Аналогии в курсе физики средней школы (стр. 11 из 11)

мнимое изображение объекта

b

B

a .F A

объект

Рис.2.

Рассмотрим подробнее ход лучей от предмета. Расходящиеся после прохождения линзы световые лучи фокусируются оптической системой глаза на сетчатке (рис. 3).

А

F В

Рис.3.

В результатемыполучаем зрительное впечатление. При изменении положения предмета оптическая система глаза все равно будет фокусировать лучи на сетчатке. Только для этого хрусталику потребуется изменить свою кривизну (это делают мышцы, окружающие хрусталик). Такое приспособление глаза к разным расстояниям до рассматриваемых предметов называется аккомодацией.

Но как быть с изображением в плоском зеркале? В любом учебнике физики приводится чертеж образования мнимого изображения за плоским зеркалом. Чертеж правилен. Но вы сейчас смотрите только на чертеж, а не в зеркало. На чертеже получилось мнимое изображение. Значит, его нельзя получить на экране, на фотографической пластинке, на сетчатке глаза. Рассмотрим следующий опыт.

Поставим против окна зеркало, между зеркалом и окном — двояковыпуклую линзу. Передвигая лист белой бумаги, вы очень скоро сумеете получить перевернутое изображение окна; если хотите получить свой автопортрет, вы можете сфотографироваться в зеркале. А так как глаз подобен фотокамере, то, следовательно, и на сетчатке глаза получается действительное, а не мнимое изображение предметов, отражающихся в зеркале. Ход лучей, поясняющий сказанное, вы увидите на рисунке 4.

Необходимо сделать еще несколько замечаний, касающихся геометрической оптики. Допустим, вы рассматриваете в лупу мелкую печать. Вы приближаете глаз и лупу к бумаге до тех пор, пока не получите наиболее ясное изображение. В этот момент хрусталик аккомодирован на «расстояние наилучшего зрения». Это расстояние обычно принимают равным 25 см, хотя у разных лиц и в разном возрасте способность к аккомодации различна. Хотите знать, во сколько раз увеличивает лупа? Если хрусталик аккомодирован на расстояние наилучшего зрения, то ответ дает формула:

где Г - увеличение лупы, F - фокусное расстояние, измеряемое в сантиметрах. При ненапряженном глазе увеличение, даваемое лупой, равно

Нокак определить F? В солнечный день это можно сделать, собрав лучи солнца в фокус и измерив расстояние от лупы до него. Если солнца нет, то надо навести линзу на далекий предмет (ландшафт за окном) и получить резкое его изображение на бумаге. Расстояние от линзы до изображения можно считать практически равным фокусному расстоянию. Действительно, в формуле линзы

для далеких предметов (d=¥) дробь исчезающе мала, и тогда

или f=F (расстояние до изображения равно фокусному расстоянию линзы).

Описанный прием нахождения фокусного расстояния двояковыпуклой линзы позволит решить еще одну интересную и полезную задачу. Пусть вы задумали построить себе самодельный телескоп из очковых стекол. Но тогда понадобится прежде всего знать номер очков (для дальнозорких). Номер очков показывает их оптическую силу, или величину, обратную фокусному расстоянию:

Оптическая сила выражается в диоптриях. 1 дптр — это оптическая сила линзы, у которой F==1 м.

Поэтому, измерив F выше описанным путем, вы определите и номерочков. Например, если F=50 см==0,5 м, то D =2дптр, илиномерочков +2.

Для изготовления телескопа вам понадобится для объектива стекло +2 или +1, т. е. линза с фокусным расстоянием 50 или 100 см. Можно вместо очкового стекла приобрести в магазине фототоваров соответствующую насадочную линзу для фотоаппарата. Для окуляра надо взять какую-нибудь сильную линзу с фокусным расстоянием равную примерно 2 см. Тогда телескоп будет увеличивать в

Объектив и окуляр укрепите в раздвижной картонной трубке (рис. 5), внутреннюю поверхность которой надо вычернить тушью. Исключительно важно сделать для телескопа держатель (можно использовать штатив для фотоаппарата).

Для суждения о размерах предмета и для лучшего различения его подробностей важен «угол зрения»—угол между лучами, проведенными от крайних точек предмета к центру хрусталика. Чтобы сделать видимыми неразличимые ранее детали, надо подойти ближе к предмету. Тогда угол зрения и изображение на сетчатке увеличатся. Насколько близко можно подойти к предмету? Для нормального глаза это определяется расстоянием наилучшего зрения — 25 см. При меньших расстояниях глаз с трудом аккомодирует, а без аккомодации он видит лишь размытое изображение. Но выпуклость глаза можно усилить, поставив перед ним двояковыпуклою линзу. Это позволит приблизить глаз к предмету и получить резкое изображение без аккомодирующего усилия. В этом и состоит назначение лупы — она позволяет увеличить угол зрения.

Заключение.

Рассмотренные аналогии позволяют более глубоко проникнуть в процесс обучения физики средней школы, что в свою очередь дает учащимся лучше понимать физические законы и процессы.

В данной работе рассмотрена лишь небольшая часть аналогий, которые можно использовать на уроках физики и на факультативных занятиях в средней школе.

Я считаю, что аналогии лучше всего рассматривать не только на уроках физики, но и придавать им так же большое значение на факультативных занятиях, кружках, спецкурсах для учащихся, которым трудно поддается изучаемый материал и для учащихся, которые хотят более глубоко понять физические процессы, явления и понятия.

Таким образом метод аналогии рассматривает новые вопросы, сопоставляемые с изученными ранее.

Список литературы.

1. Аванесов Ю. Г. Использование аналогий при изучении постулатов Бора .

//Физика в школе// №2, 1983 г.

2. Блудов М. И. Беседы по физике. М. “ Просвещение “, 1985 г.

3. Ванюшенков И. С., Каненецкий С. Использование аналогии при изучении транзисторов. //Физика в школе// №3, 1991 г.

4. Дроздов В. Г. Аналогии при изучении колебательных систем в 10 классе .

//Физика в школе// №3, 1991 г.

5. Каненецкий С. Е., Солодухин Н. Н. Модели и аналогии в курсе физики средней школы . М. “ Просвещение “, 1982 г.

6. Мукусиев Б. А. Использование аналогии при решении физических задач.

//Физика в школе// №6, 1991 г.

7. Мякишев Г. Я., Буховцев Б. Б. Физика 11: учебник для 11 класса средней школы. М. “ Просвещение “, 1991 г.

8. Мякишев Г. Я., Буховцев Б. Б. Физика 10: учебник для 10 класса средней школы. М. “ Просвещение “, 1990 г.

9. Родина Н. А. Световые явления . М. “ Просвещение “, 1986 г.

10. Физика 11: учебное пособие для 11 класса школ и классов с углубленным изучение физики, под редакцией Пинского А. А. М. “ Просвещение “, 1995 г.