Οπτικά πειράματα. Οφθαλμαπάτη. Οφθαλμαπάτη. Πείραμα στο σπίτι στη φυσική με αδράνεια

Σπασμένο μολύβι

Πειραματιστείτε με τα βέλη

Αυτό θα εκπλήξει όχι μόνο τα παιδιά, αλλά και τους ενήλικες!

Μπορείτε ακόμα να κάνετε μερικά πειράματα Piaget με παιδιά. Για παράδειγμα, πάρτε την ίδια ποσότητα νερού και ρίξτε το σε διαφορετικά ποτήρια (για παράδειγμα, φαρδιά και κοντά, και το δεύτερο - στενό και ψηλό.) Και μετά ρωτήστε ποιο έχει περισσότερο νερό;
Μπορείτε επίσης να βάλετε τον ίδιο αριθμό νομισμάτων (ή κουμπιά) σε δύο σειρές (η μία κάτω από την άλλη). Ρωτήστε αν η ποσότητα σε δύο σειρές είναι η ίδια. Στη συνέχεια, αφαιρώντας ένα νόμισμα από τη μία σειρά, απομακρύνετε το υπόλοιπο έτσι ώστε αυτή η σειρά να έχει το ίδιο μήκος με την επάνω. Και ρωτήστε ξανά αν είναι το ίδιο τώρα κ.λπ. Δοκιμάστε το - οι απαντήσεις πιθανότατα θα σας εκπλήξουν!

Ψευδαίσθηση Ebbinghaus ή κύκλοι Titchener- οπτική ψευδαίσθηση αντίληψης σχετικών μεγεθών. Η πιο διάσημη εκδοχή αυτής της ψευδαίσθησης είναι ότι δύο κύκλοι, ίδιου μεγέθους, τοποθετούνται δίπλα-δίπλα, με μεγάλους κύκλους γύρω από τον έναν από αυτούς, ενώ ο άλλος περιβάλλεται από μικρούς κύκλους. Σε αυτή την περίπτωση, ο πρώτος κύκλος φαίνεται μικρότερος από τον δεύτερο.

Οι δύο πορτοκαλί κύκλοι έχουν ακριβώς το ίδιο μέγεθος. Ωστόσο, ο αριστερός κύκλος φαίνεται μικρότερος

Ψευδαίσθηση Müller-Lyer

Η ψευδαίσθηση είναι ότι το τμήμα που πλαισιώνεται από τα "σημεία" φαίνεται πιο κοντό από το τμήμα που πλαισιώνεται από τα βέλη "ουρά". Η ψευδαίσθηση περιγράφηκε για πρώτη φορά από τον Γερμανό ψυχίατρο Franz Müller-Lyer το 1889.

Ή, για παράδειγμα, μια οπτική ψευδαίσθηση - πρώτα βλέπετε μαύρο και μετά λευκό

Ακόμα περισσότερες οφθαλμαπάτες

Και τέλος, το παιχνίδι της ψευδαίσθησης είναι το Thaumatrope.

Όταν περιστρέφετε γρήγορα ένα μικρό κομμάτι χαρτί με δύο σχέδια σε διαφορετικές πλευρές, γίνονται αντιληπτά ως ένα. Μπορείτε να φτιάξετε ένα τέτοιο παιχνίδι μόνοι σας σχεδιάζοντας ή κολλώντας τις αντίστοιχες εικόνες (αρκετές κοινές θαυματότροπες - λουλούδια και ένα βάζο, ένα πουλί και ένα κλουβί, ένα σκαθάρι και ένα βάζο) σε αρκετά χοντρό χαρτί και στερεώστε κορδόνια στα πλάγια για στρίψιμο. Ή ακόμα πιο εύκολο - στερεώστε το σε ένα ραβδί, σαν γλειφιτζούρι, και περιστρέψτε το γρήγορα ανάμεσα στις παλάμες σας.

Και μερικές ακόμα φωτογραφίες. Τι βλέπετε πάνω τους;

Παρεμπιπτόντως, στο κατάστημά μας μπορείτε να αγοράσετε έτοιμα κιτ για τη διεξαγωγή πειραμάτων στον τομέα των οπτικών ψευδαισθήσεων!

Εισαγωγή

1.Λογοτεχνική κριτική

1.1. Ιστορία της ανάπτυξης της γεωμετρικής οπτικής

1.2. Βασικές έννοιες και νόμοι γεωμετρική οπτική

1.3. Στοιχεία πρίσματος και οπτικά υλικά

2. Πειραματικό μέρος

2.1 Υλικά και πειραματικές μέθοδοι

2.2. Πειραματικά αποτελέσματα

2.2.1. Πειράματα επίδειξης χρησιμοποιώντας γυάλινο πρίσμα με γωνία διάθλασης 90º

2.2.2. Πειράματα επίδειξης χρησιμοποιώντας ένα γυάλινο πρίσμα γεμάτο με νερό, με γωνία διάθλασης 90º

2.2.3. Πειράματα επίδειξης χρησιμοποιώντας ένα κοίλο γυάλινο πρίσμα γεμάτο με αέρα, με γωνία διάθλασης 74º

2.3. Συζήτηση πειραματικών αποτελεσμάτων

Κατάλογος χρησιμοποιημένης βιβλιογραφίας

Εισαγωγή

Ο καθοριστικός ρόλος του πειράματος στη μελέτη της φυσικής στο σχολείο αντιστοιχεί στην κύρια αρχή των φυσικών επιστημών, σύμφωνα με την οποία το πείραμα είναι η βάση της γνώσης των φαινομένων. Τα πειράματα επίδειξης συμβάλλουν στη δημιουργία φυσικών εννοιών. Μεταξύ των πειραμάτων επίδειξης, μια από τις πιο σημαντικές θέσεις καταλαμβάνεται από πειράματα γεωμετρικής οπτικής, τα οποία καθιστούν δυνατή την ξεκάθαρη εμφάνιση της φυσικής φύσης του φωτός και την επίδειξη των βασικών νόμων της διάδοσης του φωτός.

Σε αυτή την εργασία, το πρόβλημα της εγκατάστασης πειραμάτων στη γεωμετρική οπτική χρησιμοποιώντας ένα πρίσμα in Λύκειο. Τα πιο οπτικά και ενδιαφέροντα πειράματα στην οπτική επιλέχθηκαν χρησιμοποιώντας εξοπλισμό που μπορεί να αγοραστεί από οποιοδήποτε σχολείο ή να γίνει ανεξάρτητα.

Ανασκόπηση της βιβλιογραφίας

1.1 Ιστορία της ανάπτυξης της γεωμετρικής οπτικής.

Η οπτική είναι μια από εκείνες τις επιστήμες, οι αρχικές ιδέες της οποίας προέκυψαν στην αρχαιότητα. Κατά τη διάρκεια της μακραίωνης ιστορίας του, γνώρισε συνεχή ανάπτυξη και σήμερα είναι μια από τις θεμελιώδεις φυσικές επιστήμες, εμπλουτισμένη από τις ανακαλύψεις ολοένα καινούργιων φαινομένων και νόμων.

Το πιο σημαντικό πρόβλημα στην οπτική είναι το ζήτημα της φύσης του φωτός. Οι πρώτες ιδέες για τη φύση του φωτός προέκυψαν στην αρχαιότητα. Οι αρχαίοι στοχαστές προσπάθησαν να κατανοήσουν την ουσία των φωτεινών φαινομένων με βάση τις οπτικές αισθήσεις. Οι αρχαίοι Ινδουιστές πίστευαν ότι το μάτι ήταν «φλογερής φύσης». Ο Έλληνας φιλόσοφος και μαθηματικός Πυθαγόρας (582-500 π.Χ.) και η σχολή του πίστευαν ότι οι οπτικές αισθήσεις προκύπτουν λόγω του γεγονότος ότι «θερμοί ατμοί» αναδύονται από τα μάτια στα αντικείμενα. Στην περαιτέρω ανάπτυξή τους, αυτές οι απόψεις πήραν μια πιο ξεκάθαρη μορφή με τη μορφή της θεωρίας των οπτικών ακτίνων, που αναπτύχθηκε από τον Ευκλείδη (300 π.Χ.). Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, η όραση οφείλεται στο γεγονός ότι από τα μάτια ρέουν «οπτικές ακτίνες», οι οποίες αγγίζουν το σώμα με τις άκρες τους και δημιουργούν οπτικές αισθήσεις. Ο Ευκλείδης είναι ο ιδρυτής του δόγματος της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός. Εφαρμόζοντας τα μαθηματικά στη μελέτη του φωτός, καθιέρωσε τους νόμους της ανάκλασης του φωτός από τους καθρέφτες. Πρέπει να σημειωθεί ότι για την κατασκευή μιας γεωμετρικής θεωρίας ανάκλασης φωτός από καθρέφτες, η φύση της προέλευσης του φωτός δεν έχει σημασία, αλλά μόνο η ιδιότητα της ευθύγραμμης διάδοσής του είναι σημαντική. Τα σχέδια που ανακάλυψε ο Ευκλείδης έχουν διατηρηθεί στη σύγχρονη γεωμετρική οπτική. Ο Ευκλείδης ήταν επίσης εξοικειωμένος με τη διάθλαση του φωτός. Σε μεταγενέστερο χρόνο, παρόμοιες απόψεις αναπτύχθηκαν από τον Πτολεμαίο (70-147 μ.Χ.). Έδωσαν μεγάλη προσοχή στη μελέτη των φαινομένων της διάθλασης του φωτός. Συγκεκριμένα, ο Πτολεμαίος έκανε πολλές μετρήσεις των γωνιών πρόσπτωσης και διάθλασης, αλλά δεν μπόρεσε να καθορίσει τον νόμο της διάθλασης. Ο Πτολεμαίος παρατήρησε ότι η θέση των φωτιστικών στον ουρανό αλλάζει λόγω της διάθλασης του φωτός στην ατμόσφαιρα.

Εκτός από τον Ευκλείδη, άλλοι αρχαίοι επιστήμονες γνώριζαν επίσης την επίδραση των κοίλων κατόπτρων. Στον Αρχιμήδη (287-212 π.Χ.) αποδίδεται το κάψιμο του εχθρικού στόλου χρησιμοποιώντας ένα σύστημα κοίλων κατόπτρων, με τα οποία συνέλεγε τις ακτίνες του ήλιου και τις κατεύθυνε προς τα ρωμαϊκά πλοία. Ένα ορισμένο βήμα προς τα εμπρός έκανε ο Εμπεδοκλής (492-432 π.Χ.), ο οποίος πίστευε ότι οι εκροές κατευθύνονταν από τα φωτεινά σώματα προς τα μάτια και οι εκροές προέρχονταν από τα μάτια προς τα σώματα. Όταν αυτές οι εκροές συναντώνται, προκύπτουν οπτικές αισθήσεις. Ο διάσημος Έλληνας φιλόσοφος, ιδρυτής του ατομισμού, Δημόκριτος (460-370 π.Χ.) απορρίπτει εντελώς την ιδέα των οπτικών ακτίνων. Σύμφωνα με τις απόψεις του Δημόκριτου, η όραση προκαλείται από την πτώση μικρών ατόμων που προέρχονται από αντικείμενα στην επιφάνεια του ματιού. Παρόμοιες απόψεις είχε αργότερα και ο Επίκουρος (341-270 π.Χ.). Αποφασιστικός αντίπαλος της «θεωρίας των οπτικών ακτίνων» ήταν ο διάσημος Έλληνας φιλόσοφος Αριστοτέλης (384-322 π.Χ.), ο οποίος πίστευε ότι η αιτία των οπτικών αισθήσεων βρίσκεται έξω από το ανθρώπινο μάτι. Ο Αριστοτέλης προσπάθησε να εξηγήσει τα χρώματα ως συνέπεια της ανάμειξης φωτός και σκότους.

Ας σημειωθεί ότι οι απόψεις των αρχαίων στοχαστών βασίζονταν κυρίως σε απλές παρατηρήσεις φυσικών φαινομένων. Η αρχαία φυσική δεν είχε τα απαραίτητα θεμέλια με τη μορφή πειραματικής έρευνας. Επομένως, η διδασκαλία των αρχαίων για τη φύση του φωτός είναι εικαστική. Ωστόσο, παρόλο που αυτές οι απόψεις είναι ως επί το πλείστον απλώς λαμπρές εικασίες, σίγουρα είχαν μεγάλη επιρροή στην περαιτέρω ανάπτυξη της οπτικής.

Ο Άραβας φυσικός Alhazen (1038) ανέπτυξε μια σειρά ζητημάτων στην οπτική στην έρευνά του. Μελέτησε το μάτι, τη διάθλαση του φωτός, την αντανάκλαση του φωτός σε κοίλους καθρέφτες. Μελετώντας τη διάθλαση του φωτός, ο Algazei, σε αντίθεση με τον Πτολεμαίο, απέδειξε ότι οι γωνίες πρόσπτωσης και διάθλασης δεν είναι ανάλογες, κάτι που αποτέλεσε το έναυσμα για περαιτέρω έρευνα προκειμένου να βρεθεί ο νόμος της διάθλασης. Ο Alhazen είναι εξοικειωμένος με τη μεγεθυντική δύναμη των σφαιρικών τμημάτων γυαλιού. Στο ζήτημα της φύσης του φωτός, ο Alhazen παίρνει τη σωστή θέση, απορρίπτοντας τη θεωρία των οπτικών ακτίνων. Ο Algazen προέρχεται από την ιδέα ότι οι ακτίνες εκπέμπονται από κάθε σημείο ενός φωτεινού αντικειμένου, οι οποίες, φτάνοντας στο μάτι, προκαλούν οπτικές αισθήσεις. Ο Αλχάζεν πίστευε ότι το φως είχε μια πεπερασμένη ταχύτητα διάδοσης, η οποία από μόνη της αντιπροσώπευε ένα σημαντικό βήμα στην κατανόηση της φύσης του φωτός. Ο Αλχάζεν έδωσε τη σωστή εξήγηση για το γεγονός ότι ο Ήλιος και η Σελήνη φαίνονται μεγαλύτεροι στον ορίζοντα παρά στο ζενίθ. το εξήγησε ως εξαπάτηση συναισθημάτων.

Αναγέννηση. Στον τομέα της επιστήμης σταδιακά κερδίζει η πειραματική μέθοδος μελέτης της φύσης. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, μια σειρά από εξαιρετικές εφευρέσεις και ανακαλύψεις έγιναν στην οπτική. Ο Francis Maurolicus (1494 -1575) πιστώνεται ότι παρείχε μια αρκετά ακριβή εξήγηση της δράσης των γυαλιών. Ο Mavrolik διαπίστωσε επίσης ότι οι κοίλοι φακοί δεν συλλέγουν, αλλά διασκορπίζουν τις ακτίνες. Διαπίστωσε ότι ο φακός είναι το πιο σημαντικό μέρος του ματιού και έκανε ένα συμπέρασμα σχετικά με τα αίτια της υπερμετρωπίας και της μυωπίας ως συνέπειες της μη φυσιολογικής διάθλασης του φωτός από τον φακό. Ο Mavrolik έδωσε τη σωστή εξήγηση για τον σχηματισμό εικόνων του Ήλιου που παρατηρήθηκαν όταν οι ηλιακές ακτίνες περνούν από μικρές τρύπες. Στη συνέχεια θα πρέπει να ονομάσουμε τον Ιταλό Porta (1538-1615), ο οποίος το 1589 εφηύρε την κάμερα obscura - το πρωτότυπο της μελλοντικής κάμερας. Λίγα χρόνια αργότερα, εφευρέθηκαν τα βασικά οπτικά όργανα - το μικροσκόπιο και το τηλεσκόπιο.

Η εφεύρεση του μικροσκοπίου (1590) συνδέεται με το όνομα του Ολλανδού κύριου οπτικού Zachary Jansen. Τα σκοπευτικά στίγματα άρχισαν να κατασκευάζονται περίπου ταυτόχρονα (1608-1610) από τους Ολλανδούς οπτικούς Zachary Jansen, Jacob Metius και Hans Lippershey. Η εφεύρεση αυτών των οπτικών οργάνων οδήγησε τα επόμενα χρόνια σε σημαντικές ανακαλύψεις στην αστρονομία και τη βιολογία. Ο Γερμανός φυσικός και αστρονόμος N. Kepler (1571-1630) έγραψε θεμελιώδη έργα για τη θεωρία των οπτικών οργάνων και της φυσιολογικής οπτικής, ιδρυτής των οποίων μπορεί να αποκαλείται δικαίως. Ο Kepler εργάστηκε πολύ στη μελέτη της διάθλασης του φωτός.

Η αρχή του Φερμά, που πήρε το όνομά του από τον Γάλλο επιστήμονα Πιερ Φερμά (1601-1665), είχε μεγάλη σημασία για τη γεωμετρική οπτική. Αυτή η αρχή καθιέρωσε ότι το φως μεταξύ δύο σημείων ταξιδεύει κατά μήκος μιας διαδρομής που απαιτεί ελάχιστο χρόνο για να ταξιδέψει. Από αυτό προκύπτει ότι ο Fermat, σε αντίθεση με τον Descartes, θεωρούσε την ταχύτητα διάδοσης του φωτός πεπερασμένη. Ο διάσημος Ιταλός φυσικός Γαλιλαίος (1564-1642) δεν διεξήγαγε συστηματική εργασία αφιερωμένη στη μελέτη των φαινομένων φωτός. Ωστόσο, πραγματοποίησε και εργασίες στην οπτική που έφεραν αξιοσημείωτα αποτελέσματα στην επιστήμη. Ο Γαλιλαίος βελτίωσε το τηλεσκόπιο και το εφάρμοσε αρχικά στην αστρονομία, όπου έκανε εξαιρετικές ανακαλύψεις που βοήθησαν να τεκμηριωθούν οι νεότερες απόψεις για τη δομή του Σύμπαντος, με βάση το ηλιοκεντρικό σύστημα του Κοπέρνικου. Ο Galileo κατάφερε να δημιουργήσει ένα τηλεσκόπιο με μεγέθυνση πλαισίου 30, που ήταν πολλές φορές μεγαλύτερη από τη μεγέθυνση των τηλεσκοπίων των πρώτων εφευρετών του. Με τη βοήθειά του, ανακάλυψε βουνά και κρατήρες στην επιφάνεια της Σελήνης, ανακάλυψε δορυφόρους κοντά στον πλανήτη Δία, ανακάλυψε την αστρική δομή του Γαλαξία, κ.λπ. Ο Γαλιλαίος προσπάθησε να μετρήσει την ταχύτητα του φωτός σε επίγειες συνθήκες, αλλά δεν τα κατάφερε λόγω της αδυναμίας των πειραματικών μέσων που διατίθενται για το σκοπό αυτό . Επομένως, ο Galileo είχε ήδη σωστές ιδέες σχετικά τελική ταχύτηταδιάδοση του φωτός. Ο Γαλιλαίος παρατήρησε επίσης ηλιακές κηλίδες. Η προτεραιότητα της ανακάλυψης των ηλιακών κηλίδων από τον Γαλιλαίο αμφισβητήθηκε από τον Ιησουίτη επιστήμονα Pater Scheiner (1575-1650), ο οποίος έκανε ακριβείς παρατηρήσεις ηλιακών κηλίδων και ηλιακών φύλλων χρησιμοποιώντας ένα τηλεσκόπιο σχεδιασμένο σύμφωνα με το σχέδιο του Kepler. Το αξιοσημείωτο με το έργο του Scheiner είναι ότι μετέτρεψε το τηλεσκόπιο σε συσκευή προβολής, επεκτείνοντας το προσοφθάλμιο περισσότερο από όσο ήταν απαραίτητο για καθαρή όραση με το μάτι, γεγονός που επέτρεψε τη λήψη μιας εικόνας του Ήλιου στην οθόνη και την επίδειξη της σε ποικίλες βαθμούς μεγέθυνσης σε πολλά άτομα ταυτόχρονα.

Ο 17ος αιώνας χαρακτηρίζεται από περαιτέρω πρόοδο σε διάφορους τομείς της επιστήμης, της τεχνολογίας και της παραγωγής. Τα μαθηματικά γνωρίζουν σημαντική ανάπτυξη. Σε διάφορες ευρωπαϊκές χώρες δημιουργούνται επιστημονικές εταιρείες και ακαδημίες που ενώνουν επιστήμονες. Χάρη σε αυτό, η επιστήμη γίνεται διαθέσιμη σε ευρύτερους κύκλους, γεγονός που συμβάλλει στη δημιουργία διεθνών συνδέσεων στην επιστήμη. Στο δεύτερο μισό του 17ου αιώνα, τελικά κέρδισε η πειραματική μέθοδος μελέτης των φυσικών φαινομένων.

Οι μεγαλύτερες ανακαλύψεις αυτής της περιόδου συνδέονται με το όνομα του λαμπρού Άγγλου φυσικού και μαθηματικού Isaac Newton / (1643-1727). Η πιο σημαντική πειραματική ανακάλυψη του Νεύτωνα στην οπτική ήταν η διασπορά του φωτός σε ένα πρίσμα (1666). Μελετώντας τη διέλευση μιας δέσμης λευκού φωτός μέσα από ένα τριγωνικό πρίσμα, ο Νεύτων ανακάλυψε ότι μια δέσμη λευκού φωτός χωρίζεται σε μια άπειρη συλλογή έγχρωμων ακτίνων σχηματίζοντας ένα συνεχές φάσμα. Από αυτά τα πειράματα βγήκε το συμπέρασμα ότι το λευκό φως είναι μια σύνθετη ακτινοβολία. Ο Νεύτων εκτέλεσε επίσης το αντίθετο πείραμα, χρησιμοποιώντας έναν φακό για να συλλέξει έγχρωμες ακτίνες που σχηματίστηκαν αφού μια δέσμη λευκού φωτός πέρασε μέσα από ένα πρίσμα. Ως αποτέλεσμα, έλαβε και πάλι λευκό φως. Τέλος, ο Newton πειραματίστηκε με την ανάμειξη χρωμάτων χρησιμοποιώντας έναν περιστρεφόμενο κύκλο χωρισμένο σε διάφορους τομείς, χρωματισμένο στα κύρια χρώματα του φάσματος. Όταν ο δίσκος περιστρεφόταν γρήγορα, όλα τα χρώματα ενώθηκαν σε ένα, δημιουργώντας την εντύπωση του λευκού.

Ο Νεύτων έθεσε τα αποτελέσματα αυτών των θεμελιωδών πειραμάτων ως βάση για τη θεωρία των χρωμάτων, την οποία κανένας από τους προκατόχους του δεν είχε καταφέρει προηγουμένως να επιτύχει. Σύμφωνα με τη χρωματική θεωρία, το χρώμα ενός σώματος καθορίζεται από εκείνες τις ακτίνες του φάσματος που αυτό το σώμα ανακλά. το σώμα απορροφά άλλες ακτίνες.

1.2 Βασικές έννοιες και νόμοι της γεωμετρικής οπτικής.Ο κλάδος της οπτικής, που βασίζεται στην ιδέα των ακτίνων φωτός ως ευθείες γραμμές κατά μήκος των οποίων διαδίδεται η φωτεινή ενέργεια, ονομάζεται γεωμετρική οπτική. Αυτό το όνομα δόθηκε επειδή όλα τα φαινόμενα της διάδοσης του φωτός εδώ μπορούν να μελετηθούν με γεωμετρικές κατασκευές της διαδρομής των ακτίνων, λαμβάνοντας υπόψη τον νόμο της ανάκλασης και της διάθλασης του φωτός. Αυτός ο νόμος είναι η βάση της γεωμετρικής οπτικής.

Ωστόσο, όπου μιλάμε για φαινόμενα που περιλαμβάνουν την αλληλεπίδραση του φωτός με εμπόδια των οποίων οι διαστάσεις είναι αρκετά μικρές, οι νόμοι της γεωμετρικής οπτικής αποδεικνύονται ανεπαρκείς και είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν οι νόμοι της οπτικής κυμάτων. Η γεωμετρική οπτική καθιστά δυνατή την ανάλυση των βασικών φαινομένων που σχετίζονται με τη διέλευση του φωτός μέσω των φακών και άλλων οπτικών συστημάτων, καθώς και με την ανάκλαση του φωτός από τους καθρέφτες. Η έννοια της δέσμης φωτός ως απείρως λεπτής δέσμης φωτός που διαδίδεται σε ευθεία γραμμή οδηγεί φυσικά στους νόμους της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός και της ανεξάρτητης διάδοσης των δεσμών φωτός. Αυτοί οι νόμοι, μαζί με τους νόμους της διάθλασης και της ανάκλασης του φωτός, είναι οι βασικοί νόμοι της γεωμετρικής οπτικής, που όχι μόνο εξηγούν πολλά φυσικά φαινόμενα, αλλά επιτρέπουν επίσης υπολογισμούς και σχεδιασμό οπτικών οργάνων. Όλοι αυτοί οι νόμοι καθιερώθηκαν αρχικά ως εμπειρικοί, δηλαδή βασισμένοι σε πειράματα και παρατηρήσεις.

Διδακτικό υλικό

Διάδοση του Φωτός

Όπως γνωρίζουμε, ένας τύπος μεταφοράς θερμότητας είναι η ακτινοβολία. Με την ακτινοβολία, η μεταφορά ενέργειας από το ένα σώμα στο άλλο μπορεί να συμβεί ακόμη και σε κενό. Υπάρχουν διάφοροι τύποι ακτινοβολίας, ένας από αυτούς είναι το ορατό φως.

Τα φωτισμένα σώματα θερμαίνονται σταδιακά. Αυτό σημαίνει ότι το φως είναι πραγματικά ακτινοβολία.

Τα φαινόμενα φωτός μελετώνται από έναν κλάδο της φυσικής που ονομάζεται οπτική. Η λέξη "οπτική" στα ελληνικά σημαίνει "ορατό", επειδή το φως είναι μια ορατή μορφή ακτινοβολίας.

Η μελέτη των φωτεινών φαινομένων είναι εξαιρετικά σημαντική για τον άνθρωπο. Άλλωστε, λαμβάνουμε περισσότερο από το ενενήντα τοις εκατό των πληροφοριών μέσω της όρασης, δηλαδή της ικανότητας αντίληψης φωτεινών αισθήσεων.

Τα σώματα που εκπέμπουν φως ονομάζονται πηγές φωτός - φυσικές ή τεχνητές.

Παραδείγματα φυσικών πηγών φωτός είναι ο Ήλιος και άλλα αστέρια, οι κεραυνοί, τα φωτεινά έντομα και τα φυτά. Οι πηγές τεχνητού φωτός είναι ένα κερί, μια λάμπα, ένας καυστήρας και πολλά άλλα.

Σε οποιαδήποτε πηγή φωτός, η ενέργεια καταναλώνεται κατά την ακτινοβολία.

Ο ήλιος εκπέμπει φως χάρη στην ενέργεια από πυρηνικές αντιδράσεις που συμβαίνουν στα βάθη του.

Μια λάμπα κηροζίνης μετατρέπει την ενέργεια που απελευθερώνεται όταν η κηροζίνη καίγεται σε φως.

Αντανάκλαση φωτός

Ένα άτομο βλέπει μια πηγή φωτός όταν μια ακτίνα που προέρχεται από αυτήν την πηγή εισέρχεται στο μάτι. Εάν το σώμα δεν είναι πηγή, τότε το μάτι μπορεί να αντιληφθεί ακτίνες από κάποια πηγή που αντανακλάται από αυτό το σώμα, δηλαδή να πέφτει στην επιφάνεια αυτού του σώματος και έτσι να αλλάξει την κατεύθυνση της περαιτέρω διάδοσης. Το σώμα που αντανακλά τις ακτίνες γίνεται η πηγή του ανακλώμενου φωτός.

Οι ακτίνες που πέφτουν στην επιφάνεια του σώματος αλλάζουν την κατεύθυνση της περαιτέρω διάδοσης. Όταν ανακλάται, το φως επιστρέφει στο ίδιο μέσο από το οποίο έπεσε στην επιφάνεια του σώματος. Το σώμα που αντανακλά τις ακτίνες γίνεται η πηγή του ανακλώμενου φωτός.

Όταν ακούμε αυτή τη λέξη «αντανάκλαση», πρώτα απ 'όλα, μας θυμίζει ένας καθρέφτης. Οι επίπεδοι καθρέφτες χρησιμοποιούνται συχνότερα στην καθημερινή ζωή. Χρησιμοποιώντας έναν επίπεδο καθρέφτη, μπορείτε να πραγματοποιήσετε ένα απλό πείραμα για να καθορίσετε τον νόμο με τον οποίο ανακλάται το φως. Ας τοποθετήσουμε το φωτιστικό σε ένα φύλλο χαρτιού που βρίσκεται στο τραπέζι έτσι ώστε μια λεπτή δέσμη φωτός να βρίσκεται στο επίπεδο του τραπεζιού. Σε αυτήν την περίπτωση, η δέσμη φωτός θα γλιστρήσει πάνω από την επιφάνεια του φύλλου χαρτιού και θα μπορούμε να τη δούμε.

Ας εγκαταστήσουμε έναν επίπεδο καθρέφτη κάθετα στη διαδρομή μιας λεπτής δέσμης φωτός. Μια δέσμη φωτός θα αντανακλάται από αυτό. Μπορείτε να βεβαιωθείτε ότι η ανακλώμενη δέσμη, όπως η δέσμη που προσπίπτει στον καθρέφτη, ολισθαίνει κατά μήκος του χαρτιού στο επίπεδο του τραπεζιού. Σημειώστε με ένα μολύβι σε ένα κομμάτι χαρτί αμοιβαία διευθέτησηκαι οι δέσμες φωτός και ο καθρέφτης. Ως αποτέλεσμα, λαμβάνουμε ένα διάγραμμα του πειράματος.Η γωνία μεταξύ της προσπίπτουσας δέσμης και της κάθετης που αποκαθίσταται στην ανακλώσα επιφάνεια στο σημείο πρόσπτωσης ονομάζεται συνήθως γωνία πρόσπτωσης στην οπτική. Η γωνία μεταξύ της ίδιας κάθετης και της ανακλώμενης ακτίνας είναι η γωνία ανάκλασης. Τα αποτελέσματα του πειράματος έχουν ως εξής:

1. Η προσπίπτουσα ακτίνα, η ανακλώμενη ακτίνα και η κάθετη στην ανακλώσα επιφάνεια που ανακατασκευάστηκε στο σημείο πρόσπτωσης βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο.
2. Γωνία πρόσπτωσης ίσο με γωνίααντανακλάσεις. Αυτά τα δύο συμπεράσματα αντιπροσωπεύουν το νόμο της ανάκλασης.

Κοιτάζοντας έναν επίπεδο καθρέφτη, βλέπουμε εικόνες αντικειμένων που βρίσκονται μπροστά του. Αυτές οι εικόνες επαναλαμβάνονται ακριβώς εμφάνισηείδη. Φαίνεται ότι αυτά τα διπλά αντικείμενα βρίσκονται πίσω από την επιφάνεια του καθρέφτη.

Σκεφτείτε την εικόνα μιας σημειακής πηγής σε ένα επίπεδο κάτοπτρο. Για να γίνει αυτό, θα σχεδιάσουμε αυθαίρετα αρκετές ακτίνες από την πηγή, θα κατασκευάσουμε τις αντίστοιχες ανακλώμενες ακτίνες και στη συνέχεια θα κατασκευάσουμε προεκτάσεις των ανακλώμενων ακτίνων πέρα ​​από το επίπεδο του καθρέφτη. Όλες οι συνέχειες των ακτίνων θα τέμνονται πίσω από το επίπεδο του καθρέφτη σε ένα σημείο: αυτό το σημείο είναι η εικόνα της πηγής.

Εφόσον δεν είναι οι ίδιες οι ακτίνες που συγκλίνουν στην εικόνα, αλλά μόνο οι συνέχειές τους, στην πραγματικότητα δεν υπάρχει εικόνα σε αυτό το σημείο: μας φαίνεται μόνο ότι οι ακτίνες πηγάζουν από αυτό το σημείο. Μια τέτοια εικόνα συνήθως ονομάζεται φανταστική.

Διάθλαση φωτός

Όταν το φως φτάσει στη διεπαφή μεταξύ δύο μέσων, μέρος του ανακλάται, ενώ το άλλο μέρος διέρχεται από το όριο, διαθλώντας, δηλαδή αλλάζοντας την κατεύθυνση περαιτέρω διάδοσης.

Ένα νόμισμα βυθισμένο στο νερό μας φαίνεται μεγαλύτερο από ό,τι όταν απλώνεται στο τραπέζι. Ένα μολύβι ή ένα κουτάλι που τοποθετείται σε ένα ποτήρι νερό μας φαίνεται σπασμένο: το μέρος στο νερό φαίνεται ανασηκωμένο και ελαφρώς μεγεθυσμένο. Αυτά και πολλά άλλα οπτικά φαινόμενα εξηγούνται από τη διάθλαση του φωτός.

Η διάθλαση του φωτός οφείλεται στο ότι διαφορετικά περιβάλλοντατο φως ταξιδεύει με διαφορετικές ταχύτητες.

Η ταχύτητα διάδοσης του φωτός σε ένα δεδομένο μέσο χαρακτηρίζει την οπτική πυκνότητα αυτού του μέσου: όσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα του φωτός σε ένα δεδομένο μέσο, ​​τόσο μικρότερη είναι η οπτική του πυκνότητα.

Πώς αλλάζει η γωνία διάθλασης όταν το φως περνά από αέρα σε νερό και όταν το φως περνά από νερό σε αέρα; Τα πειράματα δείχνουν ότι όταν μετακινείται από τον αέρα στο νερό, η γωνία διάθλασης αποδεικνύεται μικρότερη από τη γωνία πρόσπτωσης. Και αντίστροφα: όταν περνάμε από το νερό στον αέρα, η γωνία διάθλασης αποδεικνύεται μεγαλύτερη από τη γωνία πρόσπτωσης.

Από τα πειράματα για τη διάθλαση του φωτός, δύο γεγονότα έγιναν προφανή: 1. Η προσπίπτουσα ακτίνα, η διαθλασμένη ακτίνα και η κάθετη στη διεπιφάνεια των δύο μέσων, που αποκαταστάθηκαν στο σημείο πρόσπτωσης, βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο.

1. Όταν μετακινούμαστε από ένα οπτικά πυκνότερο μέσο σε ένα οπτικά λιγότερο πυκνό μέσο, ​​η γωνία διάθλασης είναι μεγαλύτερη από τη γωνία πρόσπτωσης.Όταν μετακινούμαστε από ένα οπτικά λιγότερο πυκνό μέσο σε ένα οπτικά πυκνότερο, η γωνία διάθλασης είναι μικρότερη από τη γωνία πρόσπτωσης.

Ένα ενδιαφέρον φαινόμενο μπορεί να παρατηρηθεί εάν η γωνία πρόσπτωσης αυξάνεται σταδιακά καθώς το φως περνά σε ένα οπτικά λιγότερο πυκνό μέσο. Η γωνία διάθλασης σε αυτή την περίπτωση, όπως είναι γνωστό, είναι μεγαλύτερη από τη γωνία πρόσπτωσης και, με την αύξηση της γωνίας πρόσπτωσης, η γωνία διάθλασης θα αυξηθεί επίσης. Σε μια ορισμένη τιμή της γωνίας πρόσπτωσης, η γωνία διάθλασης θα γίνει ίση με 90°.

Θα αυξήσουμε σταδιακά τη γωνία πρόσπτωσης καθώς το φως περνά σε ένα οπτικά λιγότερο πυκνό μέσο. Καθώς αυξάνεται η γωνία πρόσπτωσης, αυξάνεται και η γωνία διάθλασης. Όταν η γωνία διάθλασης γίνει ίση με ενενήντα μοίρες, η διαθλασμένη ακτίνα δεν περνά στο δεύτερο μέσο από το πρώτο, αλλά ολισθαίνει στο επίπεδο της διεπαφής μεταξύ αυτών των δύο μέσων.

Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται ολική εσωτερική ανάκλαση και η γωνία πρόσπτωσης στην οποία εμφανίζεται ονομάζεται οριακή γωνία ολικής εσωτερικής ανάκλασης.

Το φαινόμενο της συνολικής εσωτερικής ανάκλασης χρησιμοποιείται ευρέως στην τεχνολογία. Αυτό το φαινόμενο είναι η βάση για τη χρήση εύκαμπτων οπτικών ινών μέσω των οποίων διέρχονται ακτίνες φωτός και αντανακλώνται επανειλημμένα από τους τοίχους.

Το φως δεν φεύγει από την ίνα λόγω της συνολικής εσωτερικής ανάκλασης. Μια απλούστερη οπτική συσκευή που χρησιμοποιεί ολική εσωτερική ανάκλαση είναι ένα αναστρέψιμο πρίσμα: αντιστρέφει την εικόνα, αντιστρέφοντας τις θέσεις των ακτίνων που εισέρχονται σε αυτήν.

Εικόνα φακού

Ένας φακός του οποίου το πάχος είναι μικρό σε σύγκριση με τις ακτίνες των σφαιρών που σχηματίζουν την επιφάνεια αυτού του φακού ονομάζεται λεπτός. Στη συνέχεια, θα εξετάσουμε μόνο λεπτούς φακούς. Στα οπτικά διαγράμματα, οι λεπτοί φακοί απεικονίζονται ως τμήματα με βέλη στα άκρα. Ανάλογα με την κατεύθυνση των βελών, τα διαγράμματα διακρίνουν μεταξύ συγκλίνων και αποκλίνων φακών.

Ας εξετάσουμε πώς μια δέσμη ακτίνων παράλληλη στον κύριο οπτικό άξονα διέρχεται από τους φακούς. Διέρχεται

συγκλίνον φακού, οι ακτίνες συγκεντρώνονται σε ένα σημείο. Έχοντας περάσει από έναν αποκλίνοντα φακό, οι ακτίνες αποκλίνουν σε διαφορετικές πλευρέςμε τέτοιο τρόπο ώστε όλες οι προεκτάσεις τους να συγκλίνουν σε ένα σημείο που βρίσκονται μπροστά από τον φακό.

Το σημείο στο οποίο συλλέγονται ακτίνες παράλληλες προς τον κύριο οπτικό άξονα μετά τη διάθλαση σε έναν συλλεκτικό φακό ονομάζεται κύρια εστίαση του φακού-F.

Σε έναν αποκλίνοντα φακό, ακτίνες παράλληλες προς τον κύριο οπτικό άξονά του διασκορπίζονται. Το σημείο στο οποίο συλλέγονται οι συνέχειες των διαθλασμένων ακτίνων βρίσκεται μπροστά από τον φακό και ονομάζεται κύρια εστίαση του αποκλίνοντος φακού.

Η εστίαση ενός αποκλίνοντος φακού λαμβάνεται στη διασταύρωση όχι των ίδιων των ακτίνων, αλλά των συνέχειών τους, επομένως είναι φανταστική, σε αντίθεση με έναν συγκλίνοντα φακό, ο οποίος έχει πραγματική εστίαση.

Ο φακός έχει δύο κύριες εστίες. Ξαπλώνουν και οι δύο ίσες αποστάσειςαπό το οπτικό κέντρο του φακού στον κύριο οπτικό άξονά του.

Η απόσταση από το οπτικό κέντρο του φακού μέχρι την εστίαση ονομάζεται συνήθως εστιακή απόσταση του φακού. Όσο περισσότερο αλλάζει ο φακός την κατεύθυνση των ακτίνων, τόσο μικρότερη είναι η εστιακή του απόσταση. Επομένως, η οπτική ισχύς ενός φακού είναι αντιστρόφως ανάλογη με την εστιακή του απόσταση.

Η οπτική ισχύς συνήθως υποδηλώνεται με το γράμμα "DE" και μετριέται σε διόπτρες. Για παράδειγμα, όταν γράφετε μια συνταγή για γυαλιά, υποδεικνύουν πόσες διόπτρες πρέπει να είναι η οπτική ισχύς του δεξιού και του αριστερού φακού.

διόπτρα (dopter) είναι η οπτική ισχύς ενός φακού του οποίου η εστιακή απόσταση είναι 1 m. Δεδομένου ότι οι συγκλίνοντες φακοί έχουν πραγματικές εστίες και οι αποκλίνοντες φακοί έχουν φανταστικές εστίες, συμφωνήσαμε να θεωρήσουμε την οπτική ισχύ των συγκλίνων φακών ως θετική τιμή και την οπτική ισχύ των αποκλίνων φακών ως αρνητική.

Ποιος καθιέρωσε το νόμο της ανάκλασης του φωτός;

Για τον 16ο αιώνα, η οπτική ήταν μια υπερσύγχρονη επιστήμη. Από μια γυάλινη μπάλα γεμάτη με νερό, η οποία χρησιμοποιήθηκε ως φακός εστίασης, προέκυψε ένας μεγεθυντικός φακός και από αυτόν ένα μικροσκόπιο και ένα τηλεσκόπιο. Η μεγαλύτερη θαλάσσια δύναμη εκείνη την εποχή, η Ολλανδία, χρειαζόταν καλά τηλεσκόπια για να εξετάσει εκ των προτέρων την επικίνδυνη ακτή ή να ξεφύγει εγκαίρως από τον εχθρό. Τα οπτικά εξασφάλιζαν την επιτυχία και την αξιοπιστία της πλοήγησης. Ως εκ τούτου, ήταν στην Ολλανδία που πολλοί επιστήμονες το μελέτησαν. Ο Ολλανδός Willebrord, Snel van Rooyen, που αποκαλούσε τον εαυτό του Snellius (1580 - 1626), παρατήρησε (όπως, ωστόσο, πολλοί πριν από αυτόν είχαν δει) πώς μια λεπτή ακτίνα φωτός αντανακλάται σε έναν καθρέφτη. Απλώς μέτρησε τη γωνία πρόσπτωσης και τη γωνία ανάκλασης της δέσμης (κάτι που κανείς δεν είχε κάνει πριν) και καθιέρωσε το νόμο: η γωνία πρόσπτωσης είναι ίση με τη γωνία ανάκλασης.

Πηγή. Καθρέφτης κόσμος. Gilde V. - M.: Mir, 1982. Σελ. 24.

Γιατί τα διαμάντια εκτιμώνται τόσο πολύ;

Προφανώς, ένα άτομο εκτιμά ιδιαίτερα ό,τι δεν μπορεί να αλλάξει ή είναι δύσκολο να αλλάξει. Συμπεριλαμβανομένων πολύτιμων μετάλλων και λίθων. Οι αρχαίοι Έλληνες ονόμαζαν το διαμάντι «αντάμας» - ακαταμάχητο, γεγονός που εξέφραζε την ιδιαίτερη στάση τους απέναντι σε αυτήν την πέτρα. Φυσικά, για τις άκοπες πέτρες (δεν κόπηκαν και τα διαμάντια) οι πιο εμφανείς ιδιότητες ήταν η σκληρότητα και η λάμψη.

Τα διαμάντια έχουν υψηλό δείκτη διάθλασης. 2,41 για το κόκκινο και 2,47 για το βιολετί (για σύγκριση, αρκεί να πούμε ότι ο δείκτης διάθλασης του νερού είναι 1,33 και το γυαλί, ανάλογα με τον τύπο, είναι από 1,5 έως 1,75).

Το λευκό φως αποτελείται από τα χρώματα του φάσματος. Και όταν η ακτίνα του διαθλάται, καθεμία από τις έγχρωμες ακτίνες του συστατικού εκτρέπεται διαφορετικά, σαν να χωρίζεται στα χρώματα του ουράνιου τόξου. Αυτός είναι ο λόγος που υπάρχει ένα «παιχνίδι χρωμάτων» σε ένα διαμάντι.

Οι αρχαίοι Έλληνες αναμφίβολα το θαύμαζαν και αυτό. Όχι μόνο η πέτρα είναι εξαιρετική σε λάμψη και σκληρότητα, αλλά έχει και σχήμα σαν ένα από τα «τέλεια» στερεά του Πλάτωνα!

Πειράματα

ΟΠΤΙΚΗ ΕΜΠΕΙΡΙΑ #1

Εξηγήστε το σκουρόχρωμο κομμάτι ξύλου αφού βρέξει.

Εξοπλισμός: δοχείο με νερό, ξύλινο μπλοκ.

Εξηγήστε τη δόνηση της σκιάς ενός ακίνητου αντικειμένου όταν το φως διέρχεται από τον αέρα πάνω από ένα αναμμένο κερί.Εξοπλισμός: τρίποδο, μπάλα σε κορδόνι, κερί, οθόνη, προβολέας.

Κολλήστε χρωματιστά κομμάτια χαρτιού στις λεπίδες του ανεμιστήρα και παρατηρήστε πώς τα χρώματα αθροίζονται σε διαφορετικές λειτουργίες περιστροφής. Εξηγήστε το παρατηρούμενο φαινόμενο.

ΕΜΠΕΙΡΙΑ Νο 2

Με παρεμβολή φωτός.

Απλή επίδειξη της απορρόφησης φωτός υδατικό διάλυμαβαφή

Για την παρασκευή του χρειάζεται μόνο ένα σχολικό φωτιστικό, ένα ποτήρι νερό και μια λευκή οθόνη. Οι βαφές μπορεί να είναι πολύ διαφορετικές, συμπεριλαμβανομένων των φθορισμού.

Οι μαθητές παρατηρούν με μεγάλο ενδιαφέρον την αλλαγή χρώματος μιας δέσμης λευκού φωτός καθώς διαδίδεται μέσα από τη βαφή. Αυτό που είναι απροσδόκητο για αυτούς είναι το χρώμα της δέσμης που αναδύεται από το διάλυμα. Δεδομένου ότι το φως εστιάζεται από τον φακό φωτισμού, το χρώμα του σημείου στην οθόνη καθορίζεται από την απόσταση μεταξύ του γυαλιού του υγρού και της οθόνης.

Απλά πειράματα με φακούς. (ΠΕΙΡΑΜΑ Νο. 3)

Τι συμβαίνει με την εικόνα ενός αντικειμένου που λαμβάνεται με χρήση φακού εάν ένα μέρος του φακού σπάσει και η εικόνα λαμβάνεται χρησιμοποιώντας το υπόλοιπο τμήμα;

Απάντηση . Η εικόνα θα βρίσκεται στο ίδιο σημείο όπου λήφθηκε χρησιμοποιώντας ολόκληρο τον φακό, αλλά ο φωτισμός της θα είναι μικρότερος, επειδή μια μειοψηφία των ακτίνων που φεύγει από το αντικείμενο θα φτάσει στην εικόνα του.

Τοποθετήστε ένα μικρό γυαλιστερό αντικείμενο, για παράδειγμα, μια μπάλα από ένα ρουλεμάν ή ένα μπουλόνι από έναν υπολογιστή, σε ένα τραπέζι που φωτίζεται από τον Ήλιο (ή μια ισχυρή λάμπα) και κοιτάξτε το μέσα από μια μικροσκοπική τρύπα σε ένα κομμάτι φύλλου. Πολύχρωμοι δακτύλιοι ή οβάλ θα είναι ευδιάκριτα. Τι είδους φαινόμενο θα παρατηρηθεί; Απάντηση. Περίθλαση.

Απλά πειράματα με χρωματιστά γυαλιά.(ΠΕΙΡΑΜΑ Νο. 4)

Σε ένα λευκό φύλλο χαρτιού, γράψτε "εξαιρετικό" με ένα κόκκινο μαρκαδόρο ή μολύβι και "καλό" με ένα πράσινο μαρκαδόρο. Πάρτε δύο θραύσματα γυαλιού μπουκαλιών - πράσινο και κόκκινο.

(Προσοχή! Προσοχή, μπορεί να τραυματιστείτε στις άκρες των θραυσμάτων!)

Τι είδους ποτήρι πρέπει να κοιτάξετε για να δείτε μια «εξαιρετική» βαθμολογία;

Απάντηση . Πρέπει να κοιτάξετε μέσα από πράσινο γυαλί. Σε αυτή την περίπτωση, η επιγραφή θα είναι ορατή σε μαύρο χρώμα στο πράσινο φόντο του χαρτιού, καθώς το κόκκινο φως της επιγραφής "άριστο" δεν μεταδίδεται από το πράσινο γυαλί. Όταν προβάλλεται μέσα από κόκκινο γυαλί, η κόκκινη επιγραφή δεν θα είναι ορατή στο κόκκινο φόντο του χαρτιού.

ΠΕΙΡΑΜΑ Νο 5: Παρατήρηση του φαινομένου της διασποράς

Είναι γνωστό ότι όταν μια στενή δέσμη λευκού φωτός διέρχεται από ένα γυάλινο πρίσμα, μια λωρίδα ουράνιου τόξου που ονομάζεται φάσμα διασποράς (ή πρισματικό) μπορεί να παρατηρηθεί σε μια οθόνη εγκατεστημένη πίσω από το πρίσμα. Αυτό το φάσμα παρατηρείται επίσης όταν η πηγή φωτός, το πρίσμα και η οθόνη τοποθετούνται σε ένα κλειστό δοχείο από το οποίο έχει εκκενωθεί ο αέρας.

Τα αποτελέσματα του τελευταίου πειράματος δείχνουν ότι υπάρχει εξάρτηση του απόλυτου δείκτη διάθλασης του γυαλιού από τη συχνότητα των κυμάτων φωτός. Το φαινόμενο αυτό παρατηρείται σε πολλές ουσίες και ονομάζεται διασπορά φωτός. Υπάρχουν διάφορα πειράματα για την απεικόνιση του φαινομένου της διασποράς του φωτός. Το σχήμα δείχνει μία από τις επιλογές για την πραγματοποίησή του.

Το φαινόμενο της διασποράς του φωτός ανακαλύφθηκε από τον Νεύτωνα και θεωρείται μια από τις σημαντικότερες ανακαλύψεις του. Η επιτύμβια στήλη, που ανεγέρθηκε το 1731, απεικονίζει μορφές νεαρών ανδρών που κρατούν στα χέρια τους τα εμβλήματα των πιο σημαντικές ανακαλύψειςΝεύτο. Στα χέρια ενός από τους νεαρούς βρίσκεται ένα πρίσμα, και στην επιγραφή στο μνημείο υπάρχουν οι ακόλουθες λέξεις: «Ερεύνησε τη διαφορά στις ακτίνες φωτός και τις διάφορες ιδιότητες των χρωμάτων που εμφανίστηκαν ταυτόχρονα, που κανείς δεν είχε προηγουμένως υποψιαστεί».

ΕΜΠΕΙΡΙΑ #6: Έχει μνήμη ο καθρέφτης;

Πώς να τοποθετήσετε έναν επίπεδο καθρέφτη σε ένα σχεδιασμένο ορθογώνιο για να πάρετε μια εικόνα: ένα τρίγωνο, ένα τετράγωνο, ένα πεντάγωνο.Εξοπλισμός: ένας επίπεδος καθρέφτης, ένα φύλλο χαρτιού με ένα τετράγωνο ζωγραφισμένο πάνω του.

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ

Το διάφανο plexiglass γίνεται ματ αν τρίψουμε την επιφάνειά του με γυαλόχαρτο. Το ίδιο ποτήρι ξαναγίνεται διάφανο αν το τρίψεις....Πως?

Στην κλίμακα διαφράγματος του φακού, οι αριθμοί γράφονται ίσοι με τον λόγο της εστιακής απόστασης προς τη διάμετρο της οπής: 2; 2.8; 4.5; 5; 5.8, κ.λπ. Πώς θα αλλάξει η ταχύτητα κλείστρου εάν το διάφραγμα μετακινηθεί σε μια διαίρεση μεγαλύτερης κλίμακας;

Απάντηση. Πως μεγαλύτερο αριθμότο διάφραγμα που υποδεικνύεται στην κλίμακα, τόσο χαμηλότερος είναι ο φωτισμός της εικόνας και τόσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα κλείστρου που απαιτείται κατά τη φωτογράφηση.

Τις περισσότερες φορές, οι φακοί της κάμερας αποτελούνται από πολλούς φακούς. Το φως που διέρχεται από τον φακό ανακλάται εν μέρει από τις επιφάνειες των φακών. Σε τι ελαττώματα οδηγεί αυτό κατά τη λήψη;Απάντηση

Όταν τραβάς χιονισμένες πεδιάδες και υδάτινες επιφάνειεςτις ηλιόλουστες μέρες, συνιστάται η χρήση ηλιακού απορροφητήρα, ο οποίος είναι ένας κυλινδρικός ή κωνικός σωλήνας μαυρισμένος εσωτερικά και τοποθετημένος στο
φακός. Ποιος είναι ο σκοπός της κουκούλας;Απάντηση

Για να αποφευχθεί η ανάκλαση του φωτός στο εσωτερικό του φακού, εφαρμόζεται ένα λεπτό διαφανές φιλμ της τάξης των δέκα χιλιοστών του χιλιοστού στην επιφάνεια των φακών. Τέτοιοι φακοί ονομάζονται επικαλυμμένοι φακοί. Οι οποίες φυσικό φαινόμενοΒασίζεται σε επίστρωση φακού; Εξηγήστε γιατί οι φακοί δεν αντανακλούν το φως.Απάντηση.

Ερώτηση για δικαστήριο

Γιατί το μαύρο βελούδο φαίνεται τόσο πιο σκούρο από το μαύρο μετάξι;

Γιατί το λευκό φως, περνώντας μέσα από ένα τζάμι παραθύρου, δεν αποσυντίθεται στα συστατικά του;Απάντηση.

Αιφνιδιαστική επίθεση

1. Πώς λέγονται τα γυαλιά χωρίς μπράτσα; (Πινς-νεζ)

2. Τι χαρίζει έναν αετό κατά τη διάρκεια ενός κυνηγιού; (Σκιά.)

3. Για τι φημίζεται ο καλλιτέχνης Kuinzhi; (Η ικανότητα απεικόνισης της διαφάνειας του αέρα και του σεληνόφωτος)

4. Πώς ονομάζονται οι λάμπες που φωτίζουν τη σκηνή; (Soffits)

5. Ο πολύτιμος λίθος έχει μπλε ή πρασινωπό χρώμα;(Τουρκουάζ)

6. Υποδείξτε σε ποιο σημείο το ψάρι βρίσκεται στο νερό εάν ο ψαράς το δει στο σημείο Α.

Αιφνιδιαστική επίθεση

1. Τι δεν μπορείς να κρύψεις σε ένα σεντούκι; (Μια ακτίνα φωτός)

2. Τι χρώμα είναι το λευκό φως; (Το λευκό φως αποτελείται από έναν αριθμό πολύχρωμων ακτίνων: κόκκινο, πορτοκαλί, κίτρινο, πράσινο, μπλε, λουλακί, βιολετί)

3. Τι είναι μεγαλύτερο: το σύννεφο ή η σκιά του; (Το σύννεφο ρίχνει έναν κώνο πλήρους σκιάς που λεπταίνει προς το έδαφος, το ύψος του οποίου είναι μεγάλο λόγω του σημαντικού μεγέθους του νέφους. Επομένως, η σκιά του σύννεφου διαφέρει ελάχιστα σε μέγεθος από το ίδιο το σύννεφο)

4. Είσαι πίσω της, είναι από σένα, είσαι από αυτήν, είναι πίσω σου. Τι είναι? (Σκιά)

5. Μπορείτε να δείτε την άκρη, αλλά δεν μπορείτε να την προσεγγίσετε. Τι είναι αυτό; (ορίζοντας)

Οφθαλμαπάτη.

Δεν πιστεύετε ότι οι ασπρόμαυρες ρίγες κινούνται σε αντίθετες κατευθύνσεις; Εάν γέρνετε το κεφάλι σας - τώρα προς τα δεξιά, τώρα προς τα αριστερά - αλλάζει και η φορά περιστροφής.

Μια ατελείωτη σκάλα που οδηγεί.

Ήλιος και μάτι

Μην είσαι σαν τα μάτια του ήλιου,

Δεν θα μπορούσε να δει τον Ήλιο... W. Goethe

Η σύγκριση μεταξύ του ματιού και του Ήλιου είναι τόσο παλιά όσο και η ίδια η ανθρώπινη φυλή. Η πηγή αυτής της σύγκρισης δεν είναι η επιστήμη. Και στην εποχή μας, δίπλα στην επιστήμη, ταυτόχρονα με την εικόνα των φαινομένων που αποκαλύπτει και εξηγεί η νέα φυσική επιστήμη, συνεχίζει να υπάρχει ο κόσμος των ιδεών του παιδιού και του πρωτόγονου ανθρώπου και, ηθελημένα ή ακούσια, ο κόσμος των ποιητών που τους μιμούνται. Μερικές φορές αξίζει να εξετάσουμε αυτόν τον κόσμο ως μία από τις πιθανές πηγές επιστημονικών υποθέσεων. Είναι καταπληκτικός και υπέροχος. Σε αυτόν τον κόσμο, γέφυρες-συνδέσεις γίνονται με τόλμη ανάμεσα σε φυσικά φαινόμενα, τα οποία μερικές φορές η επιστήμη δεν γνωρίζει ακόμη. Σε ορισμένες περιπτώσεις, αυτές οι συνδέσεις μαντεύονται σωστά, μερικές φορές είναι θεμελιωδώς λανθασμένες και απλά παράλογες, αλλά αξίζουν πάντα προσοχή, καθώς αυτά τα λάθη συχνά βοηθούν στην κατανόηση της αλήθειας. Επομένως, είναι διδακτικό να προσεγγίσουμε το ζήτημα της σύνδεσης του ματιού με τον Ήλιο πρώτα από τη σκοπιά των παιδικών, πρωτόγονων και ποιητικών ιδεών.

Όταν παίζει «κρυφτό», ένα παιδί πολύ συχνά αποφασίζει να κρυφτεί με τον πιο απροσδόκητο τρόπο: κλείνει τα μάτια του ή τα καλύπτει με τα χέρια του, όντας σίγουρος ότι τώρα δεν θα το δει κανείς. γι' αυτόν η όραση ταυτίζεται με το φως.

Ακόμα πιο εκπληκτικό, ωστόσο, είναι η διατήρηση του ίδιου ενστικτώδους μείγματος όρασης και φωτός στους ενήλικες. Οι φωτογράφοι, δηλαδή άνθρωποι κάπως έμπειροι στην πρακτική οπτική, συχνά πιάνουν τον εαυτό τους να κλείνουν τα μάτια τους όταν, όταν φορτώνουν ή αναπτύσσουν πλάκες, πρέπει να παρακολουθούν προσεκτικά ότι το φως δεν διεισδύει σε ένα σκοτεινό δωμάτιο.

Αν ακούσετε προσεκτικά πώς μιλάμε, τα δικά μας λόγια, τότε ίχνη της ίδιας φανταστικής οπτικής αποκαλύπτονται αμέσως εδώ.

Χωρίς να το προσέξουν αυτό, οι άνθρωποι λένε: «τα μάτια άστραψαν», «βγήκε ο ήλιος», «τα αστέρια κοιτάζουν».

Για τους ποιητές, η μεταφορά οπτικών ιδεών στο φωτιστικό και, αντίθετα, η απόδοση στα μάτια των ιδιοτήτων των πηγών φωτός είναι η πιο κοινή, θα έλεγε κανείς, υποχρεωτική τεχνική:

Αστέρια της νύχτας

Σαν να κατηγορούν μάτια

Τον κοιτούν κοροϊδευτικά.

Τα μάτια του λάμπουν.

A.S. Πούσκιν.

Μαζί σου κοιτάξαμε τα αστέρια,

Είναι πάνω μας. Fet.

Πώς σε βλέπει το ψάρι;

Λόγω της διάθλασης του φωτός, ο ψαράς βλέπει το ψάρι όχι εκεί που είναι στην πραγματικότητα.

Λαϊκά σημάδια

Πώς να τοποθετήσετε έναν επίπεδο καθρέφτη σε ένα σχεδιασμένο ορθογώνιο για να πάρετε μια εικόνα: ένα τρίγωνο, ένα τετράγωνο, ένα πεντάγωνο. Εξοπλισμός:ένας επίπεδος καθρέφτης, ένα φύλλο χαρτιού με ένα τετράγωνο ζωγραφισμένο πάνω του. Απάντηση

ΘΡΑΜΑ ΤΑΙΝΙΟΥ

Γουώτσον, έχω ένα μικρό καθήκον για σένα», είπε ο Σέρλοκ Χολμς σφίγγοντας το χέρι του φίλου του. - Θυμηθείτε τη δολοφονία του κοσμηματοπώλη, η αστυνομία υποστηρίζει ότι ο οδηγός του αυτοκινήτου οδηγούσε με πολύ χαμηλή ταχύτητα και ο ίδιος ο κοσμηματοπώλης πετάχτηκε κάτω από τις ρόδες του αυτοκινήτου, οπότε ο οδηγός δεν πρόλαβε να φρενάρει. Αλλά μου φαίνεται ότι όλα ήταν στραβά, το αυτοκίνητο οδηγούσε με μεγάλη ταχύτητα και φόνο Εκ προθέσεως.Είναι δύσκολο να προσδιορίσω την αλήθεια τώρα, αλλά έμαθα ότι αυτό το επεισόδιο καταγράφηκε κατά λάθος στην ταινία, αφού η ταινία γυριζόταν εκείνη την εποχή. Σας ζητώ λοιπόν, Γουάτσον, να λάβετε αυτό το επεισόδιο, κυριολεκτικά λίγα μέτρα ταινίας.

Τι θα σου δώσει όμως αυτό; - ρώτησε ο Γουάτσον.

Δεν ξέρω ακόμα, ήταν η απάντηση.

Μετά από αρκετή ώρα, οι φίλοι κάθισαν στην αίθουσα του κινηματογράφου και, μετά από αίτημα του Σέρλοκ Χολμς, παρακολούθησαν ένα μικρό επεισόδιο.

Το αυτοκίνητο είχε ήδη διανύσει κάποια απόσταση, ο κοσμηματοπώλης ήταν ξαπλωμένος στο δρόμο σχεδόν ακίνητος. Ένας ποδηλάτης με ένα αθλητικό αγωνιστικό ποδήλατο περνά κοντά στον ξαπλωμένο κοσμηματοπώλη.

Παρατηρήστε, Watson, ότι ένας ποδηλάτης έχει την ίδια ταχύτητα με ένα αυτοκίνητο. Η απόσταση μεταξύ του ποδηλάτη και του αυτοκινήτου δεν αλλάζει σε όλο το επεισόδιο.

Και τι προκύπτει από αυτό; - Ο Γουάτσον ήταν μπερδεμένος.

Μόνο ένα λεπτό, ας δούμε ξανά το επεισόδιο», ψιθύρισε ήρεμα ο Χολμς.

Το επεισόδιο επαναλήφθηκε. Ο Σέρλοκ Χολμς ήταν σκεπτικός.

Watson, πρόσεξες τον ποδηλάτη; - ρώτησε ξανά ο ντετέκτιβ.

Ναι, οι ταχύτητες τους ήταν ίδιες», επιβεβαίωσε ο Δρ Γουάτσον.

Έχετε προσέξει τις ρόδες του ποδηλάτη; - ρώτησε ο Χολμς.

Οι τροχοί, όπως και οι τροχοί, αποτελούνται από τρεις ακτίνες που βρίσκονται σε γωνία 120°, «ένα συνηθισμένο αγωνιστικό ποδήλατο», σκέφτηκε ο γιατρός.

Πώς μετρήσατε όμως τον αριθμό των ακτίνων; – ρώτησε ο διάσημος ντετέκτιβ.

Πολύ απλά, βλέποντας το επεισόδιο, είχα την εντύπωση ότι... ο ποδηλάτης στέκεται ακίνητος, αφού οι τροχοί δεν περιστρέφονται.

Αλλά ο ποδηλάτης κινούνταν», διευκρίνισε ο Σέρλοκ Χολμς.

Κινήθηκε, αλλά οι τροχοί δεν περιστρέφονταν», επιβεβαίωσε ο Watson.