План открытого урока по физике. Тема «Линзы. Формула тонкой линзы. Презентация на тему "линзы" Расчёт фокусного расстояния и оптической силы линзы

Выполнила: учитель Кузнецкой СОШ Пряхина Н.В.

План урока

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

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).

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

1. Тихомирова С.А., Яворский Б.М. Физика (базовый уровень) - М.: Мнемозина, 2012.
2. Генденштейн Л.Э., Дик Ю.И. Физика 10 класс. - М.: Мнемозина, 2014.
3. Кикоин И.К., Кикоин А.К. Физика-9. - М.: Просвещение, 1990.

Домашнее задание

1. Какой формулой определяется оптическая сила тонкой линзы?
2. Какая связь между оптической силой и фокусным расстоянием?
3. Запишите формулу тонкой собирающей линзы.

1. Интернет-портал Lib.convdocs.org ().
2. Интернет-портал Lib.podelise.ru ().
3. Интернет-портал Natalibrilenova.ru ().

Обучающая: сформировать понятия о линзах, видах линз и их основных характеристиках; сформировать практические умения применять знания о свойствах линз для нахождения изображений графическим методом.Развивающая: развивать умения оперировать суждениями; развивать речь учащихся через организацию диалогического общения на уроке; включать детей в разрешение учебных проблемных ситуаций для развития их логического мышления; поддерживать внимание учащихся через смену учебной деятельности.Воспитательная: воспитывать познавательный интерес, интерес к предмету. Цели урока

Линзой называется прозрачное тело, ограниченное двумя криволинейными (чаще всего сферическими) или криволинейной и плоской поверхностями. Линзой называется прозрачное тело, ограниченное двумя криволинейными (чаще всего сферическими) или криволинейной и плоской поверхностями. Линза 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 (нем. Linse, от лат..lens - чечевица) – диск из прозрачного однородного материала, ограниченный двумя полированными поверхностями – сферическими или сферической и плоской.. Линза

Глаз – орган зрения Человек видит не глазами, а посредством глаз, откуда информация передается через зрительный нерв в определенные области головного мозга, где формируется та картина внешнего мира, которую мы видим. Все эти органы и составляют наш зрительный анализатор, или зрительную систему.

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. В фокусе рассеивающей линзы пересекаются продолжения лучей, которые до преломления были параллельны ее главной оптической оси. Фокус рассеивающей линзы мнимый. Главных фокусов два; они расположены на главной оптической оси на одинаковом расстоянии от оптического центра линзы по разные стороны от нее. Фокус линзы фокус линзы (F) оптический центр линзы главная оптическая ось линзы

Размеры и расположение изображения предмета в собирающей линзе зависят от положения предмета относительно линзы. В зависимости от того, на каком расстоянии от линзы находится предмет, можно получить или увеличенное изображение (F 2F). или уменьшенное (d > 2F). Вывод 2F). или уменьшенное (d > 2F). Вывод">

0 для собирающих линз. D 0 для собирающих линз. D 24 Оптическая сила линзы дптр D > 0 для собирающих линз. D 0 для собирающих линз. D 0 для собирающих линз. D 0 для собирающих линз. D 0 для собирающих линз. D title="Оптическая сила линзы дптр D > 0 для собирающих линз. D

Гигиена зрения 1. Читайте только при хорошем освещении. 2. При дневном свете рабочий стол должен стоять так, чтобы окно находилось слева. 3. При искусственном освещении настольная лампа должна находиться слева и быть обязательно прикрытой абажуром. 4. Не следует смотреть телевизор слишком долго. 5. После каждых минут работы на компьютере необходима пауза.

Зрение и правильное питание Большое значение для хорошего зрения имеет правильное питание, включающее достаточное количество витаминов, особенно D и A. Витамин D содержится в таких продуктах, как говяжья и свиная печень, сельдь, желток яиц, сливочное масло. Витамином А наиболее богаты печень трески, говяжья и свиная печень, желток куриного яйца, сливки, сливочное масло. Каротин – вещество, из которого организм человека синтезирует витамин А – в больших количествах содержится в моркови, сладком перце, облепихе, шиповнике, зеленом луке, петрушке, щавеле, абрикосах, шпинате, салате.

1. Почему в солнечный летний день нельзя поливать цветы в саду? 2. Склеив два выпуклых стекла от часов, можно получить воздушную выпуклую линзу. Если такую линзу поместить в воду, то будет ли она собирающей линзой? 3. Сравни два рисунка. Что общего? Чем они отличаются? Подумай и ответь

С помощью линзы на экране получено перевернутое изображение пламени свечи. Как изменятся размеры изображения, если часть линзы заслонить листом бумаги? 1. Часть изображения пропадет. 2. Размеры изображения не изменятся. 3. Размеры увеличатся. 4. Размеры уменьшатся. Вопрос 2

Применение линз Применение линз Линзы являются универсальным оптическим элементом большинства оптических систем. Линзы являются универсальным оптическим элементом большинства оптических систем. Двояковыпуклые линзы используются в большинстве оптических приборов, такой же линзой является хрусталик глаза. Линзы-мениски широко применяются в очках и контактных линзах. Двояковыпуклые линзы используются в большинстве оптических приборов, такой же линзой является хрусталик глаза. Линзы-мениски широко применяются в очках и контактных линзах. В сходящемся пучке за собирающей линзой световая энергия сосредотачивается в фокусе линзы. На этом принципе основано выжигание с помощью лупы.

Рефлексия (отметьте свой вариант ответа в таблице) Суждения ДаНет Не знаю На уроке я: 1)узнал много нового; 2)показал свои знания; 3)с интересом общался с учителем и одноклассниками. На уроке я чувствовал себя: 1)свободно; 2)скованно; 3)уютно. На уроке мне понравилось: 1)коллективное решение познавательных задач и вопросов; 2)наглядность; 3)другое (указать).

Спасибо за внимание, спасибо за урок! Домашнее задание § (Генденштейн Л.Э.. Физика. 8 класс. – М.: Мнемозина, 2009). (Генденштейн Л.Э.. Физика. 8 класс. – М.: Мнемозина, 2009).

1) Изображение может быть мнимое или действительное . Если изображение образовано самими лучами (т.е. в данную точку поступает световая энергия), то оно действительное, если же не самими лучами, а их продолжениями, то говорят, что изображение мнимое (световая энергия не поступает в данную точку).

2) Если верх и низ изображения ориентированы аналогично самому предмету, то изображение называется прямым . Если же изображение перевернуто, то его называют обратным (перевернутым) .

3) Изображение характеризуется приобретаемыми размерами: увеличенное, уменьшенное, равное.

Изображение в плоском зеркале

Изображение в плоском зеркале является мнимым, прямым, равным по размерам предмету, находится на таком же расстоянии за зеркалом, на каком предмет расположен перед зеркалом.

Линзы

Линза представляет собой прозрачное тело, ограниченное с двух сторон криволинейными поверхностями.

Различают шесть типов линз.

Собирающие: 1 - двояковыпуклая, 2 - плоско-выпуклая, 3 - выпукло-вогнутая. Рассеивающие: 4 - двояковогнутая; 5 - плосковогнутая; 6 - вогнуто-выпуклая.

Собирающая линза

Рассеивающая линза

Характеристики линз.

NN - главная оптическая ось - прямая линия, проходящая через центры сферических поверхностей, ограничивающих линзу;

O - оптический центр - точка, которая у двояковыпуклых или двояковогнутых (с одинаковыми радиусами поверхностей) линз находится на оптической оси внутри линзы (в её центре);

F - главный фокус линзы - точка, в которую собирается пучок света, распространяющийся параллельно главной оптической оси;

OF - фокусное расстояние;

N"N" - побочная ось линзы;

F" - побочный фокус;

Фокальная плоскость - плоскость, проходящая через главный фокус перпендикулярно главной оптической оси.

Ход лучей в линзе.

Луч, идущий через оптический центр линзы (О), не испытывает преломления.

Луч, параллельный главной оптической оси, после преломления проходит через главный фокус (F).

Луч, проходящий через главный фокус (F), после преломления идет параллельно главной оптической оси.

Луч, идущий параллельно побочной оптической оси (N"N"), проходит через побочный фокус (F").

Формула линзы.

При использовании формулы линзы следует верно использовать правило знаков: +F - линза собирающая; -F - линза рассеивающая; +d - предмет действительный; -d - предмет мнимый; +f - изображение предмета действительное; -f - изображение предмета мнимое.

Величина, обратная фокусному расстоянию линзы, называется оптической силой .

Поперечное увеличение - отношение линейного размера изображения к линейному размеру предмета.

Современные оптические устройства используют системы линз для улучшения качества изображений. Оптическая сила системы линз, сложенных вместе, равна сумме их оптических сил.

1 - роговица; 2 - радужная оболочка; 3 - белочная оболочка (склера); 4 - сосудистая оболочка; 5 - пигментный слой; 6 - желтое пятно; 7 - зрительный нерв; 8 - сетчатка; 9 - мышца; 10 - связки хрусталика; 11 - хрусталик; 12 - зрачок.

Хрусталик является линзоподобным телом и осуществляет настройку нашего зрения на различные расстояния. В оптической системе глаза фокусировка изображения на сетчатку называется аккомодацией . У человека аккомодация происходит за счет увеличения выпуклости хрусталика, осуществляемого с помощью мышц. При этом изменяется оптическая сила глаза.

Изображение предмета, попадающее на сетчатку глаза, является действительным, уменьшенным, перевернутым.

Расстояние наилучшего зрения должно быть около 25 см, а предел зрения (дальняя точка) находится на бесконечности.

Близорукость (миопия) - дефект зрения, при котором глаз видит расплывчато, а изображение фокусируется перед сетчаткой.

Дальнозоркость (гиперопия) - дефект зрения, при котором изображение фокусируется за сетчаткой.