Zavádění inovativních metod a výukových materiálů do přírodovědných předmětů na Gymnáziu v Krnově 07_10_Zobrazování optickými soustavami 1

Podobné dokumenty
ZOBRAZOVÁNÍ ODRAZEM NA KULOVÉ PLOŠE aneb Kdy se v zrcadle vidíme převrácení. PaedDr. Jozef Beňuška jbenuska@nextra.sk

Základní pojmy Zobrazení zrcadlem, Zobrazení čočkou Lidské oko, Optické přístroje

Bodový zdroj světla A vytvoří svazek rozbíhajících se paprsků, které necháme projít optickou soustavou.

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/

Geometrická optika. předmětu. Obrazový prostor prostor za optickou soustavou (většinou vpravo), v němž může ležet obraz

ZOBRAZOVÁNÍ ROVINNÝM ZRCADLEM

GEOMETRICKÁ OPTIKA. Znáš pojmy A. 1. Znázorni chod význačných paprsků pro spojku. Čočku popiš a uveď pro ni znaménkovou konvenci.

3. OPTICKÉ ZOBRAZENÍ

ZOBRAZOVÁNÍ ZRCADLY. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Septima - Optika

Podpora rozvoje praktické výchovy ve fyzice a chemii

SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH

Zákon odrazu. Úhel odrazu je roven úhlu dopadu, přičemž odražené paprsky zůstávají v rovině dopadu.

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/ Zobrazení čočkou

Otázky z optiky. Fyzika 4. ročník. Základní vlastnosti, lom, odraz, index lomu

Optické zobrazení - postup, kterým získáváme optické obrazy bodů a předmětů

ZOBRAZOVÁNÍ ČOČKAMI. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Septima - Optika

ČOČKY JAKO ZOBRAZOVACÍ SOUSTAVY aneb O spojkách a rozptylkách. PaedDr. Jozef Beňuška jbenuska@nextra.sk

DUM č. 5 v sadě. 12. Fy-3 Průvodce učitele fyziky pro 4. ročník

Čočky Čočky jsou skleněná (resp. plastová) tělesa ohraničená rovinnými nebo kulovými plochami. Pracují na principu lomu. 2 typy: spojky rozptylky

Světlo 1) Světlo patří mezi elektromagnetické vlnění (jako rádiový signál, Tv signál) elmg. vlnění = elmg. záření

Optika nauka o světle

Odraz světla na rozhraní dvou optických prostředí

Paprsková optika. Zobrazení zrcadly a čočkami. Rovinné zrcadlo. periskop zobrazování optickými soustavami.

Aplikovaná optika I: příklady k procvičení celku Geometrická optika. Jana Jurmanová

5.2.3 Duté zrcadlo I. Předpoklady: 5201, 5202

Optika. Zápisy do sešitu

Ing. Jakub Ulmann. Zavádění inovativních metod a výukových materiálů do přírodovědných předmětů na Gymnáziu v Krnově

OPTIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Sekunda

Světlo je elektromagnetické vlnění, které má ve vakuu vlnové délky od 390 nm do 770 nm.

Název: Čočková rovnice

5.2.3 Duté zrcadlo I. Předpoklady: 5201, 5202

5.2.5 Vypuklé zrcadlo

9. Geometrická optika

Optika OPTIKA. June 04, VY_32_INOVACE_113.notebook

25. Zobrazování optickými soustavami

3. Optika III Přímočaré šíření světla

S v ě telné jevy. Optika - nauka - o světle, jeho vlastnostech a účincích - o přístrojích, které jsou založeny na zákonech šíření světla

Fyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM. Fyzikální praktikum 2

6. Geometrická optika

Digitální učební materiál. III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Příjemce podpory Gymnázium, Jevíčko, A. K.

h n i s k o v v z d á l e n o s t s p o j n ý c h č o č e k

Maticová optika. Lenka Přibylová. 24. října 2010

M I K R O S K O P I E

7.ročník Optika Lom světla

3. SVĚTELNÉ JEVY. Světelné zdroje. Rychlost světla.

VY_32_INOVACE_FY.12 OPTIKA II

8.1. ELEKTROMAGNETICKÉ ZÁŘENÍ A JEHO SPEKTRUM. Viditelné světlo Rozklad bílého světla:

Optika pro mikroskopii materiálů I

5.2.8 Zobrazení spojkou II

5.2.9 Zobrazení rozptylkou

Jméno autora: Mgr. Zdeněk Chalupský Datum vytvoření: Číslo DUM: VY_32_INOVACE_20_FY_C

EU PENÍZE ŠKOLÁM NÁZEV PROJEKTU : MÁME RÁDI TECHNIKU REGISTRAČNÍ ČÍSLO PROJEKTU :CZ.1.07/1.4.00/

Výfučtení: Jednoduché optické soustavy

Krafková, Kotlán, Hiessová, Nováková, Nevímová

KULOVÁ ZRCADLA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Optika - Septima

Zákon lomu světla (Snellův zákon) lze matematicky vyjádřit vztahem: , n2. opticky řidšího do prostředí opticky hustšího, láme se ke kolmici.

Fyzika 2 - rámcové příklady Geometrická optika

Spojky a rozptylky II

Optika pro studijní obory

Základní škola národního umělce Petra Bezruče, Frýdek-Místek, tř. T. G. Masaryka 454

Dalekohledy. y τ τ F 1 F 2. f 2. f 1. Předpoklady: 5211

1.1 Napište středovou rovnici kružnice, která má střed v počátku soustavy souřadnic a prochází bodem

R8.1 Zobrazovací rovnice čočky

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í

ZRCADLA A KALEIDOSKOP

Optika - AZ kvíz. Pravidla

OPTIKA VLASTNOSTI SVĚTLA ODRAZ SVĚTLA OPAKOVÁNÍ - 1

OPTIKA - NAUKA O SVĚTLE

Někdy je výhodné nerozlišovat mezi odrazem a lomem tím způsobem, že budeme pokládat odraz za lom s relativním indexem lomu n = 1.

Přednáška č.14. Optika

EU PENÍZE ŠKOLÁM NÁZEV PROJEKTU : MÁME RÁDI TECHNIKU REGISTRAČNÍ ČÍSLO PROJEKTU :CZ.1.07/1.4.00/

VY_52_INOVACE_2NOV69. Autor: Mgr. Jakub Novák. Datum: Ročník: 9.

5.2.7 Zobrazení spojkou I

1. Optika I. Poznámka: Stejné nebo obdobné demonstrace jsou uvedeny v závorkách za jednotlivými fy zikálními jevy a odpovídají seznamu literatury.

Spojky a rozptylky I

Centrovaná optická soustava

Pokusy z geometrické optiky Kapitola: Duté zrcadlo

Gymnázium, Brno, Elgartova 3

ZOBRAZENÍ ČOČKAMI. Studijní text pro řešitele FO a ostatní zájemce o fyziku. Jaroslav Trnka. Úvod 3

IAM SMART F7.notebook. March 01, : : : :23 FYZIKÁLNÍ VELIČINY A JEJICH JEDNOTKY. tuna metr

Název a číslo materiálu VY_32_INOVACE_ICT_FYZIKA_OPTIKA

VY_52_INOVACE_2NOV68. Autor: Mgr. Jakub Novák. Datum: Ročník: 9.

Lupa a mikroskop příručka pro učitele

Vypuklé a duté zrcadlo I

Optika Elektromagnetické záření

Zahrádka,Obrdlík,Klouda

2.1.7 Zrcadlo I. Předpoklady: Pomůcky: zrcadla, laser, rozprašovač, bílý a černý papír, velký úhloměr

Geometrická optika. Optické přístroje a soustavy. převážně jsou založeny na vzájemné interakci světelného pole s látkou nebo s jiným fyzikálním polem

Středoškolská technika Jednoduchý projektor

Seznam součástek. A. Seznam prvků soupravy GON. Rozměry (cm) nebo Poloměry* (cm) Značka Název prvku

VLNOVÁ OPTIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Optika - 3. ročník

Fyzika aplikovaná v geodézii

Jednoduchý elektrický obvod

Software Dynamická geometrie v optice. Andreas Ulovec Andreas.Ulovec@univie.ac.at

Výukový materiál zpracován v rámci operačního projektu EU peníze školám Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/

F - Lom světla a optické přístroje

Nejdůležitější pojmy a vzorce učiva fyziky II. ročníku

Fyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM. F3240 Fyzikální praktikum 2

VY_52_INOVACE_2NOV67. Autor: Mgr. Jakub Novák. Datum: Ročník: 9.

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE. Úloha 6: Geometrická optika. Abstrakt

Transkript:

Zavádění inovativních metod a výukových materiálů do přírodovědných předmětů na Gymnáziu v Krnově 07_10_Zobrazování optickými soustavami 1 Ing. Jakub Ulmann

Zobrazování optickými soustavami 1. Optické zobrazování 2. Rovinné zrcadlo 3. Kulová zrcadla 4. Zobrazovací rovnice kulového zrcadla

1. Optické zobrazování - je postup, kterým získáváme optické obrazy předmětů. Je založeno na obecných principech paprskové optiky: 1. přímočaré šíření světla, 2. zákon odrazu, 3. zákon lomu, 4. nezávislost chodu světelných paprsků. Paprsková (geometrická) optika je část optiky, v níž se při popisu šíření světla používá model světelného paprsku. Všechna tělesa, z nichž vychází světlo, nebo která světlo odráží, nazýváme viditelná tělesa. Z každého bodu viditelného tělesa vychází rozbíhavý svazek paprsků.

Optická soustava - je soustava optických prostředí a jejich rozhraní, která mění směr chodu světelných paprsků (oko, zrcadlo, čočka, fotoaparát, mikroskop aj.).

Příklad optické soustavy oko. Viditelné těleso nazýváme předmět. Oko mění rozbíhavý svazek na sbíhavý a v průsečíku P / vznikne obraz předmětu (bodu) P.

Obraz předmětu může být skutečný nebo zdánlivý: 1. skutečný (reálný) Lom paprsků v čočce je často zjednodušeně rýsován jako na tomto obrázku. Ve skutečnosti se každý paprsek láme dvakrát na rozhranní prostředí! Tvoří-li paprsky vlivem optické soustavy sbíhavý svazek, skutečný obraz předmětu je v jejich průsečíku. Skutečný obraz je možné zachytit na stínítko. Např. obraz při promítání na stěnu z projektoru.

2. zdánlivý (neskutečný, virtuální) Umístíme-li předmět blíže k čočce Tvoří-li paprsky rozbíhavý svazek, obraz předmětu je v průsečíku přímek vedených v opačném směru. Pomocí čočky v oku můžeme paprsky spojit. Neskutečný obraz není možné zachytit na stínítko. Např. obraz, který vidíme v zrcadle.

2. Rovinné zrcadlo Zrcadla jsou tělesa s optickou plochou určenou k odrazu světla (skleněná plocha natřená zezadu cínovým amalgámem nebo stříbrem, vyleštěná kovová plocha apod.). Pro běžné potřeby se chrání kovová vrstva sklem. Pro profesionální účely se používají zrcadla s lesklou kovovou plochou nanesenou na vnějším povrchu skla (nevzniká zdvojený obraz).

Zrcadla mohou být rovinná, kulová a parabolická.

Zobrazení rovinným zrcadlem Paprsky po odrazu jsou rozbíhavé obraz je zdánlivý. Při pohledu okem vidíme tento obraz v průsečíku zpětně prodloužených paprsků, tedy v prostoru za zrcadlem. Kdybychom do bodu P' položili papír, žádný obraz by se tam nevytvořil.

Zobrazovací rovnice rovinného zrcadla a - předmětová vzdálenost a / - obrazová vzdálenost

Vlastnosti obrazu zobrazovaného předmětu: zdánlivý vzpřímený (přímý) stejně veliký obraz je stranově převrácený osově souměrný podle roviny zrcadla

Zrcadla vytvářejí obraz předmětů: a) na základě lomu světla, b) na základě ohybu světla, c) na základě odrazu světla, d) na základě interference světla. Test Obraz předmětu vytvořený rovinným zrcadlem je: a) převrácený a skutečný, b) přímý a skutečný, c) převrácený a neskutečný, d) přímý a neskutečný.

Obraz předmětu vytvořený rovinným zrcadlem je: a) souměrný s předmětem podle roviny zrcadla, b) souměrný s předmětem podle roviny kolmé k rovině zrcadla, c) osově souměrný s předmětem vzhledem k normále roviny zrcadla, d) souměrný se zrcadlem. Test

3. Kulová zrcadla - jsou zrcadla, jejichž zrcadlící plochu tvoří část povrchu koule (kulový vrchlík). 1. Duté kulové zrcadlo - světlo odráží vnitřní plocha koule. 2. Vypuklé kulové zrcadlo - světlo odráží vnější plocha koule.

Duté kulové zrcadlo Základní pojmy C střed optické plochy o optická osa zrcadla V vrchol zrcadla r poloměr křivosti zrcadla

Význačné směry paprsků Paprsky rovnoběžné s optickou osou se po odrazu protínají v bodě na optické ose. Tento bod se nazývá ohnisko F. U parabolického zrcadla toto platí pro všechny rovnoběžné paprsky, u kulového pro paprsky v blízkosti osy.

Paprsky procházející ohniskem se po odrazu šíří rovnoběžně s optickou osou.

Paprsky procházející středem optické plochy C se po odrazu šíří právě opačným směrem.

Paprsky dopadající do vrcholu V se odrážejí pod stejným úhlem od optické osy.

Označení vzdáleností od zrcadla a o y C y / F f V r 2 f / a a předmětová vzdálenost a / obrazová vzdálenost f ohnisková vzdálenost

Geometrická konstrukce obrazu předmětu Předmět je daleko od zrcadla a > r o y Vlastnosti obrazu předmětu: Obraz je převrácený, zmenšený a skutečný. Ve skutečnosti je obraz bodu tvořen všemi paprsky, které dopadají na zrcadlo.

Geometrická konstrukce obrazu předmětu a r y F Obraz je převrácený, stejně velký jako předmět a skutečný.

Geometrická konstrukce obrazu předmětu r > a > f y F Obraz je převrácený, zvětšený a skutečný.

Geometrická konstrukce obrazu předmětu a f y F Obraz leží v nekonečnu před zrcadlem.

Geometrická konstrukce obrazu předmětu a < f F y Obraz leží za zrcadlem, je neskutečný, přímý a zvětšený. Př. 1: Zubní lékaři používají k prohlídkám zubů malé duté zrcadlo. Jaký obraz v něm lékař vidí?

Vypuklé kulové zrcadlo Význačné směry paraxiálních paprsků f < 0, r < 0 F Paprsky rovnoběžné s optickou osou - po odrazu se po prodloužení v opačném směru protínají v bodě na optické ose. Bod je neskutečné ohnisko F.

Paprsky směřující do ohniska - po odrazu se šíří rovnoběžně s optickou osou. f < 0, r < 0

Paprsky směřující do středu optické plochy C - se po odrazu šíří právě opačným směrem. f < 0, r < 0 F

Geometrická konstrukce obrazu předmětu y F Obraz je neskutečný, přímý a zmenšený.

4. Zobrazovací rovnice kulového zrcadla o y C y / a F f V 1 a 1 / a r 2 f 1 f 2 r / a a předmětová vzdálenost a / obrazová vzdálenost f ohnisková vzdálenost

Součet převrácených hodnot předmětové a obrazové vzdálenosti se rovná převrácené hodnotě ohniskové vzdálenosti. Znaménková konvence: - a, a /, r, f před zrcadlem mají kladnou hodnotu, - a /, r, f za zrcadlem mají zápornou hodnotu. Pro duté kulové zrcadlo r > 0, f > 0. Př. 1: Při pokusu s dutým zrcadlem s ohniskovou vzdáleností f = 25 cm bylo zrcátko umístěno 80 cm od svíčky. Zmenšený převrácený obraz svíčky se vytvořil na stínítku ve vzdálenosti 35 cm od zrcátka. Dosazením do zobrazovací rovnice zjisti, zda tyto naměřené hodnoty odpovídají teoretickým předpokladům.

Př. 2: Urči v jaké vzdálenosti od zrcátka s ohniskovou vzdáleností 25 cm se vytvoří obraz svíčky, která se nachází a) 60 cm od zrcátka, b) 4 m od zrcátka, c) 10 m od zrcátka, d) hodně daleko. Budeme počítat 4 krát stejný příklad upravíme si základní rovnici. Při velké vzdálenosti budou paprsky prakticky rovnoběžné a obraz bude ve stejné vzdálenosti jako ohnisko.

Příčné zvětšení - je poměr výšky obrazu y / a předmětu y. Z podobnosti trojúhelníků a znaménkové konvence: Z / y y a / a a / f f a f f Pro příčné zvětšení platí: Z < 0 - obraz je převrácený, Z > 0 - obraz je přímý Z > 1 - obraz je zvětšený, Z < 1 - obraz je zmenšený Z = 1 - obraz je stejně velký jako předmět

Př. 3: Při pokusu s dutým zrcadlem s ohniskovou vzdáleností f = 25 cm bylo zrcátko umístěno 80 cm od svíčky. Zmenšený převrácený obraz svíčky se vytvořil na stínítku ve vzdálenosti 35 cm od zrcátka. Určete velikost obrazu plamene, který má na výšku 3 cm. Př. 4: Předmět vysoký 2 cm stojí kolmo k optické ose ve vzdálenosti 12 cm od vrcholu kulového zrcadla s poloměrem křivosti 16 cm. Určete polohu a vlastnosti obrazu, je-li zrcadlo a) duté, b) vypuklé.

Kulová vada zrcadla o C F o C F Paprsky rovnoběžné s optickou osou mimo paraxiální prostor se neprotínají v ohnisku (obraz je neostrý). Parabolické zrcadlo odstraňuje kulovou vadu.

Využití zrcadel 1. dutá kulová zrcadla - v osvětlovací technice (reflektory), - světlomety automobilů apod.

2. vypuklá kulová zrcadla - v nepřehledných zatáčkách, - zpětná zrcátka v autě, - v dalekohledech

Vysvětlete, co je na obrázcích.

Je-li a > r, obraz vytvořený dutým kulovým zrcadlem je: a) přímý, zmenšený, skutečný, b) převrácený, zmenšený, skutečný, c) přímý, zvětšený, neskutečný, d) převrácený, zvětšený, neskutečný. Test Je-li a = r, obraz vytvořený dutým kulovým zrcadlem je: a) přímý, zmenšený, skutečný, b) přímý, skutečný, stejně velký jako předmět, c) přímý, zvětšený, neskutečný, d) převrácený, skutečný, stejně velký jako předmět.

Test Je-li a < f, obraz vytvořený dutým kulovým zrcadlem je: a) přímý, zvětšený, neskutečný, b) převrácený, zmenšený, skutečný, c) přímý, zvětšený, skutečný, d) převrácený, zvětšený, neskutečný. Obraz vytvořený vypuklým kulovým zrcadlem je: a) přímý, zvětšený, neskutečný, b) převrácený, zmenšený, neskutečný, c) přímý, zmenšený, neskutečný, d) převrácený, zvětšený, neskutečný.

Př. 6.81: Do kterého bodu na optické ose dutého zrcadla je třeba umístit předmět, aby vznikl obraz poloviční velikosti? Zrcadlo má poloměr křivosti 40 cm.

Př. 6.83: Předmět je na optické ose 30 cm od vrcholu dutého zrcadla. Jeho obraz je 1,5krát větší než předmět. Určete vzdálenost obrazu od zrcadla a poloměr křivosti zrcadla.

Př. 6.84: Duté zrcadlo vytváří převrácený a 4krát zvětšený obraz. Určete ohniskovou vzdálenost zrcadla, je-li vzájemná vzdálenost předmětu a obrazu 90 cm.

Autor prezentace a ilustrací: Ing. Jakub Ulmann Fotografie použité v prezentaci: Na snímku 1: Ing. Jakub Ulmann Použitá literatura a zdroje: [1] RNDr. Milan Bednařík, CSc., doc. RNDr. Miroslava Široká, CSc.: Fyzika pro gymnázia Elektřina a magnetismus, Prometheus, Praha 2007 [2] Doc. RNDr. Oldřich Lepil, CSc., RNDr. Milan Bednařík, CSc., doc. RNDr. Miroslava Široká, CSc.: Fyzika Sbírka úloh pro střední školy, Prometheus, Praha 2010 [3] Mgr. Jaroslav Reichl, www.fyzika.jreichl.com [4] Mgr. Martin Krynický, www.realisticky.cz