Optikai eszközök modellezése összeállította: Szabó László lektorálta: Dr. Hevesi Imre
A kísérlet célkitűzései: Az optikai tanulói készlet segítségével tanulmányozható az egyszerű optikai eszközök felépítése, képalkotása. Eszközszükséglet:
„Optika I.” tanulói készlet
Balesetvédelmi figyel meztetés Az optikai készletben lévő fényforrás működése közben felmelegíti a foglalatot! A halogén izzó 12 Vos adapterről működik. A nem megfelelően használt elektromos eszközök balesetet okozhatnak!
1. feladat
Egyszerű nagyító (lupe)
Vedd elő a készletből a +100 mm fókusztávolságú lencsét. Tedd közel a szemedhez, majd közelíts vele a szöveghez. Hogyan működik a nagyító? Könnyen megértheted a működését, ha megszerkeszted a tárgy képét az 1. ábrán! El tudod olvasni ezt a mondatot
? El tudod olvasni ezt a mondatot?
1. ábra
Ha a fókuszponton belül van a tárgy, akkor a keletkező kép: 1. ........................................................ 2. ........................................................ 3. ........................................................
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
Optikai eszközök modellezése összeállította: Szabó László lektorálta: Dr. Hevesi Imre
Egy középkorú ép szemű ember úgy szokott írni és olvasni, hogy a betűk 25 cm távolságban legyenek a szemétől (tisztalátás távolsága). Az egyszerű nagyítót is úgy kell tartani, hogy a nagyított kép 25 cm-re jelenjen meg a lencsétől. A lupe nagyítását a következő módon számolhatod ki: 𝑁=
25 𝑐𝑚 +1 𝑓 𝑐𝑚
Számítsd ki a lencse nagyítását! N=
2. feladat
Diavetítő
A diavetítővel nagyított, valódi képet tudunk létrehozni egy felfogó ernyőn. Ilyen képet akkor tud létrehozni a domború lencse, ha a tárgy az egyszeres ill. kétszeres fókuszpont között helyezkedik el.
2. ábra Diavetítő képalkotása
A fényforrás és a dia között lévő lencse arra szolgál, hogy a diára közel párhuzamos sugarak jussanak. Ezt gyakran nem egy, hanem több lencse (3. ábra) használatával érik el. dia helye
izzó
domború lencse párhuzamosító lencsék
3. ábra Diavetítő belső felépítése
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
Optikai eszközök modellezése összeállította: Szabó László lektorálta: Dr. Hevesi Imre
Építsd meg a 4. ábrán látható modellt!
4. ábra Diavetítő modell
Változtasd a lencse távolságát a diától. Mit tapasztalsz? ............................................................... ............................................................................................................................................................. Milyen képet hoz létre a diavetítő? .................................................................................................. ............................................................................................................................................................. Hogyan kell a diát behelyezni a vetítőbe, hogy megfelelő képet kapjunk? ................................... ............................................................................................................................................................. Helyezz a fényforrás és a dia közé egy domború lencsét. Hogyan változott a kép minősége?.... ............................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................
3. feladat
Kepler-féle távcső
Távoli tárgyak megfigyelésére távcsövet használunk. Az egyik legegyszerűbb távcső a Kepler-féle távcső.
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
Optikai eszközök modellezése összeállította: Szabó László lektorálta: Dr. Hevesi Imre
6. ábra Kepler-féle távcső képalkotása
5. ábra Kepler-féle távcső
A Kepler-féle távcső két domború lencséből álló optikai eszköz. A lencséket úgy kell elhelyezni, hogy egymás felöli fókuszpontjuk egybeessen (6. ábra). Az optikai készlet segítségével állíts össze egy olyan elrendezést, ahol a tárgylencse, azaz az objektív 200 mm fókusztávolságú, a szemlencse, azaz az okulár 50 mm fókusztávolságú! Milyen messze kell elhelyezni egymástól a két lencsét? ................................................................ Emeld fel a távcső modellt és az ablakon kinézve vizsgáld meg, hogy milyen a képalkotása! A létrehozott kép ..............................................................................................................................
A Kepler-féle távcső objektíve a távoli tárgyról valódi, kicsinyített, fordított állású képet hoz létre. Mivel ez a kép az okulár fókuszpontján belül helyezkedik el, ezért a lupéhoz hasonlóan erről egy látszólagos, nagyított, fordított állású kép fog létrejönni. Miért nem zavaró az, hogy fordított képet alkot
ez a távcső? ...............................................................................
.................................................................................................... 7. ábra Kepler-féle távcső modellje.
....................................................................................................
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
Optikai eszközök modellezése összeállította: Szabó László lektorálta: Dr. Hevesi Imre
4. feladat
Galilei-féle távcső
Az optikai padon lévő domború okulár lencsét cseréld ki egy homorú, szóró lencsére (f=-100 mm)! Irányítsd az elrendezésed egy távoli tárgyra, majd változtasd a lencsék távolságát (az okulár lencsét húzd ki az optikai pad végére és szorosan mellé illeszd az objektív lencsét, majd ezt óvatosan csúsztasd egyre messzebb az optikai padon)!
8. ábra Galilei-féle távcső modellje
Milyen messze van egymástól a két lencse, amikor éles képet látsz? ...........................................
9. ábra Galilei-féle távcső képalkotása
Az 9. ábrán látszik, hogy ennél a távcső típusnál is egybeesnek a fókuszpontok. A szemlencse felénk eső fókuszpontja esik egybe a tárgylencse fókuszpontjával. A tárgylencsére eső sugarak törés után összetartók lesznek. Valódi, kicsinyített kép jönne létre, de mielőtt a sugarak találkoznának, ráesnek a szóró lencsére. Innen széttartó sugarak jutnak a szemünkbe, melyek meghosszabbítása metszik egymást, szemünk ott látja a látszólagos képet. Galilei egy 30 szoros nagyítású távcsővel figyelte meg a Hold krátereit, ill. fedezte fel a Jupiter holdjait. Ő volt az első, aki távcsővel figyelte meg a csillagos égboltot.
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
Optikai eszközök modellezése összeállította: Szabó László lektorálta: Dr. Hevesi Imre
Az ismeretek ellenőrzése: 1. 2. 3. 4. 5.
Hogyan viselkedik a domború lencse? Milyen képet hozhat létre egy domború lencse? Mit csinál a homorú lencse a párhuzamos fénysugarakkal? Milyen képet hoz létre a diavetítő? Milyen képet hoz létre egy távcső?
Felhasznált szakirodalom: Fizika 8., Alkotószerkesztő: Dr. Halász Tibor, Mozaik kiadó, Szeged 2012 George Gamow, John M. Cleveland: Fizika, Gondolat, Budapest 1973
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. 6. oldal
