Оптические приборы.

Все оптические приборы можно разделить на две группы:

1) приборы, при помощи которых получают оптические изображения на экране. К ним относятся , , киноаппараты и др.

2) приборы, которые действуют только совместно с человеческими глазами и не образуют изображений на экране. К ним относится , и различные приборы системы . Такие приборы называются визуальными.

Фотоаппарат .

Современные фотоаппараты имеют сложное и разнообразное строение, мы же рассмотрим из каких основных элементов состоит фотоаппарат и как они работают.

Основной частью любого фотоаппарата является объектив - линза или система линз, помещенная в передней части светонепроницаемого корпуса фотоаппарата (рис. слева). Объектив можно плавно перемещать относительно пленки для получения на ней четкого изображения близких или отдаленных от фотоаппарата предметов.

Во время фотографирования объектив приоткрывают при помощи специального затвора, который пропускает свет к пленке лишь в момент фотографирования. Диафрагма регулирует световой поток, который попадает на пленку. Фотоаппарат дает уменьшенное, обратное, действительное изображение, которое фиксируется на пленке. Под действием света состав пленки изменяется и изображение запечатлевается на ней. Оно остаётся невидимым до тех пор, пока пленку не опустят в специальный раствор - проявитель. Под действием проявителя темнеют те места пленки, на которые падал свет. Чем больше было освещено какое-нибудь место пленки, тем темнее оно будет после проявления. Полученное изображение называется (от лат. negativus - отрицательный), на нем светлые места предмета выходят темными, а темные светлыми.

Чтобы это изображение под действием света не изменялось, проявленную пленку погружают в другой раствор - закрепитель. В нем растворяется и вымывается светочувствительный слой тех участков пленки, на которые не подействовал свет. Затем пленку промывают и сушат.

С негатива получают (от лат. pozitivus - положительный), т. е. изображение, на котором темные места расплолжены так же как и на фотографируемом предмете. Для этого негатив прикладывают с бумаге тоже покрытой светочувствительным слоем (к фотобумаге), и освещают. Затем фотобумагу опускают в проявитель, потом в закрепитель, промывают и сушат.

После проявления пленки при печатании фотографий пользуются фотоувеличителем, который увеличивает изображение негатива на фотобумаге.

Лупа.

Чтобы лучше рассмотреть мелкие предметы, приходится пользоваться лупой.

Лупой называется двояковыпуклая линза с небольшим фокусным расстоянием (от 10 до 1 см). Лупа является простейшим прибором, позволяющим увеличит угол зрения.

Наш глаз видит только те предметы, изображение которых получается на сетчатек. Чем больше изображение предмета, тем больше угол зрения под которым мы его рассматриваем, тем отчетливее мы его различаем. Многие предметы малы и видны с расстояния наилучшего видения под углом зрения, близким к предельному. Лупа увеличивает угол зрения, а также изображение предмета на сетчатке глаза, поэтому видимые размеры предмета
увеличиваются по сравнению с его действительными размерами.

Предмет АВ размещают на расстоянии, немного меньшей фокусного, от лупы (рис. справа). При этом лупа дает прямое, увеличенное, мысленное изображение А1 В1. Лупу обычно размещают так, чтобы изображение предмета находилось на расстоянии наилучшего видения от глаза.

Микроскоп.

Для получения больших угловых увеличений (от 20 до 2000) используют оптические микроскопы. Увеличенное изображение мелких предметов в микроскопе получают с помощью оптической системы, которая состоит из объектива и окуляра.

Простейший микроскоп - это система с двух линз: объектива и окуляра. Предмет АВ размещается перед линзой, которая является объективом, на расстоянии F 1 < d < 2F 1 и рассматривается через окуляр, который используется как лупа. Увеличение Г микроскопа равно произведению увеличения объектива Г1 на увеличение окуляра Г2:

Принцип действия микроскопа сводится к последовательному увеличению угла зрения сначала объективом, а затем - окуляром.

Проекционный аппарат.

Проекционные аппараты используют для получения увеличенных изображений. Диапроекторы применяют для получения неподвижны х изображений, а с помощью кинопроекторов получают кадры, которые быстро заменяют друг друга и воспринимаются глазом человека как подвижные изображения. В проекционном аппарате фотоснимок на прозрачной пленке размещают от объектива на расстоянии d, что удовлетворяет условию: F< d < 2F . Для освещения пленки используют электрическую лампу 1. Для концентрации светового потока применяют конденсор 2, который состоит из системы линз, которые собирают расходящиеся лучи от источника света на кадре пленки 3. С помощью объектива 4 на экране 5 получают увеличенное, прямое, действительное изображение

Телескоп.

Для рассматривания отдаленных предметов служат зрительные трубы или телескопы. Назначение телескопа - собрать как можно больше света, от исследуемого объекта и увеличить его видимые угловые размеры.

Основной оптической частью телескопа служит объектив, который собират свет и создаёт изображение источника.

Есть два основных типа телескопов:рефракторы (на основе линз)и рефлекторы (на основе зеркал).

Простейший телескоп - рефрактор, как и микроскоп, имеет объектив и окуляр, но в отличие от микроскопа объектив телескопа имеет большое фокусное расстояние, а окуляр - малую. Поскольку космические тела находятся на очень больших расстояниях от нас, то лучи от них идут параллельным пучком и собираются объективом в фокальной плоскости, где получается обратное, уменьшенное, действительное изображение. Чтобы сделать изображение прямым, используют еще одну линзу.

Фотоаппарат

В фотоаппарате используется действительное, обратное, уменьшенное изображение, даваемое собирающей линзой (объективом). При этом предмет должен быть помещен перед линзой за ее двойным фокусным расстоянием (рис. 6.19).

Освещенность фотопленки пропорциональна квадрату диаметра d объектива и обратно пропорциональна квадрату фокусного расстояния F, т. е. величине, равной d 2 /F 2 , которую называют светосилой объектива. Корень квадратный из светосилы называют относительным отверстием и указывают на объективе в виде надписи 1: F/d.

Рис. 6.19

Проекционный аппарат

Проекционный аппарат предназначен для получения на экране действительного увеличенного изображения светящегося или освещенного объекта. Ход лучей в аппарате показан на. рис. 6.15, г. Для большего увеличения применяют короткофокусный объектив или удаляют экран от аппарата.

Линейное увеличение проекционного аппарата:

где/- расстояние от объектива до экрана (изображение); F - фокусное расстояние объектива.

Телескоп

Труба Кеплера состоит из длиннофокусного объектива и короткофокусного окуляра (который действует как лупа) и предназначена для наблюдения удаленных предметов. Второй главный фокус Роб объектива совпадает с первым главным фокусом окуляра (рис. 6.20). В глаз попадает пучок параллельных лучей под углом зрения (р 0 , где ф 0 - угол зрения, под которым предмет виден невооруженным глазом.

Угловое увеличение трубы Кеплера:

где F o6 и F OK - фокусные расстояния объектива и окуляра; D и D" - диаметры объектива и выходного зрачка системы.

Линейное увеличение:

Так как D" то зрительная труба дает уменьшение линейных размеров рассматриваемых объектов.

В зрительной трубе Галилея окуляром служит рассеивающая линза, причем вторые главные фокусы объектива F o6 и F 0K совпадают.

Wikimedia Foundation . 2010 .

• Проекты и группы музыкантов Disbelief
• Проекционный оператор

Смотреть что такое "Проекционный аппарат" в других словарях:

ПРОЕКЦИОННЫЙ АППАРАТ - оптич. устройство, формирующее изображения оптические объектов на рассеивающей поверхности, служащей экраном. По способу освещения объекта различают диаскопич., эпископич. и эпидиаскопич. П. а. В диаскопическом П. а. (рис. 1) изображение на… … Физическая энциклопедия

ПРОЕКЦИОННЫЙ АППАРАТ - ПРОЕКЦИОННЫЙ АППАРАТ, см. ПРОЕКТОР … Научно-технический энциклопедический словарь

проекционный аппарат - projekcijos aparatas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. projection apparatus vok. Bildwerfer, m; Projektionsapparat, m; Projektionsgerät, n rus. проекционный аппарат, m pranc. appareil de projection, m … Fizikos terminų žodynas

Проекционный аппарат - оптическое устройство, формирующее изображения оптические (См. Изображение оптическое) объектов на рассеивающей поверхности, служащей экраном. По способу освещения объекта различают диаскопический, эпископический и эпидиаскопический П. а …

проекционный аппарат - (лат.; см. проекция) проектор оптический прибор для получения на экране в сильно увеличенном виде изображений прозрачных (кинопроектор, диапроектор) или непрозрачных (эпископ) рисунков или фотоснимков (см. также эпидиаскоп). Новый словарь… … Словарь иностранных слов русского языка

ПРОЕКЦИОННЫЙ - ПРОЕКЦИОННЫЙ, проекционная, проекционное. прил. к проекция. Проекционный фонарь или проекционный аппарат (оптический прибор для получения на экране увеличенных изображений). Проекционный объектив. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

проекционный - аппарат, проекционный фонарь [Словарь иностранных слов русского языка

проекционный - см. проекция; ая, ое. Проекцио/нный метод. П ое телевидение (получение телевизионных изображений на больших экранах методами оптической проекции) Проекцио/нный аппарат (проектор) … Словарь многих выражений

читальный аппарат - проекционный аппарат для просмотра увеличенных оптических изображений микрофильмов (микрокопий), в котором изображение кадра микрофильма через объектив и систему зеркал проецируется на встроенный в аппарат или вынесенный экран. * * * ЧИТАЛЬНЫЙ… … Энциклопедический словарь

Читальный аппарат - устройство для просмотра и чтения увеличенных оптических изображений микрофильмов и микрокопий. Представляет собой Проекционный аппарат, в котором изображение кадра микрофильма через объектив и систему зеркал проецируется на встроенный в… … Большая советская энциклопедия

Проекционные приборы дают на экране действительное, увеличенное изображение картины или предмета. Такое изображение может рассматриваться со сравнительно большого расстояния и благодаря этому может быть видно одновременно большому числу людей. На рис.240 изображена схема проекционного аппарата, предназначенного для демонстрации прозрачных объектов , например рисунков и фотографических изображений на стекле (диапозитивы ), фотопленке (слайды ) и т.п. Такие аппараты называются диаскопами (диа – прозрачный). Освещение объекта 1 производится ярким источником света 2 с помощью системы линз 3, называемой конденсором (рис.36). За источником устанавливается вогнутое зеркало 4, в центре которого находится источник. Это зеркало, отражая обратно в систему свет, падающий на заднюю стенку осветителя, увеличивает освещенность объекта

Рис.36. Схема диаскопа.

Объект помещается вблизи фокальной плоскости объектива 5, который дает изображение на экране 6. Для резкой наводки объектив может плавно перемещаться. Проекционные системы очень часто употребляются для демонстрации рисунков, чертежей и т.п. во время лекций (проекционный фонарь).

Киноаппарат представляет собой проекционную систему того же типа с тем усложнением, что демонстрируемые картины (кадры) очень быстро сменяют одна другую (24 кадра в секунду).

Интересна история создания киноаппарата. В 1893 г. профессор Московского университета Н.Любимов высказал механику Новороссийского (Одесского) университета Иосифу Тимченко свои соображения о необходимости скачкообразной смены фотокадров в диаскопе. Вскоре И.Тимченко сконструировал скачковый механизм - грейфер , зубец которого, попадая в отверстие перфорации пленки осуществлял прерывистую смену кадров. Этот механизм сравнительно долгие остановки зубчатого колеса ритмично чередовал с мгновенными и короткими его проворотами, сменявшими кадры фотопленки. Фильм передвигается скачками – каждый раз на один кадр. В момент передвижения фильма световой пучок перекрывается подвижной заслонкой обтюратором . На основе этого механизма И.Тимченко вместе с другим русским изобретателем, одесситом М.Фрейденбергом создал киноаппарат для съемок и демонстрации «живой фотографии». Это было в конце 1893 г., по шутке судьбы – в те самые дни, когда в Одессе демонстрировался электротахископ – громоздкое сооружение немецкого инженера О.Аншютца, где в небольшом окошечке зритель видел фотографии фаз движения, причем при смене фотографий на миг гасла лампа, освещавшая их.

Уже 9 января 1894 г. на заседании секции физики IX съезда русских естествоиспытателей и врачей в Москве аппарат И.Тимченко с механизмом прерывистого передвижения ленты и с проекцией на экран был показан зрителям, На экране они увидели скачущих кавалеристов и метателей копья. Участники съезда русские ученые-физики А.С.Столетов, П.Н.Лебедев, Н.А.Умов дали высокую оценку изобретению. Через два дня был опубликован протокол заседания, который зафиксировал «акт публичной демонстрации профессором Н.Любимовым «снаряда для анализа стробоскопических явлений, устроенного в осуществление его мечты механиком Новороссийского университета г.Тимченко. Секция отнеслась весьма сочувственно к работам г.Тимченко, его остроумию и оригинальности, засвидетельствованными профессорами Умовым и Клоссовским, и по предложению председателя профессора Пильчикова и профессора Боргмана решила выразить г.Тимченко благодарность...». Первое официальное известие о созданном И.Тимченко «снаряде для анализа «стробоскопических явлений» было опубликовано 11 января 1894 г., однако из-за недальновидности царских чиновников И.А.Тимченко не получил патент на свое изобретение.

Поэтому история принимает за дату рождения кинематографа – 28 декабря 1895 года. Именно в этот день сыновья процветающего владельца фабрики фотопластинок Луи и Огюст Люмьер, арендовав в самом фешенебельном районе Парижа подвал «Гран кафе», дали первый в мире платный публичный киносеанс (а кинематограф в Одессе существовал уже больше года! Другое дело, что владельцы фирмы фототоваров «Люмьер», имевшие представителей во всех крупных странах, сразу же взялись за энергичное продвижение своего аппарата, а гениальный механик И.Тимченко, тративший свое жалование на оборудование и станки, вынужден был брать частные заказы).

Рис. 37. Схема простейшего киноаппарата.

Свет от лампы 1 через конденсор 2 освещает проецируемый кадр на фотопленке 4. Синхронно действующие обтюратор 6, лентопротяжный механизм 5 и грейфер 4 осуществляют скачкообразное продвижение пленки, кадры которой объективом 3 проецировались на экран (рис.37).

При проецировании фильма на экране получается сильно увеличенное изображение. Так, например, при проецировании кадра кинофильма размером 18 х 24 мм на экран с размерами 3,6 х 4,8 м линейное увеличение равно 200, а площадь изображения превышает площадь кадра в 40 000 раз. Для того чтобы освещенность объекта была достаточно равномерной, важную роль играет правильный подбор конденсора Попытки «концентрации» света на объекте при- водят обычно только к тому, что конденсор дает на нем сильно уменьшенное изображение источника, и если этот последний не очень велик, то объект будет освещен крайне неравномерно. Кроме того, при этом часть светового потока пойдет мимо проекционного объектива, т.е. не будет участвовать в образовании изображения на экране. Выбор конденсора дает возможность избежать этих недостатков.

Рис.38. Освещение объекта с помощью конденсора.

Конденсор 1 устанавливается таким образом, чтобы он давал изображение 6 небольшого источника 2 на самом объективе 3 (рис.38.) Размеры конденсора выбираются с таким расчетом, чтобы весь диапозитив (кадр) 4 был равномерно освещен. Лучи, проходящие через любую точку кадра, должны затем пройти через изображение 6 источника света; следовательно, они попадут в объектив и по выходе из него образуют на экране изображение этой точки кадра. Таким образом, объектив даст на экране изображение всего объекта, которое будет правильно передавать распределение светлых и темных областей на прозрачном объекте (кадре).

С развитием механики и оптики получили распространение широкоэкранное кино (соотношение сторон кадра 16:9), широкоформатное кино (съемка производится на кинопленку шириной 70 мм, что позволяет значительно увеличить качество и размеры изображения на экране), стереокино (съемка и демонстрация производится двумя камерами, дающими изображение для рассматривания правым и левым глазом, что создает объемное впечатление, т.е стереоэффект ), панорамное кино (съемка и демонстрация производится синхронно действующими несколькими камерами, направленными на различные участки протяженного объекта, что позволяет создать на закругленном экране, изображение, рассматриваемое зрителем под широким углом поля зрения до 120 о -180 о. Созданы системы – циклорамы – создающие «круговое» изображение, охватываемое углом поля зрения 360 о.

Для демонстрации на экране непрозрачных предметов например чертежей и рисунков, выполненных на бумаге, их сильно освещают сбоку с помощью ламп и зеркал и проецируют с помощью светосильного объектива.

Рис.39. Проекционный аппарат для демонстрации непрозрачных объектов

Схема такого прибора, называемого эпископом или эпипроектором , изображена на рис.39. Источник 1 с помощью вогнутого зеркала 2 освещает объект 3, лучи от каждой точки S объекта поворачиваются плоским зеркалом 4 и направляются в объектив 5, который дает изображение на экране 6.

Часто применяют приборы, имеющие двойную систему для проецирования как прозрачных, так и непрозрачных предметов. Такие приборы называются эпидиаскопами .

15.Фотографический аппарат .

Фотоаппарат состоит из объектива 1 и корпуса 2 со светонепроницаемыми стенками, называемого камерой (рис.40). За объективом зеркальной камеры располагается откидное зеркало 4, при поднятом зеркале лучи, прошедшие сквозь объектив попадают на чувствительный к свету фотоприемник 3, при опущенном зеркале 4 изображение создается на матовом стекле 5 видоискателя. Это изображение рассматривается фотографом через увеличивающий окуляр видоискателя 6 при помощи оборачивающей призмы (пентапризмы ) 7 (см.рис.7).

Рис.40.Схема зеркального фотоаппарата.

В «классических» фотоаппаратах фотоприемником 3 является фотопленка. Под действием света в светочувствительном слое фотопленки образуется невидимое глазом скрытое изображение. Для выявления этого изображения экспонированная (освещенная) фотопленка подвергается специальной обработке.

В «цифровых» аппаратах приемником света 3 является мозаичная матрица, в ячейках которой под действием падающего света происходить накапливание электрического заряда. Количество мозаичных ячеек определяет качество получаемого изображения. В настоящее время существуют портативные цифровые аппараты с матрицами, позволяющими получить изображение, насчитывающее до 15-20 млн. пикселей.

Для того чтобы получить отчетливое изображение фотографируемого предмета на пленке наводка на резкость осуществлялась путем передвижения объектива в его тубусе, а качество «наводки на резкость» фотограф контролировал по изображению получаемому на матовом стекле видоискателя. В современных аппаратах наводка на резкость осуществляется автоматически передвижением линзы (группы линз) относительно друг друга в сложных многолинзовых объективах, а качество наводки контролируется специальными сенсорами по контрастности получаемого на фотоприемнике изображения. Такие фотоаппараты называются автофокусными .

Наиболее ответственной частью фотоаппарата является фотообъектив; им в основном определяется качество снимка и возможность снять в данных условиях тот или иной объект. Фотообъективы, сочетающие большую светосилу и большой угол зрения с высоким качеством изображен состоят обычно из нескольких линз и представляют довольно сложную конструкцию. На оправе объектива обычно гравируются характеризующие его величины, а именно, фокусное расстояние и знаменатель дроби относительного отверстия. Обычно применяемые фотообъективы имеют относительное отверстие от 1:5,6 до 1:2,8 при поле зрения 50 о –60 о, существуют и более светосильные объективы.

Существуют различные объективы, предназначенные для различных целей: макрообъективы (съемка малых объектов с расстояний порядка нескольких сантиметров); широкоугольные (поле зрения до 110 о -120 о), сверхширокоугольные («рыбий глаз » – fish eye ), обеспечивающие поле зрения 180 о и более; телеобъективы (с фокусным расстоянием до 2 м для фотосъемки удаленных предметов) и прочие.

Для того чтобы регулировать световой поток, поступающий в фотоаппарат, объектив снабжается диафрагмой, диаметр которой можно изменять и таким образом менять относительное отверстие. Необходимо заметить, что реальная светосила объективов значительно меньше той, которая получается из чисто геометрических построений. Дело в том, что не весь световой поток, падающий на систему, ходит через нее; часть света отражается, часть поглощается в системе. Доля поглощенного света обычно невелика, но отражения на поверхностях линз играют большую роль. Как мы знаем, при нормальном падении от границы стекло – воздух или воздух – стекло отражается около 4–5%% падающего света; при наклонном падении доля отраженного света несколько возрастает. Таким образом, в объективе, имеющем три-четыре линзы, т.е. шесть-восемь отражающих поверхностей, потери света достигают 30 – 40%%.

Отражение света от поверхностей линзы не только уменьшает светосилу прибора, но и приводит еще к одному неприятному явлению: отраженный свет создает световой фон, из-за которого скрадывается различие между темными и светлыми местами, т.е. понижается контраст изображения. Для уменьшения потерь на отражение разработан прием, называемый просветлением оптики . Этот прием состоит в том, что на поверхность линзы наносится тонкая прозрачная пленка из подходящего материала. Благодаря явлению интерференции доля отраженного света при правильном подборе пленки (ее толщины и показателя преломления) может 6ыть сильно уменьшена. Обычно толщина слоя выбирается из расчета минимального отражения зеленого света. Тогда для более коротких и более длинных волн отражение больше, чем для зеленого света. Если на такую поверхность падает белый свет, то отраженный свет имеет сине-красный оттенок. Оптические системы с подобными поверхностями получили название «голубой оптики ». Такая просветленная оптика имеет значительно большую реальную светосилу и дает более контрастное изображение, чем такая же оптика без просветления. В современных оптических приборах удается в известных пределах сочетать большую светосилу с хорошим качеством изображения за счет использования многолинзовых оптических систем. Такие SMC-объективы (SMC – super multi coating - сверхмногослойное покрытие) получили название «янтарной оптики».

Промежуток времени, необходимый для освещения пленки (выдержка), зависит от чувствительности пленки и от условий освещения фотографируемого предмета. Для того чтобы можно было производить съемку с очень маленькой выдержкой (сотые и тысячные доли секунды), в пленочных камерах применяется затвор – быстро движущаяся металлическая шторка 8 (см.рис.40) с регулируемой шириной щели. В цифровых камерах роль затвора выполняет импульс тока, считывающий заряд, накопленный отдельными ячейками матрицы, поэтому цифровые камеры работают практически бесшумно – в них отсутствуют шумы от перемотки пленки, спуска затвора и пр.

Во время фотосъемки мимовольное дрожание руки может вызвать размытость изображения, особенно в теле режиме или при относительно больших выдержках (десятые доли секунды). Эта проблема решается при помощи технологии оптической стабилизации изображения (рис.41).

Рис.41.Схема объектива с оптической стабилизацией изображения.

Обнаружив вибрацию камеры, встроенный гироскопический датчик 1 передает сигнал микропроцессору 2 для расчета коррекции. На основе полученных данных линейный мотор смещает корректирующую линзу 3, так, чтобы входной световой луч из объектива направлялся точно на матрицу 4. Весь процесс – от определения вибрации до коррекции положения линзы – занимает десятые доли секунды. Таким образом, можно использовать резкое изображение быстродвижущихся предметов.

Спектроскоп

Особое место среди оптических приборов занимают спектральные аппараты, с помощью которых можно исследовать спектральный состав света. Чаще всего в спектральных аппаратах используется в качестве устройства для разложения света по длинам волн призма, выполненная из материала со значительной дисперсией.

Ход лучей через призменный спектральный аппарат показан на рис.42.

Рис.42. Призменный спектроскоп.

Освещаемая светом щель S помещается в фокальной плоскости линзы L 1 , поэтому на призму падает параллельный пучок света. Призма Р раскладывает свет на составные части. Параллельные пучки, выходящие из призмы имеют для разных длин волн различное направление. Угол между направлением лучей различных длин волн определяется материалом, из которого изготовлена призма, величиной преломляющего угла α и положением призмы в параллельном пучке света, падающего на нее. Затем эти параллельные пучки света после призмы собираются линзой L 2 (коллиматором) в фокальной плоскости Э в виде спектра. Если свет, падающий на щель S представляет собой набор нескольких монохроматических пучков, то спектр имеет вид отдельных изображений щели в разных длинах волн, т.е. имеет вид отдельных узких линий, разделенных темными промежутками. Если на щель падает белый свет, то все отдельные изображения щели сливаются в цветную полосу.

Получаемую картину можно наблюдать визуально с помощью окуляра, прибор тогда называют спектроскопом , а можно регистрировать с помощью фотопластинки или фотопленки, тогда спектральный прибор называют спектрографом . Если же в фокальной плоскости линзы L 2 , установить выходную щель, с помощью которой будет выделяться узкий участок спектра, то прибор будет называться монохроматором .

В современных спектральных приборах в фокальной плоскости коллиматора устанавливается светочувствительная матрица, аналогичная используемой в цифровых фотоаппаратах, при этом расположение ячеек матрицы соответствует определенным длинам волн. Считывая сигнал с такой ячейки можно сразу определить интенсивность данной спектральной линии. Такие приборы получили название микрофотоспектрометров (МФС).

Обрабатывая полученную МФС информацию на ЭВМ, можно быстро провести атомный спектральный анализ исследуемой пробы. Качественный спектральный анализ дает ответ на вопрос: содержится ли конкретный элемент в данной пробе . Количественный спектральный анализ дает ответ на вопрос: сколько данного элемента содержится в данной пробе .

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Цель: познакомить обучающихся с устройством и принципом действия оптических приборов

Задачи.

Предметные:

• Рассмотреть ход лучей в оптических приборах (лупа, микроскоп, телескоп, фотоаппарат, проектор; глаз, как оптическая система), выяснить какое изображение они дают.
• Научить обучающихся определять угловое увеличение визуальных приборов.

Метапредметные:

• Развивать у обучающихся познавательные интересы, интеллектуальные и творческие способности в процессе решения физических задач и самостоятельного приобретения новых знаний по физике посредством переработки и предъявления учебной и научно-популярной информации.
• Способствовать развитию коммуникативных способностей обучающихся, толерантных качеств, операций логического мышления (анализ, синтез, сравнение).

Личностные:

• Показать практическую значимость изучаемого материала (применение приборов).
• Воспитывать интерес к предмету.

Тип урока: урок-проект

Оборудование: ПК, проектор, лупа, микроскоп, телескоп, фотоаппарат, видеоурок: “Глаз. Оптические приборы”, 8 класс.

План урока

1. Орг. момент. Определение темы урока, задач.
2. Творческое воспроизведение ранее изученного материала.
3. Изучение нового материала.
4. Инфоурок по теме “Глаз”. Обсуждение фильма. Мини-проекты обучающихся. Заполнение таблиц.
5. Физминутка
6. Первичный контроль и самоконтроль. Тестирование. Проверка. Самооценка.
7. Творческое применение знаний. Фронтальное решение задачи.
8. Мини-проекты обучающихся. Заполнение таблиц.
9. Применение полученных знаний. Работа в парах. Самооценка. Проверка.
10. Творческое применение знаний. Решение задач повышенной сложности.
11. Итоги урока. Рефлексия.
12. Заключение. Свет в нашей жизни.

Ход урока

1. Орг. момент. Слайд 2

Доброе утро! Прошу вас удобно сесть и закрыть глаза. Звучит лёгкая музыка. Учитель читает стихотворение И.А.Бунина:

Чудный дар природы вечной, дар бесценный и святой,
В нем источник бесконечный наслажденья красотой:
Небо, солнце, звезд сиянье, море в блеске голубом –
Всю картину мирозданья мы лишь в свете познаем.

Да будет свет! Откройте глаза.

Введение в тему урока. Как вы думаете, каким стал бы наш мир без света? Действительно, как сказал поэт: Если б солнечный свет вдруг бы взял и пропал, мир бы сразу угрюмым и темным весь стал.

А что, на ваш взгляд, общего между светом и выставкой приборов у нас в кабинете? Почему сегодня на уроке я организовала эту выставку? (Выставка оптических приборов)

Верно, сегодня в центре нашего внимания – оптические приборы.Запишите тему урока: “Оптические приборы”.

Слайд 3. Определение задач урока.

Что бы вы хотели узнать о приборах, о чём поговорить? Принцип действия, оптическая схема, какие изображения получаются, где применяются эти приборы. Это те задачи, которые мы должны сегодня решить. Я позволю себе добавить ещё одну, практически важную задачу – ввести понятие углового увеличения приборов и научиться его определять (лупа, микроскоп, телескоп).

2. Воспроизведение ранее изученного материала. Слайд 4

Для решения поставленных задач, потребуется вспомнить изученный ранее материал.

Какие изображения можно получить с помощью линз. (Ответ: прямое – обратное, мнимое – действительное, увеличенное, уменьшенное, равное по размеру).

Зависит ли вид изображения от формы линзы. (Ответ: рассеивающая линза всегда даёт мнимое, уменьшенное, прямое изображение; у собирающей линзы изображение зависит от положения предмета относительно фокуса линзы) .

Всегда ли выпуклая линза является собирающей. (Ответ: только при нахождении в менее плотной среде, например, стеклянная линза в воздухе).

От чего зависит D линзы. (Ответ: от R, n линзы и n среды. D = (n 1 –n 2)(1/R 1 – 1/R 2), где n= n линзы/ n среды).

Плосковыпуклую стеклянную линзу (n стекла = 1,54), перенесли из воздуха (n воздуха = 1) в воду (n воды = 1,33). Выберите дваверных утверждения о характере изменений, произошедших с оптической системой “линза + окружающая среда”. (Демоверсия ЕГЭ 2016, № 24)

1) Линза из собирающей превратилась в рассеивающую.

2) Линза была и осталась рассеивающей.

3) Фокусное расстояние уменьшилось, оптическая сила увеличилась.

4) Фокусное расстояние увеличилось, оптическая сила уменьшилась.

5) Линза была и осталась собирающей

3. Изучение нового материала. Слайд 5

Посмотрите внимательно на таблицу, и, опираясь на ваш жизненный опыт, определите признак, по которому проведена классификация оптических приборов.

Ответ: слева приборы, которые действуют только совместно с человеческим глазом и не образуют изображения на экране (лупа, микроскоп, телескоп), их называют “визуальными”.

В правом столбце приборы, при помощи которых получают оптические изображения на экране (проекционный аппарат, фотоаппарат, кинопроектор).

С какого прибора вам бы хотелось начать обсуждение? Давайте начнём с самого важного оптического прибора, созданного в ходе эволюции самой природой, без которого трудно представить существование человека в окружающем его мире, и которого нет в нашей таблице – это глаз человека.

Слайд 6.Глаз и зрение.

Предлагаю для просмотра и дальнейшего обсуждения фрагмент инфоурока по теме “Глаз”. При просмотре обратите внимание на следующие вопросы (вопросы записаны на доске). Вы заметили какую-нибудь особенность в записи вопросов? Вопросы записаны в алфавитном порядке, а вот ответы в фильме будут не по порядку, будьте внимательны:

Аккомодация. Близорукость. Где, какое изображение даёт оптическая система глаза.

Дальнозоркость. Инерция зрения. Расстояние наилучшего зрения. Стереоскопичность зрения.

Просмотр фрагмента инфоурока “Глаз. Оптические приборы”, 8 класс. (Первые 4 минуты фильма). http://infourok.ru/videouroki

Слайд 7. Обсуждение фильма.

Учитель. И так, глаз - это оптическая система, проецирующая изображение, воспринимающая и “кодирующая” полученную информацию для головного мозга. Вернёмся к вопросам, поставленным перед просмотром.

Слайд 8.Где и какое изображение даёт оптическая система глаза?

Ответ: действительное, уменьшенное перевернутое изображение рассматриваемого объекта на сетчатке.

Слайд 9.В чём заключается аккомодация глаза?

Ответ: это изменение оптической силы глаза (способность при помощи мышц менять кривизну хрусталика) - приспосабливаться к видению, как на близком, так и на более далеком расстоянии.

Слайд10.Инерции зрения – после прекращения светового раздражения, зрительное впечатление исчезает не сразу – на этом основано действие кино.

Слайд 11.Чему равно расстояние наилучшего зрения? Ответ: около 25 см.

Зачем нужны два глаза? Ответ: Стереоскопичность зрения, т.е. объемность предмета, другими словами - трехмерное изображение. При этом увеличивается поле зрения.

Слайд 12. Внимание, сейчас будет введено новое понятие.

Размер изображения предмета на сетчатке h определяется углом зрения с вершиной в оптическом центре глаза и лучами, направленными на крайние точки предмета.

Минимальный угол зрения?(? 0), под которым две точки ещё видны раздельно – называют разрешающей способностью (остротой) глаза. Опыт дает для минимального угла зрения значение около одной угловой минуты (??? 1?), так как расстояние между двумя соседними палочками или колбочками равно примерно 5 мкм (h ? ? 5·10?? мм), а фокусное расстояние оптической системы глаза f=17,2 мм.

Мини-проекты обучающихся

Слайд 13. О дефектах зрения и их коррекции расскажет Никита Корсаков.

Слайд 14. По ходу выступления, фиксируйте в таблице ответы на предложенные вопросы. Шаблон для ответов (незаполненная таблица) на столах.

Слайд 15-17.Выступление обучающегося. “Очки”. Приложение 1

Слайд 18-20. Выступление обучающегося. “Контактные линзы”.

4. Физминутка. Слайд 21.

5. Первичный контроль и самоконтроль. Приложение 2

Проверь себя: 6 вопросов с одним вариантом ответа, 1 вопрос на соответствие. Вопросы на столах.

Слайд 22-28.Обсуждение правильных ответов.

6. Творческое применение знаний. Решение задачи на доске. Школьник, читая книгу без очков, держит её на расстоянии 20 см от глаз. Какие очки он должен носить?

Ответ: D = - 1 дптр.

7. Мини-проекты обучающихся. Заполнение таблиц.

Слайд 29.Подробнее остановимся на конструктивных особенностях некоторых оптических приборов. Слушая выступления одноклассников, не забывайте заполнять таблицу (листы с таблицами на столах).

Слайд 30-35.“Лупа”.Выступление обучающегося. Приложение 3

Слайд 36-37. “Микроскоп”.Выступление обучающегося. Приложение 3

Слайд 38-40. “Телескоп”.Выступление обучающегося. Приложение 3

Слайд 41-44. “Фотоаппарат”. Выступление обучающегося. Приложение 3

Слайд 45-46.“Проектор”.Выступление обучающегося. Приложение 3

8. Применение полученных знаний. Самооценка.

Решение задач. Работа в парах. Через отведённое учителем время проверка ответов. При необходимости коррекция решения.

1. Найти угловое увеличение лупы, оптическая сила которой 20 дптр. (5)
2. Найти угловое увеличение лупы, фокусное расстояние которой равно 10 см. (2,5)
3. Оптическая сила D объектива микроскопа равна 100 дптр, D окуляра 50 дптр. Расстояние между объективом и окуляром 19 см. Чему равно угловое увеличение микроскопа? (237,5)
4. Фокусное расстояние F объектива микроскопа 1 см, F окуляра равно 2 см. Расстояние между объективом и окуляром 15 см. Чему равно угловое увеличение микроскопа? (187,5)
5. Оптическая сила D объектива телескопа 0,5 дптр, оптическая сила D окуляра равна 50 дптр. Определите угловое увеличение телескопа. (100)

9. Творческое применение полученных знаний. Решение задачи на выбор, защита решения.

Автомобиль движется со скоростью 72 км/ч на расстоянии d=500м от фотоаппарата, фокусное расстояние которого равно F=50 см. Какова должна быть экспозиция t, чтобы размытость изображения не превышала х=0,0001м? Ответ: t =5 мс.

Мальчик, читал книгу в очках, расположив её на расстоянии 25 см, а сняв очки на расстоянии 12,5 см. Какова оптическая сила его очков? Ответ: - 4 дптр

Объектив фотоаппарата имеет фокусное расстояние 5 см, а размеры кадра 24 на 35 мм. С какого расстояния надо фотографировать чертёж размерами 480 на 600 мм, чтобы получить максимальный размер изображения? Ответ: 1,05 м

10. Итоги урока. Рефлексия.

Давайте вспомним задачи, которые мы ставили в начале первого урока. Все ли задачи решены? Что нового вы узнали, что не получилось, почему?

Дома вы можете дорешать задачи, откорректировать таблицу. На следующем уроке контрольная работа по геометрической оптике.

Для любознательных вопрос: какое изображение мы видим в дверной глазок и почему, какая там линза?

Оценки за урок.

11. Заключение. Слайд47.

Мы начали урок с понятия о свете не случайно, признавая важность оптики и световых технологий для жизни граждан всего мира, Генассамблея ООН провозгласила 2015 год Международным годом света и световых технологий. А что есть свет не с физической точки зрения?

Слайд 48. Свет это разум и сознание. Свет это воля и мечта. Свет это то, что руку тянет, когда нам помощь так нужна. Дарите свой свет и тепло своей любви окружающим вас людям. Я благодарю вас за работу, урок окочен.