Цели:
- Рассмотреть особенности линз и их практическое применение, используя
- наглядное, демонстрационное и лабораторное оборудование.
- Развивать учебно-познавательную активность учащихся через смену форм работы.
- На примерах исторических изобретений оптических приборов, их жизненному значению воспитывать любознательность и интерес к предмету.
Оборудование:
- ТСО: презентация по теме (Приложение 1)
- Оптические приборы (микроскоп, фотоаппарат, лупа и др.), модель глаза.
- Лабораторное оборудование (линзы, лампы накаливания, источники тока, экраны)
ХОД УРОКА
1. Проверка домашнего задания
Ответить на вопросы:
а) Какое явление называется преломлением?
б) В чём заключается закон преломления света?
в) Какой физический смысл показателя преломления?
Правильные ответы:
а) На границе двух сред свет меняет направление своего распространения. Если вторая среда прозрачна, то свет частично может пройти через границу сред, меняя направление распространения. Это явление называется преломлением.
б) Падающий луч, преломлённый луч и нормаль к границе раздела двух сред в точке падения лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для этих двух сред, равная относительному показателю преломления второй среды относительно первой.
в) Показатель преломления равен отношению
скоростей света в средах, на границе между
которыми происходит преломление: 
2. Актуализация знаний
Не все тела мы можем детально рассмотреть, приближая их к глазу. Есть предметы, которые мы даже не можем приблизить (например, небесные тела) или они настолько малы, что невозможно их увидеть. В таких случаях используются оптические системы. Основной их частью является линза.
3.Объяснение материала
Определения:
Прозрачное тело, ограниченное сферическими
поверхностями, называют линзой.
Линза может быть ограничена двумя выпуклыми
поверхностями (двояковыпуклая линза), выпуклой
сферической поверхностью и плоскостью
(плосковыпуклая), выпуклой и вогнутой
сферическими поверхностями (вогнуто-выпуклая
линза). Эти линзы посредине толще, чем у краёв, и
все они называются выпуклыми, они
являются собирающими. Линзы, которые
посредине тоньше, чем у краёв называются вогнутыми.
Соответственно: двояковогнутая, плосковогнутая,
выпукло-вогнутая, они являются рассеивающими.
Если толщина линзы пренебрежимо мала по сравнению с радиусами сферических поверхностей линзы и расстоянием от предмета до линзы, то такие линзы называют тонкими.
Основные точки и линии дл построения изображения в линзе:
Вершины сферических сегментов расположены в тонкой линзе столь близко друг от друга, что их можно принять за одну точку, которую называют оптическим центром линзы. Прямая, проходящая через центры сферических поверхностей, которые ограничивают линзу, называют главной оптической осью. Любую другую прямую, проходящую через оптический центр, называют побочной оптической осью. Точка, в которой пересекаются после преломления в собирающей линзе лучи, падающие на неё параллельно главной оптической оси, называют главным фокусом линзы. У линзы два главных фокуса. Они располагаются по обе стороны линзы на одинаковых расстояниях от неё. Эти расстояния называют фокусным расстоянием линзы.
Характеристики линз
Фокусное расстояние линзы обозначают буквой F. Величину, обратную фокусному расстоянию называют оптической силой линзы и обозначают буквой D:
D = 1\ F.
Если D > 0, линза собирающая,
если D < 0, линза рассеивающая.
Оптическую силу линз выражают в диотриях
(дптр). Оптической силой в 1 дптр обладает линза с
фокусным расстоянием 1 м.
Применение линз. Оптические приборы
Справочный материал по истории изобретений.
Микроскоп: в конце 16 века первый микроскоп изобрёл голландец Ханс Янсен
В 1665г. английский учёный Роберт Гук (1635-1703) изобрёл микроскоп, дающий более чёткое изображение.
Телескоп: в 1592 г. итальянский
учёный Галилео Галилей (1564-1642) построил линзовый
телескоп, увеличивающий предметы в 30 раз, и
наблюдал в него Луну и движение планет.
В 1668г. английский учёный Исаак Ньютон
(1642-1727) создал новый тип телескопа, он использовал
зеркала и линзы для фокусировки лучей
наблюдаемых предметов, что позволило уменьшить
искажения, связанные с дефектами линз.
Фотоаппарат: первую в мире фотографию сделал в 1826г. французский физик Жозеф Ньепс (1765-1833). Американский изобретатель Джордж Истмен (1854-1932) создал ручную камеру «Кодак», её продавали вместе с рулоном плёнки. Камеру «Поляроид» изобрёл в 1947 г. американец ЭдвинЛенд (1909-1991). Первые камеры «Поляроид» для цветных фотографий были созданы в 1963 г.
Очки: в 1280г. итальянский физик Сальвино дельи Армати (1245-1317) изготовил первые очки.
Контактные линзы: уроженец Флоренции Леонардо да Винчи (1452-1519) выдвинул идею о контактных линзах. В «Кодексе о глазе» он описывает трубку со вставленными по обоим концам линзами, наполненную водой и предназначенную для коррекции зрения.
В 18 веке идею Леонардо применили на практике Томас Юнг и Джон Гершель (сын Уильяма Гершеля). На глаз Гершеля был нанесён слой прозрачного геля, который позволил устранить дефект зрения.
Современные оптические приборы
Демонстрация приборов: микроскоп, телескоп, фотоаппарат, бинокль, лупа, очки, контактные линзы.
Глаз – оптическая система
Глаз человека имеет почти шарообразную форму.
Диаметр глаза составляет 2,4 см. Плотная наружная
оболочка белого цвета, защищающая глаз и
придающая ему постоянную форму, называется
склерой. Передняя часть склеры переходит в
прозрачную слегка выпуклую роговую оболочку,
которая действует как собирающая линза и
обеспечивает 75% фокусирующей способности. За
зрачком расположен хрусталик – прозрачное тело,
похожее на линзу. Хрусталик посредством
скреплённых с ним мышц рефлекторно изменяет свою
кривизну. В результате этого, когда предмет
приближается или удаляется от глаза,
изображение предмета на дне глаза (сетчатой
оболочке) остаётся чётким.
При ухудшении зрения чаще всего нарушается
работа хрусталика: он теряет свою эластичность и
частично способность изменять свою кривизну.
Если хрусталик имеет слишком выпуклую форму по
сравнению с хрусталиком нормального глаза, то
глаз плохо видит далёкие предметы, наступает
близорукость. Если же хрусталик становится
слишком плоским по сравнению с хрусталиком
нормального глаза, то человек нечётко видит
близкие предметы. Это признак дальнозоркости. В
таких случаях приходится носить одним очки с
вогнутыми стёклами, а другим – с
выпуклыми. Вместо очков иногда используют
контактные линзы, сделанные из особой прозрачной
пластмассы.
4. Закрепление материала
Практическая работа
Определение фокусного расстояния и оптической
силы собирающей линзы.
Оборудование: собирающая линза, лампа
накаливания, источник тока, экран, линейка.
Простейший способ измерения фокусного
расстояния и оптической силы линзы основан на
использовании формулы линзы:
1\d + 1\ f = 1\ F = D
Располагая лампу, линзу и экран на
определённых расстояниях, производить
измерения. На экране получить действительное
увеличенное или действительное
уменьшенное изображения нити накала лампы. (d –
расстояние от лампы до линзы, f –
расстояние от линзы до экрана).
При вычислении фокусного расстояния
учитывать единицу измерения (произвести
перевод единиц в метры), тогда оптическая
сила будет выражена в диотриях.
Итог урока
Основной характеристикой линзы является оптическая сила. Для построения изображения можно использовать два из трёх «удобных» лучей. Линзы являются основной частью оптических приборов. В глазу тоже есть линза – хрусталик.
5. Домашнее задание: §§ 63-65, стр. 186-193 (учебник 11 кл. Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, В.М.Чаругин; Москва «Просвещение» 2010).