☎ (098) 442-34-08; (066) 921-41-19; (093) 500-82-85 ✉ office@didactica.com.ua
(пусто)
 
Валюта:
English  Русский  Украинский 

Новости

27.04.2017 17:41:38
13.04.2017 13:33:19
Подписаться на новости:
или RSS 2.0

Голосование

Версия для печати Версия для печати

Набор демонстрационный "Геометрическая оптика" (расширенный комплект)

9540.00 грн.
Артикул:  000939
Кол-во:  

Демонстрационный набор по геометрической оптике

1.Назначение.

Прибор предназначен для демонстрации:
· Законов отражения и преломления света, полного внутреннего отражения, предельного угла отражения
· Преломления лучей света в пластине с плоскопараллельными гранями и при прохождении через призму
· Преломления лучей света в линзах.
· Построения изображения предмета по двум точкам, не лежащим на главной оптической оси линзы или зеркала.
· Построения хода лучей в трубе Кеплера, трубе Галилея и в микроскопе.

2.Устройство прибора и его комплектация.

Прибор состоит из следующих основных частей и узлов:
· Осветитель. Представляет собой смонтированные в металлическом кожухе лампу и объектив в виде длиннофокусной собирающей линзы. Для регулировки и фокусировки светового потока лампа имеет возможность поворачиваться вокруг оси и передвигаться поступательно по отношению к объективу.

Осветитель питается от источника тока напряжением в 12 В и может работать автономно для получения теневой проекции статических и динамических физических моделей.
· Стальной прямоугольный экран белого цвета с черными метками. Экран закрепляется на стойке с треногой. На одном конце экрана закреплена шторка с равноотстоящими прорезями, часть которых может быть закрыта задвижками. С обратной стороны (по отношению к задвижкам) на шторке имеются круглые отверстия, в которые можно вставить поворотные зеркала. Прорези в шторке и поворотные зеркала обеспечивают необходимое число световых лучей и их направление распространения. Со стороны осветителя на шторки с прорезями можно установить рамку с двумя рядом расположенными красным и зеленым (голубым) светофильтрами. При открытых прорезях в шторке половина лучей будет окрашена красным, а другая половина - зеленым (голубым) цветом, а центральный луч - белым. На осевой линии прямоугольного экрана имеется отверстие, в которое вставляется ось дискового экрана, каждый квадрант которого разделен на 90°.

Лучи света, выходя из осветителя, проходят через прорези шторки и, отражаясь от зеркал, дают пять узких лучей, которые вращением зеркал можно направить по экранам параллельно друг другу, либо под определенными углами в любом направлении. Если требуется только один средний (центральный) луч, то зеркала поворачивают на 90°, а если требуется только два боковых луча (или четыре боковых), то средний луч перекрывается задвижкой на шторке.

Для более эффективной демонстрации прохождения и преломления лучей рекомендуется пользоваться светофильтрами.
· В состав прибора входит следующий комплект оптики: призма прямоугольная, призма трапециевидная, зеркало плоское в рамке, на обратной стороне которого помещена рифленая металлическая пластина для демонстрации диффузного отражения, зеркало вогнутое, зеркало выпуклое, линза полуцилиндрическая, линза двояковыпуклая с большим фокусным расстоянием (F=140 мм), линза двояковыпуклая с малым фокусным расстоянием (F=70 мм), линза двояковогнутая (F=70 мм), две малых призмы и экран малый. Все элементы оптики имеют магнитное крепление на экранах.

3.Рекомендации по проведению опытов с прибором.

1.Прямолинейное распространение света.

Перед шторкой прямоугольного экрана установить осветитель и получить параллельные пучки света. При наличии светофильтров пучки света будут окрашенными и распространяющимися независимо друг от друга.

2.Образование тени.

Тела, не пропускающие свет, называются светонепроницаемыми. При освещении этих тел за ними образуется тень.
Осветитель установить перпендикулярно прямоугольного экрану, включить его и получить на экране светлый круг.
Поместить между осветителем и экраном непрозрачный диск или шарик и получить на экране четкую тень и полутень этого предмета.
3.Зеркальное и диффузное отражение света.

Плоское зеркало в обойме установить вдоль одного из диаметров дискового экрана. Перед шторкой прямоугольного экрана установить осветитель и получить только центральный пучок света, который должен падать на плоское зеркало перпендикулярно и отражаться в том же направлении.
Медленно поворачивая дисковый экран, продемонстрировать луч падающий и луч отраженный, угол падения и отражения. Зафиксировать, что угол падения и угол отражения равны между собой (α=β).
Проведенные опыты дают основание сформулировать законы отражения:
· Угол отражения света равен углу падения;
· Лучи падающий и отраженный, а также перпендикуляр, восстановленный в точке падения луча к границе раздела двух сред (воздух - зеркало) лежат в одной плоскости.

Дисковый экран повернуть так, чтобы луч света падал на рифленую металлическую поверхность, которая находится на обратной стороне зеркала. Продемонстрировать отсутствие концентрированного отраженного пучка света. Отраженные пучки направлены в разные стороны. Это и есть диффузное отражение.


4.Отражение от сферических зеркал.

Вогнутое сферическое зеркало установить на прямоугольном экране так, чтобы центральный луч после отражения совпадал с лучом падающим. Затем на зеркало направить два боковых луча, параллельных центральному, и продемонстрировать пересечение этих лучей в одной точке - в главном фокусе зеркала. Отметить эту точку карандашом.
Далее боковые лучи с помощью поворота зеркал на шторке экрана направить так, чтобы они сходились в главном фокусе (точке, отмеченной карандашом) и получить пучок отраженных лучей, параллельных друг другу. Поворотом зеркала вокруг его полюса (вершины) продемонстрировать поворот пучков отраженных лучей, т.е. работу модели прожектора.
Выпуклое зеркало установить так же, как и вогнутое. На зеркало направить два параллельных луча и получить расходящиеся отраженные лучи.


5.Преломление света.

Установить на дисковом экране полуцилиндрическую линзу в контуре, очерченном на экране. Дисковый экран повернуть так, чтобы центральный луч света (все другие лучи перекрыть) падал перпендикулярно плоскости линзы и продемонстрировать, что луч света проходит через полуцилиндрическую линзу не преломляясь.
Поворотом диска отклонить перпендикуляр от падающего луча и определить угол падения α (угол между перпендикуляром к плоскости среза на линзе и падающим лучом). Показать, что в точке падения на плоскость полуцилиндра луч преломляется и выходит из него под меньшим углом γ. Обратить внимание на то, что преломленный луч внутри полуцилиндра идет по радиусу и выходит без изменения направления так как преломляющей поверхностью в этом случае является цилиндрическая поверхность, перпендикулярная к радиусу в общей их точке.
Обратить внимание и на то, что с изменением угла падения соответственно изменяется и угол преломления, что когда луч проходит из оптически менее плотной среды (воздух) в оптически более плотную среду (стекло), то угол падения всегда больше угла преломления.
Необходимо отметить, что одновременно с преломленным лучом появляется луч, отраженный от плоской поверхности полуцилиндра. Этот луч становится все ярче с увеличением угла падения, в то время как яркость луча преломленного постепенно ослабевает.
Постановка этих опытов с дисковым экраном с градусной шкалой позволяет измерять углы падения и преломления и далее по известной формуле определять коэффициент преломления стекла, из которого изготовлен полуцилиндр.

6.Полное внутреннее отражение.

Продолжая предыдущий опыт, направить центральный луч света на полуцилиндрическую линзу со стороны ее выпуклой части по центру. В этом случае луч света проходит полуцилиндр без преломления. Поворачивая дисковый экран с полуцилиндрической линзой, получить луч, падающий под углом к горизонтальной плоскости линзы α. При выходе из полуцилиндра со стороны плоской грани луч преломляется и отклоняется от горизонтального диаметра, образуя угол преломления γ.
Увеличить угол падения луча до тех пор, пока угол преломления не приблизится к прямому. Отметить, что одновременно с преломленным лучом появляется отраженный луч, который будет тем ярче, чем больше угол преломления приближается к 90˚. Преломленный луч ослабевает по яркости, пока не будет получено полное внутреннее отражение.
Угол падения, при котором наступает полное внутреннее отражение, называется предельным углом полного внутреннего отражения. При переходе света из стекла в воздух этот угол приблизительно равен 40˚. При дальнейшем увеличении угла падения явление полного внутреннего отражения сохраняется.
Явление полного внутреннего отражения имеет широкое применение. Оно, в частности, используется в призмах, с помощью которых можно менять направление световых лучей. Для демонстрации установить на прямоугольном экране призму и направить на нее боковой луч (центральный перекрыть). После двойного полного внутреннего отражения луч света со смещением поворачивает обратно. При различных положениях призмы можно менять направление луча на 90˚ или поменять лучи местами.


7.Прохождение луча света через пластину, ограниченную параллельными плоскими гранями.

На прямоугольном экране установить плоскопараллельную пластину большим основанием в направлении центрального луча, убедившись в том, что луч света проходит пластину без преломления. Плавно поворачивая пластину, наблюдать, что после двойного преломления луч света выходит из пластины параллельно падающему, но со сдвигом.
С увеличением угла падения луча увеличивается и сдвиг выходящего луча, но параллельно падающему.


8.Прохождение луча света через призму.

На прямоугольном экране оставить только центральный луч, ниже его установить плоскопараллельную пластину с острыми углами или равнобедренную призму так, чтобы луч света проходил через вершину угла. Луч света при этом преломляется и окрашивается в цвета радуги. Это особенно хорошо видно, если на пути выходящего луча положить на стол малый наклонный экран.
Для демонстрации хода луча в призме ее установить так, чтобы внутри призмы луч прошел значительный путь. Обратить внимание, что луч преломленный всегда отклоняется к основанию призмы.
Меняя угол входа луча в призму, легко заметить, что минимальный угол отклонения луча получается в том случае, когда угол входа равен углу выхода луча из призмы. Устанавливая тот или иной преломляющий угол, убедиться в следующем: чем больше преломляющий угол призмы, тем больше минимальный угол отклонения.


9.Призматический перископ.

На пути центрального луча на прямоугольном экране установить равнобедренную призму так, чтобы она отклоняла луч света на 90˚. На пути отраженного луча поместить вторую призму, поворачивающую луч света еще на 90˚. В результате продемонстрировать модель призматического перископа.

10.Прохождение лучей света через линзы.

Осветитель по отношению к прямоугольному экрану установить так, чтобы центральный луч проходил по центру экрана параллельно верхнему его краю и был направлен на черточку на правом краю экрана. Для линз этот луч будет являться главной оптической осью.
Заслонками или зеркалами на экран можно вывести еще два или четыре луча, параллельных центральному. Для различия лучей, расположенных сверху и снизу главной оптической оси, на шторку надеть светофильтр так, чтобы центральный луч оставался белым, а лучи, расположенные по бокам центрального, окрашивались красным и зеленым цветом.
Перпендикулярно главной оптической оси на прямоугольном экране установить собирающую линзу так, чтобы центральный луч проходил через оптический центр линзы. Заслонками и вращающимися зеркалами образовать пять параллельных лучей, которые проходят через линзу и собираются в одной точке - в главном фокусе. Точка окрашивается радужным цветом. Это явление сферической абберации. Для ее устранения убрать крайние лучи.
В итоге на линзу направлены три луча, параллельные главной оптической оси. Пройдя линзу, они собираются в фокусе. Измерить главное фокусное расстояние линзы. Оно оказывается равным примерно 140 мм.
Далее с помощью зеркал лучи сделать немного сходящимися, а затем расходящимися. В первом случае точка пересечения лучей окажется правее, а во втором - левее главного фокуса.
Боковые лучи направить на линзу так, чтобы они предварительно пересекли главную оптическую ось в точке, лежащей перед линзой. Если эта точка совпадет со вторым главным фокусом, то после линзы лучи пойдут параллельно. В противном случае лучи будут сходящимися, либо расходящимися.
Повторить опыт с двояковыпуклой линзой с фокусным расстоянием 70 мм. Сравнить толщину линз и установить связь между радиусом кривизны преломляющих поверхностей и фокусными расстояниями.
Заменить двояковыпуклую линзу двояковогнутой и продемонстрировать с ней опыты, аналогичные предыдущим, разделив их на три серии:
· Лучи света направить через оптический центр линзы. Они проходят линзу, сохраняя первоначальное направление. Боковой сдвиг крайних лучей едва заметен. Это объясняется тем, что середина у рассеивающей линзы тоньше, чем у собирающей.
· На линзу направить три параллельных луча. Выходящие лучи расходятся в разные стороны, причем каждый луч постепенно расширяется и поэтому уменьшается его яркость. Большая ширина лучей затрудняет определение их направления. Чтобы определить положение главного фокуса, необходимо за направление лучей принять среднюю линию полосок на экране. Точка пересечения этих линий с главной оптической осью будет первым мнимым фокусом линзы. Измерить величину главного фокусного расстояния.
· Лучи света направить на линзу так, чтобы их продолжение проходило за линзу через главный ее фокус. Выходящие лучи идут параллельно главной оптической оси.


11.Ход лучей в микроскопе.

На шторку с щелевым устройством надеть светофильтр. На экран под третьей меткой, считая от шторки, установить малую собирающую линзу (F=70 мм). Эта линза будет служить объективом модели микроскопа.
На шторке экрана 7 щелей, поворотные зеркала расположить против щелей 1 и 2, 6 и 7 (нумерация щелей ведется сверху вниз).
Открыть щель 4 и получить на экране белую полоску, изображающую главную оптическую ось объектива. Перемещаю линзу в вертикальной плоскости, добиться такого положения, при котором она не изменяет направления белого луча света. Открыть щель 3 и получить окрашенный луч, идущий параллельно главной оптической оси. Затем открыть щель 1 и, поворачивая зеркала, расположенные против 1 и 2 щелей, направить окрашенный луч на оптический центр линзы и получить изображение побочной оптической оси. Оба луча пересекаются перед линзой в точке А, которая служит одной из крайних точек рассматриваемого объекта. Она расположена между главным и двойным фокусным расстоянием объектива. Поэтому ее действительное изображение получается в точке А1 за двойным фокусным расстоянием линзы.
После этого на экране под шестой меткой установить вторую линзу-окуляр с фокусным расстоянием 140 мм. Световые лучи, пройдя через вторую линзу, остаются расходящимися, так как окуляр действует как лупа.
Далее следует показать, что лучи света попадают в глаз наблюдателя, преломляются еще раз в хрусталике и собираются на сетчатке глаза, давая действительное изображение точки. При этом наблюдателю кажется, что лучи выходят из мнимой точки А2 .
Затем продемонстрировать ход лучей от другой крайней точки В. Луч, параллельный главной оптической оси, получить от щели 5, а луч, проходящий через оптический центр объектива, - с помощью поворотных зеркал от щелей 6 и 7.
Все другие точки мнимого изображения располагаются между изображениями точек А2 и В2 . В результате глаз наблюдателя видит мнимое, увеличенное, обратное относительно объекта изображение, расположенное от глаза на расстоянии наилучшего зрения (25 см для нормального глаза).

12.Ход лучей в трубе Галилея.

Собирающую длиннофокусную линзу установить против третьей отметки экрана, а против пятой установить рассеивающую линзу. С помощью зеркал и щелей вывести лучи. В результате формируется мнимое, увеличенное и прямое изображение.

Есть вопросы?

Вы можете задать нам вопрос(ы) с помощью следующей формы.

Имя:

Email

Пожалуйста, сформулируйте Ваши вопросы относительно Набор демонстрационный "Геометрическая оптика" (расширенный комплект):


Введите число, изображенное на рисунке
code

Работает на основе WebAsyst Shop-Script