Кіріспе

    «Қазақстан – 2030» атты еліміздің стратегиялық бағдарламасы ұзақ мерзімді басылымдардың ең негізгілерінің бірі, сонымен қатар мұғалімдердің алдына міндеттерінің бірі ол: жоғары интеллектуальды жастарды жан – жақтылыққа тәрбиелеу, олардың потениалдық деңгейінің көтерілуіне үлес қосу.

 Сондықтан, ұстаз – мұғалімдер қауымының алдында өте үлкен міндет жүктеледі.

Әрбір өскелең жастың ішкі резервін, талант, дарын деп аталатын үлкен бір психологиялық міндетті тәрбиелеу, оқыту жолында мұғалімнің жаңашылдығы, патриоттығы, іскерлігі, т.б. қасиеттеріне байланысты болады. Бүгінгі таңда жас ұрпаққа пәнді тиімді ұғындырудың бірі – жаңа технология негіздері болып табылады. Жаңа информациялық технологияны пайдалану – ғылымның жеке салаларындағы білім мазмұнын интеграциялап оқыту. Осыған байланысты интерактивті тақтаны пайдалану, оқушылардың шығармашылықпен айналысуына көптеген септігін тигізері сөзсіз.

Физиканы оқыту процесін компьютерлендіруін түрлі жолдармен жүзеге асыруға болады. Оқушының физикадан білімін көтерудің басты шарты – оның  пәнге деген қызығушылығын  арттыру, алған білімдерін пысықтау, пәнге деген қызығушылықтарын тудырудың бірнеше тәсілдері бар.

Ақпараттық технологияның оқыту жүйесінің тиімділігі – уақытты үнемдеу. Оған қойылатын мақсаттары:

жас ұрпақтың дүниетанымын ғылыми негізде қалыптастыру, ойлауын және қабілеттерін дамыту;

оқушының ақпараттандыру құралдарын, ақпараттық технологяларды ұтымды пайдалануға дағдыландыру;

формалдылық модельдерді, компьютерлік тәжірибені т.б. ғылыми талабына сай әдістерін меңгерту.

Осы бағытта физика пәніне оптикалық құралдарды тереңірек көрсетемін.

Лупа – кіші денелердің  үлкейтілген кескінін алу үшін қолданылатын линзаны айтамыз.

     Г =.

  L – анық көрудің арақашықтығы, қалыпты жағдайда  25 см;

  F – лупаның фокус аралығы.

   Микроскоп – кіші денелерді зерттеуге арналған оптикалық құрал.Ол окулярдан объективтен тұрады.

      Г=,

   f f-  объективпен окулярдың фокус аралығы;

     - окулярдың артқы фокусынан  объективтің алдыңғы фокусына дейінгі ара қашықтық.

                                               1.1. Лупа

Денені қаншалықты үлкейту және оны анықтап қарай алатындығымыз оны қандай бұрышпен көре алатындығымызға тәуелді болады. Мысалы, бір тиындық ақшаны 30см қашықтықтан бақылау оны 60см қашықтықтан бақылағанға қарағанда екі есе үлкен секілді етіп көрсетеді (1-сурет). Денені жақсы көру үшін біз оны көзімізге жақындатамыз (немесе, көзімізді жақындатамыз). Бірақ, біздің көзіміз тек белгілі қашықтыққа дейін ғана бейімделе алады. Көздің бұл қасиетін оның аккомодациясы деп атайды.

                       1 – сурет

Көздің әлі де болса жақсы фокустей алатын минимал қашықтығын еңтәуір көру қашықтығыдеп атайды. Бұл қашықтық түрліше кісілер үшін түрліше болады, бірақ орташа есеппен 25см болып табылады. Бұдан әрі ең тәуір көру  қашықтығы деген кезде осы қашықтықта айтатын боламыз. Анық фокустелуді қамтамасыз ететін ең үлкен, максимал қашықтық көру шегі деп аталады, ол көз еттерінің толық жұмсаруына сәйкес келеді. Қалыпты көз үшін көру шегі өте үлкен болады, біз оны шексіз деп есептейтін боламыз.

   Лупа денені көзге жақындатып, оны үлкен бұрышпен көруге мүмкіндік береді. 2, а-суретте дене фокаль жазықтығына, немесе оған жуық жерде орналасқан.

                               2 – сурет

Мұндай кезде жинағыш линза жалған кескін жасап, ол көзден 25см -ден кем емес қашықтыкта орналасады, сонда көз оны анық фокустейді. Егер көз еттері жұмсарған болса, онда кескін шексіз алыста болады, бұл жағдай дененің линзаның дәл фокусында орналасуына сәйкес келеді (мұндағы біз лупаны қозғай отырып, оны денеге фокустеу арқылы іске асырамыз).

2, а, б-суреттерде бір ғана дене қарусыз көзбен ең жақсы көру қашықтығынан және лупа арқылы бақыланады.Оларды өзара салыстыратын болсақ, онда лупаны пайдаланған кезде объекттің әлдеқайда үлкен бұрышпен  көрінетіндігін байқаймыз.

Линзаның бұрыштық үлкейтуі немесе жай ғана М үлкейтуі деп дененің линзаны пайдаланған кездегі және жай көзбен (линзасыз) 25см қашықтыктан қараған кездегі көріну бұрыштарының қатынасы аталады:

M = ,

мұндағы θ және θ' бұрыштар 13-суретте көрсетілген. Табылған қатынасты линзаның f фокус аралығы арқылы да ернектеуге болады. Әуелі 13,а суретте кескін көздің ең тәуір көретін N қашыктығында орналасқан екен деп

алайық: а' = -/V, яғни N= 25см (қалыпты көз үшін). Сонда объектке дейінгі қашықтық мына қатынаспен анықталады:

,

немесе, осыдан а = Nf/ (f+N) (Соңғы формуладан көріп отырғанымыздай, а 13,а-суреттегідей). Дененің һ биіктігі соншалықты аз шама, сондықтан және Ө' бұрыштар сәйкес түрде өздерінің синустары мен тангенстеріне тең болады. Сонда Ө' = һ/а =  және Ө= Һ/N,сондықтан:

,

немесе,

.                         (1,а)

Егер біз лупаны пайдалансақ және көз еттері жұмсартылған болса, онда кескін шексіз алыста болады, объект дәл фокуста орналаскан болып шығады. Бұл жағдайда Ө' = һ/f және

.        (2,б)

Сонымен, көздің еттерінің жұмсақ, сылбыр кезіндегіден гөрі көздің ең жақсы көретін қашықтығында фокустелуі кезінде көбірек үлкейтуге жетуге болады екен. Линзаның фокус аралығы неғүрлым аз болса, соғұрлым үлкейту көбірек болады.

1.2. Телескоптар

Телескоп өте шалғай орналасқан объекттерді үлкейтуге арналған құрал.Көп жағдайларда объектті шексіздікте орналасқан деп алуға болады.

                                 3– сурет

Астрономиялықтелескоптардың бірнеше түрі болады. Байырғы телескоп-рефрактор немесе линзалық телескоп, кейде Кеплерлік деп те аталады, ұзын түтіктің қарама-қарсы екі шетінде орналасқан екі жинағыш линзалардан тұрады (3-сурет). Объект жақта орналасқан линза объектив депаталады, ол өзінің фокалдық нүктесінде объекттің шын кескінін жасайды (егер объект шалғайда болмаса, онда кескін фокалдық нүктенің маңындаорналасады). / кескін объекттен кіші болғанымен, ол, бірақ, лупа тәріздіқызмет атқаратын және окуляр деп аталатын екінші линзаға жақын орналасады.

Осының арқасында, окуляр объектив тудыратын кескінді үлкейтеді нәтижесінде, екінші үлкейтілген жалған /2 кескін пайда болады. Егер бакылаушының көзінің еттері босаңсыған болса, онда объективті І2кескін шексіздікте болатындай етіп реттейді. Мұндай кезде шын кескін І1окулярдыңҒ фокалдық нүктесінде орналасады және шалғай орналасқан объект жағдайында линзалардың ара қашықтығы fо + fеболады.

Кеплер телескопының толык үлкейтуін табу үшін қарусыз көзге объекттің көріну бұрышының объекттің объективтегі  θкөріну бұрышымен бірдей түсетіндігін ескеру керек. 3-суреттен, Ө ≈ h/f екендігін табамыз, мұңдағы һ деп отырғанымыз І1кескіннің биіктігі (θбұрышы кішкентай,сондықтан tgθ≈θдеп саналады). Суреттегі қоюсызық окулярғатүскенше өске параллель қозғалады,сондықтанол Ғ'ефокалдық нүктеарқылыөтеді. Сөйтіп, Ө' ≈h/f жәнекеплертелескопының үлкейтуі болады.

                  (3)

 Минус таңбасы кескіннің төңкерілгендігін білдіреді. Үлкейту көбірек болу үшін объектив ретінде фокус аралығы ұзын линзаны, ал окуляр ретінде — қысқа фокусты линзаны алу керек.

Астрономиялық телескоптың көмегімен шалғайдағы жұлдыздардың айдын кескіндерін алу үшін объектив өте үлкен болу керек, сонда ол көбірек жарық өткізеді. Үлкен линзаларды дайындау және тегістеу өте қиын жұмыс. Сондықтан ең ірі астрономиялық телескоптар дегеніміз рефлекторларболып табылады, олардың объективі ретінде сфералық айна пайдаланылады (4-сурет). Айнаның тек бір жағы ғана тегістеледі және оны екінші бетіне түгелдей сүйеп қоюға болады. Окуляр ретінде қолданылатын айнаны немесе линзаны алып тастап, объективтің беретін шын кескінін оның орнына қойылған фотожарғаққа түсіріп алуға болады.  

          а)                       4 – сурет               б)

Көру түтігі деп аталатын оптикалық аспаптың телескоптан ерекшелігі — ол тура кескінді береді. 5-суретте көру түтігінің екі түрлі конструкциялары берілген. 5,а-суретте Галилейдің көру түтігінің сызбасы көрсетілген. Өзінің тамаша астрономиялық жаңалықтарын Галилей осындай түтіктің көмегімен ашқан болатын.

       а)               5 – сурет                        б)

Галилей түтігінде окуляр ретінде  шашыртқыш линзаны пайдаланылады, ол, жиналғыш сәулелер объектив фокусінде жиналардан бұрын орналасады. Окулярдың көмегімен тура жалған кескін алынады. Мұндай конструкцияларды театр дүрбілерінде жиі пайдаланады. Галилей түтігі ұзын емес, ал көру өрісі тар болады. 5,б-суреті көрсетілген конструкцияны бақылау түтігі депатайды, онда тура кескін алу үшін үшінші (өрістік) линза пайдаланылады. Бақылау түтігі біршама ұзын болу керек. Конструкциялық жағынан ең тәуірі — призмалық дұрысболып табылады. Онда объектив те, окуляр да — жинағыш линзалар. Призмаларда жарықтың толық іштей шағылуы өтеді, осының арасында қондырғының мөлшерін қысқартуға болады. Сонымен қатар, ол тура кескінбереді: бір призма шағылуды вертикаль жазықтықта, ал екінші  призма — горизонталь жазықтықта бұрады.

1.3. Микроскоп

Микроскоптың да телескоп секілді объективі және окуляры болады (6-сурет). Бірақ микроскоптыңтелескоптан негізгі айырмашылығы - микроскоп өте жақын орналасқан объекттерді бақылауға арналған, яғни микроскопта объектке дейінгі қашықтық өте аз болады. Объект, 6 -суретті көрсетілгендей, тікелей объективтің фокалдық нүктесінің алдында орналасады. Объективтің беретін І1шын кескіні линзадан шалғай орналасады және өте күшті үлкейтілген болады. Өз кезегінде бұл кескінді окуляр одан әрі үлкейте түседі, сөйтіп, біздің көзіміз өте үлкейтілген жалған  /2 кескінді көреді

Микроскоптың толық үлкейтуі объектив пен окулярдың үлкейтулерінің көбейтіндісіне тең болады. Объективтің беретін / кескіні объекттің өзінеМ есе үлкен болады. 6-суреттен және жай линзаның үлкейтуі үшін () өрнектен мынаған келеміз:

,

мұндағы l — линзалардың ара қашықтығы (ол — тубустың, микроскоп корпусының ұзыңдығына тең). () өрнектегі минус таңбасын жазғанымыз жоқ,себебі ол тек кескіннің төңкерілгендігін ғана көрсетеді. Окуляр жай лупа тәрізді рөль атқарады.

Егер көз еттерін босандатылған деп есептейтін болсақ, онда окулярдың Ме үлкейтуі ((4,б) теңдеуден) болады, мұңдағы N — ең тәуір көру қашықтығы (қалыпты көз үшін N = 25см). Окуляр объективтің берген кескінін үлкейтетін болғандықтан, жалпы үлкейту

              (4,а)

         .                                 (4)                             

Егер fе және fо шамалары  l шамасымен салыстырғанда аз, яғни l ­ fе ≈ l және а ≈ fо  болатын болса (6-сурет), онда (6,б) өрнек біршама дәл орындалады.                                                                            

                                6 – сурет

                          1.4. Көз – оптикалық система көру

Адамның көзі (7-сурет) тұйықтал көлем болып табылады, оған жар линза арқылы түседі. Көздің түсті қабықшадеп аталатын диафрагма (көздің түсті боялған бөлігі), ол көзге түсетін жарықтың шамасын автоматты түрде реттеп отырады. Түсті кабықшаның жарықты өткізіп отыратын тесігі (қарашық)қара болып көрінеді, себебі ішінен жарық аз ғана шашырайды. Жарық сезгіш қабыршақ рөлін атқаратын (фото және кино камералардағы тәрізді) тор қабықшакөздің артқы бөлігін жауып тұрады. Ол жүйке талшықтары мен рецепторлардың (қабылдағыштардың) күрделі жиынтығынан тұрады, олар колбочкалар мен таяқшалар деген атпен белгілі бұлардың рөлі жарық энергиясын жүйке талшықтары бойымен таралатын электр сигналдарға айналдыру. Тор қабықшаның ортасында кішігірім (диаметрі 0,25мм шамалас) сары дақ депаталатын аумақ бар. Жарық садаққа түсетін болса, көз ең жақсы көру қабілетіне жетеді және түстерді, өте жақсы ажыратады.                                                                              

   7 – сурет

Көздің линзасы (хрусталик)жарық сәулелерін әлсіз сындырады. Сыну негізінен роговицаның (мүйіз қабықшаның) алдыңғы бетіне өтеді, ол сақтан дырғыш жапқыш рөлін де атқарады. Хрусталик болса көзді түрліше қашықтықтарға дәлірек фокустейді. Мұндай фокусировка цириарлық бұлшық еттердің қысқаруы арқасында іске асырылады (7-сурет), осының нәтижесінде хрусталиктің қисықтығы, демек, оның фокус аралығы өзгереді. Алыстағы объектке фокустелген кезде көз еттері жұмсарады да, хрусталикжұқарады (7,а-сурет). Жуықтағы объектке фокустелген кезде цилиар бұлшық еттер тырысып, хрусталик центрінде қалыңдайды (7,б-сурет), демек, фокус аралығы қысқарады. Мұндай юстировка көздің аккомодациясы деп аталады.

                                        8 – сурет

Көздің ең жақсы фокустелетін ең жақын қашықтығы ең жақсы көру қашықтығы депаталады. Жастар үшін бұл қашықтық25см-гегең, ал ал балалар болса, олар 10см қашықтықтан да өте жақсы көре алады. Жас арта келе ең жақсы көру қашықтығы ұзара бастайды. Норматив ретінде қалыпты (нормал) көздеп алатын болсақ онда, ең жақсы көру қашықтығы 25см де, ал көру шегі шексіздік болып табылады. Көздің ең көп таралған екі ахауы — жақыннан көру мен алыстан көру. Жақыннан көру немесе миопия кезінде көз тек өту жуық объекттерге ғана фокустеле алады; көру шегі де шексіздік емес, жуық маңдар, сондықтан жақыннан көру кезінде алыстағы объекттер шайылыңқы болып көрінеді. Жақыннан көру кезінде алыстағы денелердің кескіні тор қабықшада емес, оның алдында фокустеледі. Шашыратқыш линзаны пайдаланса, ол параллель сәулелерді шашыратып, дәл тор жабықшада фокустейді (9,а-сурет), сөйтіп ахауды түзетуге болады. Жуық жатқан объекттерге фокустеле алмайтын көздердің ахауы алыстан көрунемесе гиперопиядеп аталады. Алыстағы денелерді мұндай көздер жақсы ажыратқанмен, олардың ең жақсы көру қашықтығы 25см-ден артық болады, сондықтан оқу-жазу қиынға түседі. Алыстан көруді түзету үшін жинағыш линзалар қолданылады (9,б-сурет).

                                9 – сурет

Оптометристер мен офтальмологтар линзаны оның фокус аралығымен емес, фокус аралығына кері шамамен сипаттайды, ол линзаның оптикалық күші D деп аталады:

.

Оптикалық күш бірлігі диоптрия (дптр: 1дптр = 1м.

Жинағыш линзаның оптикалық күші оң, ал шашыратқыш линзанікі тері болады.

Адамның көзі (21-сурет) мүйіз қабықша (А); хрусталик (L), сулы ылғал (G) және шыны тәрізді (Q) денеден тұрады. Бұлардың жарық сындыру көрсеткіштері әр түрлі: мүйіз қабықшанікі 1,37-ге; хрусталик-тікі 1,39-ға, сулы ылғал мен шыны тәрізді дененің әрқайсысынікі 1,33-ке тең.

Жарық көзге хрусталиктің алдыңғы жағындағы түсті қабықша і ортасындағы тесік — көз    қарашығы   арқылы  енеді.

                          10 – сурет. Көздің жармасы.

Оның диаметрі тұрақты емес, жарық күшті жағдайда ол 2—3мм, жарық әлсіз болғанда 6—8мм-дей болады. Сөйтіп көз қарашығы апертуралық диафрагма ролін атқарады. Тор қабықшаның R барлық жері жарықты бірдей сезбейді, оның қарашыққа қарсы жатқан сары дақ (g) деп аталатын бөлігі жарықты өте сезгіш болады.

Көздің жарық сындырғыш элементтерінің системасы центрленген система болып табылады, олардың оптикалық   ортақ   осі (00) мүйіз қабықшаның, қарашықтың және хрусталіктің   центрлерінен   етеді.    Бұған   қосымша   көздің  хрусталигі   мен   сары   дағының   центрлерінен   өтетін   түзу — көру осі (О'О') деп аталады.  Бұл  екі  ось  бір-біріне дәл  келмейді,   бұлардың арасы   алшақтау,   олар   кішкене   бұрыш түзеді.   Көздің   ұлы   нүктелері   мен   ұлы фокустары   оның   оптикалық   осінің бойында жатады.  Мүйіз қабықшаның төбесінен есептегенде  алдыңғы   ұлы    нүктенің  қашықтығы    +1,3мм,  артқы   ұлы   нүктенің   қашықтығы    +1,60мм;   алдыңғы  фокус көздің алдында —15,7мм қашықтықта, артқы   фокус  көздің ішінде +24,4мм қашықтықта болады. Сөйтіп ақаусыз көздің алдыңғы ұлы нүктеден өлшенген алдыңғы ұлы фокус қашықтығы: — 15,7—1,35 = —17,05мм; арткы ұлы нүктеден өлшенген артқы ұлы фокус қашықтығы: 24,4 - 1,6 = 22,8мм. Көздің фокус қашықтықтарының бірдей болмауының себебі дене тұрған орта (ауа) мен оның кескіні түзілетін ортаның (шыны тәрізді  дененің) жарық сындыру керсеткіштері әр түрлі. Көздің ұлы нүктелері бір-біріне өте жақын, сондықтан оларды, жуықтап алғанда бір нүкте деп санап, оны көздің оптикалық центрі деп қарастыруға   болады,   Көздің опт