Temat

Parametry soczewki

Etap edukacyjny

Drugi

Podstawa programowa

IX. Optyka. Uczeń:

7) opisuje bieg promieni równoległych do osi optycznej przechodzących przez soczewkę skupiającą i rozpraszającą, posługując się pojęciami ogniska i ogniskowej.

Czas

45 minut

Ogólny cel kształcenia

Rozpoznaje charakterystyczne parametry soczewki.

Kształtowane kompetencje kluczowe

1. Wyjaśnia znaczenie poszczególnych parametrów soczewki.

2. Opisuje bieg promieni równoległych do osi optycznej przechodzących przez soczewkę zgodnie z prawem załamania światła.

3. Rozróżnia typy soczewek.

Cele (szczegółowe) operacyjne

Uczeń:

- określa parametry soczewki i ich znaczenie,

- opisuje bieg promieni równoległych przechodzących przez soczewkę.

Metody kształcenia

1. Dyskusja.

2. Doświadczenie.

Formy pracy

1. Praca indywidualna.

2. Praca grupowa.

Etapy lekcji

Wprowadzenie do lekcji

Powtórzenie wiadomości:

- Na czym polega zjawisko załamania światła?

Realizacja lekcji

Soczewki:

Zjawisko załamania światła wykorzystywane jest w prostych elementach optycznych, jakimi są soczewki. Soczewki najczęściej wykonane są ze szkła, tworzyw sztucznych, niektórych minerałów naturalnych (kwarc, szafir), a także parafiny. Soczewka jest specjalnie oszlifowaną bryłą z przezroczystego materiału, która została ograniczona powierzchniami kulistymi, parabolicznymi, płaskimi lub walcowymi.

[Ilustracja 1]

Polecenie
Przerysuj poniższy szkic do zeszytu i wykonaj następujące polecenia:
1. Narysuj dalszy bieg promienia 5.
2. Promienie 3 i 4 po załamaniu powinny również przeciąć punkt F:
a) zastanów się, jaki kształt powinny mieć figury na drodze promienia 3 i 4 i uzupełnij odpowiednio szkic,
b) narysuj dalszy bieg promienia 3 i 4.

[Ilustracja 2]

Rozwiązanie:
[Ilustracja 3]

Polecenie
Jakie kształty powinny mieć elementy optyczne, aby rozpraszały światło, tak jak pokazane jest to na poniższym rysunku? Sporządź odpowiedni szkic w zeszycie. Przedłuż promienie rozproszone tak, by przecięły się w jednym punkcie.

[Ilustracja 4]

Rozwiązanie:
[Ilustracja 5]

Jeśli połączymy zewnętrzne krawędzie figur w poleceniu 1 to otrzymamy symetryczną soczewkę skupiającą promienie, w poleceniu 2 mamy zaś do czynienia z soczewką rozpraszającą.

Soczewki wypukłe to soczewki skupiające światło. Soczewki wklęsłe to soczewki rozpraszające światło. Jest to prawdą tylko pod warunkiem, że soczewka znajduje się w ośrodku optycznie rzadszym.

Soczewka charakteryzuje się określonymi parametrami.

Definicja
Oś optyczna – linia przechodząca przez środki krzywizny soczewki.

Definicja
Ognisko soczewki - punkt na osi optycznej, w którym promienie równoległe do osi optycznej po przejściu przez soczewkę ulegają skupieniu.

Mamy wtedy do czynienia z ogniskiem rzeczywistym. Jeśli po przejściu przez soczewkę promienie zostały rozproszone, to w miejscu przecięcia się przedłużeń promieni rozproszonych za soczewką powstanie ognisko pozorne. Każda soczewka ma dwa ogniska leżące na osi optycznej w tej samej odległości od środka optycznego.

Definicja
Ogniskowa soczewki – odległość pomiędzy ogniskiem soczewki a środkiem optycznym cienkiej soczewki.

Definicja
Środek optyczny – punkt położony wewnątrz soczewki na osi optycznej, który nie zmienia kierunku promienia przechodzącego przez soczewkę.

[Ilustracja interaktywna 1]

[Ilustracja interaktywna 2]

Podsumowanie lekcji

Soczewka opisywana jest za pomocą następujących parametrów: osi optycznej, ogniska rzeczywistego lub pozornego, środka optycznego, ogniskowej.