Оптические явления. Линзы - файл n1.doc

Оптические явления. Линзы
скачать (3314 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc3314kb.20.11.2012 06:49скачать

n1.doc

1   2

Между роговицей и радужной оболочкой находится водянистая жидкость, за которой - хрусталик 4. Хрусталик представляет собой двояковыпуклую линзу, он эластичен, и может менять свою кривизну с помощью ресничной мышцы 5 поэтому обеспечивается точная фокусировка лучей света. . Показатель преломления хрусталика составляет 1,45. За хрусталиком находится стекловидное тело 6, которое заполняет основную часть глаза . Стекловидное тело и водянистая жидкость имеют показатель преломления почти такой же, как и у воды -1,33. Задняя стенка склеры покрыта очень тонкими волокнами, которые устилают дно глаза , и называются сетчаткой глаза 7. Эти волокна являются разветвлением зрительного нерва. Именно на сетчатке глаза возникает изображение . Место наилучшего изображения, которое расположено над выходом зрительного нерва, называется желтым пятном 8, а участок сетчатки, где зрительный нерв выходит из глазу , которая не дает изображения, - называется слепым пятном 9.

Изображение в глазе.

Теперь рассмотрим глаз, как оптическую систему. Она включает в себя роговицу, хрусталик, стекловидное тело. Главная роль в создании изображения принадлежит хрусталику. Он фокусирует лучи на сетчатке, благодаря чему возникает действительное уменьшенное перевернутое изображение предметов, которое мозг корректирует в прямое. Лучи фокусируются на сетчатке, на задней стенке глаза.


1 – Световой пучок от осветителя.

2 – Линза, изображающая хрусталик.

3 – Контур глазного яблока.

В разделе "Опыты" приведён пример того, как вы можете получить изображение источника света на зрачке, созданное отраженными от глаза лучами.

Очки. Недостатки зрения и их исправление.

Благодаря аккомодации изображение рассматриваемых предметов получается как раз на сетчатке глаза. Это выполняется, если глаз нормальный.

Глаз называется нормальным, если он в ненапряженном состоянии собирает параллельные лучи в точке, лежащей на сетчатке. Наиболее распространены два недостатка глаза - близорукость и дальнозоркость.

Близоруким называется такой глаз, у которого фокус при спокойном состоянии глазной мышцы лежит внутри глаза. Близорукость может быть обусловлена большим удалением сетчатки от хрусталика по сравнению с нормальным глазом. Если предмет расположен на расстоянии 25 см от близорукого глаза, то изображение предмета получится не на сетчатке, а ближе к хрусталику, впереди сетчатки. Чтобы изображение оказалось на сетчатке, нужно приблизить предмет к глазу. Поэтому у близорукого глаза расстояние наилучшего видения меньше 25 см.

Дальнозорким называется глаз, у которого фокус при спокойном состоянии глазной мышцы лежит за сетчаткой. Дальнозоркость может быть обусловлена тем, что сетчатка расположена ближе к хрусталику по сравнению с нормальным глазом. Изображение предмета получается за сетчаткой такого глаза. Если предмет удалить от глаза, то изображение попадёт на сетчатку, отсюда и название этого недостатка - дальнозоркость. Разница в расположении сетчатки даже в пределах одного миллиметра уже может приводить к заметной близорукости или дальнозоркости.

Люди, имевшие в молодости нормальное зрение, в пожилом возрасте становятся дальнозоркими. Это объясняется тем, что мышцы, сжимающие хрусталик, ослабевают и способность к аккомодации уменьшается. Происходит это и из-за уплотнения хрусталика, теряющего способность сжиматься.

Близорукость и дальнозоркость устраняются применением линз. Изобретение очков явилось великим благом для людей, имеющих недостатки зрения.

Какие же линзы следует применять для устранения этих недостатков зрения?

У близорукого глаза изображение получается внутри глаза впереди сетчатки. Чтобы оно передвинулось на сетчатку, нужно уменьшить оптическую силу преломляющей системы глаза. Для этого применяют рассеивающую линзу.


Оптическую силу системы дальнозоркого глаза нужно, наоборот, усилить, чтобы изображение попало на сетчатку. Для этого используют собирающую линзу.


Итак, для исправления близорукости применяют очки с вогнутыми, рассеивающими линзами. Если, например, человек носит очки, оптическая сила которых равна -0,5 дптр (или -2 дптр, -3,5 дптр), то значит он близорукий.

В очках для дальнозорких глаз используют выпуклые, собирающие линзы. Такие очки могут иметь, например, оптическую силу +0,5 дптр, +3 дптр, +4,25 дптр.

Интересное.

В Египте...

Закон прямолинейного распространения света использовали ещё древние египтяне для того, чтобы установить по прямой линии колонны, столбы, стены. Они располагали колонны таким образом, чтобы из-за ближайшей глазу колонны не были видны все остальные.

Алмазы и самоцветы

Секрет прелестной игры света в алмазах, заключается в том, что этот камень имеет высокий показатель преломления (n=2,4173) и вследствие этого малый угол полного внутреннего отражения (?=24?30?) и обладает большей дисперсией, вызывающей разложение белого света на простые цвета.

Кроме того, игра света в алмазе зависит от правильности его огранки. Грани алмаза многократно отражают свет внутри кристалла. Вследствие большой прозрачности алмазов высокого класса свет внутри них почти не теряет своей энергии, а только разлагается на простые цвета, лучи которых затем вырываются наружу в различных, самых неожиданных направлениях. При повороте камня меняются цвета, исходящие из камня, и кажется, что сам он является источником многих ярких разноцветных лучей.

Встречаются алмазы, окрашенные в красный, голубоватый и сиреневый цвета. Сияние алмаза зависит от его огранки. Если смотреть сквозь хорошо ограненный водяно-прозрачный бриллиант на свет, то камень кажется совершенно непрозрачным, а некоторые его грани выглядят просто черными. Это происходит потому, что свет, претерпевая полное внутреннее отражение, выходит в обратном направлении или в стороны.

Если смотреть на верхнюю огранку со стороны света, она сияет многими цветами, а местами блестит. Яркое сверкание верхних граней бриллианта называют алмазным блеском. Нижняя сторона бриллианта снаружи кажется как бы посеребренной и отливает металлическим блеском.

Наиболее прозрачные и крупные алмазы служат украшением. Мелкие алмазы находят широкое применение в технике в качестве режущего или шлифующего инструмента для металлообрабатывающих станков. Алмазами армируют головки бурильного инструмента для проходки скважин в твердых породах. Такое применение алмаза возможно из-за большой отличающей его твердости. Другие драгоценные камни в большинстве случаев являются кристаллами окиси алюминия с примесью окислов окрашивающих элементов – хрома (рубин), меди (изумруд), марганца (аметист). Они также отличаются твердостью, прочностью и обладают красивой окраской и “игрой света”. В настоящее время умеют получать искусственным путем крупные кристаллы окиси алюминия и окрашивать их в желаемый цвет.

Новости

Изобретена линза для морских волн



Китайские физики разработали идею «линзы» для океанических волн. Кроме очевидных практических применений, она может оказаться полезной и для научных исследований.




Вбив в дно «колышки» в нужных местах, можно добиться эффективной поперечной фокусировки океанских волн (изображение с сайта aps.org)




Все знают, что свет при переходе из одной среды в другую испытывает частичное отражение и преломление. Именно на этих явлениях основаны оптические приборы, простейший из которых — линза. Однако отражение и преломление свойственны всем волнам, не только световым. В повседневной жизни можно столкнуться с отражением (эхо) и преломлением звуковых волн, а также с четко выраженным отражением морских волн от крутого берега и их отклонением (которое можно было бы назвать «плавным преломлением») при выходе на мелкий берег. Возникает естественный вопрос: а можно ли создать нечто вроде «линзы» для волн на воде?

Физикам из Гонконгского университета удалось придумать такую систему, правда пока лишь теоретически. Еще в 2003 году в статье X. Hu et al., Physical Review E, 68, 037301 (23 September 2003) они с помощью численного моделирования изучили распространение волны в кювете, на дне которой были периодически, в виде густой сети, расположены тонкие столбики. Выяснилось, что волна в этом случае не отражается от каждого из них по отдельности, а чувствует всех их сразу, т. е. как бы распространяется в некой особой среде.

Сейчас же, в недавней работе X. Hu and C. T. Chan, Physical Review Letters, 95, 154501 (4 October 2005), исследователи пошли еще дальше. Раз свободная поверхность воды и «поверхность с колышками» — разные среды для волны, то на их границе должно происходить преломление. Результаты численного моделирования подтвердили эту догадку. Более того, китайцам даже удалось перейти от численного моделирования к аналитической теории и найти формулу для «коэффициента преломления» морских волн в такой среде. Когда же они рассмотрели прохождение волны через «линзообразную» область с колышками, то получили эффект фокусировки плоской волны — именно то, что от линзы и требуется.

Экспериментальная реализация предложенной идеи должна сразу найти ряд применений. Цунами такой линзой вряд ли удастся остановить, но вот управление распространением океанских волн в береговой зоне кажется вполне реальным. Причем, в отличие от тех же волнорезов, управление это не жесткое, без разрушения конструкций. Во-вторых, такая линза должна резко повысить производительность энергетических установок, черпающих энергию из океанических волн. Основное ограничение в таких электростанциях — малая высота волны — легко преодолевается, если установку поместить в фокус линзы. Наконец, в отличие от световых или звуковых волн, волны на поверхности воды очень нелинейны, что позволяет изучать явления, недоступные в оптических или акустических опытах.

Вопросы

1.Источники света. Распространение света.

1.

Запишите, какие из названных тел являются естественными источниками и какие искусственными: солнце, свеча, экран телевизора, звёзда, гнилушка, лампа дневного света, молния, газовая горелка, полярное сияние.

Ответ.

2.

В чем отличие между излучением батареи центрального отопления и излучением горящей свечи?

Ответ.

3.

Если глаз наблюдателя относительно непрозрачного экрана Э расположен так, как это показано на рисунке справа, то через отверстие в экране наблюдатель не может видеть источник света S. Чем это можно обьяснить?

Ответ.
4.

Глаз наблюдателя находится перед щелью в точке А. Сделав схематический рисунок, покажите: какую часть дерева видит наблюдатель и в какой точке А1 перед щелью наблюдатель мог бы видеть всё дерево целиком?



Решение.


Задания с выбором ответа

Собирающая линза

Оптическая сила собирающей линзы: 1)положительна , 2)отрицательна, 3)больше единицы, 4)равна нулю.

Оптическая сила собирающей линзы увеличилась в два раза. Фокусное расстояние: 1)увеличилось в 2 раза, 2)уменьшилось в 2 раза , 3)не изменилось, 4)уменьшилось в 1,5 раза.

Расстояние от собирающей линзы до предмета больше фокусного. Изображение: 1)действительное прямое, 2)мнимое прямое, 3)действительное перевернутое , 4)мнимое перевернутое.

Расстояние от собирающей линзы до предмета меньше фокусного. Изображение: 1)действительное прямое, 2)мнимое прямое , 3)действительное перевернутое, 4)мнимое перевернутое.

Предмет приближается к фокусу собирающей линзы. Изображение: 1)отдаляется от плоскости линзы и увеличивается, 2)приближается к плоскости линзы и уменьшается, 3)приближается к плоскости линзы и увеличивается, 4)отдаляется от плоскости линзы и уменьшается.

С помощью собирающей линзы получено уменьшенное изображение предмета. Где находится предмет? Расстояние от предмета до плоскости линзы: 1)меньше фокусного, 2)больше фокусного, но меньше двойного фокусного, 3)равно фокусному, 4)больше двойного фокусного .

С помощью собирающей линзы получено равное предмету изображение предмета. Где находится предмет? Расстояние от предмета до плоскости линзы: 1)меньше фокусного, 2)больше фокусного, но меньше двойного фокусного, 3)равно двойному фокусному, 4)больше двойного фокусного.

С помощью собирающей линзы получено увеличенное изображение предмета. Где находится предмет? Расстояние от предмета до фокуса линзы: 1)меньше фокусного, 2)больше фокусного, 3)равно фокусному, 4)больше двойного фокусного.

Расстояние от собирающей линзы до предмета больше фокусного. Изображение: 1)действительное прямое, 2)мнимое прямое, 3)действительное перевернутое , 4)мнимое перевернутое.

Расстояние от собирающей линзы до предмета меньше фокусного. Изображение: 1)действительное прямое, 2)мнимое прямое , 3)действительное перевернутое, 4)мнимое перевернутое.

Расстояние от собирающей линзы до предмета больше двойного фокусного. Изображение: 1)увеличенное, 2)такое же, как предмет, 3)уменьшенное , 4)не существует.

Расстояние от собирающей линзы до предмета равно двойному фокусному. Изображение: 1)увеличенное, 2)такое же, как предмет , 3)уменьшенное, 4)не существует.

Расстояние от собирающей линзы до предмета меньше двойного фокусного, но больше фокусного. Изображение: 1)увеличенное, 2)такое же, как предмет, 3)уменьшенное, 4)не существует.

Расстояние от собирающей линзы до предмета равно фокусному. Изображение: 1)увеличенное, 2)такое же, как предмет, 3)уменьшенное, 4)не существует .

Расстояние от собирающей линзы до предмета меньше фокусного. Изображение: 1)увеличенное, 2)такое же, как предмет, 3)уменьшенное, 4)не существует.

Рассеивающая линза.

  1. Оптическая сила рассеивающей линзы:1)положительна, 2)отрицательна , 3)больше единицы, 4)равна нулю.

  2. Изображение предмета, полученное с помощью рассеивающей линзы:   1)действительное прямое, 2)мнимое прямое , 3)действительное перевернутое, 4)мнимое перевернутое.

  3. Предмет движется из бесконечности к плоскости рассеивающей линзы. Его изображение при этом:    1)уменьшается и движется в том же направлении, 2)увеличивается и движется в том же направлении, 3)уменьшается и движется в обратном направлении, 4)увеличивается и движется в обратном направлении.

  4. Изображение предмета, полученное с помощью рассеивающей линзы, может быть:      1)только перевернутым уменьшенным, 2)только прямым уменьшенным, 3)только перевернутым

  5. Расстояние от рассеивающей линзы до предмета больше фокусного. Изображение при этом: 1)действительное прямое, 2)мнимое прямое , 3)действительное перевернутое, 4)мнимое перевернутое.

  6. Расстояние от рассеивающей линзы до предмета меньше фокусного. Изображение при этом: 1)действительное прямое, 2)мнимое прямое , 3)действительное перевернутое, 4)мнимое перевернутое.

  7. Расстояние от рассеивающей линзы до предмета больше фокусного. Изображение при этом: 1)увеличенное, 2)такое же, как предмет, 3)уменьшенное , 4)не существует.

  8. Расстояние от рассеивающей линзы до предмета равно фокусному расстоянию линзы. Изображение при этом: 1)увеличенное, 2)такое же, как предмет, 3)уменьшенное , 4)не существует.

  9. Расстояние от рассеивающей линзы до предмета меньше фокусного. Изображение при этом: 1)увеличенное, 2)такое же, как предмет, 3)уменьшенное , 4)не существует.

  10. Прямое изображение предмета на экране позволяет получить: 1)собирающая линза, 2)рассеивающая линза, 3)это невозможно, 4)любая линза.

Кроссворд «Линза»

По горизонтали: 1. Световой фон вокруг источника оптического излучения, наблюдаемый глазом или регистри­руемый приемником света. 5. Название серии американс­ких космических аппаратов, предназначенных для исследо­вания Луны, планет Солнечной системы и космического про­странства. 6. Рамка для очков или др. оптического прибора. 8. ... планет. 11. Орбиту и координаты планеты Нептун до У. Леверье и независимо от него вычислил... 13. Часть су­ток. 14. Сияние отраженного света. 15. Универсальная 2-ступенчатая ракета-носитель, созданная в СССР и пред­назначенная для выведения на орбиту многоразовых орби­тальных космических кораблей. 16. Появление в атмосфере одного или нескольких мнимых изображений отдаленных объектов из-за полного внутреннего отражения света. 17. Ха­рактеристика звезды, указывающая на ее принадлежность к группе звезд, близких по спектру спектральный ... 19. Самая яркая звезда в созвездии Северная Корона. 22. Австрийский физик, который экспериментально установил пропорциональность энергии; излучаемой нагретым телом, четвертой степени его абсолютной температуры. 23. Звезда больших размеров, обладающая большой свети­мостью. 24. Подзорная ...

По вертикали: 1. Зодиакальное созвездие, название ко­торого связано с названием животного; находится в южном полушарии неба. 2. Собирающая линза или система линз с небольшим фокусным расстоянием. 3. Название серии кос­мических аппаратов, предназначенных для изучения косми­ческою пространства и отработки техники дальних косми­ческих полетов. 4. Аббревиатура национальною управления США по аэронавтике и исследованию космического про­странства. 5. Смещение рассматриваемого объекта, обуслов­ленное изменением точки наблюдения. 7. Объектив, в кого-


ром не устранены хроматические аберрации; дает резкое изображение только и монохроматическом свете. 8. Характерис­тика интенсивности света с учетом его способности вызы­вать, зрительное ощущение - световой ... 9. Наивысшая воображаемая точка небесной сферы, находящаяся над голо-вой наблюдателя 10. Созвездие, название которого связано с названием мифического животного; находится в южном по­лушарии неба. 12. Самая яркая звезда в созвездии Девы. 18. Электромагнитные волны в интервале частот, восприни­маемых человеческим глазом. 19. Парный орган зрения че­ловека; достаточно сложная оптическая система. 20. Немец­кий философ, который разработал космогоническую гипо­тезу происхождения солнечной системы из первоначальной туманности. 21. Величина, характеризующая преломляющую способность линзы (системы линз) - оптическая ...

Чайнворд 1

1. Телескоп, объектив которого представляет собой лин­зу или систему линз. 2. Телескоп, объектив которою пред­ставляет собой вогнутое зеркало. 3. Явление искривления световых лучей при прохождении света через атмосферу атмосферная ... 4. Явление отражения световых лучей в ат­мосфере атмосферная ... 5. Характеристика орбиты пла­неты или др. тела Солнечной системы. 6. Мера действия силы, равная проекции силы на направление перемещения точки (ч* приложения, умноженной на величину этого пере­мещения. 7. Разноцветная дуга на небосводе. 8. Количествен­ное содержание физической величины в ее единице. 9. При­бор для измерения оптических спектров с помощью фото­электрических приемников излучения. 10. Раздел астроно­мии, посвященный измерениям положений и видимых дви­жений небесных тел и выяснению факторов, которые могут на них воздействовать. 11. Явление прохождения светила через небесный меридиан. 12. Устройство для смягчения ударов машинах и сооружениях, для защиты от сотрясений и удар­ных нагрузок. 13. Характеристика звезды, указывающая на ее принадлежность к группе звезд, близких по спектру -спектральный ... 14. Созвездие, название которого связано с кораблестроением; находится в южном полушарии неба. 15. Чертеж небесного тела или звездного неба. 16. Большой круг небесной сферы, проходящий через полюсы мира и точки весеннего и осеннего равноденствий или точки летне­го и зимнего солнцестояний.


Ответы

Кроссворд «Линза»

По горизонтали: 1. Ореол. 5. Пионер. 6. Оправа.

8. Парад. 11. Адаме. 13. Вечер. 14. Отблеск. 15. Энергия.
16. Мираж. 17. Класс. 19. Гемма. 22. Стефан. 23. Гигант.
24. Труба.


По вертикали: 1. Овен. 2. Лупа. 3. Зонд. 4. Наса. 5. Параллакс. 7. Анахромат. 8. Поток. 9. Зенит. 10. Пегас.

12. Спика. 18. Свет. 19. Глаз. 20. Кант. 21. Сила.

Чайнворд 1

1. Рефрактор. 2. Рефлектор. 3. Рефракция. 4. Рефлек­сия, 5, Радиус. 6. Работа. 7. Радуга. 8. Размер. 9. Спектро­метр. 10. Астрометрия. 11. Кульминация. 12. Амортизатор.

13. Класс. 14. Корма. 15. Карта. 16. Колюр.
1   2


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации