Soczewki i obrazy otrzymywane w soczewkach

Soczewki i obrazy otrzymywane w soczewkach

1
Scenariusz lekcji : Soczewki i obrazy otrzymywane w soczewkach
Autorski konspekt lekcyjny
Słowa kluczowe: soczewki, obrazy
Joachim Hurek, Publiczne Liceum Ogólnokształcące z Oddziałami Dwujęzycznymi w Opolu,
[email protected]
SCENARIUSZ LEKCJI
Temat lekcji:
Soczewki i obrazy otrzymywane w soczewkach
Cele:
Uczeń:
•
utrwali poznane algorytmy konstrukcji obrazów dla soczewki skupiającej obustronnie
wypukłej
•
obliczy odległości obrazów i ich powiekszenia, które dla soczewki skupiającej
obustronnie wypukłej są analogiczne jak zwierciadła kulistego wklęsłego.
Doświadczenie
Obraz świecy lub żarówki w soczewce skupiającej obustronnie wypukłej.
Opis:
Na ławie optycznej ustawiamy ekran, soczewkę oraz żarówkę jako przedmiot w odległości
x>2f.
Obserwacje:
Obserwujemy obraz przedmiotu. Uczeń podaje cechy obrazu, np. dla przedmiotu w odległości
x>2f (2f=r): obraz odwrócony, rzeczywisty, pomniejszony w odległości f<y<2f.
Hipoteza:
Dla wzrastającej odległości przedmiotu x>2f odległość obrazu y maleje zdążając od 2f=r do f.
Weryfikacja doświadczalna:
Uczniowie zwiększają odległość x i otrzymują na ekranie obraz w odległości y dążącej od 2f
do f.
Nowa hipoteza:
2
Dla wzrastającej odległości przedmiotu x>2f powiększenie obrazu p [tu pomniejszenie]
maleje zdążając od 1 do 0.
Weryfikacja doświadczalna:
Uczniowie zwiększają odległość x i otrzymują na ekranie w odległości y coraz mniejszy
obraz.
Wnioski:
Dla badanego zakresu x>2f obraz jest odwrócony, rzeczywisty, pomniejszony i występuje w
odległości f<y<2f.
Dla odległości x=2f obraz jest odwrócony, rzeczywisty, naturalnej wielkości i występuje w
odległości y=2f.
Dla odległości f<x<2f obraz jest odwrócony, rzeczywisty, powiększony i występuje w
odległości y>2f.
Wprowadzenie nowego pojęcia - lekcja właściwa na bazie
doświadczenia
N: Informuje, że na dzisiejszej lekcji będziemy kontynuować zagadnienia z optyki
geometrycznej na przykładzie soczewki skupiającej, poznane wcześniej dla zwierciadła
kulistego wklęsłego.
N: Pokazuje różne rodzaje soczewek (Rys.1).
U: Korzystając z podręcznika dokonuje podziału soczewek. Przyporządkuje wybranym
soczewkom ich nazwy, np. płasko-wypukła, obustronnie wklęsła...
N: Informuje, że oprócz podziału ze względu na kształt, soczewki można podzielić na
skupiające i rozpraszające (odpowiednie symbole).
3
N: Wprowadza zdolność skupiającą soczewki Z podając wzór:
Z=
1
f
=(
n'
n
1
1
1
- 1)( r + r ) [
= D]
m
1
2
gdzie: n – współczynnik załamania ośrodka
n’ – współczynnik załamania szkła
analizuje wielkości we wzorze i zwraca uwagę, że w/w wzór np. dla soczewki płaskowypukłej, przy r →
∞ , czyli
1
r
→ 0 przyjmuje postać: Z =
1
f
=(
n'
n
- 1)
1
r
N: Powtarza z uczniami pojęcia znane z lekcji o zwierciadle
kulistym wklęsłym:

ognisko F [punkt skupienia wiązki równoległej]

ogniskowa f [odległość ogniska od soczewki]

promień krzywizny r [geometryczny promień okręgu]

środek krzywizny O [środek okręgu]

odległość przedmiotu x

odległość obrazu y

powiększenie p=

równanie soczewki

odległość obrazu od soczewki y=
y
x
1
1
1
= +
f
x
y
fx
x−f
N: Przechodzimy teraz do konstrukcji obrazu przedmiotu umieszczonego w odległości x>2f,
np. x=2,5f. Wykorzystujemy 3 promienie świetlne wychodzące z punktu B przedmiotu,
których punkt przecięcia po przejściu przez soczewkę daje punkt obrazu B’ (Rys.2):
4
Promień 1 – równoległy do osi optycznej, który po przejściu przez soczewkę przechodzi

przez ognisko.
Promień 2 – przechodzący przez ognisko, który po przejściu przez soczewkę staje się

równoległy.

Promień 3 – przechodzący przez środek soczewki, który po przejściu przez soczewkę
nie zmienia kierunku.
U: Podaje cechy obrazu: rzeczywisty, odwrócony, pomniejszony.
N: Zwraca uwagę, że oprócz sposobu konstrukcyjnego znalezienia obrazu w optyce
geometrycznej istnieje jeszcze możliwość numerycznego wyznaczenia odległości obrazu y i
powiększenia p:
5
Wykonuje odpowiednie obliczenia dla x=2,5f: y=
f ⋅ 2,5 f
2,5 f − f
=
2,5 f
1,5
5
3
= f; p= 5
3
2
f
=
f
2
.
3
Wynika z nich, że obraz powstaje w odległości f<y<2f i jest pomniejszony.
N: Dzieli klasę na 4 grupy. Każda z nich wykonuje doświadczenie na ławie optycznej dla
podanych w tabeli obok kolejnych odległości przedmiotu.
U: Za pomocą przyrządów soczewka, ekran, żarówka próbują znaleźć w/w obraz podając
odległość y i jego cechy. W nawiasach [] podano przewidywane odpowiedzi uczniów.
N: Wykonać konstrukcje obrazu przedmiotu wg tabeli jako zadanie domowe.
x
x>2f
x=2f
f<x<2f
x=f
x<f
y
f<y<2f
...[y=2f]
...[ y>2f]
...[y= ∞ ]
...[y<0]
cechy obrazu
odwrócony , pomniejszony, rzeczywisty
...[ odwrócony, naturalnej wielkości, rzeczywisty]
...[ odwrócony, powiększony, rzeczywisty]
...[obraz rozmyty, wiązka równoległa]
...[prosty, powiększony, pozorny]
POMOCE DYDAKTYCZNE: Ława optyczna, soczewki, świeca lub żarówka, ekran.
ZJAWISKA Z ŻYCIA CODZIENNEGO: Ognisko soczewki przyczyną pożarów w lasach,
okulary, oko, przyrządy optyczne, np. lupa, mikroskop, luneta itd.
UMIEJĘTNOŚCI OGÓLNE: Myślenie matematyczne, myślenie naukowe, umiejętność
komunikowania się, umiejętność pracy zespołowej.
UMIEJĘTNOŚCI SZCZEGÓŁOWE:
5
Uczeń wie, rozumie, potrafi, stosuje, opisuje, wyznacza ...
DOŚWIADCZENIE RÓWNOLEGŁE:
Otrzymywanie (na lekcji), konstrukcja i obliczanie obrazów (w domu) dla różnych od x>2f
odległości przedmiotu.
Bibliografia:
Fiałkowska M, Fiałkowski K., Sagnowska B., Fizyka dla szkół ponadgimnazjalnych, Zakres
podstawowy, ZamKor, Kraków 2006