Оптика. Скорость света. Геометрическая оптика. Линзы презентация

Урок 3.
Линзы.
Урок 2.
Геометрическая оптика
Урок 1.
Скорость света.
Оптика
Для просмотра плаката использовать вкладки верхнего меню и меню на страницах

Оптика – раздел физики, который изучает явления, закономерности возникновения, распространения и взаимодействия с веществом световых электромагнитных волн.

Развитие представлений о природе света. Скорость света.
Урок 1.

Выдвигал
корпускулярную природу света,
т. е. считал, что свет – это излучение телами
определенных частиц и их распространение
в пространстве.
О природе света размышляли с древних времен:
Христиан Гюйгенс
(голландский физик,
1629-1695)
Рене Декарт
(французский физик,
1596-1650),
Роберт Гук
английский физик,
1635-1703),
Пифагор
(около 580-500 лет
до нашей эры):
«Свет – это истечение
«атомов» от предметов
в глаза наблюдателя».
В XVI-XVII веках исходили из того,
что распространение света –
это распространение волн в среде.
Исаак Ньютон
(английский физик,
1643-1727)

Огюстен Френель
(1788-1827).
Джеймс Максвелл
(1831-1879).
Макс Планк
(1858-1947).
Удалось на основе волновых представлений объяснить
все известные в то время оптические явления.
Волновая теория получила всеобщее признание,
а корпускулярная теория была забыта почти на столетие
Выдвинул идею об электромагнитной природе света, согласно которой свет представляет собой электромагнитные волны с диапазоном от 0,4 до 0,75 мкм.
Основатель квантовой теории света.

Свет обладает одновременно свойствами непрерывных электромагнитных волн и свойствами дискретных частиц, которые называют фотонами или квантами света – корпускулярно – волновой дуализм.

Одна из первых попыток измерить скорость света принадлежала Галилео Галилею.
Галилео Галилей
15 февраля 1564 – 8 января 1642
На вершине двух холмов на расстоянии 1,5 км друг от друга находились два наблюдателя с фонарями.
Первый наблюдатель подавал сигналя фонарем другому, который, увидев свет, посылал сигнал своим фонарем обратно.
Промежуток времени между посылкой и приемом сигнала первый наблюдатель измерял по числу ударов пульса.
Время получалось конечным и очень малым.
Галилей понял, что задержка ответного сигнала связана со скоростью реакции нервной и мышечной систем человека, а не с конечной скоростью света.
Не удалось измерить скорость света.

Астрономический метод измерения скорости света
Оле Кристенсен Рёмер
25 сентября 1644 – 19 сентября 1710
Впервые скорость света удалось измерить датскому учёному О. Рёмеру в 1676 году.
Для измерений он использовал расстояния между планетами Солнечной системы.
Рёмер наблюдал затмения спутника Юпитера Ио.
Рёмер видел, как спутник проходил перед планетой, а затем погружался в её тень и пропадал из поля зрения. Затем он опять появлялся, как мгновенно вспыхнувшая лампа.
Промежуток времени между двумя вспышками оказался равным 42часа 28 минут.
Вначале измерения проводились
в то время, когда Земля при своём
движении вокруг Солнца ближе всего
подошла к Юпитеру.
Такие же измерения через 6 месяцев,
когда Земля удалилась от Юпитера
на диаметр своей орбиты.
Спутник опоздал появиться из тени
на 22 минуты,
по сравнению с расчетом.
с=214300 км/с

Лабораторные методы измерения скорости света
Арман Иполлит Луи Физо
23 сентября 1819 – 18 сентября 1896
Впервые скорость света лабораторным методом удалось измерить французскому физику И. Физо в 1849 году.
Свет от источника попадал на зеркало, затем направлялся на периферию быстро вращающегося колеса.
Затем достигал зеркала, проходил между зубцами и попадал в глаз наблюдателя.
Угловая скорость вращения подбиралась так, чтобы свет после отражения от зеркала за диском попадал в глаза наблюдателю при прохождении через соседнее отверстие.
с=313000 км/с

Конечность скорости света доказывается экспериментально прямым и косвенным методами.
В настоящее время с помощью лазерной техники скорость света определяется по измерениям длины волны и частоты радиоизлучения независимыми друг от друга способами и вычисляется по формуле:
с=299792456,2 ±1,1 м/с
Вычисления дают:
Измерение скорости света сыграли в физике огромную роль.
Способствовали доказательству
электромагнитной природы света.
Ни одно тело не может иметь
скорость , большую скорости
света в вакууме.

Проверь себя.
1.Что изучает оптика?
2. В чем заключается корпускулярно - волновой дуализм?
3. Почему не удался опыт Галилея по измерению скорости света?
4. В чем состоит астрономический метод измерения скорости света?
5. В чем состоит лабораторный метод измерения скорости света?
6. Чему равна скорость света по современным данным?
7. Какое значение имело измерение скорости света?

Геометрическая оптика.
Раздел оптики, в котором изучаются законы распространения световой энергии в прозрачных средах на основе представления о световом луче, называется геометрической оптикой.
Урок 2

Источники света
Естественные
Искусственные

Источники света
точечные
протяженные
размерами
можно
пренебречь.
размерами
нельзя
пренебречь
S
S
Световой луч – это линия, указывающая направление, вдоль которого распространяется световая энергия.
А
В
О
АSB – световой пучок.
SO – световой луч

Закон прямолинейного распространения света.
В однородной прозрачной среде свет распространяется прямолинейно.
Тень – область, в которую световая
энергия не поступает.
Полутень – область, в которую световая
энергия поступает частично.

Световые пучки при пересечении не оказывают ни какого влияния друг на друга (не интерферируют) и распространяются после пересечения независимо друг от друга.
Закон независимости световых пучков.

Закон отражения света.
Падающий
луч
Отраженный
луч
Угол
падения
Угол
отражения
Отражающая
поверхность
Перпендикуляр к отражающей
поверхности, восстановленный
в точке падения луча
1
2
О
В
С
D
3
4
рассмотрим
Отраженный луч лежит в одной плоскости с
падающим лучом и перпендикуляром к
отражающей поверхности, восстановленным
в точке падения луча.
Угол отражения равен углу падения.
Явление, при котором свет, падающий на поверхность тела, частично или полностью отражается от этой поверхности в ту же среду, из которой он шел, называют отражением света.

Построение изображения в плоском зеркале.
S
S'
O
A
B
C
D
1
2
3
4
5
6
7
Плоское зеркало дает мнимое изображение (возникает при пересечении продолжений расходящихся лучей) и симметричное относительно плоскости зеркала.

Зеркальное отражение

Диффузное отражение

Закон преломления света.
A
B
C
D
абсолютный показатель
преломления света в среде
Преломленный луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и перпендикуляром к границе раздела двух сред, восстановленным в точке падения луча.
Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных двух сред.
Преломленный луч
Падающий
луч
Перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный
в точке падения луча
угол
падения
угол
преломления
Явление изменения направления
распространения света на границе раздела двух сред при переходе из
одной среды в другую называется преломлением света.

Зависимость угла преломления от вещества
Если n>1, то угол преломления меньше угла падения.
Если n<1, то угол
преломления больше угла падения.

Полное внутреннее отражение
Угол полного
внутреннего отражения
воздух
среда

Проверь себя.
1. Сформулируйте закон прямолинейности распространения света и приведите примеры его проявления.
2. Сформулируйте закон независимости световых пучков и приведите примеры его проявления.
3. Сформулируйте закон отражения света света и приведите примеры его проявления.
4. Сформулируйте закон преломления света света и приведите примеры его проявления.
5. Какое отражение называется зеркальным?
6. Какое отражение называется диффузным? В чем его причина?
7. Какое изображение дает прямое зеркало?
8. Каков физический смысл абсолютного показателя преломления вещества?
9. Какую среду называют оптически более плотной?
10. Какую среду называют оптически менее плотной?
11. Сравните углы падения и преломления при переходе светового луча из среды оптически менее плотной в среду оптически более плотной и наоборот.
12. Что вы можете сказать о лучах падения и отражения, падения и преломления?
13. Что мы называем предельным углом полного отражения?
14. Где используется явление полного отражения?

Линзы
Урок 3.

Линза (нем. Lime, от лат. lens — чечевица) — деталь из оптически прозрачного , однородного материала, ограниченная двумя полированными преломляющими поверхностями вращения, например, сферическими или плоской и сферической. В настоящее время всё чаще применяются и «асферические линзы», форма поверхности которых отличается от сферы.
В качестве материала линз обычно используются оптические материалы, такие как стекло, оптическое стекло, оптически прозрачные пластмассы и другие материалы.
Линзами также называют и другие оптические приборы и явления, которые создают сходный оптический эффект, не обладая указанными внешними характеристиками.

Линзой называется прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями.

v
^
Линзы, преобразующие параллельный пучок световых лучей в сходящийся.называются собирающими.
Линзы, преобразующие
параллельный пучок световых
лучей в расходящийся, называются рассеивающими.

Основные геометрические характеристики линзы.
главная плоскость линзы
главная оптическая ось
оптический центр линзы
главный фокус линзы
фокальная плоскость
побочная оптическая ось
побочный фокус линзы
фокусное расстояние

Ход лучей в собирающей линзе.

Ход лучей в рассеивающей линзе.

Построение изображений в собирающей линзе.
Характеристика изображения: мнимое;
прямое;
увеличенное.
Мнимое изображение получается, если преломленные лучи не пересекаются, но находится в точке пересечения продолжений лучей ( невозможно получить на экране).

Построение изображений в собирающей линзе.
Характеристика изображения: изображения нет
(уходит в бесконечность).

Построение изображений в собирающей линзе.
Характеристика изображения: действительное;
перевернутое;
увеличенное.
Действительное изображение получается, если преломленные лучи пересекаются в одной точке ( можно получить на экране).

Построение изображений в собирающей линзе.
Характеристика изображения: действительное;
перевернутое;
равное.

Построение изображений в собирающей линзе.
Характеристика изображения: действительное;
перевернутое;
уменьшенное.

Построение изображений в рассеивающей линзе.
Характеристика изображения: мнимое;
прямое;
уменьшенное.

Построение изображений в рассеивающей линзе.
Характеристика изображения: мнимое;
прямое;
уменьшенное в два раза.

Построение изображений в рассеивающей линзе.
Характеристика изображения: мнимое;
прямое;
уменьшенное.

Построение изображений в рассеивающей линзе.
Характеристика изображения: мнимое;
прямое;
уменьшенное.
В рассеивающей линзе чем ближе предмет к линзе,
тем больше изображение.

Формула тонкой линзы.
- расстояние от предмета до линзы.
- расстояние от линзы до изображения предмета.
- фокусное расстояние.
- подобны
- подобны
- формула тонкой линзы.
Собирающая линза:F>0
Рассеивающая линза: F>0
Знак слагаемых определяется
характером изображения:
(+) - действительное;
(-) - мнимое.

Увеличение и оптическая сила тонкой линзы.
.
.
- подобны
- увеличение линзы
- увеличение предмета;
- уменьшение предмета;
- оптическая сила линзы
- собирающая линза:F>0
- рассеивающая линза: F>0

Виды линз

Собирающие:
Двояковыпуклая
плоско-выпуклая

Рассеивающие:
двояковогнутая
плоско-вогнутая

Подумай и установи соответствие физических величин и буквенных обозначений.
Заполни
таблицу.