют роль линзы, преломляющей падающие лучи. На задней стенке глаза находится сетчатка, на которой после преломления получается действительное уменьшенное, перевёрнутое изображение. Нервные волокна сетчатки передают ощущение света в мозг.

Существуют 2 основных дефекта зрения: дальнозоркость и близорукость. Близорукий человек хорошо видит близкие предметы и плохо — удалённые. У него изображение предмета формируется за сетчаткой. Для коррекции зрения в этом случае необходимы очки с рассеивающими линзами, делающие входящий в глаз световой пучок расходящимся. В этом случае глаз соберёт лучи на сетчатке.

Дальнозоркий человек хорошо видит удалённые предметы и плохо — близкие. У него изображение предмета формируется за сетчаткой. Для коррекции зрения в этом случае необходимы очки с собирающими линзами. На хрусталик в этом случае падает сходящийся световой пучок, который он преломляет так, что лучи собираются на сетчатке.

Самым простым оптическим прибором считается лупа — короткофокусная двояковыпуклая линза или система линз, действующих как одна собирающая линза.

Чем больше изображение предмета, тем отчётливее мы его различаем. Лупа увеличивает видимые размеры предмета по сравнению с его действительными размерами, а значит, увеличивается и изображение предмета на сетчатке глаза.

Предмет размещают на расстоянии немного меньшем, чем фокусное расстояние. При этом изображение предмета получается прямым , увеличенным , мнимым . Лупу обычно размещают так, чтобы изображение предмета находилось на расстоянии наилучшего видения от глаза.

сферическое зеркало;
свет от источника;
конденсор — система плоско-выпуклых линз большого диаметра;
диапозитив — изображение кадра на плёнке;
объектив, куда передаётся изображение диапозитива;
экран, на который проецируется изображение.

Система линз в передней части называется объективом фотоаппарата \(2\). В плёночных фотоаппаратах корпус (\5\) изготавливали не пропускающим свет, чтобы сохранить светочувствительность плёнки. Во время съёмки предмета (\(1\)) объектив приоткрывают при помощи специального затвора (\(3\)), который пропускает свет к плёнке лишь в момент фотографирования.

Фотоаппарат даёт уменьшенное , обратное , действительное изображение, которое фиксируется на плёнке (\(4\)) или светочувствительном материале.

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.

“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.

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.

Мы рассмотрели как устроен фотоаппарат, но прообразом фотоаппарата послужил живой оптический аппарат – глаз. Приглашаем к доске докладчика второй группы, которая работала над этой темой.

Отчет первой группы:

лаборанты готовят таблицу, на демонстрационном столе – модель глаза,

строение глаза человека,

преломляющие среды глаза и их свойства,

построение изображения на сетчатке глаза,

возрастные особенности зрения,

дальнозоркость и её исправление,

близорукость и её исправление,

современные методы коррекции зрения.

Гигиена глаза , глазная гимнастика.

Медицинские осмотры показывают, что сегодня совершенно здоровым является только один ученик из десяти. Поэтому сохранение здоровья это потребность не только нашего, но и будущих поколений. Безусловно, и на уроках физики вопросам сохранения здоровья должно уделяться достаточное внимание. Важно, чтобы дети задумывались о своем здоровье не потому, что к этому призывает учитель или ребенок испытывает недомогание, а дети должны прийти к внутреннему убеждению, пониманию необходимости беречь здоровье и почему это так важно.

УЧИТЕЛЬ: с помощью микроскопа мы заглядываем в микромир. Мы можем увидеть то, что обычным глазом не видно – клетки, бактерии, микробы, мельчайшие частицы вещества. Микроскоп совместно с оптическим устройством наших глаз увеличивает угол зрения, и на сетчатке глаза получается увеличенное изображение ничтожно малых или невидимых невооруженным глазом объектов. Микроскоп как бы "увеличивает" рассматриваемый предмет. Подробнее об этом замечательном приборе расскажет наш третий докладчик.

Отчет третьей группы о проделанной работе:

на доске – таблица, на демонстрационном столе – школьный микроскоп,

построение изображения в микроскопе,

достоинства и недостатки получаемых изображений,

преимущества электронного микроскопа.

УЧИТЕЛЬ: Долгое время люди полагались только на своё зрение. Наука строилась на утверждении – мир таков, каким мы его видим. Но как далеко мы видим? Существуют ли во Вселенной другие миры? Чтобы ответить на эти вопросы, человек изобретает зрительную трубу – прообраз современного телескопа.

Звездам числа нет

Телескоп – основной источник информации для астрономов, с его устройством и принципом работы нас познакомит четвертая группа

Отчет четвертой группы о проделанной работе:

на доске – таблицы (на демонстрационном столе – подзорная труба и школьный телескоп-рефрактор),

строение зрительной трубы,

зрительная труба Галилея,

зрительная труба Кеплера,

построение изображения в зрительной трубе,

линзовый телескоп Гевелия,

зеркальный телескоп Ньютона,

достоинства и недостатки современных телескопов,

пути совершенствования телескопов,

3. Закрепление изученного материала

Как устроена оптическая система глаза?

Какое изображение получается на сетчатке глаза?

что представляет собой хрусталик?

Чем объясняется дальнозоркость и близорукость?

Что такое телескоп?

Как устроен телескоп?

Какие виды телескопов вы знаете?

Что такое микроскоп?

Как устроен микроскоп?

Какое изображение дает микроскоп?

В чем отличие микроскопа от телескопа?

Существуют ли пределы увеличения?

Как устроен фотоаппарат, какое изображение получается на фотопленке? и т.п.

4. Оценка работы и завершение урока

Жюри по пятибалльной системе оценивает работу групп по следующим критериям:

научность и доступность излагаемого материала,

наглядность /качество самодельных таблиц, умение ими пользоваться при объяснении материала/,

работа лаборантов /размещение таблиц на доске и приборов на столе, работа с проектором/,

грамотность и артистизм докладчика, способность расположить к себе слушателей.

Максимальное число баллов за выступление – 20.

В соответствии с количеством полученных баллов распределяются места.

УЧИТЕЛЬ: Я приглашаю председателя жюри, который объявит результаты нашей работы.

Мы прекрасно понимаем, что за один урок невозможно познакомиться с устройством и работой всех оптических приборов, но то, что мы сегодня увидели и услышали, значительно расширяет наши познания о таких знакомых нам приборах, как микроскоп, телескоп и фотоаппарат. Спасибо всем за работу и внимание!

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Лупа, фотоаппарат, проектор Авторы: Бекжанова Диана руководитель Быстров Антон лаборант Орлова Надежда искатель информации Трубникова Дарья художник Цель: Представить оптическую систему фотоаппарата и проекционной аппаратуры

Лупа короткофокусная собирающая линза

Изображение действительное, уменьшенное, обратное Оптическая система фотоаппарата

Принципиальная схема фотоаппарата

Принципиальная схема проектора

Цель: представить строение глаза, особенности зрения, недостатки зрения и способы их исправления. Авторы: Пака Екатерина - руководитель Комлик Татьяна - информация Червоткин Сергей - художник Чуденков Дмитрий - лаборант ГЛАЗ - оптический прибор, который всегда с нами.

Склера Роговица Радужка Хрусталик Мышца Сетчатая оболочка Зрительный нерв Строение глаза

Понятие об угле зрения Угол, под которым виден предмет из оптического центра глаза, называют углом зрения. От величины этого угла зависит размер изображения на сетчатке.

Аккомодация это рефлекторный механизм, с помощью которого лучи света, исходящие от объекта, фокусируются на сетчатке

Нормальное зрение - изображение бесконечно удаленного предмета на сетчатке . Близорукость - изображение бесконечно удаленного предмета перед сетчаткой. Дальнозоркость - изображение бесконечно удаленного предмета за сетчаткой.

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Микроскоп Авторы: Ходова Виктория - руководитель Абрамова Татьяна - информация Бибилова Альбина - лаборант Цель: рассказать об устройстве и видах микроскопов

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Телескопы Авторы: Иманова Екатерина - руководитель Мостовых Екатерина - информация Андреев Александр - лаборант Бычков Михаил - художник Цель: представить устройство и виды телескопов, рассказать о его истории.

Зеркально-линзовый Линзовый Зеркальный

История телескопа Телескоп Галилея Один из первых телескопов

Принципиальная схема телескопа

Аберрация Кома Астигматизм

Схема зеркального телескопа

Телескоп им.Хаббла Т е л е с к о п и м. Х а б б л а

Фотография спиральной галактики М100 до и после коррекции

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Урок мини-спектакль "Оптические приборы"

В разработке урока приняли активное участие сами учащиеся. Они сочинили сказку, придумали костюмы и оформление.

Обобщающий урок по теме " Оптические явления " 9 класс

Урок состоит из практической и теоретической части. практическая часть- коллективная работа в парах или группах, теоретическая- выполнение теста по теме. .

Презентация к уроку по теме "Оптические иллюзии" (9 класс, УМК "Spotlight"

В презентации представлена подборка оптических иллюзий к уроку 3d в 9 классе по УМК "Английский в фокусе".

Урок комбинированный. Общая дидактическая цель - формирование представлений о глазе как оптической системе.

Презентация к уроку по теме: "Оптические явления"

Презентация к уроку по теме: "Опрические явления.".

Тема урока: "Глаз и оптические приборы"

Подготовить учащихся, владеющих следующими видами деятельности:1. Распознавать модель строения глаза в других оптических приборах.2. Установ.

Читайте также: