Síktükör vizsgálata összeállította: Szabó László lektorálta: Dr. Hevesi Imre
A kísérlet célkitűzései: A fény visszaverődésének kísérleti vizsgálata, a fényvisszaverődés törvényének megismerése, síktükrök képalkotásának vizsgálata. Eszközszükséglet:
szivacslap A/4 írólap vonalzó, szögmérő síktükör 2 db hungarocell kocka gombostűk kartonból készült 60 fokos derékszögű háromszög mécses üveglap állvánnyal
A mérés elméleti háttere Ismeretes, hogy ha a fény új közeg határához érkezik, akkor egy része visszaverődik. A testek felületének minőségétől függ, hogy a fénysugarak szabályosan vagy diffúz módon verődnek-e vissza.
1. ábra Tükrös visszaverődés
2. ábra Szórt visszaverődés
3. ábra Gombostű kísérlet
A tanulói munkafüzet és a kapcsolódó tanári segédlet a Csongrádi TErmészetTUDOmányos Diáklaboratórium című, TÁMOP 3.1.3-11/2-2012-0037 számú projekt keretében készült. 1. oldal
Síktükör vizsgálata összeállította: Szabó László lektorálta: Dr. Hevesi Imre
Vizsgáljuk meg, hogyan verődnek vissza a fénysugarak egy felületről! Ha a beesési pontba a tükörre merőlegest emelünk, akkor megkapjuk a beesési merőlegest (m). A beeső fénysugár és a beesési merőleges által bezárt szög a beesési szög (α). A visszavert fénysugár és a beesési merőleges által bezárt szög a visszaverődési szög (β). Ennek a két szögnek a viszonyát vizsgálhatjuk meg a gombostű kísérletünkkel. Ennél az eljárásnál a fénysugár útját gombostűkkel fogjuk jelölni (3. ábra). Ha a síklapon két gombostűt leszúrunk a lapra merőlegesen, akkor ezek meghatároznak egy irányt, mert ha ezeket bizonyos irányból oldalról nézzük, akkor fedik egymást (mint tornasorban álló diákok, oldalról nézve).
1. feladat
A mérés menete
A vonalzó segítségével húzz egy egyenest a lapra, majd tedd rá azt a kemény szivacsra! Rögzítsd a zsebtükröt a hungarocell kockához celluxszal! Helyezd úgy a tükröt a lapra, hogy annak tükröző felülete (üveg tükröknél ez a tükör hátuljára felvitt vékony alumínium réteg) essen egybe az általunk húzott vonallal! Szúrj két gombostűt merőlegesen a szivacsba (T 1, T2)! A két tű által meghatározott egyenes mentén, a beeső fénysugár irányába, úgy nézz a síktükörre egy szemmel, hogy a tűk fedjék egymást! Célszerű a szemmagasságunkat a szivacslap síkjáig levinni. Tűzd le a harmadik tűt (T3) úgy a tükör elé, hogy ennek tükörképe essen egybe a másik két tű tükörképével, azaz a T3 tűről érkező fénysugár a visszaverődés után a T 1T2 egyenesbe essen! Hasonló módon szúrd le a negyedik tűt is (T4)! Ha a negyedik tű irányából nézünk a tükörre úgy, hogy az fedje a harmadiknak leszúrt tűnket, akkor is fedésben kell lennie a négy tűnek, mivel a fénysugár útja megfordítható.
4. ábra Kísérleti elrendezés
Vedd le a tükröt a lapról és húzd ki a tűket is a szivacsból!
A tanulói munkafüzet és a kapcsolódó tanári segédlet a Csongrádi TErmészetTUDOmányos Diáklaboratórium című, TÁMOP 3.1.3-11/2-2012-0037 számú projekt keretében készült. 2. oldal
Síktükör vizsgálata összeállította: Szabó László lektorálta: Dr. Hevesi Imre
A rajzlapon jelöld meg a tűszúrások helyét, húzd meg a beeső és visszaverődő fénysugarak útját!
5. ábra
A szögmérő segítségével mérd le a beesési és visszaverődési szögeket! Az adatokat írd be az 1. táblázatba! Ismételd meg még négyszer a kísérletet különböző tű helyzetekkel!
α (fok) β (fok) 1. táblázat
Mit állapítasz meg a beesési és a visszaverődési szög nagyságáról, ha egymással összehasonlítjuk? ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. Mekkora a beesési és a visszaverődési szög merőleges beesés esetén? A fénysugár ebben az esetben hogyan verődik vissza? ........................................................................................................ .............................................................................................................................................................
2. feladat A síktükör által létrehozott kép un. látszólagos kép. Ez azt jelenti, hogy a keletkező kép nem fogható fel egy ernyő segítségével. Ugyanis a tárgyról kiinduló fénysugarak széttartó módon verődnek vissza a tükörről, így azok nem, csak a meghosszabbításuk metszik egymást.
A tanulói munkafüzet és a kapcsolódó tanári segédlet a Csongrádi TErmészetTUDOmányos Diáklaboratórium című, TÁMOP 3.1.3-11/2-2012-0037 számú projekt keretében készült. 3. oldal
Síktükör vizsgálata összeállította: Szabó László lektorálta: Dr. Hevesi Imre
Vizsgáld meg, milyen messzire jön létre a virtuális kép a tükörtől (ezt nevezzük képtávolságnak)! A asztalra merőlegesen állíts egy üveglapot az állvány segítségével! Ennek két oldalára helyezz el egyegy azonos méretű gyertyát! Gyújtsd meg a felőled lévő gyertyát! Ha az égő gyertya oldaláról, az üvegen keresztül nézel, akkor a túloldalon látod a lángot. Mozgasd úgy a túloldali gyertyát, hogy a láng képe essen egybe annak kanócával! Mérd le a vonalzóval a kép és a tárgy távolságát a tükörtől (tárgytávolság, képtávolság). Eredményeidet írd be a 2. táblázatba! Végezd el a kísérletet különböző tárgytávolságok esetén! t (cm) k (cm) 2. táblázat
Milyen összefüggés van a tárgy és a képtávolság között? .............................................................. .............................................................................................................................................................
3. feladat Állíts egymás mellé két zsebtükröt úgy, hogy azok függőleges éle érintkezzen egymással és a két síktükör szöget zárjon be! A kartonból készült háromszög segítségével állítsd be úgy a tükröket, hogy derékszöget zárjanak be egymással! Helyezz a tükrök közé egy kisméretű gyertyát! Hány képet figyelhetsz meg? Változtasd meg a tükrök által bezárt szöget 60, majd 30 fokosra! Töltsd ki a 3. táblázatot!
6. ábra A többszörös tükrözés
tükrök által bezárt szög (fok) képek száma (db)
90
60
3. táblázat
A tanulói munkafüzet és a kapcsolódó tanári segédlet a Csongrádi TErmészetTUDOmányos Diáklaboratórium című, TÁMOP 3.1.3-11/2-2012-0037 számú projekt keretében készült. 4. oldal
30
Síktükör vizsgálata összeállította: Szabó László lektorálta: Dr. Hevesi Imre
Azért látunk kettőnél több képet, mert a tükrök a másik tükörben látszó képet is ismételten és kölcsönösen visszatükrözik. Milyen kapcsolat van a tükrök által bezárt szög és a képek száma között? ................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. Ha a két tükör nagyon kis szöget zár be egymással, akkor a képek száma ................................... . Az ismeretek ellenőrzése: 1. 2. 3. 4.
Milyen törvényszerűség figyelhető meg a síktükörről való visszaverődéskor? Mit nevezünk látszólagos képnek? Síktükrök esetén milyen összefüggés van a tárgy és a képtávolság között? Hogyan működik a periszkóp?
Felhasznált szakirodalom: Fizika 7. Mozaik kiadó, Szeged 2012. Fizikai kísérletek gyűjteménye, Szerkesztette: Juhász András, TYPOTEX kiadó, Budapest, 1994
A tanulói munkafüzet és a kapcsolódó tanári segédlet a Csongrádi TErmészetTUDOmányos Diáklaboratórium című, TÁMOP 3.1.3-11/2-2012-0037 számú projekt keretében készült. 5. oldal
