Линзы: виды линз (физика). Виды собирающих, оптических, рассеивающих линз. Как определить вид линзы? Линзы из кремния

Виды линз Тонкие – толщина линзы мала по сравнению с радиусами поверхностей линзы и расстоянием предмета от линзы. Формула тонкой линзы 1 1 + 1 = F d f . F= d f ; d+ f где F – фокусное расстояние; d- расстояние от предмета до линзы; f – расстояние от линзы до изображения оптический центр R 1 О О 1 главная оптическая ось R 2 О 2

Характеристики линз 1. Фокусное расстояние Точка, в которой пересекаются после преломления в линзе лучи, называют главным фокусом линзы (F). F

Характеристики линз 1. Фокусное расстояние У собирающей линзы два главных действительных фокуса. F Фокусное расстояние (F)

Характеристики линз 2. Оптическая сила линзы Величина, обратная фокусному расстоянию, называется оптической силой линзы D=1/F Измеряется в диоптриях (дптр) 1 дптр=1/м Оптическую силу собирающей линзы считают положительной величиной, а рассеивающей – отрицательной.

Охрана своего зрения Нужно: Нельзя: Ш рассматривать предмет на § читать во время еды, при свече, в движущемся транспорте и лежа; расстоянии не менее 30 см, сидеть за компьютером на расстоянии 6070 см. от экрана, от телевизора – 3 м. (экран должен находиться на уровне глаз); Ш чтобы свет падал с левой стороны; Ш умело пользоваться приборами домашнего обихода; Ш опасные для глаз виды работ выполнять в специальных очках; § смотреть телевизор непрерывно более 2 х часов; § чтобы было слишком яркое освещение помещения; § открыто смотреть на прямые лучи солнечного света; § тереть глаза руками при попадании пыли. Ш при попадании инородного тела протереть глаз чистой влажной салфеткой. Если вы наблюдаете нарушение вашего зрения – обратитесь к врачу (офтальмолог).

ГАПОУ «Акбулакский политехнический техникум»
План занятия по дисциплине: ФИЗИКА
№ урока 150
КРС
дата группа
Тема занятия: Линзы. Формула тонкой линзы
Цели занятия:
Образовательная –
` сформулировать понятие линзы, какие бывают линзы;
` показать основные характерные точки линзы (оптический центр, главная оптическая ось, главные фокусы линзы)
` в веси основные формулы тонкой линзы
Развивающая – способствовать развитию: мышления, пространственного воображения, коммуникативных качеств; продолжить формирование научного мировоззрения;
Воспитательная – Вырабатывать культуру умственного труда и естественно - материалистическое мировоззрение, средствами урока прививать интерес к физике как науке.
. Вид занятия:_ теоретический
Оснащение Ноутбук, проектор, электронный учебник
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ
№ Этапы занятия, вопросы занятия Формы и методы обучения Временная регламентация
1 Организационный этап:
Проверка посещаемости
Проверка готовности студентов к занятию
Проверка домашнего задания Установление готовности класса к уроку. 2-3 мин.
2 Сообщение темы занятия Слайды, классная доска 2 мин.
3 Мотивационный момент:
Обоснование необходимости изучения данной темы для эффективного освоения физики
На предыдущих уроках, мы с вами изучили как ведет себя свет в различных условиях. Изучали законы оптики. А как вы считаете, каким образом, данные законы люди используют в каких либо практических целях?
Вовлечение студентов в процесс постановки целей и задач занятия
Беседа. Анализ деятельности 2-3 мин
4 Актуализация опорных знаний:
Какую тему начали изучать?
С какими законами познакомились?
Сформулировать закон прямолинейности распространения света.
Сформулировать закон отражения света.
Сформулировать закон преломления света. Фронтальная беседа 5-7 мин.
5. Работа по теме занятия:
Что такое линза?Какие линзы бывают?
Первое упоминание о линзах можно найти в древнегреческой пьесе
Аристофана «Облака» (424 до н. э.), где с помощью выпуклого
стекла и солнечного света добывали огонь.
Линза от нем. linse, от лат.lens - чечевицаВиды линз
Основные элементы линзы
ГЛАВНАЯ ОПТИЧЕСКАЯ ОСЬ – прямая, проходящая через
центры сферических поверхностей, ограничивающих линзу.
ОПТИЧЕСКИЙ ЦЕНТР – пересечение главной оптической оси с линзой, обозначается точкой О.
Побочная оптическая ось – любая прямая, проходящая через оптический центр.
Если на собирающую линзу падает пучок лучей,
параллельных главной оптической оси, то после
преломления в линзе они собираются в одной точке F,
которая называется главным фокусом линзы.
Главных фокусов - два; они расположены на главной оптической оси на одинаковом расстоянии от оптического центра линзы по разные стороны.
Тонкая линза -линза, толщина которой мала по сравнению с радиусами кривизны ограничивающих ее сферических поверхностей.
Формулы тонкой линзы
Оптическая сила линзы
1 диоптрия – это оптическая сила линзы, фокусное расстояние которой 1 метр.
Изображения, даваемые линзой
Виды изображений
Построение изображений в собирающей линзе
Условные обозначения
F – фокус линзы
d - расстояние от предмета до линзы
f – расстояние от линзы до изображения
h – высота предмета
Н – высота изображения
Д - Оптическая сила линзы.
Единицы оптической силы – диоптрия - [дтпр]
Г – увеличение линзы
Практическая значимость изучаемой темы Работа с применением ИКТ
Электронный учебник 22-28 мин
6 Подведение итогов занятия, оценка результатов работы Беседа 2-3 мин
7. Домашнее задание 18.4. 331-334 с. 1-2 мин
8. Рефлексия: насколько достигнута цель и задачи занятия? Беседа 1-2 мин
Преподаватель: Г.А.Кривошеева

Линза представляет собой тело, прозрачное и ограниченное. Ограничителями тела линзы чаще всего выступают либо две криволинейные поверхности, либо одна криволинейная, а другая плоская. Как известно, линзы бывают выпуклыми и вогнутыми. Соответственно выпуклой является линза, у которой середина плоскости утолщена относительно ее краев. Вогнутые линзы представляют собой другую картины: их середина тоньше относительно поверхности края. Если показатель преломления лучей окружающей среды меньше по-сравнению с этим же показателем выпуклой линзы, то в ней пучок, образованный параллельными лучами, преломляется преобразуясь в сходящийся пучок. Вогнутые линзы с такими свойствами получили название - собирающихся линз. Если же в вогнутой линзе пучок параллельно направленных лучей при преломлении превращается в расходящийся, то это рассеивающиеся вогнутые линзы, у них воздух выполняет роль внешней среды.

Линза представляет собой сферические поверхности с геометрическими центрами. Прямая, которая соединяет центры, является главной оптической осью. У тонких линз толщина меньше радиуса их искривления. Для таких линз верно утверждение, что их вершины сегментов близко расположены и представляют собой оптический центр. При этом побочной осью признается любая прямая, проходящая через центр под углом к прямой, соединяющей центры сферических поверхностей. А вот чтобы определить главный фокус линзы, достаточно представить себе, что на собирающую вогнутую линзу попадает пучок лучей. При этом эти лучи параллельны по отношению к главной оси. После преломления же такие лучи соберутся в одной точке, которая и будет фокусом. В фокусе можно увидеть продолжения лучей. Это лучи до преломления направленные параллельно главной оси. Но этот фокус мнимый. Существует и главный фокус рассеивающей линзы. Вернее два главных фокуса. Если представить себе главную оптическую ось, то главные фокусы будут на ней на равном удалении от центра. Если мы рассчитаем величину, которая будет обратной по отношению к фокусному расстоянию, то мы получим оптическую силу.

Единицей оптической силы линзы принят диоптрий, если мы имеем в виду систему СИ. Что характерно, у собирающей линзы ее оптическая сила представляет собой положительную величину, в то время как у рассеивающей она будет отрицательной. Если плоскость имеет свойство проходить через главный фокус линзы и при этом перпендикулярно к главной оси, то это фокальная плоскость. Достоверно известно, что лучи в виде пучка, направленные на линзу и при этом являющиеся параллелями к побочной оптической оси, соберутся в пересечении оси и фокальной плоскости. Способности линз отражать и преломлять используют в оптическом приборостроении.

Все мы знаем примеры бытового применения линз: лупа, очки, фотоаппарат, в науке и исследованиях это микроскоп. Значение открытия свойства линзы для человека огромно. В оптике как раз чаще всего используются линзы сферические. Их изготавливают из стекла и ограничивают сферами.

Выполнила: учитель Кузнецкой СОШ Пряхина Н.В.

План урока

Этапы урока, содержание	Форма	Деятельность учителя	Деятельность учеников
1.Повторение домашнего задания 5 мин
2.1. Введение понятия линзы	Мысленный эксперимент	Проводит мысленный эксперимент, объясняет, демонстрирует модель, рисует на доске	Проводят мысленный эксперимент, слушают, задают вопросы
2.2. Выделение признаков и свойств линзы		Ставит проблемные вопросы, приводит примеры
2.3. Объяснение хода лучей в линзе		Ставит проблемные вопросы, рисует, объясняет	Отвечают на вопросы, делают выводы
2.4. Введение понятия фокуса, оптической силы линзы		Ставит наводящие вопросы, рисует на доске, объясняет, показывает	Отвечают на вопросы, делают выводы, работают с тетрадью

2.5. Построение изображения	Объяснение	Рассказывает, демонстрирует модель, показывает транспаранты	отвечают на вопросы, рисуют в тетради
3.Закрепление нового материала 8 мин
3.1. Принцип построения изображения в линзах		Ставит проблемные вопросы	Отвечают на вопросы, делают выводы
3.2. Решение теста	Работа в парах	Коррекция, индивидуальная помощь, контроль	Отвечают на вопросы теста, помогают друг другу
4.Домашнее задание 1 мин
§63,64, упр.9 (8) Уметь составлять рассказ по конспекту.

Урок. Линза. Построение изображения в тонкой линзе .

Цель: Дать знания о линзах, их физических свойствах и характеристиках. Сформировать практические умения применять знания о свойствах линз для нахождения изображения графическим методом.

Задачи : изучить виды линз, ввести понятие тонкой линзы как модели; ввести основные характеристики линзы – оптический центр, главная оптическая ось, фокус, оптическую силу; формировать умения строить ход лучей в линзах.

Использовать решение задач для продолжения формирования расчетных навыков.

Структура урока: учебная лекция (в основном новый материал излагает преподаватель, но учащиеся ведут конспект и по ходу изложения материала отвечают на вопросы преподавателя).

Межпредметные связи: черчение (построение лучей), математика (расчеты по формулам, использование микрокалькуляторов для сокращения затрат времени на вычисления), обществоведение (понятие о законах природы).

Учебное оборудование: фотографии и иллюстрации физических объектов из мультимедийного диска «Мультимедиа библиотека по физике».

Конспект урока.

С целью повторения пройденного, а также проверки глубины усвоения знаний учащимися, проводится фронтальный опрос по изученной теме:

Какое явление называется преломлением света? В чем его суть?

Какие наблюдения и опыты наводят на мысль об изменении направления распространения света при переходе его в другую среду?

Какой угол – падения или преломления – будет больше в случае перехода луча света из воздуха в стекло?

Почему, находясь в лодке, трудно попасть копьем в рыбу, плавающую невдалеке?

Почему изображение предмета в воде всегда менее ярко, чем сам предмет?

В каком случае угол преломления равен углу падения?

2. Изучение нового материала:

Линза – оптически прозрачное тело, ограниченное сферическими поверхностями.�

Выпуклые линзы бывают: двояковыпуклые(1), плосковыпуклые (2), вогнуто-выпуклые (3).

Вогнутые линзы бывают: двояковогнутые (4), плосковогнутые (5), выпукло-вогнутые (6).

В школьном курсе мы будем изучать тонкие линзы.

Линза, толщина которой много меньше радиусов кривизны ее поверхностей называют тонкой линзой.

Линзы, которые преобразуют пучок параллельных лучей в сходящийся и собирают его в одну точку называют собирающими линзами.

Линзы, которые преобразуют пучок параллельных лучей в расходящийся называют рассеивающими линзами.�Точка в которой лучи после преломления собираются, называется фокусом . Для собирающей линзы – действительный. Для рассеивающей – мнимый.

Рассмотрим ход пучков света через рассеивающую линзу:

Вводим и показываем основные параметры линз:

Оптический центр линзы;

Оптические оси линзы и главную оптическую ось линзы;

Главные фокусы линзы и фокальную плоскость.

Построение изображений в линзах:

Точечный объект и его изображение всегда лежат на одной оптической оси.

Луч, падающий на линзу параллельно оптической оси, после преломления через линзу проходит через фокус, соответствующий этой оси.

Луч, проходящий через фокус до собирающей линзы, после линзы распространяется параллельно оси, соответствующей этому фокусу.

Луч, параллельный оптической оси, пересекается с ней после преломления в фокальной плоскости.

d – расстояние предмета до линзы

F – фокусное расстояние линзы.

1. Предмет находится за двойным фокусным расстоянием линзы: d > 2F .

Линза даст уменьшенное,перевернутое, действительное изображение предмета.

Предмет находится между фокусом линзы и ее двойным фокусом: F< d < 2F

Линза дает увеличенное, перевернутое, действительное изображение предмета.�

Предмет помещен в фокус линзы: d = F

Изображение предмета будет размыто.

4. Предмет находится между линзой и ее фокусом: d < F

изображение предмета увеличенное, мнимое, прямое и расположено по ту же сторону от линзы, что и предмет.

5. Изображения, даваемые рассеивающей линзой.

линза не дает действительных изображений, лежащих по ту же сторону от линзы, что и предмет.

Формула тонкой линзы:

Формула для нахождения оптической силы линзы:

величина, обратная фокусному расстоянию, называется оптической силой линзы. Чем короче фокусное расстояние, тем оптическая сила линзы больше.

Оптические приборы:

фотоаппарат

Киноаппарат

Микроскоп

Тест.

Какие линзы изображены на рисунках?

С помощью какого прибора можно получить изображение показанное на рисунке.

а. фотоаппарат б. киноаппарат в. лупа

Какая линза изображена на рисунке?

а. собирающая

б. рассеивающая

вогнутые

На данном уроке будет рассмотрена тема «Формула тонкой линзы». Этот урок является своеобразным заключением и обобщением всех знаний, полученных в разделе геометрической оптики. В ходе занятия учащимся придётся решить несколько задач, используя формулу тонкой линзы, формулу увеличения и формулу для вычисления оптической силы линзы.

Представлена тонкая линза, у которой указана главная оптическая ось, и указано, что в плоскости, проходящей через двойной фокус, располагается светящаяся точка. Необходимо определить, какая из четырех точек на чертеже соответствует правильному изображению этого предмета, то есть светящейся точке.

Задача может быть решена несколькими способами, рассмотрим два из них.

На рис. 1 изображена собирающая линза с оптическим центом (0), фокусы (), линза разнофокусная и точки двойного фокуса (). Светящаяся точка () лежит в плоскости, расположенной в двойном фокусе. Необходимо показать, какая из четырех точек соответствует построению изображения или изображению этой точки на схеме.

Решение задачи начнем с вопроса построения изображения.

Светящаяся точка () располагается на двойном расстоянии от линзы, то есть это расстояние равно двойному фокусу, его можно построить следующим образом: взять линию, которая соответствует лучу, движущемуся параллельно главной оптической оси, преломленный луч пройдет через фокус (), а второй луч пройдет через оптический центр (0). Пересечение окажется на расстоянии двойного фокуса () от линзы, это не что иное, как изображение, и оно соответствует точке 2. Правильный ответ: 2.

Одновременно с этим можно воспользоваться формулой тонкой линзы и вместо подставить , ведь точка лежит на расстоянии двойного фокуса, при преобразовании получим, что изображение тоже получается в точке, удаленной на двойном фокусе, ответ будет соответствовать 2 (рис. 2).

Рис. 2. Задача 1, решение ()

Задачу можно было бы решить и с помощью таблицы, которую мы рассматривали ранее, там указано, что если предмет находится на расстоянии двойного фокуса, то изображение тоже получится на расстоянии двойного фокуса, то есть, помня таблицу, ответ можно было бы получить сразу.

Предмет высотой 3 сантиметра находится на расстоянии 40 сантиметров от собирающей тонкой линзы. Определить высоту изображения, если известно, что оптическая сила линзы составляет 4 диоптрии.

Записываем условие задачи и, поскольку величины указаны в разных системах отсчета, переводим их в единую систему и запишем уравнения, необходимые для решения задачи:

Мы использовали формулу тонкой линзы для собирающей линзы с положительным фокусом, формулу увеличения () через величину изображения и высоту самого предмета, а также через расстояние от линзы до изображения и от линзы до самого предмета. Вспомнив, что оптическая сила () - это и есть обратное значение фокусного расстояния, можем переписать уравнение тонкой линзы. Из формулы увеличения запишем высоту изображения. Далее запишем выражение для расстояния от линзы до изображения из преобразования формулы тонкой линзы и запишем формулу, по которой можно вычислить расстояние до изображения (. Подставив значение в формулу высоты изображения, мы получим необходимый результат , то есть высота изображения получилась больше, чем высота самого предмета. Следовательно, изображение действительное и увеличение больше единицы.

Перед тонкой собирающей линзой поместили предмет, в результате такого размещения увеличение получилось равным 2. Когда предмет передвинули относительно линзы, то увеличение стало равно 10. Определить на сколько передвинули предмет и в каком направлении, если первоначальное расстояние от линзы до предмета составляло 6 сантиметров.

Для решения задачи мы будем использовать формулу вычисления увеличения и формулу собирающей тонкой линзы.

Из этих двух уравнений мы и будем искать решение. Выразим расстояние от линзы до изображения в первом случае, зная увеличение и расстояние. Подставив значения в формулу тонкой линзы, мы получим значение фокуса . Далее все повторяем для второго случая, когда увеличение составляет 10. Получим расстояние от линзы до предмета во втором случае, когда предмет передвинули, . Мы видим, что предмет был передвинут ближе к фокусу, так как фокус составляет 4 сантиметра, в этом случае увеличение составляет 10, то есть увеличивается изображение в 10 раз. Окончательный ответ , сам предмет был передвинут ближе к фокусу линзы и таким образом увеличение стало больше в 5 раз.

Геометрическая оптика остается очень важной темой в физике, все задачи решаются исключительно на понимании вопросов построении изображения в линзах и, конечно, знании необходимых уравнений.

Список литературы