Upload
leonard-rowe
View
19
Download
4
Embed Size (px)
DESCRIPTION
ŠKOLA:Gymnázium, Tanvald, Školní 305, příspěvková organizace ČÍSLO PROJEKTU:CZ.1.07/1.5.00/34.0434 NÁZEV PROJEKTU:Šablony – Gymnázium Tanvald ČÍSLO ŠABLONY:III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT AUTOR:Iva Herrmannová TEMATICKÁ OBLAST: Optika - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
ŠKOLA: Gymnázium, Tanvald, Školní 305, příspěvková organizaceČÍSLO PROJEKTU: CZ.1.07/1.5.00/34.0434NÁZEV PROJEKTU: Šablony – Gymnázium TanvaldČÍSLO ŠABLONY: III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICTAUTOR: Iva HerrmannováTEMATICKÁ OBLAST: OptikaNÁZEV DUMu: Čočky, významné body , vzdálenosti, optická mohutnostPOŘADOVÉ ČÍSLO DUMu: 16KÓD DUMu: IH_OPTIKA_16DATUM TVORBY: 30.10.2013ANOTACE (ROČNÍK): Prezentace je určena pro oktávu gymnázií (4. ročník). Zavádí u čoček pojmy předmětový a obrazový prostor, názorně u spojek i rozptylek zavádí významné body – středy křivosti, vrcholy optických ploch, ohniska, optický střed čočky. Vysvětluje i vzdálenosti definované na čočkách – poloměry křivosti a ohniskovou vzdálenost včetně znaménkové konvence. Prezentace se dále zabývá tenkými čočkami a seznamuje s fyzikální veličinou optická mohutnost čočky, předkládá s vysvětlením i vztah, z něhož lze určit ohniskovou vzdálenost. Na závěr jsou řešeny ukázkově 3 příklady. Zadání jsou volena tak, aby bylo názorně ukázáno užití znaménkové konvence. Dále je kladen důraz na to, aby žáci dokázali ze zadání příkladů správně vyvodit některé důsledky .
ČOČKY
• U ČOČEK ROZLIŠUJEME PŘEDMĚTOVÝ PROSTOR - Z TOHOTO PROSTORU SVĚTLO DO ČOČKY VSTUPUJEOBRAZOVÝ PROSTOR- DO TOHOTO PROSTORU SVĚTLO PO
PRŮCHODU ČOČKOU VYSTUPUJE
SPOJKA (NAPŘ. DVOJVYPUKLÁ)
O
OPTICKÁ OSA
PŘEDMĚTOVÝ PROSTORodsud světlo do čočky vstupuje
OBRAZOVÝ PROSTORsem po průchodu čočkou světlo vystupuje
SPOJKA (NAPŘ. DVOJVYPUKLÁ)
STŘEDY KŘIVOSTI OPTICKÝCH PLOCH
O𝐶2 𝐶1
První optická plocha, se kterou se světlo
„potká““
Střed křivosti první optické plochy
SPOJKA (NAPŘ. DVOJVYPUKLÁ)
STŘEDY KŘIVOSTI OPTICKÝCH PLOCH
O𝐶2 𝐶1
Druhá optická plocha, se kterou se světlo
„potká““
Střed křivosti druhé optické plochy
SPOJKA (NAPŘ. DVOJVYPUKLÁ)
STŘEDY KŘIVOSTI OPTICKÝCH PLOCH
O𝐶2 𝐶1
F F´
PŘEDMĚTOVÉ OHNISKO F
OBRAZOVÉ OHNISKO F´
SPOJKA (NAPŘ. DVOJVYPUKLÁ)
VRCHOLY OPTICKÝCH PLOCH
O𝐶2 𝐶1
F F´
PŘEDMĚTOVÉ OHNISKO F
OBRAZOVÉ OHNISKO F´
𝑉 1 𝑉 2
SPOJKA (NAPŘ. DVOJVYPUKLÁ)
OPTICKÝ STŘED ČOČKY
O𝐶2 𝐶1
F F´
PŘEDMĚTOVÉ OHNISKO F
OBRAZOVÉ OHNISKO F´
𝑉 1 𝑉 2
O
SPOJKA (NAPŘ. DVOJVYPUKLÁ)
, STŘEDY KŘIVOSTI, POLOMĚRY KŘIVOSTI, VRCHOLYO OPTICKÝ STŘEDF, F´ OHNISKA
O𝐶2 𝐶1
F F´
𝑉 1 𝑉 2
O
𝒓𝟐
𝒓𝟏
TENKÁ SPOJKA - VZDÁLENOSTI
f a f´ jsou u tenké spojky stejnéf = f´
společné označení: f … ohnisková vzdálenost
O𝐶2 𝐶1
F F´
O f´f
ROZPTYLKA (NAPŘ. DVOJDUTÁ)
STŘEDY KŘIVOSTI OPTICKÝCH PLOCH
O
OPTICKÁ OSA
𝐶1 𝐶2
První optická plocha, se kterou se světlo
„potká““
Střed křivosti první optické plochy
ROZPTYLKA (NAPŘ. DVOJDUTÁ)
STŘEDY KŘIVOSTI OPTICKÝCH PLOCH
O
OPTICKÁ OSA
𝐶1 𝐶2
Druhá optická plocha, se kterou se světlo
„potká““
Střed křivosti druhé optické plochy
ROZPTYLKA (NAPŘ. DVOJDUTÁ)
STŘEDY KŘIVOSTI OPTICKÝCH PLOCH
O
OPTICKÁ OSA
𝐶1 𝐶2
F´
OBRAZOVÉ OHNISKO F´
F
PŘEDMĚTOVÉ OHNISKO F
ROZPTYLKA (NAPŘ. DVOJDUTÁ)
VRCHOLY OPTICKÝCH PLOCH
O
OPTICKÁ OSA
𝐶1 𝐶2
F´
OBRAZOVÉ OHNISKO F´
F
PŘEDMĚTOVÉ OHNISKO F
𝑉 1 𝑉 2
ROZPTYLKA (NAPŘ. DVOJDUTÁ)
OPTICKÝ STŘED ČOČKY
O
OPTICKÁ OSA
𝐶1 𝐶2
F´
OBRAZOVÉ OHNISKO F´
F
PŘEDMĚTOVÉ OHNISKO F
𝑉 1 𝑉 2
O
ROZPTYLKA (NAPŘ. DVOJDUTÁ)
O
OPTICKÁ OSA
𝐶1 𝐶2
F´
OBRAZOVÉ OHNISKO F´
F
PŘEDMĚTOVÉ OHNISKO F
𝑉 1 𝑉 2
O
𝒓𝟏 𝒓𝟐
, POLOMĚRY KŘIVOSTI OPTICKÝCH PLOCH
ROZPTYLKA (NAPŘ. DVOJDUTÁ), STŘEDY KŘIVOSTI, POLOMĚRY KŘIVOSTI, VRCHOLYO OPTICKÝ STŘEDF, F´ OHNISKA
O
OPTICKÁ OSA
𝐶1 𝐶2
F´ F
𝑉 1 𝑉 2
O
𝒓𝟏 𝒓𝟐
TENKÁ ROZPTYLKA -VZDÁLENOSTI
O𝐶1 𝐶2
FF´ O
𝒓𝟐
𝒓𝟏
ff´
f a f´ jsou u tenké spojky stejné
f = f´
společné označení: f … ohnisková vzdálenost
ČOČKY – ZNAMÉNKOVÁ KONVENCE
• VYPUKLÉ OPTICKÉ PLOCHY MAJÍr > 0
• DUTÉ OPTICKÉ PLOCHY MAJÍr < 0
Z toho plyne:SPOJKY MAJÍ f > 0ROZPTYLKY MAJÍ f < 0
SHRNUTÍ:
SPOJKY• f > 0• Předmětové ohnisko F je
skutečné – leží v předmětovém prostoru
• Obrazové ohnisko F´ je skutečné - leží v
obrazovém prostoru
ROZPTYLKY• f < 0• Předmětové ohnisko F je
zdánlivé – leží v obrazovém prostoru
• Obrazové ohnisko F´ je zdánlivé - leží předmětovém prostoru
VÝPOČET OHNISKOVÉ VZDÁLENOSTI fA OPTICKÉ MOHUTNOSTI φ
• VZTAH, Z NĚHOŽ LZE URČIT OHNISKOVOU VZDÁLENOST ČOČKY f:
… index lomu materiálu čočky (sklo, plast)… index lomu okolního prostředí (vzduch =1)… poloměry křivosti optických ploch (včetně znamének dle konvence !!!!)
VÝPOČET OHNISKOVÉ VZDÁLENOSTI fA OPTICKÉ MOHUTNOSTI φ
• VZTAH, PRO VÝPOČET OPTICKÉ MOHUTNOSTI φ:
… OHNISKOVÁ VZDÁLENOST V METRECH (VČETNĚ ZNAMÉNKA)
… OPTICKÁ MOHUTNOST, JEDNOTKOU JE DIOPTRIE, NAPŘÍKLAD: = + 4D … SPOJKA … ROZPTYLKA
VÝPOČET f A φ – PŘÍKLAD č.1
• Urči ohniskovou vzdálenost a optickou mohutnost tenké dvojvypuklé čočky s poloměry křivosti 25 cm a 10 cm. Čočka je zhotovena za skla o indexu lomu 1,5 a nachází se ve vzduchu.
VÝPOČET f A φ - PŘÍKLAD č.1
• Urči ohniskovou vzdálenost a optickou mohutnost tenké dvojvypuklé čočky s poloměry křivosti 25 cm a 10 cm. Čočka je zhotovena za skla o indexu lomu 1,5 a nachází se ve vzduchu.
• = + 0,25 m• = + 0,1 m
VÝPOČET f A φ - PŘÍKLAD č.1
𝟏𝒇
=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) .( 𝟏𝒓𝟏
+ 𝟏𝒓𝟐
)
𝟏𝒇
=(𝟏 ,𝟓𝟏 −𝟏) .( 𝟏𝟎 ,𝟐𝟓
+ 𝟏𝟎 ,𝟏 )
+ 7 D
+ 7 D +
SHRNUTÍ – PŘÍKLAD č.1
• Urči ohniskovou vzdálenost a optickou mohutnost tenké dvojvypuklé čočky s poloměry křivosti 25 cm a 10 cm. Čočka je zhotovena za skla o indexu lomu 1,5 a nachází se ve vzduchu.
+ 7 D
+
PŘÍKLAD č.2
• Ploskovypuklá čočka zhotovená ze skla s indexem lomu 1,5 má optickou mohutnost 2D. Urči poloměry křivosti optických ploch.
PŘÍKLAD č.2
• Ploskovypuklá čočka zhotovená ze skla s indexem lomu 1,5 má optickou mohutnost 2D. Urči poloměry křivosti optických ploch.
PŘÍKLAD č.2
• Ploskovypuklá čočka zhotovená ze skla s indexem lomu 1,5 má optickou mohutnost 2D. Urči poloměry křivosti optických ploch.
JEDNÁ SE O SPOJKU, φ > 0
PŘÍKLAD č.2
• Ploskovypuklá čočka zhotovená ze skla s indexem lomu 1,5 má optickou mohutnost 2D. Urči poloměry křivosti optických ploch.
φ = + 2 D
PŘÍKLAD č.2
• Ploskovypuklá čočka zhotovená ze skla s indexem lomu 1,5 má optickou mohutnost 2D. Urči poloměry křivosti optických ploch.
φ = + 2 D ?
PŘÍKLAD č.2
• Ploskovypuklá čočka zhotovená ze skla s indexem lomu 1,5 má optickou mohutnost 2D. Urči poloměry křivosti optických ploch.
φ = + 2 D ?
0
PŘÍKLAD č.2
φ = + 2 D ?
𝟏𝒇
=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) .( 𝟏𝒓𝟏
+ 𝟏𝒓𝟐
)𝟏𝒇
=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) .(𝟎+ 𝟏𝒓𝟐
)φ=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) . 𝟏𝒓𝟐
= m m
PŘÍKLAD č.2
φ = + 2 D ?
𝟏𝒇
=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) .( 𝟏𝒓𝟏
+ 𝟏𝒓𝟐
)𝟏𝒇
=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) .(𝟎+ 𝟏𝒓𝟐
)φ=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) . 𝟏𝒓𝟐
𝒓𝟐=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) .𝟏φ
= m m
PŘÍKLAD č.2
φ = + 2 D ?
𝟏𝒇
=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) .( 𝟏𝒓𝟏
+ 𝟏𝒓𝟐
)𝟏𝒇
=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) .(𝟎+ 𝟏𝒓𝟐
)φ=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) . 𝟏𝒓𝟐
𝒓𝟐=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) .𝟏φ
𝒓𝟐=(𝟏 ,𝟓𝟏𝟏
−𝟏) .𝟏2= m m
PŘÍKLAD č.2
φ = + 2 D ?
𝟏𝒇
=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) .( 𝟏𝒓𝟏
+ 𝟏𝒓𝟐
)𝟏𝒇
=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) .(𝟎+ 𝟏𝒓𝟐
)φ=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) . 𝟏𝒓𝟐
𝒓𝟐=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) .𝟏φ
𝒓𝟐=(𝟏 ,𝟓𝟏𝟏
−𝟏) .𝟏2 m = + 25 cm
= m m
SHRNUTÍ – PŘÍKLAD č.2
• Ploskovypuklá čočka zhotovená ze skla s indexem lomu 1,5 má optickou mohutnost 2D. Urči poloměry křivosti optických ploch.
= +
m
PŘÍKLAD č. 3
• Ze skla o indexu lomu 1,5 je třeba vyrobit dutovypuklou čočku s ohniskovou vzdáleností f = 24 cm. Velikosti poloměrů křivosti optických ploch čočky musí být v poměru 1:2. Urči poloměry křivostí optických ploch čočky.
PŘÍKLAD č. 3
• Ze skla o indexu lomu 1,5 je třeba vyrobit dutovypuklou čočku s ohniskovou vzdáleností f = 24 cm. Velikosti poloměrů křivosti optických ploch čočky musí být v poměru 1:2. Urči poloměry křivostí optických ploch čočky.
CO ZE ZADÁNÍ VYPLÝVÁ?
PŘÍKLAD č. 3
• Ze skla o indexu lomu 1,5 je třeba vyrobit dutovypuklou čočku s ohniskovou vzdáleností f = 24 cm. Velikosti poloměrů křivosti optických ploch čočky musí být v poměru 1:2. Urči poloměry křivostí optických ploch čočky.
• + 24 cm – jedná se o spojnou čočku - SPOJKU
PŘÍKLAD č. 3
• Ze skla o indexu lomu 1,5 je třeba vyrobit dutovypuklou čočku s ohniskovou vzdáleností f = 24 cm. Velikosti poloměrů křivosti optických ploch čočky musí být v poměru 1:2. Urči poloměry křivostí optických ploch čočky.
• Poloměry křivostí budou mít opačná znaménka
PŘÍKLAD č. 3
• Ze skla o indexu lomu 1,5 je třeba vyrobit dutovypuklou čočku s ohniskovou vzdáleností f = 24 cm. Velikosti poloměrů křivosti optických ploch čočky musí být v poměru 1:2. Urči poloměry křivostí optických ploch čočky.
• Lze psát r2 = - 2.r1
• Poloměry křivostí budou mít opačná znaménka
PŘÍKLAD č. 3
n2 = 1,5
n1 = 1
f = + 24 cm = 0,24 mr1 = r = ?
r2 = - 2. r = ?
𝟏𝒇
=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) .( 𝟏𝒓𝟏
+ 𝟏𝒓𝟐
)
PŘÍKLAD č. 3
n2 = 1,5
n1 = 1
f = + 24 cm = 0,24 mr1 = r = ?
r2 = - 2. r = ?
𝟏𝒇
=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) .( 𝟏𝒓𝟏
+ 𝟏𝒓𝟐
)𝟏𝒇
=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) .(𝟏𝒓 + 𝟏−𝟐𝒓 )
PŘÍKLAD č. 3
n2 = 1,5
n1 = 1
f = + 24 cm = 0,24 mr1 = r = ?
r2 = - 2. r = ?
𝟏𝒇
=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) .( 𝟏𝒓𝟏
+ 𝟏𝒓𝟐
)𝟏𝒇
=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) .(𝟏𝒓 + 𝟏−𝟐𝒓 )
𝟏𝒇
=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) .( −𝟐−𝟐𝒓+ 𝟏−𝟐𝒓 )
PŘÍKLAD č. 3
n2 = 1,5
n1 = 1
f = + 24 cm = 0,24 mr1 = r = ?
r2 = - 2. r = ?
𝟏𝒇
=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) .( 𝟏𝒓𝟏
+ 𝟏𝒓𝟐
)𝟏𝒇
=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) .(𝟏𝒓 + 𝟏−𝟐𝒓 )
𝟏𝒇
=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) .( −𝟐−𝟐𝒓+ 𝟏−𝟐𝒓 )
𝟏𝒇
=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) .( −𝟏−𝟐𝒓 )
PŘÍKLAD č. 3
n2 = 1,5
n1 = 1
f = + 24 cm = 0,24 mr1 = r = ?
r2 = - 2. r = ?
𝟏𝒇
=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) .( 𝟏𝒓𝟏
+ 𝟏𝒓𝟐
)𝟏𝒇
=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) .(𝟏𝒓 + 𝟏−𝟐𝒓 )
𝟏𝒇
=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) .( −𝟐−𝟐𝒓+ 𝟏−𝟐𝒓 )
𝟏𝒇
=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) .( −𝟏−𝟐𝒓 )𝒓=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) .(𝟏𝟐 ) . 𝒇
PŘÍKLAD č. 3
n2 = 1,5
n1 = 1
f = + 24 cm = 0,24 mr1 = r = ?
r2 = - 2. r = ?
𝟏𝒇
=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) .( 𝟏𝒓𝟏
+ 𝟏𝒓𝟐
)𝟏𝒇
=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) .(𝟏𝒓 + 𝟏−𝟐𝒓 )
𝟏𝒇
=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) .( −𝟐−𝟐𝒓+ 𝟏−𝟐𝒓 )
𝟏𝒇
=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) .( −𝟏−𝟐𝒓 )𝒓=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) .(𝟏𝟐 ) . 𝒇
𝒓=(𝟏 ,𝟓𝟏 −𝟏) .(𝟏𝟐 ) .𝟎 ,𝟐𝟒
PŘÍKLAD č. 3
n2 = 1,5
n1 = 1
f = + 24 cm = 0,24 mr1 = r = ?
r2 = - 2. r = ?
𝟏𝒇
=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) .( 𝟏𝒓𝟏
+ 𝟏𝒓𝟐
)𝟏𝒇
=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) .(𝟏𝒓 + 𝟏−𝟐𝒓 )
𝟏𝒇
=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) .( −𝟐−𝟐𝒓+ 𝟏−𝟐𝒓 )
𝟏𝒇
=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) .( −𝟏−𝟐𝒓 )𝒓=(𝒏𝟐
𝒏𝟏
−𝟏) .(𝟏𝟐 ) . 𝒇𝒓=(𝟎 ,𝟓 ) .(𝟏𝟐 ) .𝟎 ,𝟐𝟒=𝟎 ,𝟎𝟔𝐦
PŘÍKLAD č. 3
n2 = 1,5
n1 = 1
f = + 24 cm = 0,24 mr1 = r = ?
r2 = - 2. r = ?
r 1= 6 cm ……. vypuklá optická plocha
r 2 = - 12 cm … dutá optická plocha
SHRNUTÍ - PŘÍKLAD č. 3
• Ze skla o indexu lomu 1,5 je třeba vyrobit dutovypuklou čočku s ohniskovou vzdáleností f = 24 cm. Velikosti poloměrů křivosti optických ploch čočky musí být v poměru 1:2. Urči poloměry křivostí optických ploch čočky.
r 1= 6 cm ……. vypuklá optická plocha
r 2 = - 12 cm … dutá optická plocha