Урок по теме: «Линзы. Их характеристики. Формула тонкой линзы»

Цель  урока: 1) Изучить виды линз, их характеристики и оптические свойства.

2) Сформировать умения строить ход лучей в линзах.

3) Ввести формулу тонкой линзы.

4) Рассмотреть зависимость оптической силы линзы от относительного показателя преломления линзы и радиуса кривизны поверхностей, ограничивающих линзу.

                                                       Ход урока

1.     Организационный момент.

2.     Проверка домашнего задания:

а) решение домашней задачи на доске (построение изображения в сферическом зеркале);

в) фронтальный опрос:

-какое зеркало называется плоским, сферическим, выпуклым, вогнутым?

-какие свойства имеет изображение в плоском зеркале?

-дать определение характеристикам сферического зеркала (оптический центр, оптическая ось, полюс, главная оптическая ось, фокус, фокусное расстояние);

-у какого зеркала фокус действительный, мнимый?

-какое свойство имеют лучи, падающие на зеркало вдоль оптической оси? 

-какое изображение может давать вогнутое зеркало?

-какое изображение может давать выпуклое зеркало?

3. Изучение нового материала.

 Мотивация.

Не все тела мы можем детально рассмотреть, приближая их к глазу. Есть предметы, которые мы даже не можем приблизить (например, небесные тела) или они настолько малы, что невозможно их увидеть. В таких случаях используются оптические системы. Основной их частью является линза.

Актуализация опорных знаний.

Вопрос: Что представляет собой линза? Что общего у линзы и сферического зеркала?

Объяснение материала

Прозрачное тело, ограниченное сферическими поверхностями, называют линзой.
Линза может быть ограничена двумя выпуклыми поверхностями (двояковыпуклая линза), выпуклой сферической поверхностью и плоскостью (плосковыпуклая), выпуклой и вогнутой  сферическими поверхностями (вогнуто-выпуклая линза).

Демонстрация линз

Если толщина линзы пренебрежимо мала по сравнению с радиусами сферических поверхностей линзы и расстоянием от предмета до линзы, то такие линзы называют тонкими.

Виды линз:

-собирающие (экран 6.1) -линзы, после преломления в которых параллельный пучок света становится сходящимся;

-рассеивающие (экран 6.2)- линзы, после преломления в которых параллельный пучок света становится  расходящимся.

Основные точки и линии для построения изображения в линзе (экран 7.1; 9.1):

Прямая, проходящая через центры  сферических поверхностей, которые ограничивают линзу, называют главной оптической осью. Точку пересечения главной оптической оси с линзой  называют оптическим центром.  Любую другую прямую, проходящую черезоптический центр, называют побочной оптической осью. Точка,  в которой пересекаются после преломления в собирающей линзе лучи, падающие на неё параллельно главной оптической оси, называют главным фокусом линзы.  У линзы дваглавных фокуса.  Они располагаются по обе стороны линзы на одинаковых расстояниях от неё. Эти расстояния называют фокусным расстоянием линзы.(экран 7.2; 9.2)

Вопрос: У какой линзы фокусы  действительные, мнимые?

Плоскость, проведенная через фокус линзы перпендткулярно к главной оптической оси, называется фокальной плоскостью (интерактивный экран 7.3)

Вопрос: Где пересекаются после преломления  параллельные лучи, падающие на линзу под углом к главной оптической оси?(в фокальной плоскости).

Построение изображений в линзах:(экран 8.1)

Задание: 1) Построить изображение в собирающей линзе, если

                  2F>d>F (1 ряд)

                  d=F (2 ряд)

                  d (3 ряд)

                  Дать характеристику изображению.(интерактивный экран 8.5)

                  2) (экран 9.3) Построить изображение в рассеивающей линзе при тех же условиях. Дать характеристику изображению.(интерактивный экран 9.5)

Характеристики линз:

Фокусное расстояние линзы обозначают  буквой  F.

Величина фокусного расстояния определяется относительным показателем преломления вещества линзы и радиусами ее сферических поверхностей:

1/F=(n-1)(1/R+1/R) ,            где           n =

В данной формуле радиусы выпуклых поверхностей берутся со знаком плюс, а вогнутых - со знаком минус.

 Величину, обратнуюфокусному  расстоянию называют  оптической силой линзы и обозначают буквой  D:

D = 1/ F.

Оптическая сила характеризует оптические свойства линзы.

Если D > 0, линза собирающая,
если D < 0, линза рассеивающая.
Оптическую силу линз выражают в диоптриях (дптр).

 Оптической силой в 1 дптр обладает линза с фокусным  расстоянием 1 м.

Оптическая сила системы линз равна алгебраической сумме оптических сил этих линз.

Формула тонкой линзы:

D=1/F=1/d+1/f

d- расстояние от линзы до предмета

f- расстояние от линзы до изображения(экран)

В приведенной формуле необходимо соблюдать правило знаков: если фокус мнимый(линза рассеивающая),то фокусное расстояние берется со знаком минус; если изображение предмета мнимое, то величина  f  берется со знаком минус.

Линейное увеличение линзы:

Г=H/h

Г=f/d   (следует из подобия треугольников, см. рисунок)

Тест из интерактивного пособия.

4. Д/з. §      Приготовить сообщение об изобретении, принципе работы, какого- либо оптического прибора.

Использовано интерактивное учебное пособие «Геометрическая и волновая оптика»