Fizika (7-8.)
Sugárnyalábok áthaladása vékony lencsén
Módszertani célkitűzés
A tananyagegység célja annak bemutatása, hogy hogyan változnak a sugármenetek vékony lencsék esetén, ha változtatjuk a pontszerű fényforrás helyzetét és hogyan haladnak keresztül a lencsén a párhuzamos fénysugarak. A tananyagegység alkalmat ad a különböző lencsék sugármeneteinek összehasonlítására.
Az alkalmazás nehézségi szintje, tanárként
Közepes.
Továbbhaladási lehetőség
A "Gyűjtőlencse képalkotása és nevezetes sugármenetei" és a "Szórólencse képalkotása, nevezetes sugármenetei" című tananyagegységben a tanulók leellenőrizhetik a lencsékre vonatkozó ismereteiket.
Felhasználói leírás
Lencsékkel nagyon sok helyen találkozhatunk, gondoljunk csak egy egyszerű nagyítóra vagy a szemüveg lencséjére. A távcsövekben, diavetítőben, mikroszkópokban szintén megtalálhatjuk a különböző lencséket.
Vékony lencsékről akkor beszélünk, ha a lencse vastagsága nagyon kicsi a határfelületek görbületi sugaraihoz és a lencse átmérőjéhez képest. A szimuláció segítségével megvizsgáljuk a gyűjtőlencse és szóró lencse sugármeneteit pontszerű fényforrás és párhuzamos fénysugarak esetén.
Feladatok
- FELADAT
Változtasd a különböző lencsék görbületi sugarát és törésmutatóját! Figyeld meg, hogyan változik a fókusztávolság!
MEGJEGYZÉS
A lencsék legfontosabb paramétere a fókusztávolság, amely függ a lencse közegre vonatkozó törésmutatójától (n) , és a határoló felületek görbületi sugaraitól ( r1 és r2).
A fókusztávolságra vonatkozó összefüggés: - FELADAT
Figyeld meg, hogyan változik meg a különböző lencséken áthaladó párhuzamos fénysugarak iránya a lencsén való áthaladás után! (Kapcsold be a megtört sugarak meghosszabbítását!)
A gyűjtőlencsén áthaladó párhuzamos fénysugarak a lencse fényforrással ellentétes fókuszpontján haladnak keresztül.
A szórólencsére érkező párhuzamos fénysugarak a lencsén való áthaladás után olyan irányúak, mintha a lencse forrással megegyező oldalon elhelyezkedő fókuszpontjából léptek volna ki. - FELADAT
Vizsgáld meg a gyűjtőlencse képalkotását!
Fogalmazd meg pontszerű fényforrás esetén, hogyan változik a keletkezett kép a lencsétől való távolság függvényében?
Ha a fényforrás a fókusztávolságon belül helyezkedik el, a lencsén áthaladó fénysugarak széttartóak, meghosszabbításuk metszéspontja a fényforrás és a lencse között helyezkedik el, virtuális képet kapunk. A tárgytávolság növelésével a képtávolság is nő.
Ha a fényforrás a fókuszpontban helyezkedik el, a lencsén áthaladó fénysugarak párhuzamosak, nem jön létre kép (a kép a végtelenben jön létre).
Ha a fényforrás a fókusztávolságon kívül helyezkedik el, a lencsén áthaladó fénysugarak a lencse fényforrással átellenes oldalán metszik egymást, minden esetben valódi képet kapunk. A tárgytávolság növelésével a képtávolság csökken. - FELADAT
Vizsgáld meg a szórólencse képalkotását!
Fogalmazd meg, pontszerű fényforrás esetén hogyan változik a keletkezett kép a lencsétől való távolság függvényében!
A távolságtól függetlenül a keletkezett virtuális kép mindig a fényforrással azonos oldalon, a forrás és a lencse között jön létre. - FELADAT
Figyeld meg, hogyan haladnak a különböző lencséken áthaladó összetartó fénysugarak!
Gyűjtőlencse esetén a lencsén való törés után a fénysugarak egy ponton haladnak keresztül.
Szórólencse esetén három különböző esetet különböztethetünk meg.
Amennyiben az összetartó fénysugarak meghosszabbításai a fókusztávolságon belül metszik egymást, a megtört sugarak egy ponton haladnak keresztül.
Amennyiben az összetartó fénysugarak meghosszabbításai a fókuszpontban metszik egymást, a megtört sugarak párhuzamosan haladnak tovább.
Amennyiben az összetartó fénysugarak meghosszabbításai a fókusztávolságon kívül metszik egymást, a megtört sugarak széttartóan haladnak tovább.
TOVÁBBHALADÁSI LEHETŐSÉG
Ellenőrizd a tudásod a "Gyűjtőlencse képalkotása és nevezetes sugármenetei" és a "Szórólencse képalkotása, nevezetes sugármenetei" című tananyagegységek segítségével!