Temat: Przyrządy optyczne

15.06.2020r.

Temat: Przyrządy optyczne

Przeczytaj w podręczniku temat na stronie 215-217

Przyrządy optyczne są instrumentami, które poszerzają zakres możliwości ludzkiego oka. Najczęściej są one wykorzystywane w celu korekcji wad wzroku, uzyskiwania odpowiednich powiększeń, czy wreszcie zmiany kierunku biegu promieni świetlnych.

Do najczęściej spotykanych przyrządów optycznych zaliczyć należy: okulary, lupy (szkła powiększające), aparaty fotograficzne, peryskopy, mikroskopy oraz teleskopy astronomiczne. Wszystkie z wymienionych przyrządów zbudowane są z soczewek lub zwierciadeł, a w przypadku bardziej złożonych instrumentów z układów tych dwóch elementów.

Lupa

Lupa jest jednym z najmniej skomplikowanych przyrządów optycznych. Zbudowana jest ona z oprawionej soczewki skupiającej o możliwie dużej zdolności skupiającej, a więc o

małej ogniskowej. Zadaniem lupy jest generowanie obrazów powiększonych i prostych (nie odwróconych). Aby było to możliwe oglądany przedmiot należy umieścić

pomiędzy soczewką, a jej ogniskiem.

Luneta

Luneta jest przyrządem optycznym, który służy do obserwacji obiektów znajdujących się w dużej odległości od obserwatora. Luneta systemu Keplera składa się z dwóch soczewek skupiających, z których jedna jest obiektywem, natomiast

druga okularem. Okular w lunecie pełni rolę lupy, która powiększa obraz wytworzony przez obiektyw.

Rys. Schemat powstawania obrazu w lunecie systemu Keplera.

Jak wynika z przedstawionego rysunku obraz wytworzony przez lunetę jest bardzo silnie powiększony, odwrócony oraz pozorny. Odwrócenie obrazu jest w obserwacjach naziemnych dość niewygodne, dlatego w lunetach często stosuje się dodatkowe soczewki lub pryzmaty, których zadaniem jest jedynie odwrócenie obrazu.

Powiększenie liniowe lunety wyraża się przybliżonym wzorem:

gdzie: f

– ogniskowa obiektywu, f

– ogniskowa okularu.

Luneta – przykład.

Zdolność skupiająca obiektywu lunety wynosi 1 dioptria. Jakie okulary należy zamocować w lunecie, aby uzyskać obrazy o powiększeniach równych 20 razy?

Dane: Szukane:

Z

= 1D f

= ? p

= 20 p

= 100 p

= 200 Rozwiązanie:

Stąd:

Mikroskop optyczny

Mikroskop optyczny jest przyrządem, służącym do oglądania bardzo małych obiektów, a więc jest on przystosowany do wytwarzania znacznych powiększeń (do ok. 2000 razy).

Zbudowany jest on z trzech podstawowych elementów tj.: układu oświetlającego oglądany

przedmiot, obiektywu i okularu. Elementem oświetlającym obserwowany obiekt może być

zwierciadło lub dowolne źródło światła np. żarówka. Obiektyw i okular są soczewkami

skupiającymi lub częściej układami soczewek o dodatniej całkowitej zdolności skupiającej.

Na rysunku przedstawiono konstrukcję obrazu powstającego w mikroskopie. Wiązka promieni, przechodząca przez obiektyw, tworzy odwrócony, rzeczywisty i powiększony (do ok. 100 razy) obraz badanego przedmiotu. Następnie obraz ten jest oglądany przez okular, pełniący rolę lupy, która go dodatkowo powiększa do około 20 razy.

Przybliżone powiększenie mikroskopu optycznego można obliczyć ze wzoru:

gdzie: l – długość tubusu mikroskopu, D ≈ 25 cm – odległość dobrego widzenia, f

– ogniskowa obiektywu, f

– ogniskowa okularu.

Maksymalne powiększenie uzyskiwane przez mikroskop optyczny jest ograniczone

poprzez zjawisko dyfrakcji światła, które przy dużych powiększeniach znacznie zmniejsza

22.06. 2020r.

Temat: Widzenie barwne.

Przeczytaj w podręczniku temat na stronie 218-221, a następnie obejrzyj filmiki:

https://www.youtube.com/watch?v=b3HIz1Hqm_c

mieszanie barw:

https://www.youtube.com/watch?v=Ki45hDq2IBQ

Notatka do zeszytu:

ciekawostka:

Jak widzi kobieta i mężczyzna?

Postrzeganie barw – zdolność organizmu lub maszyny do rozróżniania przedmiotów oparta na wrażliwości na długość fali

światła, które przedmioty te odbijają, emitują

lub przepuszczają. Układ nerwowy rejestruje

kolor poprzez porównanie odpowiedzi na

światło kilku rodzajów czopków w oku

Praca domowa

Dlaczego latem ubieramy się w jasne ubrania , a zimą w ciemne?

Co ro znaczy że ciało jest np. zielone, czarne czy buraczane?

24.06.2020r.

Temat : Teoria korpuskularno – falowa światła.

Poglądy na naturę światła

Pierwszy pogląd na charakter światła jest przypisywany Newtonowi. Uważa się go za twórcę teorii korpuskularnej, według której światło rozchodzi się w postaci małych cząstek wyrzucanych ze źródła.

Cząstki, wpadając do oka wywołują wrażenia wzrokowe; odbijają się jak piłeczki od powierzchni przedmiotów i przechodząc do innego ośrodka zmieniają kierunek ruchu. Ten pogląd panował do czasu, kiedy zaobserwowano dyfrakcję i interferencję światła (Young, Fresnel - początek XIX wieku), czyli zjawiska falowe i została ogłoszona przez Maxwella (1867 rok) teoria fal elektromagnetycznych.

Uznano, że światło ma charakter falowy. Światło stanowi falę elektromagnetyczną o długości od 380nm do 780nm. Za twórcę falowej teorii światła uważa się Huygensa, mimo, iż doświadczalne jej potwierdzenie nastąpiło później (teoria falowa światła została ogłoszona w 1690 roku) i do kooca XIX wieku uważano, że światło ma charakter falowy. Odkrycie w XX wieku nowych zjawisk związanych ze światłem, spowodowało korektę tych poglądów i powstanie teorii korpuskularno - falowej.

Zjawisko fotoelektryczne

W 1887 roku - Hertz odkrył zjawisko, które nazywane jest zjawiskiem fotoelektrycznym zewnętrznym (fotoemisja). Polega ono na wybijaniu elektronów z powierzchni niektórych metali pod wpływem światła. Obecnie wiadomo, że nie tylko światło może wybijad elektrony i nie tylko z powierzchni metalu. Zjawisko może byd wywołane np. promieniami rentgenowskimi. Po zbadaniu zjawiska, stwierdzono, że jego przebieg odbywa się zgodnie z pewnymi prawami:

ilośd wybijanych z metalu elektronów zależy od natężenia światła padającego na metal

energia kinetyczna wybijanych elektronów (a więc i szybkośd) nie zależy od natężenia światła , a zależy od jego długości (i częstotliwości, czyli od barwy światła) dla każdego metalu istnieje najmniejsza częstotliwośd światła wywołującego zjawisko, poniżej której zjawisko nie wystąpi

Zjawisko fotoelektryczne zostało wyjaśnione dopiero w 1905 roku przez Einsteina (otrzymał za to nagrodę Nobla w 1922 roku).

Einstein wykorzystał teorię Plancka z 1900 roku, wg której każdy rodzaj promieniowania jest emitowany i pochłaniany porcjami energii. Porcja energii (kwant) opisana jest wzorem:

,

gdzie E jest energią kwantu, h jest tzw. stałą Plancka o wartości 6,62*10-34Js, a n jest częstotliwością fali.

Wg Einsteina, światło to strumieo cząstek (tzw. fotonów), z których każda niesie porcję energii czyli kwant energii. Foton, zderzając się z elektronem, przekazuje mu swoją energię. Jeśli ta energia (Efotonu) wystarczy do pokonania sił wiążących elektron z metalem, to może on wyrwad się z powierzchni metalu (wykonad pracę wyjścia - W) i energia kinetyczna elektronu (Ekinet) jest równa energii fotonu pomniejszonej o pracę wyjścia.

E kinet. = E fotonu - W

Dualizm światła

Zjawiska, którym ulega światło wskazują na jego podwójny charakter. Dyfrakcja, interferencja i później wykryta polaryzacja - świadczą o charakterze falowym, a szybkośd światła wskazuje, że jest ono falą elektromagnetyczną. Zjawisko fotoelektryczne i później wykryty efekt Comptona dla promieni rentgenowskich świadczą o charakterze cząsteczkowym (korpuskularnym).

Obydwa te charaktery połączyła teoria dualizmu korpuskularno - falowego promieniowania (a więc i światła), której twórcą był Planck. W oparciu o tę teorię powstała tzw. mechanika

kwantowa tłumacząca wiele nowych odkryd XX wieku.

Czym zatem jest światło? Jest rojem fotonów niosących energię. Tej energii odpowiada określona częstotliwośd i długośd fali:

Tej energii równocześnie odpowiada pewna masa i pęd, czyli cechy cząstek będących w ruchu:

Dla zainteresowanych:

https://www.youtube.com/watch?time_continue=14&v=pUGY57RFz0Y&feature=emb_t itle

Życzę samych sukcesów w poznawaniu i rozumieniu świata – M. Pełeszczak