Цели урока: сформировать представление о линзах, познакомить в видами линз, развивать умение и навыки строить изображения в линзах, формировать представление о строении глаза, и других приборах, где используются линзы.
Тип урока: объяснение нового материала.
Оборудование: компьютер, интерактивная доска, фотоаппарат, лупа, модель глаза, микроскоп, телескоп, набор по геометрической оптике (оборудование L-микро)
Ход урока
1. Организация класса
Учитель: Знаете ли вы, что при раскопках Трои были найдены прозрачные тела, изготовленные из горного хрусталя 45 веков тому назад. Похожие тела были найдены и в Мессопотамии в VI-IV веках до нашей эры. А в Тбилисси, в Музеи Грузии хранится уникальная такая вещь, диаметром 45 мм, изготовленная тоже из горного хрусталя, найденная в станице Георге– Абинской на Кубани.
У хореззмского средневекового ученого Ахмед аль-Бируни (973-1048) имеются свидетельства применения этого прибора:
“Если яхонт в виде полушария поместить вблизи книги, то мелкие письмена читаются так же, как и с полушариями из горного хрусталя, так как для смотрящего письмена за ним утолщаются и строки раздвигаются, а причину этого ведает наука о зеркалах”
Так, о каком же предмете идет речь?
Ученик: Думаю о линзах.
Учитель: Действительно. Тема нашего сегодняшнего урока “Линзы”. Что мы хотим узнать на уроке? Какую цель ставим перед собой?
Ученики: Что такое линза?
Какие бывают линзы? Как проходит свет через линзу? Где применяются линзы?
2. Актуализация знаний.
Учитель: Но прежде вспомним основные законы геометрической оптики.
Закон прямолинейного распространения света. Опыт и формулировка: траектория распространения светового луча – прямая линия.
Закон отражения. Опыт и формулировка закона: луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр, восстановленный в точку падения лежат в одной плоскости. Угол падения луча равен углу отражения.
Закон преломления. Опыт и формулировка закона: луч падающий, преломленный и перпендикуляр, восстановленный в точку падения лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения луча к синусу угла преломленного равна относительному показателю преломления среды.
Закон полного отражения. Опыт и формулировка закона:явление отражение света от границы раздела двух сред при движении из среды оптически более плотной в среду с меньшей оптической плотностью называют полным внутренним отражением.
3. Объяснение нового материала
Учитель: Теперь, когда мы вспомнили законы геометрической оптики, можем пользоваться ими, рассматривая ход лучей в любой оптической системе.
У вас на столах лежат различные оптические приборы. У меня на столе тоже фотоаппарат, лупа, микроскоп, телескоп как думаете что их объединяет?
Ученики: в них используются линзы.
Учитель: Дайте определение линзе.
Ученик: Линза – это прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями с радиусами кривизны.
Учитель: Посмотрите друг на друга сквозь различные линзы. Какие бывают линзы? Как вы думаете, от чего зависит их изображение?
Ученик: Вогнутые и выпуклые.
Учитель: Прямая, на которой лежат центры обеих сферических поверхностей линзы, называется главной оптической осью. Точка О – оптический центр линзы.
Двояковыпуклая линза – собирающая, а двояковогнутая – рассеивающая.
Если на собирающую линзу падает пучок лучей, параллельно главной оптической оси, то после преломления в линзе они собираются в одной точке, которая и называется главным фокусом. В фокусе рассеивающей линзе пересекаются продолжение лучей, которые до преломления были параллельными её главной оптической оси. Фокус рассеивающей линзы мнимый.
Учитель: Сколько фокусов вы видите на главной оптической оси и на каком расстоянии они находятся от линзы?
Ученик: на главной оптической оси 2 фокуса, которые находятся на одинаковом расстоянии от линзы.
Опыты с линзами.
Учитель: у вас на столах находится учебник физики А.А. Пинского поработайте с ним и найдите ответ на следующий вопрос: Какие могут быть недостатки у линз?
Ученик: Сферическая абберация – в собирающей линзе далекие от главной оптической оси лучи фокусируются ближе к линзе, чем лучи близкие к главной оптической оси. Такая абберация возможна и у рассеивающих линз.
Ученик: А есть еще и хроматическая абберация – из= за дисперссии в линзе происходит разложение белого света в спектр. В результате изображение в линзе оказывается размытым.
Учитель: Расстояние от линзы до предмета обозначим буквой d, а расстоние от линзы до изображения буквой f. В выделенной формуле соотношение между тремя величинами и она называется формулой тонкой линзы. А величина обратная фокусному расстоянию линзы называется оптической силой и измеряется в диоптриях.
Как вы думаете, если D>0 то какой будет линза?
Ученик: собирающей, а для рассеивающей D<0.
Учитель: при помощи линз можно не только собирать или рассеивать лучи, но и получать различные изображения. Именно благодаря этой способности линзы широко используют на практике. Как вы думаете от чего зависит характер получаемого изображения?
Ученик: От вида линз.
Ученик: От взаимного расположения линзы и предмета.
Учитель: Как могут идти лучи в собирающей линзе?
Ученик: В собирающей линзе три луча: первый идет параллельно главной оптической оси и преломляется через фокус, второй проходит через оптический центр, не преломляясь, третий сначала проходит через фокус, а потом параллельно главной оптической оси.
Учитель: Как могут идти лучи в рассеивающей линзе?
Ученик: первый луч проходит через оптический центр, второй параллельно главной оптической, но не преломляется через фокус, третий параллельно первому до линзы, а затем параллельно главной оптической оси
Учитель: Обобщим: как проходят лучи в линзе при построении изображения?
Ученик: Уитает на экране
Учитель: какие изображения дают линзы?
Ученик: читает на экране
Учитель: А теперь построим изображение в собирающей линзе, если предмет находится на расстоянии равном более, чем 2F. Можно использовать два удобных луча.
Постройте изображение в рассеивающей линзе, если предмет находится ха фокусом.
Постройте изображение предмета в собирающей линзе, если предмет находится в двойном фокусе.
Постройте изображение предмета в собирающей линзе, если предмет находится в фокусе. Какое изображение вы получили?
Постройте изображение предмета в собирающей линзе, если предмет находится между фокусом и линзой.
4. Закрепление
Учитель: Обобщим, какое изображение мы получаем при различном положении предмета по отношению к линзе?
Что можно сказать об изображении в рассеивающей линзе?
Ученик: Думаю, что при любом расстоянии от предмета до рассеивающей линзы она дает мнимое изображение, еще уменьшенное и прямое.
Учитель: А теперь самостоятельно выполним построение изображения, задание на слайде.
А трем ученикам у меня отдельное задание. За компьютерными столами лежат сайты, с которыми вы можете работать и позже дать нам информацию.
Учитель: кто уже выполнил задания или у кого проблемы с его выполнением?
А тем, кто уже разобрался с заданием предлагаю практическую работу по оптике, все нужное оборудование у вас на столе есть. Результаты запишите в тетради.
Практическая работа
Тема: Экспериментальное определение фокусного расстояния собирающей линзы с использованием удаленного источника, линейки и экрана.
Оборудование: собирающая линза, линейка и экран.
Ход работы
- Установить собирающую линзу вдали от источника света, а за ней поставьте экран.
- Перемещая экран, добейтесь четкого изображения источника. Оно лежит в фокальной плоскости, проходящей через фокус F, перпендикулярно главной оптической оси.
- Измерьте линейкой кратчайшее расстояние между линзой и экраном, и получите фокусное расстояние собирающей линзы.
5. Опережающее задание. Работа с Интернет-ресурсами.
Ученики: Мы готовы с информацией.
Ученица №1
В оптической системе глаза, считаю, главное это – хрусталик. Хрусталик это бесцветное тело, которое напоминает по форме двояковыпуклую линзу. Передняя поверхность хрусталика менее выпуклая, чем задняя. Мышца, фиксирующая хрусталик, изменяет его кривизну. Изменение кривизны хрусталика определяет способность глаза к аккомодации – изменению оптической силы глаза. У человека с хорошим зрением глаз в нормальном состоянии собирает параллельные лучи в точке, лежащей на сетчатке глаза.
Ученица №2
Но у некоторых людей существуют дефекты зрения: близорукость (миопия) и дальнозоркость (геперметрофия).
Близорукость – это недостаток зрения, при котором параллельные лучи после преломления в глазу собираются не на сетчатке, а ближе к хрусталику. Для лучшей видимости люди приближают предметы к глазу, расстояние наилучшего зрения меньше 25 см.
Чем обусловлена?
- Избыточной оптической силой.
- Удлинением глаза вдоль его оптической оси.
Дальнозоркость – это недостаток зрения, при котором параллельные лучи после преломления в глазу сходятся под таким углом, что фокус оказывается расположенным за сетчаткой глаза. Люди причтении текста располагают его дальше от своих глаз, расстояние наилучшего зрения больше 25 см.
Чем обусловлена?
- Понижением оптической силы.
- Уменьшением длины глаза вдоль его оптической оси.
Как исправить?
Близоруким нужны очки с вогнутыми линзами и отрицательной оптической силой, дальнозорким же потребуются очки с выпуклыми линзами и положительной оптической силой.
Ученица №1
Можно я добавлю.
Очки – вещь настолько повсеместная, что хочется иногда сказать спасибо их создателю. К сожалению, неизвестно кто и когда их создал. А между тем они были известны в XV веке в Китае. Например, султан Малакки отправил их в 1411 г. в дар китайскому императору Ион Ло. А в коллекции Китая есть несколько японских очков, фиксирующихся посредством пропускаемых за ушными раковинами веревочек, которые плотно прижимали очки ко лбу. Известно также, что очки от снежной слепоты были изобретены примерно 2000 лет назад. Они были изготовлены из дерева и имели узкие разрезы для глаз.
Ученица №3
Я хочу сказать, что нужно восхищаться тем, что природа создала такую сложную и умеющую приспособиться к внешним условиям структуру, как человеческий глаз. Но, к сожалению, часто мы не заботимся о своем зрении и нарушаем обычные правила безопасности зрения. Одним из самых опасных воздействий на глаза – влияние электромагнитных излучений. Для нас учащихся это не столько микроволновая печь или телевизор, сколько компьютер, за которым мы проводим очень много времени. Как защитить себя и свое зрение?
- использовать жидкокристаллический монитор;
- использовать монитор с защитным покрытием;
- сократить время работы за компьютером;
- использовать компьютерные очки.
Учитель: Зрение принадлежит к числу интереснейших явлений природы. Оно дает людям 90% информации, воспринимаемой из внешнего мира. Хорошее зрение необходимо человеку для любой деятельности: учебы, отдыха, работы. И главным инструментом глаза является хрусталик – наша линза.
Все видеть, все понять, все знать, все пережить,
Все формы, все цвета вобрать в себя глазами,
Пройти по всей земле горящими ступнями,
Все воспринимать и снова воплотить.
Максимилиан Волошин
Берегите богатство, которым вас наградила природа!
6. Рефлексия
Учитель: Ребята, скажите, интересен ли был для вас этот урок?
Что вы узнали о линзах?
Что нужно знать, прежде чем строить изображения в линзах?
Какие существуют дефекты зрения?
7. Домашнее задание
Учитель:
Подготовить индивидуальные сообщения с презентациями:
- Фотоаппарат.
- Лупа.
- Микроскоп.
- Телескоп.
- Для всех: задание на слайдах, перечертите в тетради, постройте изображения и дайте им характеристику.
Спасибо всем за урок.