Filtr seznamu experimentů?

Zvolte požadované hodnoty úrovní a požadované štítky. V obsahu budou zobrazeny pouze úlohy mající jednu ze zvolených úrovní každé škály a alespoň jeden štítek. Pokud chcete filtrovat pouze podle některých škál nebo jen podle štítků, nechte ostatní skupiny prázdné.

Škály

Typ pokusu
Věková skupina
Potřebné vybavení
Čas přípravy pokusu
Čas provedení pokusu

Štítky

Kategorie
«
«
«

Zobrazování předmětu spojkou

Pokus číslo: 1683

  • Cíl pokusu

    Tento pokus ukáže, jak se může zobrazovat předmět v určitých vzdálenostech od spojky (vzhledem k její ohniskové vzdálenosti).

  • Teorie

    Čočky, které jsou základními zobrazovacími prvky ve většině optických přístrojů, využívají k zobrazení předmětu lom světla. Převážně se zhotovují ze skla s větším indexem lomu než má okolní prostředí, obvykle vzduch.

    Spojná čočka, zkráceně spojka, láme příchozí rovnoběžné paprsky tak, že se po průchodu spojí v jednom bodě (toto platí v případě, že zanedbáme otvorovou vadu čočky; více o vadách čoček se můžeme dočíst v elektronické Encyklopedii fyziky), zatímco po průchodu rozptylnou čočkou, zkráceně rozptylkou, se paprsky rozbíhají. Abychom zjistili, jak se zobrazí pomocí čočky nějaký předmět, budeme uvažovat jako idealizaci tenkou čočku a tři význačné paprsky (viz obrázek níže):

    1. Paprsek, který prochází optickým středem tenké spojné čočky O, nemění svůj směr.

    2. Paprsek, který dopadá na spojku rovnoběžně s její optickou osou o, se láme do obrazového ohniska Fʹ.

    3. Paprsek, který projde nejdříve předmětovým ohniskem F, se po průchodu spojkou láme a dále pokračuje rovnoběžně s optickou osou spojky.

    Zobrazení předmětu spojkou

    Vzdálenost ohniska od optického středu se nazývá ohnisková vzdálenost a značí se f. Vzdálenost předmětu od čočky značíme a, obrazu pak . Mezi veličinami a, f platí vztah nazývaný zobrazovací rovnice čočky

    1f=1a+1aʹ.

    Při zobrazení předmětu spojkou může nastat několik případů, které jsou rozebrány v tabulce níže. Všechny tyto situace je možné si načrtnout pomocí význačných paprsků.

    vzdálenost vlastnosti obrazu
    předmětu obrazu
     a > 2f   f <  < f   skutečný, převrácený, zmenšený 
     a = 2f   = 2f  skutečný, převrácený, stejně veliký
     2f < a < f   > 2f  skutečný, převrácený, zvětšený 
     a = f   → ∞   obraz vzniká v nekonečnu 
    a < f 0 <  < ∞   zdánlivý, vzpřímený, zvětšený 

  • Pomůcky

    Optická lavice, spojka, čtvrtka, nůžky, zdroj světla, stínítko.

  • Postup

    1. Pomocí čtvrtky si vyrobíme clonku, ve které vystřihneme jedničku.

    2. Na optickou lavici umístíme zdroj světla, spojku a stínítko.

    3. Vyrobenou clonku umístíme mezi zdroj světla a spojku tak, aby byla od spojky dál, než je dvojnásobek její ohniskové vzdálenosti.

    4. Stínítkem posouváme, dokud na něm nezachytíme ostrý obraz.

    5. Totéž opakujeme s clonkou ve vzdálenosti rovné dvojnásobku ohniskové vzdálenosti spojky a ve vzdálenosti větší jak ohnisková vzdálenost, ale menší než její dvojnásobek.

    6. Uspořádání pokusu můžeme využít k výpočtu ohniskové vzdálenosti čočky. Pro různé předmětové vzdálenosti si budeme zaznamenávat vzdálenosti ostrého obrazu a pomocí rovnice (1) vypočítáme ohniskovou vzdálenost čočky.

  • Vzorový výsledek

    Video níže ilostruje průběh pokusu.

  • Technické poznámky

    • Jako clonku můžeme do čtvrtky vystřihnout jakýkoliv nesymetrický obrazec, abychom viděli, kdy je obraz převrácený.

    • Místo stínítka můžeme využít např. stěnu a ostrý obraz hledat pomocí pohybu spojky a clonky zároveň.

    • Pokus je lepší provádět v zatemnělé místnosti, aby byl obraz co nejlépe vidět.

  • Metodické poznámky

    • Po každé části, kdy je clonka vůči spojce v jiné pozici, bychom měli s žáky vyjmenovat vlastnosti obrazu.

    • Můžeme ukázat, že pokud umístíme clonku ke spojce blíže, než je její ohnisková vzdálenost, nezachytíme na stínítku ostrý obraz.

    • Pokud bychom vyměnili spojku za rozptylku, opět nezachytíme na stínítko ostrý obraz, a to při žádné vzdálenosti clonky od rozptylky. Můžeme ho však pozorovat okem při pohledu do rozptylky proti směru dopadajících paprsků.

    • Ať bude clonka v jakékoliv pozici mezi zdrojem světla a rozptylkou, obraz bude vždy zdánlivý, přímý a zmenšený.

Typ pokusu: kvalitativní
Věková skupina: od 2. stupně základní školy
Potřebné vybavení: proveditelné s pomůckami, které se na školách obvykle vyskytují
Čas přípravy pokusu: 3–10 minut
Čas provedení pokusu: 3–10 minut
Pokus je zachycen na videu
Multimediální encyklopedie fyziky
Původní zdroj: Machalická, J. (2015). Experimenty z optiky pro střední školu.
(Bakalářská práce). Matematicko-fyzikální fakulta UK, Praha.
×Původní zdroj: Machalická, J. (2015). Experimenty z optiky pro střední školu. (Bakalářská práce). Matematicko-fyzikální fakulta UK, Praha.