Download - Πειράματα οπτικής με απλά υλικά

Transcript
Page 1: Πειράματα οπτικής με απλά υλικά

Νίκος Παπασταματίου, Σχολικός Σύμβουλος κλ ΠΕ04, Φεβρουάριος 2008

ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ ΟΠΤΙΚΗΣΜΕ ΑΠΛΑ ΥΛΙΚΑ

1. Ανάκλαση σε επίπεδο κάτοπτρο2. Ανάκλαση σε κοίλο κάτοπτρο3. Ανάκλαση σε κυρτό κάτοπτρο4. Διάθλαση5. Φαινομενική ανύψωση αντικειμένου6. Συγκλίνων φακός7. Σχηματισμός ειδώλου σε σκοτεινό

θάλαμο8. Το πείραμα του Νεύτωνα9. Φάσμα χρωμάτων

Page 2: Πειράματα οπτικής με απλά υλικά

καθρέπτης

επιφάνεια ανάκλασης

Ανάκλαση δέσμης φωτός

Νίκος Παπασταματίου Πειράματα Οπτικής με απλά υλικά. Φεβρουάριος 2008

Page 3: Πειράματα οπτικής με απλά υλικά

γνώμονας

προσπίπτουσα ακτίνα

ανακλώμενηακτίνα

κάθετη

καθρέπτης

θ1θ2

γωνία πρόσπτωσης θ1 = γωνία ανάκλασης θ2

Ανάκλαση δέσμης φωτόςΔιάγραμμα ακτίνων

θ1= θ2= 40o

Νίκος Παπασταματίου Πειράματα Οπτικής με απλά υλικά. Φεβρουάριος 2008

Page 4: Πειράματα οπτικής με απλά υλικά

επιφάνεια ανάκλασης καθρέπτη

ακτίνες ανακλώμενης δέσμης

ακτίνες προσπίπτουσας

δέσμηςφανταστικό είδωλο

Σχηματισμός ειδώλου από επίπεδο καθρέφτη Διάγραμμα ακτίνων

αντικείμενο

παρατηρητής

Νίκος Παπασταματίου Πειράματα Οπτικής με απλά υλικά. Φεβρουάριος 2008

Page 5: Πειράματα οπτικής με απλά υλικά

κοίλο κάτοπτρο

χτένα

Ανάκλαση σε κοίλο κάτοπτρο

Νίκος Παπασταματίου Πειράματα Οπτικής με απλά υλικά. Φεβρουάριος 2008

Page 6: Πειράματα οπτικής με απλά υλικά

Συγκλίνουσες δέσμες φωτόςΔιάγραμμα ακτίνων

f

προσπίπτουσες ακτίνες

εστία Εσυγκλίνουσες ακτίνες

κορυφή κατόπτρου

Νίκος Παπασταματίου Πειράματα Οπτικής με απλά υλικά. Φεβρουάριος 2008

Page 7: Πειράματα οπτικής με απλά υλικά

Σχηματισμός ειδώλου από κοίλο κάτοπτρο Διάγραμμα ακτίνων

φανταστικό είδωλο

αντικείμενο

Ε

παρατηρητής

πραγματικό είδωλο

Νίκος Παπασταματίου Πειράματα Οπτικής με απλά υλικά. Φεβρουάριος 2008

Page 8: Πειράματα οπτικής με απλά υλικά

Νίκος Παπασταματίου Πειράματα Οπτικής με απλά υλικά. Φεβρουάριος 2008

Page 9: Πειράματα οπτικής με απλά υλικά

Οι ακτίνες που ξεκινούν από την κυρία εστία ενός κοίλου καθρέφτη, αφού πρώτα ανακλαστούν, διαδίδονται παράλληλα μεταξύ τους.

Νίκος Παπασταματίου Πειράματα Οπτικής με απλά υλικά. Φεβρουάριος 2008

Page 10: Πειράματα οπτικής με απλά υλικά

κυρτό κάτοπτρο

χτένα

Ανάκλαση σε κυρτό κάτοπτρο

Νίκος Παπασταματίου Πειράματα Οπτικής με απλά υλικά. Φεβρουάριος 2008

Page 11: Πειράματα οπτικής με απλά υλικά

Νίκος Παπασταματίου Πειράματα Οπτικής με απλά υλικά. Φεβρουάριος 2008

Page 12: Πειράματα οπτικής με απλά υλικά

προσπίπτουσες ακτίνες

αποκλίνουσες ακτίνες

(φανταστική εστία) Ε

f

Αποκλίνουσες δέσμες φωτός

Διάγραμμα ακτίνων

Νίκος Παπασταματίου Πειράματα Οπτικής με απλά υλικά. Φεβρουάριος 2008

Page 13: Πειράματα οπτικής με απλά υλικά

Σχηματισμός ειδώλου από κυρτό κάτοπτρο Διάγραμμα ακτίνων

φανταστικό είδωλοΕ

αντικείμενο

φανταστική εστία

παρατηρητής

Νίκος Παπασταματίου Πειράματα Οπτικής με απλά υλικά. Φεβρουάριος 2008

Page 14: Πειράματα οπτικής με απλά υλικά

Στα κυρτά κάτοπτρα οι λεπτές δέσμες φωτός αποκλίνουν μετά την ανάκλαση. Αυτό το εκμεταλλευόμαστε για να αυξήσουμε το πεδίο ορατότητάς μας.

Νίκος Παπασταματίου Πειράματα Οπτικής με απλά υλικά. Φεβρουάριος 2008

Page 15: Πειράματα οπτικής με απλά υλικά

γυάλινη πλάκα

Διάθλαση δέσμης φωτός

Νίκος Παπασταματίου Πειράματα Οπτικής με απλά υλικά. Φεβρουάριος 2008

Page 16: Πειράματα οπτικής με απλά υλικά

γνώμονας

προσπίπτουσα ακτίνα

διαθλώμενη ακτίνα

εξερχόμενη ακτίνα

γυάλινη πλάκα

θ1

θ2θ1

κάθετη

γωνία πρόσπτωσης θ1 = 30o

γωνία διάθλασης θ2 = 21o

ημα = n ημδ

ΕΚΦΕ Ομόνοιας 2005

Διάθλαση δέσμης φωτόςΔιάγραμμα ακτίνων

Δες την προσομοίωση

Νίκος Παπασταματίου Πειράματα Οπτικής με απλά υλικά. Φεβρουάριος 2008

Page 17: Πειράματα οπτικής με απλά υλικά

Πώς παρατηρούμε με γυμνό μάτι ένα αντικείμενοπου δεν το … βλέπουμε;

Φαινομενική ανύψωση αντικειμένου

Νίκος Παπασταματίου Πειράματα Οπτικής με απλά υλικά. Φεβρουάριος 2008

Page 18: Πειράματα οπτικής με απλά υλικά

Το μολύβι φαίνεται σαν σπασμένο ή λυγισμένο στο σημείο όπου βυθίζεται στο

νερό!

κάθετη

δέσμη φωτός

φανταστικό είδωλο

Φαινομενική ανύψωση αντικειμένου

Νίκος Παπασταματίου Πειράματα Οπτικής με απλά υλικά. Φεβρουάριος 2008

Page 19: Πειράματα οπτικής με απλά υλικά

Βλέπουμε ένα αντικείμενο πάντοτε κατά την προέκταση της δέσμης φωτός που φτάνει στα μάτια μας. Γι΄ αυτό μας δημιουργείται η εντύπωση ότι το νόμισμα στο ποτήρι με το νερό βρίσκεται ψηλότερα.

νόμισμα

φανταστικό είδωλο

κάθετη

Φαινομενική ανύψωση αντικειμένου

Νίκος Παπασταματίου Πειράματα Οπτικής με απλά υλικά. Φεβρουάριος 2008

Page 20: Πειράματα οπτικής με απλά υλικά

γυάλινο ποτήρι

μισογεμάτο με νερό

Συγκλίνων (συγκεντρωτικός) φακός

Νίκος Παπασταματίου Πειράματα Οπτικής με απλά υλικά. Φεβρουάριος 2008

Page 21: Πειράματα οπτικής με απλά υλικά

Ε

f

Συγκεντρωτικός φακός νερού Διάγραμμα ακτίνων

προσπίπτουσες ακτίνες

γυάλινο ποτήρι (τομή)

μισογεμάτο με νερό

Νίκος Παπασταματίου Πειράματα Οπτικής με απλά υλικά. Φεβρουάριος 2008

Page 22: Πειράματα οπτικής με απλά υλικά

οθόνη

Όταν το αντικείμενο είναι μακριά, ο συγκλίνων φακός σχηματίζει πραγματικό είδωλο σε οθόνη, αντιστραμμένο και μικρότερο από το αντικείμενο.

Όταν το αντικείμενο είναι κοντά, ο συγκλίνων φακός σχηματίζει φανταστικό είδωλο, ορθό και μεγαλύτερο από το αντικείμενο.

Σχηματισμός ειδώλου από συγκλίνοντα φακό

Νίκος Παπασταματίου Πειράματα Οπτικής με απλά υλικά. Φεβρουάριος 2008

Page 23: Πειράματα οπτικής με απλά υλικά

αλουμινόχαρτοριζόχαρτο(οθόνη)

χαρτονένιος κύλινδροςαντικείμενο

είδωλο

λαστιχάκι

Σχηματισμός ειδώλου σε σκοτεινό θάλαμο Διάγραμμα ακτίνων

οπή

ακτίνες προσπίπτουσας

δέσμης

Νίκος Παπασταματίου Πειράματα Οπτικής με απλά υλικά. Φεβρουάριος 2008

Page 24: Πειράματα οπτικής με απλά υλικά

οθόνη

Πραγματικό είδωλο εικόνας

Σχηματισμός ειδώλου σε σκοτεινό θάλαμο

Νίκος Παπασταματίου Πειράματα Οπτικής με απλά υλικά. Φεβρουάριος 2008

Page 25: Πειράματα οπτικής με απλά υλικά

Το 1666 ο Νεύτων, όπως ο ίδιος αναφέρει, αγόρασε ένα τριγωνικό γυάλινο πρίσμα για να εξετάσει «τα περίφημα φαινόμενα των χρωμάτων». Για το σκοπό αυτό σκοτείνιασετο δωμάτιό του και έκανε μια τρύπα στα παραθυρόφυλλα, για να περνά μια λεπτή δέσμη ηλιακού φωτός. Κατόπιν τοποθέτησε ένα πρίσμα στην είσοδο της δέσμης, «ώστε να μπορεί να διαθλάται προς τον απέναντι τοίχο».Το αποτέλεσμα ήταν εντυπωσιακό. Το φως απλώθηκε σε μια έγχρωμη δέσμη, που ονόμασε φάσμα χρωμάτων. Και όπωςέγραψε τότε: «Ήταν μια πολύ ευχάριστη διασκέδαση να βλέπω τα ζωηρά και έντοναχρώματα που παράγονται με τον τρόπο αυτό».

Το πείραμα του Νεύτωνα

Νίκος Παπασταματίου Πειράματα Οπτικής με απλά υλικά. Φεβρουάριος 2008

Page 26: Πειράματα οπτικής με απλά υλικά

φ

φ : γωνία εκτροπής κόκκινου χρώματος

Η γωνία εκτροπής εξαρτάται από το μήκος κύματος της ακτινοβολίας και όσο μεγαλύτερο είναι το μήκος κύματος τόσο μικρότερη είναι η γωνία εκτροπής.

Φάσμα χρωμάτων

Νίκος Παπασταματίου Πειράματα Οπτικής με απλά υλικά. Φεβρουάριος 2008

Page 27: Πειράματα οπτικής με απλά υλικά

οθόνη

(λευκό χαρτί)διαφανές περίβλημα BiC

λεπτή δέσμη φωτός

Φάσμα χρωμάτων

Νίκος Παπασταματίου Πειράματα Οπτικής με απλά υλικά. Φεβρουάριος 2008

Page 28: Πειράματα οπτικής με απλά υλικά

φάσμα χρωμάτων

Φάσμα αναμμένου λαμπτήρα

Νίκος Παπασταματίου Πειράματα Οπτικής με απλά υλικά. Φεβρουάριος 2008

Page 29: Πειράματα οπτικής με απλά υλικά

Νίκος Παπασταματίου Πειράματα Οπτικής με απλά υλικά. Φεβρουάριος 2008