ПСЦдвищення ефективностСЦ формування понять з геометричноi оптики засобами сучасних СЦнформацСЦйних технологСЦй навчання
Дипломная работа - Педагогика
Другие дипломы по предмету Педагогика
СЦдси випливаСФ, що вСЦдносний показник дорСЦвнюСФ вСЦдношенню абсолютних показникСЦв заломлення свСЦтла СЦ СФ показником заломлення другоi речовини (в яку поширюСФться заломлене свСЦтло) вСЦдносно першоi (в якСЦй падаСФ свСЦтло).
Коли свСЦтло падаСФ на межу подСЦлу двох прозорих середовищ, то, крСЦм заломлення, завжди вСЦдбуваСФться також вСЦдбивання свСЦтла, закон якого ми вивчали ранСЦше. Бажано, вивчаючи це питання, проаналСЦзувати розподСЦл падаючоi енергСЦi мСЦж вСЦдбитою та заломленою. НагадуСФмо учням, що частка вСЦдбитоi (а отже, СЦ заломленоi) енергСЦi свСЦтла залежить як вСЦд оптичних властивостей межуючих середовищ, так СЦ вСЦд значення кута падСЦння. Якщо, наприклад, свСЦтло падаСФ з повСЦтря на скляну пластинку перпендикулярно до ii поверхнСЦ (?=0), то вСЦдбиваСФться всього близько 5% енергСЦi, а 95% енергСЦi проходить через межу подСЦлу. При збСЦльшеннСЦ кута падСЦння частка вСЦдбитоi енергСЦi зростаСФ СЦ при ковзному падСЦннСЦ (?=90) свСЦтло вСЦдбиваСФться майже повнСЦстю.
ДоцСЦльно звернути увагу учнСЦв на те, що вСЦдбивання свСЦтла все ж нСЦколи не буваСФ повним. НавСЦть для кутСЦв падСЦння, близьких до 90, частина енергСЦi все-таки переходить у друге середовище. Проте у випадку падСЦння свСЦтла з оптично густСЦшого в оптично менш густе середовище за певних умов можливе повне вСЦдбивання свСЦтла. РЖ в цьому разСЦ частка вСЦдбитоi енергСЦi зростаСФ СЦз збСЦльшенням кута падСЦння, проте за СЦншим законом: починаючи з якогось кута падСЦння, що називаСФться граничним, свСЦтло повнСЦстю вСЦдбиваСФться вСЦд межСЦ подСЦлу. Це явище називають повним вСЦдбиванням (мал. 7). Часто його називають також явищем повного внутрСЦшнього вСЦдбивання. ОстаннСФ твердження не суперечить попередньому, бо повне вСЦдбивання може бути тСЦльки внутрСЦшнСЦм.
Мал. 7
Як СЦ при заломленнСЦ на плоских поверхнях, тут доцСЦльно розглянути практично важливий випадок заломлення гомоцентричних пучкСЦв променСЦв свСЦтла на прозорСЦй речовинСЦ, обмеженСЦй сферичними поверхнями. Такий пристрСЦй називають лСЦнзою (мал. 8). Пряма, що проходить через центри кривизни заломлюючих поверхонь О СЦ О1, називаСФться оптичною вСЦссю. Оптична вСЦсь перетинаСФ заломлюючСЦ поверхнСЦ в точках А СЦ В. Для дуже тонких лСЦнз, якСЦ ми розглядатимемо, цСЦ двСЦ точки зливаються в одну, яку називають оптичним центром лСЦнзи.
Мал. 8
ПотСЦм вводимо поняття про фокус СЦ фокальну площину. Можна почати з демонстрацСЦi, спрямувавши на просту лСЦнзу, прикриту непрозорим екраном з невеликим отвором у центрСЦ, паралельний пучок свСЦтла. ПроменСЦ, що проходять через вСЦдкриту Чистину лСЦнзи, пСЦсля заломлення проходять через деяку точку F осСЦ. Якщо в цСЦй точцСЦ поставити екран, то в мСЦсцСЦ перетину променСЦв побачимо невеличку яскраву пляму. Прийнявши дСЦафрагму, помСЦтимо, що пляма розширюСФться. ЗвСЦдси робимо важливий висновок, що проста лСЦнза збираСФ паралельний пучок променСЦв у точку лише за умови, коли перерСЦз його невеликий. ВизначаСФмо поняття фокуса як точки, в якСЦй перетинаСФться паралельний пучок променСЦв, що падаСФ паралельно оптичнСЦй осСЦ, СЦ фокальноi площини, що проходить через фокус перпендикулярно до оптичноi осСЦ. У фокальнСЦй площинСЦ перетинаються вузькСЦ паралельнСЦ пучки ПроменСЦв, якСЦ падають пСЦд невеликим кутом до оптичноi осСЦ. Точка перетину лежить там, де зустрСЦчаСФ фокальну площину промСЦнь, що проходить без заломлення через оптичний центр лСЦнзи. ЗазначаСФмо, що довСЦльний промСЦнь, паралельний до оптичноi осСЦ, пСЦсля заломлення проходить через фокус, а промСЦнь, що проходить через оптичний центр лСЦнзи, не заломлюСФться.
Проробимо такий дослСЦд. ПомСЦстимо лампу розжарювання з прозорим скляним балоном за фокальною площиною задСЦафрагмованоi лСЦнзи, неподалСЦк вСЦд ii оптичноi осСЦ. У певнСЦй площинСЦ за лСЦнзою легко вСЦдшукати чСЦтке СЦ яскраве зображення розжареноi нитки лампи. Утворення зображення можна пояснити так. Кожна свСЦтна точка S нитки маСФ зображення S1 у пивнСЦй площинСЦ поза лСЦнзою. ОскСЦльки свСЦтний предмет можна розглядати як сукупнСЦсть окремих свСЦтних точок, то в тСЦй самСЦй площинСЦ дСЦстанемо зображення нитки лампи. Площина предмета СЦ площина зображення називаються спряженими площинами. Отже, лСЦнза перетворюСФ розбСЦжний пучок променСЦв, що падаСФ на неi вСЦд кожноi точки предмета, в збСЦжний пучок у спряженСЦй площинСЦ. Щоб знайти положення точки S1, можна простежити за ходом через лСЦнзу будь-яких двох променСЦв гомоцентричного пучка, оскСЦльки точка визначиться перетином двох прямих. У загальному випадку для цього треба було б вимСЦряти кути падСЦння на першу й другу поверхнСЦ лСЦнзи кожного з цих двох променСЦв СЦ, знаючи показник заломлення скла, визначити iх напрями пСЦсля проходження через лСЦнзу. Можна зробити СЦнакше: знаючи положення фокуса, скористатись для знаходження зображення не довСЦльними променями, а тими, хСЦд яких нам наперед вСЦдомий, наприклад, променем, що йде паралельно оптичнСЦй осСЦ, та променем, що проходить через оптичний центр. Перший промСЦнь пСЦсля заломлення пройде через фокус лСЦнзи, а другий взагалСЦ не змСЦнюСФ свого напряму. Перетин цих двох променСЦв даСФ змогу побудувати зображення точки S1, якщо вСЦдоме положення лСЦнзи, оптичноi осСЦ та ii фокусСЦв. Тому цСЦ променСЦ називають променями побудови. Отже, завжди, коли треба побудувати зображення, користуватимемося променями побудови. Щоб пСЦдкреслити практичне значення променСЦв побудови, надалСЦ зображатимемо iх пунктиром.
Якщо, виконуючи другий дослСЦд, розширити задСЦафрагмовану частину лСЦнзи СЦ тим самим збСЦльшити