ОПЫТ 2. ОТРАЖЕНИЕ СВЕТА ГЛАЗОМ ЧЕЛОВЕКА.: Оборудование: картонные диски — черно-белые и цветные, лупа Пусть ваш

Инфофиз – мой мир..

ОПЫТ 2. ОТРАЖЕНИЕ СВЕТА ГЛАЗОМ ЧЕЛОВЕКА.: Оборудование: картонные диски — черно-белые и цветные, лупа Пусть ваш

Лабораторная работа № 13

Тема: «Наблюдение интерференции и дифракции света»

Цель работы: экспериментально изучить явление интерференции и дифракции.

Оборудование: электрическая лампа с прямой нитью накала (одна на класс), две стеклянные пластинки, стеклянная трубка, стакан с раствором мыла, кольцо проволочное с ручкой диаметром 30 мм., компакт-диск, штангенциркуль, капроновая ткань.

Теория:

   Интерференция – явление характерное для волн любой природы: механических, электромагнитных.

     Интерференция волн – сложение в пространстве двух (или нескольких) волн, при котором в разных его точках получается усиление или ослабление результирующей волны.

   Обычно интерференция наблюдается при наложении волн, испущенных одним и тем же источником света, пришедших в данную точку разными путями. От двух независимых источников невозможно получить интерференционную картину, т.к. молекулы или атомы излучают свет отдельными цугами волн, независимо друг от друга.

Атомы испускают обрывки световых волн (цуги), в которых фазы колебаний случайные. Цуги имеют длину около 1метра. Цуги волн разных атомов налагаются друг на друга. Амплитуда результирующих колебаний хаотически меняется со временем так быстро, что глаз не успевает эту смену картин почувствовать. Поэтому человек видит пространство равномерно освещенным.

Для образования устойчивой интерференционной картины необходимы когерентные (согласованные) источники волн.

    Когерентныминазываются волны, имеющие одинаковую частоту и постоянную разность фаз.

   Амплитуда результирующего смещения в точке С зависит от разности хода волн на расстоянии d2 – d1. 

Условие максимума

, (Δd=d2-d1 )

где k=0; ± 1; ± 2; ± 3;…

(разность хода волн равна четному числу полуволн)

Волны от источников А и Б придут в точку С в одинаковых фазах и “усилят друг друга”.

φА=φБ – фазы колебаний

Δφ=0 – разность фаз

А=2Хmax – амплитуда результирующей волны.

Условие минимума

, (Δd=d2-d1)

где k=0; ± 1; ± 2; ± 3;…

(разность хода волн равна нечетному числу полуволн)

Волны от источников А и Б придут в точку С в противофазах и “погасят друг друга”.

φА≠φБ – фазы колебаний

Δφ=π – разность фаз

А=0 – амплитуда результирующей волны.

   Интерференционная картина – регулярное чередование областей повышенной и пониженной интенсивности света.

   Интерференция света – пространственное перераспределение энергии светового излучения при наложении двух или нескольких световых волн.

   Вследствие дифракции свет отклоняется от прямолинейного распространения (например, близи краев препятствий).

   Дифракция – явление отклонения волны от прямолинейного распространения при прохождении через малые отверстия и огибании волной малых препятствий.

   Условие проявления дифракции: d < λ, где d – размер препятствия, λ - длина волны. Размеры препятствий (отверстий) должны быть меньше или соизмеримы с длиной волны.

   Существование этого явления (дифракции) ограничивает область применения законов геометрической оптики и является причиной предела разрешающей способности оптических приборов.

   Дифракционная решетка – оптический прибор, представляющий собой периодическую структуру из большого числа регулярно расположенных элементов, на которых происходит дифракция света.

Штрихи с определенным и постоянным для данной дифракционной решетки профилем повторяются через одинаковый промежуток d (период решетки). Способность дифракционной решетки раскладывать падающий на нее пучек света по длинам волн является ее основным свойством.

Различают отражательные и прозрачные дифракционные решетки. В современных приборах применяют в основном отражательные дифракционные решетки.

   Условие наблюдения дифракционного максимума:

d·sinφ=k·λ, где k=0; ± 1; ± 2; ± 3; d – период решетки, φ – угол, под которым наблюдается максимуи, а λ – длина волны.

   Из условия максимума следует sinφ=(k·λ)/d .

   Пусть k=1, тогда sinφкр=λкр/d и sinφф=λф/d.

   Известно, что λкр>λф , следовательно sinφкр>sinφф. Т.к. y= sinφф – функция возрастающая, то φкр>φф

   Поэтому фиолетовый цвет в дифракционном спектре располагается ближе к центру.

   В явлениях интерференции и дифракции света соблюдается закон сохранения энергии. В области интерференции световая энергия только перераспределяется, не превращаясь в другие виды энергии.

Возрастание энергии в некоторых точках интерференционной картины относительно суммарной световой энергии компенсируется уменьшением её в других точках (суммарная световая энергия – это световая энергия двух световых пучков от независимых источников).

Светлые полоски соответствуют максимумам энергии, темные – минимумам.

Ход работы:

Опыт 1. Опустите проволочное кольцо в мыльный раствор. На проволочном кольце получается мыльная плёнка.

   Расположите её вертикально. Наблюдаем светлые и тёмные горизонтальные полосы, изменяющиеся по ширине по мере изменения толщины плёнки

   Объяснение. Появление светлых и темных полос объясняется интерференцией световых волн, отраженных от поверхности пленки. треугольник d = 2h. Разность хода световых волн равна удвоенной толщине плёнки. При вертикальном расположении пленка имеет клинообразную форму.

Разность хода световых волн в верхней её части будет меньше, чем в нижней. В тех местах пленки, где разность хода равна четному числу полуволн, наблюдаются светлые полосы. А при нечетном числе полуволн – темные полосы.

Горизонтальное расположение полос объясняется горизонтальным расположением линий равной толщины пленки.

   Освещаем мыльную пленку белым светом (от лампы). Наблюдаем окрашенность светлых полос в спектральные цвета: вверху – синий, внизу – красный.

   Объяснение. Такое окрашивание объясняется зависимостью положения светлых полос о длины волн падающего цвета.

   Наблюдаем также, что полосы, расширяясь и сохраняя свою форму, перемещаются вниз.

   Объяснение. Это объясняется уменьшением толщины пленки, так как мыльный раствор стекает вниз под действием силы тяжести.

   Опыт 2. С помощью стеклянной трубки выдуйте мыльный пузырь и внимательно рассмотрите его. При освещении его белым светом наблюдайте образование цветных интерференционных колец, окрашенных в спектральные цвета.

Верхний край каждого светлого кольца имеет синий цвет, нижний – красный. По мере уменьшения толщины пленки кольца, также расширяясь, медленно перемещаются вниз.

Их кольцеобразную форму объясняют кольцеобразной формой линий равной толщины.

Ответьте на вопросы:

  1. Почему мыльные пузыри имеют радужную окраску?
  2. Какую форму имеют радужные полосы?
  3. Почему окраска пузыря все время меняется?

   Опыт 3. Тщательно протрите две стеклянные пластинки, сложите вместе и сожмите пальцами. Из-за неидеальности формы соприкасающихся поверхностей между пластинками образуются тончайшие воздушные пустоты.

   При отражении света от поверхностей пластин, образующих зазор, возникают яркие радужные полосы – кольцеобразные или неправильной формы. При изменении силы, сжимающей пластинки, изменяются расположение и форма полос. Зарисуйте увиденные вами картинки.

   Объяснение: Поверхности пластинок не могут быть совершенно ровными, поэтому соприкасаются они только в нескольких местах. Вокруг этих мест образуются тончайшие воздушные клинья различной формы, дающие картину интерференции. В проходящем свете условие максимума 2h=kl

Ответьте на вопросы:

  1. Почему в местах соприкосновения пластин наблюдаются яркие радужные кольцеобразные или неправильной формы полосы?
  2. Почему с изменением нажима изменяются форма и расположение интерференционных полос?

   Опыт 4. Рассмотрите внимательно под разными углами поверхность компакт-диска (на которую производится запись).

   Объяснение: Яркость дифракционных спектров зависит от частоты нанесенных на диск бороздок и от величины угла падения лучей.

Почти параллельные лучи, падающие от нити лампы, отражаются от соседних выпуклостей между бороздками в точках А и В. Лучи, отраженные под углом равным углу падения, образуют изображение нити лампы в виде белой линии.

Лучи, отраженные под иными углами имеют некоторую разность хода, вследствие чего происходит сложение волн.

Что вы наблюдаете? Объясните наблюдаемые явления. Опишите интерференционную картину.

   Поверхность компакт-диска представляет собой спиральную дорожку с шагом соизмеримым с длиной волны видимого света. На мелкоструктурной поверхности проявляются дифракционные и интерференционные явления. Блики компакт- дисков имеют радужную окраску.

   Опыт 5. Сдвигаем ползунок штангенциркуля до образования между губками щели шириной 0,5 мм.

   Приставляем скошенную часть губок вплотную к глазу (располагая щель вертикально). Сквозь эту щель смотрим на вертикально расположенную нить горящей лампы. Наблюдаем по обе стороны от нити параллельные ей радужные полоски.

Изменяем ширину щели в пределах 0,05 – 0,8 мм. При переходе к более узким щелям полосы раздвигаются , становятся шире и образуют различимые спектры. При наблюдении через самую широкую щель полосы очень узки и располагаются близко одна к другой.

Зарисуйте в тетрадь увиденную картину. Объясните наблюдаемые явления.

   Опыт 6. Посмотрите сквозь капроновую ткань на нить горящей лампы. Поворачивая ткань вокруг оси, добейтесь четкой дифракционной картины в виде двух скрещенных под прямым углом дифракционных полос.

   Объяснение: В центре краста виден дифракционный максимум белого цвета. При k=0 разность хода волн равна нулю, поэтому центральный максимум получается белого цвета.

Крест получается потому, что нити ткани представляют собой две сложенные вместе дифракционные решетки со взаимно перпендикулярными щелями. Появление спектральных цветов объясняется тем, что белый свет состоит из волн различной длины.

Дифракционный максимум света для различных волн получается в различных местах.

   Зарисуйте наблюдаемый дифракционный крест. Объясните наблюдаемые явления.

   Запишите вывод. Укажите, в каких из проделанных вами опытов наблюдалось явление интерференции, а в каких дифракции.

Контрольные вопросы:

  1. Что такое свет?
  2. Кем было доказано, что свет – это электромагнитная волна?
  3. Что называют интерференцией света? Каковы условия максимума и минимума при интерференции?
  4. Могут ли интерферировать световые волны идущие от двух электрических ламп накаливания? Почему?
  5. Что называют дифракцией света?
  6. Зависит ли положение главных дифракционных максимумов от числа щелей решетки?

Источник: http://infofiz.ru/index.php/mps/item/87-absudl

Опыты. Часть 1. Отражение света

ОПЫТ 2. ОТРАЖЕНИЕ СВЕТА ГЛАЗОМ ЧЕЛОВЕКА.: Оборудование: картонные диски — черно-белые и цветные, лупа Пусть ваш

Оборудование: картон, кусок стекла, зеркало, лучевой ящик

Включите фонарь в затемненной комнате. Пучок света от фонаря вы увидите особенно отчетливо, если в воздухе есть немного пыли или дыма. Края пучка ограничены прямыми линиями. В фонаре без линз ширина пучка и степень его расширения зависят от кривизны рефлектора, отражающего свет лампочки фонаря вперед.

Поставьте поперек пучка света кусок черного картона. Вас не удивляет, конечно, что картон «отрезает» свет. Но почему это происходит? Частицы, несущие световую энергию, ударяются в молекулы картона или другого какого-либо твердого материала и останавливаются.

В таких случаях говорят, что свет поглощается.

Поставьте поперек светового пучка кусок стекла. Что происходит? Почему на этот раз свет не отрезан? Впрочем, внимательно оглядев комнату, вы заметите свет, отраженный от стекла; измените наклон стекла, и вы увидите: в зависимости от наклона пятна отраженного света перемещаются по стенам, полу, потолку. Но отраженный свет гораздо слабее, чем проходящий сквозь стекло.

Вы увидели, что такое частичное отражение света. Как показано на рис. 1. 1,

Рис. 1. 1. Отражение света. Падающий луч (1) отскакивает от поверхности, превращаясь тем самым в луч отраженный (2).

Если луч падает перпендикулярно поверхности от N1 и N2, то и отраженный луч пойдет по тому же направлению, только в противоположную сторону — от N2 к N1.

Насколько отличается от перпендикулярного направление падающего луча, настолько же отклонится от перпендикуляра и отраженный луч, идущий в противоположном направлении; углы X и Y всегда равны.

часть пучка света отбрасывается от поверхности тел, другая — проходит насквозь.

А теперь поставьте в пучок света зеркало. Поверните его так, чтобы пятно света оказалось на потолке.

Это пятно ярче того, что было отражено простым стеклом. Здесь происходит не частичное, а полное отражение света; сквозь зеркало свет не проходит. Запомните — любая блестящая поверхность отражает свет.

Это относится и к линзам, и к гладкой поверхности человеческого глаза.

Экспонат для выставки

Возьмите картонную коробку размером около 30 сантиметров в длину, 20 в ширину и 10 сантиметров в высоту. В узкой стенке коробки вырежьте окошко.

К нему приклейте (вертикально) полоски черного картона или плотной бумаги так, чтобы получилась «гребенка». Свет от любого фонаря с рефлектором (или солнечный свет) нарисует лучевые узоры на дне коробки (рис. 1. 2).

Рис. 1. 2.

Щели в передней стенке ящика позволяют получить лучевые тени для демонстрации принципов отражения света.

Вы можете менять узоры, устанавливая внутри коробки перегородку непрозрачную,— либо отражающую свет частично, или полностью.

Легко заметить, как меняется лучевой узор, когда вы поворачиваете перегородку, варьируя угол падения и угол отражения света.Существует множество способов выполнения этого опыта.

Постарайтесь использовать несколько источников света; можно также окрасить дно коробки не в белый, а в другие цвета.

Оборудование: картонные диски — черно-белые и цветные, лупа

Пусть ваш партнер смотрит прямо перед собой, а вы смотрите на его глаз сбоку. Заметьте, что передняя часть глаза — роговица — состоит из прозрачной ткани и выгнута вперед. Она работает как мощная линза, пропускающая и фокусирующая свет.

Большая часть света, падающего на глаз, проходит сквозь роговицу внутрь глаза, но часть света от нее отражается. Подобрав соответствующую «картинку» и выбрав расстояние от нее до глаза, можно определить оптическую силу роговицы по тому, как отражается в ней эта картинка.

Сделайте черно-белую мишень — диск диаметром около 12,5 сантиметра (рис. 2.1).

Рис. 2. 1. Через отверстие в центре диска можно наблюдать отражение диска на роговице глаза.

В центре прорежьте дырочку диаметром 3—5 миллиметров. Прикрепите ручку. Смотрите прямо через отверстие в диске на глаз вашего партнера на расстоянии примерно 25 сантиметров (рис. 2.2).

Рис. 2. 2. Экспериментатор располагается в 20—30 сантиметрах от партнера, глаз которого он рассматривает через отверстие в центре диска.

Мишень должна быть хорошо освещена. Следите за отражением мишени на роговице глаза — когда вы перемещаете мишень, движется и ее изображение на роговице.

Укажите кончиком пальца на какое-либо место в верхнем краю диска, и пусть ваш партнер смотрит на это место.

Как изменилась теперь форма отражения мишени на роговице? Попробуйте то же самое, указывая пальцем на правую, левую половину диска, нижнюю часть. Вы убедитесь, что роговица на самом деле не шаровидна, а слегка конусообразна.

Проверьте теперь, как изменится изображение диска на роговице, если мишень будет цветной. Как выглядит изображение при разных цветах мишени?

Сейчас вы работаете с роговицей не как с линзой, а как с зеркалом. Изображение мишени видно не очень ясно именно потому, что часть света проходит сквозь роговицу. Главное назначение роговицы — преломлять свет и формировать изображение внутри глаза.

Светопреломляющая сила глаза примерно на три четверти зависит от роговицы. Как любая другая линза, роговица не только преломляет, но и отражает свет. Возьмите в одну руку лупу и посмотрите на нее, приставив к глазу мишень.

Если вы правильно подберете расстояние, вы увидите на поверхности лупы отражение мишени.

Экспонат для выставки

Изготовьте различные мишени и сделайте модель роговицы, глядя на которую посетители смогут увидеть отражение мишеней. Для демонстрации отраженных изображений используйте самые разнообразные изогнутые поверхности — металлические или мраморные шарики, лупы, стекла очков — любые блестящие поверхности.

Оборудование: лучевой ящик, источник света, лупа, небольшой картонный экран

Прежде чем приступить к этому опыту, убедитесь еще раз в том, что вы хорошо понимаете законы преломления света.Используйте ту же коробку, что и в предыдущем опыте.

Можно повернуть ее окошко к яркому лучу солнечного света — получится великолепный лучевой узор.

Обратите внимание на то, что лучевые тени при очень далеком источнике света (а Солнце практически можно считать бесконечно удаленным источником) параллельны.

Поставьте перед окошком большую лупу (рис. 3.1).

Рис. 3. 1. Если на лупу падает параллельный пучок лучей света, то расстояние от лупы до той точки, где прошедшие сквозь нее лучи собираются воедино, и есть фокусное расстояние лупы.

Подберите такое расстояние между лупой и окошком, чтобы получился хороший лучевой узор. Итак, что же получается? Почему образуется такой лучевой узор?Вы видите, что лучи света пересекаются в определенной точке — фокусной точке линзы (лупы). Ее удаленность от линзы зависит от оптической силы последней.

Можно использовать не Солнце, а обычный источник, но тогда лучи света не будут вполне параллельными (рис. 3.2).

Рис. 3. 2. Когда опыт ставится в затемненной комнате, лучевые узоры хорошо видны на задней стенке ящика, если свет от какого-либо источника проходит сквозь лупу и щели в передней стенке.

На рисунке эти узоры не видны, так как при фотографировании комната была освещена яркой вспышкой.

Изучите получше вашу лупу. Вы сразу видите, что в середине она толще, чем по краям. Это собирательная линза. Вспомните, что сделала она с лучами света: преломила их так, что лучи сблизились, конвергировали к одной точке — фокусу.

Как вы думаете, почему это произошло?

Если у вас есть линзы разной силы, поработайте с каждой из них. Возможно, вы сумеете найти линзу рассеивающую, дивергирующего действия. Лучше если это будут достаточно сильные линзы.

И отверстие в коробке вам придется уменьшить, потому что ваши линзы в большинстве будут, вероятно, небольшого диаметра.

Лупа, как и любая собирательная линза, дает истинное изображение. Приблизьте линзу к отверстию — и на листе бумаги, который служит экраном, вы получите изображение отдаленных предметов. Прямое это изображение или перевернутое? Объясните, почему.

Установите источник света, большую лупу и экран, как показано на рис. 3. 3.

Рис. 3. 3. В затемненной комнате подберите такое расстояние между источником света, лупой и экраном, при котором на экране получается наиболее резкое изображение.

Вырежьте из картона звездочку и прикрепите ее к источнику света.Перемещая лупу, вы узнаете многое о фокусировке и преломлении света. Используйте самые различные предметы.

Что происходит, если предмет приблизить к лупе? Надо ли при этом приближать или отодвигать экран, чтобы получить четкое изображение? А если у вас есть лупы разной силы, то какую надо взять лупу, чтобы получить четкое изображение более близкого к лупе предмета (при постоянном расстоянии от лупы до экрана), сильнее или слабее? Что вы узнали о формировании изображений, работая с этой установкой?

Экспонат для выставки

Возможности здесь очень разнообразны. Подготовьте различные линзы в сочетании с одним и тем же лучевым ящиком. Соберите систему из нескольких линз. Экспериментируйте и наблюдайте.

Идея «оптической скамьи», состоящей из источника света, линзы и экрана, может быть использована во многих вариантах. Пусть поработает ваше воображение.

Оборудование: источник света, лупа, картонный экран, маска для линзы

Проекционный фонарь — прекрасный источник света для некоторых опытов. Установите лупу и экран, как на рис. 4. 1.

Рис. 4. 1. Два отверстия в картонной маске, закрывающей лупу, следует поместить так, чтобы расстояние между ними было меньше диаметра светового пятна, проектируемого на экран. Это пятно будет тем больше, чем дальше экран от проектора.

Вместо проекционного можно, конечно, использовать и хороший карманный фонарь. Вырежьте кусок картона того же размера, что и лупа. Эту маску надо либо прикрепить к лупе лентой, либо просто придерживать возле нее, когда это потребуется.

Сначала прорежьте в картоне два отверстия (очень удобен дырокол для подшивки бумаг) так, чтобы оба оказались в пределах светового круга, проектируемого через лупу на экран. Вы получите перфорированную маску.

Сначала отложите маску и найдите положение лупы и экрана, при котором изображение источника света будет не в фокусе.

А теперь приложите к лупе перфорированную маску.

Что получается на экране? Два крошечных изображения расположены далеко друг от друга, потому что система не сфокусирована. Передвиньте экран так, чтобы изображения обоих отверстий полностью совпали.

Это произойдет, когда расстояние от экрана до лупы станет равным фокусному расстоянию лупы. Если экран слишком близко — расстояние до него меньше фокусного, значит, лупа недостаточно сильна: система «дальнозоркая».

Дальнозоркий глаз имеет недостаточно сильную оптику; без напряжения дальнозоркий глаз не получает четкого изображения, причем последнее тем менее четко, чем ближе рассматриваемый предмет, — зрение вдаль лучше, чем вблизи (отсюда и название дальнозоркий).

Но между вашей установкой и оптикой глаза есть существенная разница: последняя регулирует свою фокусировку автоматически.

Отодвиньте экран на расстояние, большее фокусного. Вы снова получите удаленные друг от друга изображения двух отверстий. Оптическая сила лупы теперь слишком велика; система «близорука» — подобно тому, как близорук глаз, оптическая система которого слишком сильна: фокусное расстояние меньше, чем расстояние до сетчатки.

Помните — это всего лишь аналогия. Для того чтобы лучше моделировать условия преломления света в глазу, надо проделать еще ряд действий с вашей установкой.Не меняя расстояния между лупой и экраном (последний находится точно на фокусном расстоянии), двигайте объект (источник света), то приближая его к лупе, то отдаляя от нее.

В первом случае расхождение отверстий показывает, что система «дальнозоркая» (объект находится слишком близко), во втором случае система «близорука» — объект слишком отдален.

Что произойдет, если, сохраняя неизменным положение объекта и экрана, перемещать лупу? Что вы узнали об изображениях и оптических системах при такой постановке опыта? Какому элементу оптической системы глаза соответствует подвижная лупа?В квадратном куске плотного черного картона (сторона квадрата около 5 сантиметров) тонкой булавкой сделайте две дырочки на расстоянии примерно 2,5 миллиметра одна от другой — расстояние между дальними краями дырочек должно быть меньше, чем диаметр вашего зрачка. Не огорчайтесь если с первой попытки у вас это не получится. Обязательно проследите, чтобы края дырочек были четкими и правильными.На куске белого картона нарисуйте прямую линию и повесьте его на стену так, чтобы линия была горизонтальной на уровне ваших глаз. Станьте примерно в 120 сантиметрах от стены и смотрите на линию одним глазом через обе дырочки в черном картоне, расположив их вертикально. Если ваш глаз точно сфокусирован к расстоянию, с которого вы ведете наблюдение, вы увидите одну линию, если нет, то две.Булавку держите примерно в 30 сантиметрах перед глазом, как показано на рис. 4.2;

Рис. 4. 2. Полоску картона с двумя булавочными отверстиями держите как можно ближе к глазу (второй глаз закрыт).

посмотрев на нее, вы заметите, что горизонтальная линия на стене как бы раздвоилась. Поверните картон так, чтобы дырочки расположились горизонтально. Посмотрите на горизонтальную линию. Булавка «раздвоилась».

Почему? Как вы думаете, близорук или дальнозорок ваш глаз по отношению к расстоянию до булавки, когда вы смотрите на булавку, и наоборот? Опыт получится хорошо лишь у человека не старше 40 лет. Помните, что смотреть надо через обе дырочки сразу.

По тому, как двоится отдаленный предмет, можно определить фокусировку глаз к данному расстоянию. Прикройте одну из дырочек и обратите внимание, какое из двух изображений пропадет. Это не так-то просто.

Надо помнить, что изображение предмета на сетчатке глаза перевернуто и нижней части предмета соответствует верхняя (на сетчатке) точка изображения. Проверьте это на установке объект — лупа — экран, собранной вами ранее.

Экспонат для выставки

С помощью лупы и маски с двумя отверстиями можно очень эффектно демонстрировать некоторые оптические явления, приложимые и к оптике глаза,— главным образом соотношение объекта и его изображения. Хорошо дополнить экспонат рисунками, на которых показаны результаты ваших опытов с описанными приборами.

Оборудование: источник света, фигурные маски, лупа, картонный экран, диафрагмы

Установите источник света, лупу и картонный экран, как показано на рис. 5. 1.

Рис. 5. 1. Черное изображение на экране очень четкое — у вас такой четкости не получится.

Прикрепите маску — черную фигуру — к источнику света так, чтобы она оказалась в центре светового пучка.

Работайте в затемненной комнате.

Расстояние между источником, лупой и экраном подберите таким образом, чтобы изображение фигуры на экране было как можно более четким. Внимательно изучите полученное изображение. Четкие ли у него края? Вместо простой фигуры поставьте фестончатую.

Различаете ли вы все детали изображения? Обратите внимание на его яркость в центре и по краям.

Прорежьте в картоне несколько отверстий разных размеров: с 5-, 2-, 1-копеечную монету и с булавочную головку; кусок картона с одним из указанных отверстий будет служить диафрагмой. Ставьте перед лупой разные диафрагмы и смотрите, как меняется изображение.

У большинства линз края оптически менее совершенны, чем центральная часть. Но чем меньше отверстие диафрагмы, тем меньше количество света; а булавочное отверстие может оказаться даже помехой для получения четкого изображения.

Зато при иной постановке опыта булавочное отверстие само фокусирует свет и дает изображение без всякой линзы. Правда, это изображение хуже того, которое получается с лупой. Возьмите круглую картонную коробку (вроде тех, в каких продают конфеты «Лимонные дольки»).

Открытый конец затяните бумагой и закрепите ее аптекарской резинкой. В донышке коробки, по возможности в центре, толстой булавкой или иголкой проткните отверстие.

Направьте отверстие на пламя свечи (рис. 5. 2).

Рис. 5. 2. В совершенно темной комнате рассмотрите изображение пламени свечи, которое получится в вашей камере-обскуре.

Подберите расстояние до свечи так, чтобы получить изображение пламени на бумаге. Разберитесь, почему изображение перевернуто и как вообще получается изображение без линзы. Это простое устройство— камера-обскура. Теперь вы познакомились с очень важным фактором: диафрагмы улучшают фокусировку.

Это верно для всякой оптической системы, в том числе и для оптики глаза.

Вы можете увеличить четкость собственного зрения, используя диафрагму с булавочным отверстием; это особенно заметно, если без диафрагмы ваш глаз видит предмет нечетко.

Проверьте себя и членов вашей семьи; те из них, кто при чтении пользуется очками, пусть попробуют читать без очков, глядя через булавочное отверстие.

Два картонных кружка с булавочными отверстиями — ваши картонные очки; в каждом кружке проделайте по нескольку отверстий. Попробуйте носить такие очки на улице. Посмотрите вдаль, приложив к глазу лупу, — вы все видите нечетко; теперь посмотрите через ту же лупу, приложив ее снаружи к вашим дырчатым картонным очкам.

Экспонат для выставки

Можно подготовить установку со сменными диафрагмами и демонстрировать влияние размера отверстия на качество изображения. Легко организовать опыт так, чтобы его наблюдала целая группа людей одновременно и зрители могли самостоятельно менять диафрагму.Продолжение в следующей статье: Опыты ? Часть 2—-

Статья из книги: Опыты со зрением в школе и дома | Грегг Дж.

Источник: https://zreni.ru/entertainments/stereogrammy-i-illyuzii-zreniya/2401-opyty-9474-chast-1.html

I Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся Старт в науке

ОПЫТ 2. ОТРАЖЕНИЕ СВЕТА ГЛАЗОМ ЧЕЛОВЕКА.: Оборудование: картонные диски — черно-белые и цветные, лупа Пусть ваш
Точилкина Е.А. 1Гридневская Н.В. 11МОБУ Гимназия №14 г. Белорецк Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке “Файлы работы” в формате PDF

Научно-исследовательская работа

«Опыты со зрением»

Выполнили:

Точилкина Елизавета Александровна,

Гридневская Надежда Владимировна,

учащиеся 10Б класса,

МОБУ Гимназии №14 г. Белорецка.

Руководитель:

Казанцева Марина Борисовна,

учитель математики и физики,

МОБУ Гимназии №14 г. Белорецка.

  1. Введение ……………………………………………………………. 3

  2. Оценка результатов опытов ………………………………….…… 3

  3. Проведение опытов ………………………………………..………. 4

  1. Опыт №1. Поле зрения …………………………………….……… 5

  2. Опыт №2. Последействие фигур …………………………………. 6

  3. Опыт №3. Послеобразы ……………………………………………7

  4. Опыт №4. Зрительные иллюзии ………………………………….. 9

  1. Заключение ………………………………………………………… 10

Используемая литература ………………………………………… . 11

Приложения ………………………………………………………… 12

Нет более интересной области науки, чем та, что изучает зрительные функции. Её предмет – зрение – чрезвычайно важен для любого человека.

Мы хотим рассказать вам об опытах, которые мы провели. Некоторые из них предельно просты, но они заинтересуют любого человека, даже взрослого, потому что касаются чуда, которое зовется зрением.

Цель нашей работы: исследовать процесс зрения.

Задачи:

  1. Изучить процесс зрения.

  2. Узнать особенности зрения.

  3. Научиться проводить опыты и делать по ним выводы.

  4. Применять полученные знания на практике.

В работе мы привели только несколько опытов и попытались сделать по ним выводы, но мы продолжаем проводить опыты для расширения своих познаний и будем пытаться находить им объяснение, хотя понимаем, что тайны, окутывающие процесс зрения очень глубоки.

В дальнейшем мы планируем провести следующие опыты: «эффекты движения», «смешение цветов сложением», «смешение цветов вычитанием», «иллюзорный цвет», «оптическое искусство», «бинокулярная проекция», «ведущий глаз» и другие.

То, что в начале работы казалось нам интересным и полезным для заполнения досуга, в ходе ее выполнения оказалось серьезным и крайне важным делом для изучения зрительных возможностей человека.

II. Оценка результатов опытов

Большинство опытов со зрением дает чисто субъективные результаты, которые зависят не только от характера наблюдаемых материальных явлений, но и от собственных реакцией наблюдателя, от его впечатлений, ощущений, представлений. Они связаны с деятельностью организма наблюдателя, с его воспринимающими сенсорными механизмами.

Важно помнить, что субъективные результаты могут быть разными у разных людей – люди не всегда воспринимают одни и те же предметы и явления одинаково. И в опытах со зрением не у всех будут одинаковые результаты.

Следует быть очень осторожными в выводах о «недостатках» зрения, если кто-либо не смог получить определенных результатов в тех или иных опытах.

Цель опытов совсем иная, хотя в отдельных случаях они могут быть проведены для того, чтобы выявить дефекты зрения.

Все задания рассчитаны на нормальное зрение. Тем не менее для большинства опытов очень малое значение имеют такие дефекты оптики глаз, как близорукость, дальнозоркость или астигматизм. Все, кто привык носить очки, исправляющие недостатки зрения, должны пользоваться ими и при исполнении опытов; впрочем, если зрение вдаль нормально или почти нормально, очки вообще не понадобятся.

Таким образом, при выполнении опытов даже наблюдатель, имеющий дефекты зрения, может получить хорошие результаты.

Ни один из описываемых опытов не может причинить зрению ни малейшего ущерба, но после слишком долгих занятий глаза утомляются. Впрочем, упражнения глазных мышц и фузии в ходе опытов скорее, наоборот, могут дать благоприятный эффект, хотя опыты и не рассчитаны специально для лечения глазных дефектов. Во всех случаях не будем торопиться с оценкой результатов.

Проделывая опыты, мы узнаем многие важные принципы научного исследования. В некоторых случаях, направляя действия наблюдателя, нам следует повторить опыт несколько раз (может быть, пять или десять), а затем усреднить результат. Некоторые принципы и примеры будут пояснены в соответствующих местах.

III. Проведение опытов

Знаете ли вы, что значит раздражитель? Это то, что вызывает возбуждение в чувствующих (сенсорных) системах организма.

Раздражителем для глаза является свет или любой предмет, отражающий свет, – вообще все, что способно вызывать зрительное ощущение.

При описании опытов мы будем часто упоминать слово «раздражитель» либо равнозначное ему слово стимул. Мы будем наблюдать субъективные результаты зрительных раздражителей.

Во время опыта не следует торопиться. Постараемся устранить все отвлекающие зрительные и слуховые раздражители. Насколько это в наших силах, создадим ровный фон для рассматриваемых предметов.

Мы будем работать с той же точностью, с какой ученый выполняет свои эксперименты в настоящей лаборатории. Наш главный рабочий инструмент – человеческий глаз – один из тончайших приборов, существующих в природе.

Главное в опыте – его принцип, а не оборудование.

Опыт №1. Поле зрения

Оборудование: указка с белым кружком на конце.

I часть:1) Надя закрывает один глаз, а другим смотрит на метку, прикреплённую противоположной стене комнаты. Лиза отмечает часть стены, которую видит Надя, если не двигает глазом. Область, которую видит Надя, когда неподвижно фиксирует метку, называется полем зрения (см. приложение 1 ).

2) Затем Лиза отмечает часть стены, которую фиксирует Надя другим глазом. Область, которую видит Надя, другая.

3) Надя смотрит на метку обоими глазами. Лиза фиксирует область обзора.

4) Аналогичный опыт проводим с Лизой (см. приложение 2 ).

II часть:

1) Сделаем черную указку из дерева и на ее конце закрепим белый кружок из плотной бумаги диаметром примерно 6 мм.

2) Надя садится на расстоянии одного метра от стены и закрывает один глаз. Точно против другого глаза Лиза закрепляет черную точку, которую Надя фиксирует глазом.

3) Лиза ведет указку с белым концом по стене к точке фиксации. Когда Надя замечает точку, Лиза замечает это место. Проводим эту процедуру по всей окружности интервалом в 15 градусов.

4) Таким образом, мы получили наружные границы поля зрения (см. приложение 3).

5) Будем осторожны в оценке полученных результатов. Техника нашего исследования поля зрения очень несовершенна и годится только для демонстрации, но не для диагностики.

Вывод:

1.

Поле зрения обоих глаз гораздо больше, чем поле зрения одного глаза. Одним из преимуществ зрения двумя глазами является своевременное реагирование на опасную ситуацию (транспорт, некоторые окружающие люди и т.д.).

2. У Нади и Лизы разное зрение, что связано с характеристикой хрусталика – природной линзы.

Опыт №2. Последействие фигур

Оборудование: рисунки на плотной бумаге.

1) Из плотной белой бумаги вырежем восемь прямоугольников размером примерно 7 на 14 сантиметров. В центре каждого поставим значок Х. Он будет точкой фиксации. Черным маркером нанесем на бумагу фигуры, как показано на рисунке (см. приложение 4).

2) Подложим карту Б под карту А. Смотрим на карту А, фиксируя значок Х в течение двух минут. Расстояние между наблюдателем и картой составляет примерно 60 сантиметров.

Затем уберем карту А и смотрим на точку фиксации карты Б; обратим внимание (не отводя взгляда от точки фиксации) на разницу между правым и левым прямоугольниками.

Прежний рисунок (правый прямоугольник) кажется менее четким, уменьшенным и более удаленным.

3) Проводя аналогичный опыт с парой карт В и Г, обратим внимание на эффект последействия на правом прямоугольнике: эффект будет, хотя прямоугольник меньше круга и даже не касается его углами, круг попадает в «поле» последействия. Но внутри круга эффект больше, чем вне его.

4)Возьмем карты Д и Е. После двухминутного наблюдения карты Д правая сторона квадрата карты Е кажется менее четкой, уменьшенной, расположенной дальше, чем левая сторона квадрата (см.приложение 5).

Вывод:

1.

За границами изображения предмета на сетчатой оболочке глаза не кончается поле ее электрохимической активности. Результат возбуждения участка сетчатки сказывается и за краями изображения, в окружающей его зоне. Эффекты, возникающие вследствие этого, мы обнаружили, наблюдая фигуры, показанные на рисунке.

2. Глаз моргает приблизительно 15 раз в минуту, а это значит, что изображение через каждые 5-6 секунд перестает проецироваться на сетчатку. Поскольку человек обладает бинокулярным зрением, то фактически он видит два размытых, дергающихся и периодически исчезающих изображения, а значит, возникает проблема совмещения информации, поступающей через правый и левый глаз.

Опыт №3. Послеобразы

Оборудование: разноцветная бумага, равномерно серая поверхность – экран.

1) Лиза и Надя сделали из цветной бумаги желтого зайца, красную букву А и зеленый квадрат. В комнате, где проводился опыт, оставили сумеречное освящение.

2) Сначала Лиза оставила в поле зрения только зайца, на которого смотрела 30-60 секунд. Затем перевела взгляд на серый фон. Лиза увидела зайца, бегающего по потолку, по стене, по ее ладони. Это наведенный послеобраз, эффект которого вызывается раздражителем и фоном, на котором рассматривается рисунок. Фон может представлять собой либо узор, либо серое или цветное поле.

3) Надя закрыла левый глаз ладонью, а правым глазом в течение минуты фиксировала букву А. После чего заслонила правый глаз и открыла левый. Переведя взгляд на серый фон, Надя увидела левым глазом букву А.

Это произошло, потому что сигналы, поступающие через нервные окончания в правом глазу, поступают в мозг, а затем мозг перераспределяет в оба глаза полученную информацию.

«Серое» то же самое, что белое малой яркости, a в свете, отраженном от белой (серой) поверхности, скрыты все цвета.

Когда основной раздражитель красный, а затем мы смотрим на серую поверхность, виден «наведенный» зеленый цвет.

Объяснение простое: зеленое, содержащееся в сером наравне с красным, ощущается сильнее, поскольку увеличилась чувствительность глаза именно к зеленому (точнее, к зелено-голубому), а чувствительность к красному понизилась.

4) Лиза смотрит на зеленый квадрат в течение минуты, а затем переводит взгляд на лист темно-зеленой бумаги. Лист темно-зеленой бумаги ей показался светлее, чем в действительности. После Лиза взяла фон голубого цвета, первое впечатление от которого было, что он зеленого цвета (см. приложение 6, 7).

Под действием основного раздражителя расходуется определенный вид электрохимической энергии зрительной системы, вследствие чего одновременно повышается ее чувствительность к противоположном у виду той же энергии. Например, красный раздражитель приводит к расходу «красной» энергии, отчего глаз становится более чувствительным к энергии «зеленой», дополняющей красную.

Вывод:

1.

Послеобразы проявляются не только при закрытых глазах, их влияние проявляется всякий раз, когда мы переводим взгляд с одного объекта на другой. Послеобраз предыдущего объекта влияет на восприятие следующего. Иногда это влияние настолько значительно, что приводит к искаженному восприятию.

2. Даже тогда, когда мы не переводим взгляда и воспринимаем один определенный предмет, одну определенную картину, ее собственный послеобраз начинает вмешиваться в восприятие, иногда существенно искажая его. На этом принципе основано множество зрительных иллюзий.

Опыт №4.Зрительные иллюзии

Оборудование: рисунки для воспроизведения иллюзий.

1) Тема «Зрительные иллюзии» поистине неисчерпаема. Известны тысячи иллюзий; часть из них была разработана с той или иной целью, другая часть стала известна случайным образом.

Надя и Лиза приготовили рисунки-иллюзии и рассматривали их по очереди, а также демонстрировали изображения в классе, поскольку восприятие каждого человека различно (см. приложение 8).

2) Фигуры-перевертыши. Одной из причин того, что на одной и той же картине поочередно видны совершенно разные вещи, является разная освещенность отдельных частей фигуры (см. приложения 9, 10, 11, 12).3) Направление линий.

Фигуры, состоящие из прямых линий и правильных окружностей и иных правильных форм, кажутся искривленными или неправильными из-за того, что их пересекают линии, направленные косо по отношению к основным фигурам (см.

приложения 13, 14, 15, 16).

4) Движение. В какой точке картинки вы бы ни сфокусировали свой взгляд, картинка ни на секунду не перестает двигаться (см. приложения 17, 18).

5) Размер, расстояние и длина. Фигуры, равные по длине и размеру, кажутся различными (см. приложения 19, 20, 21).

6) Невозможные фигуры. В фигурах, кажущимися на первый взгляд обычными объектами, при внимательном рассмотрении становятся видны противоречивые соединения элементов (см. приложение 22, 23).

Вывод:

1.

Подавляющее большинство иллюзий зрения возникает не из-за оптического совершенства глаза, а из-за ложного суждения о видимом, поэтому можно считать, что обман здесь возникает при осмысливании зрительного образа. Такие иллюзии исчезают при изменении условий наблюдения, при выполнении простейших сравнительных измерений, при исключении некоторых факторов, мешающих правильному восприятию.

2. Основной “виновник” обманов – наш мозг, который очень консервативен в своей нейро-физиологической активности. Мозг рационален и упрям. Мозг не хочет и не может воспринимать мир отличным от шаблона с устоявшимися правилами, логичными законами и знакомыми характеристиками.

3. Некоторые иллюзии обусловлены оптическим несовершенством глаза, особыми свойствами различных анализаторов, участвующих в зрительном процессе (сетчатка, рефлексы нервов).

IV. Заключение.

При выполнении работы:

  1. Мы узнали, как осуществляется процесс зрения согласно законам геометрической и волновой оптики:

а) получение изображения на сетчатке глаза объясняется законами преломления и отражения света из геометрической оптики;

б) обработкой изображения занимается мозг, который получает совокупность сигналов-импульсов, поэтому важно заниматься вопросами энергии света, то есть изучать его волновые и корпускулярные свойства.

2) Познакомились со многими интересными фактами, возникающими в процессе зрения.

3) Научились проводить опыты, в ходе которых поняли важные принципы научного исследования: создание идеальных условий для проведения опытов, повторение опытов несколько раз, проведение опытов с максимальной точностью, грамотная обработка полученных результатов, подведение итогов.

4) Мы поняли, что знания о процессе зрения: поможет нам более бережно относиться к своему зрению, расширит наши познания в процессе зрения, пригодится нам при подготовке к Единому Государственному Экзамену (ЕГЭ).

С каждым годом появляются все более сложные качественные задачи по геометрической и волновой оптике, которые так же входят в ЕГЭ.

Используемая литература:

1. Бонгарл М. М., «Проблема узнавания», издательство «Наука».

2. Бызов А. Л., «Электрофизиологические исследования сетчатки»», издательство «Наука».

3. Вавилов С. И., «Глаз и Солнце», издательство АН СССР.

4. Гельмгольц Г., «О зрении», СПБ

5. Глезер В. Д., «Механизмы опознавания зрительных образов», издательство «Наука».

6. Кравков С.В., «Глаз и его работа», издательство АН СССР.

7. Миннарт М., «Свет и цвет в природе», Физматгиз.

8. Харрисон Дж., Уйанер Дж., Таннер Дж., Барни-кот Н., «Биология человека», издательство «Мир».

9. Кабардин О.Ф., Кабардина С.И., Орлов В.А., Типовые тестовые задания, ЕГЭ 2012, 2016, Физика, издательство «Экзамен».

Приложения

Приложение 1

Приложение 2

Левый глазПравый глазОба глаза
Надя46 см63 см116 см
Лиза60 см56 см120 см

Приложение 3

Надя Лиза

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6, 7

Приложение 8

Приложение 9, 10, 11, 12

Приложение 13, 14, 15, 16

Приложения 17, 18

Приложения 19, 20, 21

Приложение 22, 23

Источник: https://school-science.ru/1/11/27467

Межпредметный факультативный спецкурс по теме: “Глаз и зрение” (стр. 10 )

ОПЫТ 2. ОТРАЖЕНИЕ СВЕТА ГЛАЗОМ ЧЕЛОВЕКА.: Оборудование: картонные диски — черно-белые и цветные, лупа Пусть ваш

Если взглянуть на рис.( ) одним глазом, то из четырех букв этой надписи не все, вероятно, покажутся вам одинаково черными. Заметьте, какая буква всего чернее, и поверните рисунок боком. Произойдет неожиданная перемена: самая черная буква станет серой и чернее всех станет уже другая буква.

На самом деле все четыре буквы одинаково черны, но заштрихованы они в разных направлениях. Если глаз полностью свободен от астигматизма, то для него направление штрихов не отражается на черноте букв (это встречается довольно редко).

Но обычно наш глаз не вполне одинаково преломляет лучи по различным направлениям (в этом и заключается астигматизм), и поэтому мы не можем сразу видеть одинаково отчетливо и вертикальные, и горизонтальные, и наклонные линии.

Иллюзия трехмерного пространства на двумерном полотне

Общеизвестны случаи, когда человек воспринимает “глубину”, глядя на двумерную плоскость бумаги, холста и экрана. Внимательно изучив пейзаж, написанный хорошим художником – реалистом, вы обнаружите, что впечатление трехмерности возникает на основе некоторых закономерностей монокулярного восприятия, а именно:

1) линейная перспектива (постепенное уменьшение размера всех видимых предметов по мере их удаления, схождение параллельных линий и т. п.) ;

2) воздушная перспектива (постепенная утрата предметами мелких деталей рельефа по мере их удаления, стремление предметов слиться с фоном и т. п.) ;

3) перекрывание дальних предметов близлежащими и т. д.

Впечатление объемности резко усиливается, если ограничить поле зрения “полем” картины (рассматривание картины одним глазом “через кулак”, то есть через узкую трубку). Голову при этом лучше держать неподвижно.

И н е р ц и я з р е н и я.

Искусство кино и телевидения основано на инерции зрения: создается иллюзия непрерывности движения, в то время как передача изображения прерывается 25 раз в секунду.

И л л ю з и я “ж и в ы х“ п о р т р е т о в.

Вам, конечно, приходилось видеть портреты, которые не только смотрят прямо на нас, но даже “следят“ за нами глазами, “обращая“ их в ту сторону, куда мы переходим (см., например, рис. ). Немало суеверных легенд связано с этой таинственной особенностью глаз на портретах, но разгадка ее сводится к простому обману зрения.

Все объясняется тем, что зрачок на этих портретах помещен в середине глаза. Именно такими мы видим глаза человека, который смотрит прямо на нас; когда же он смотрит в сторону, мимо нас, то зрачок и вся радужка кажутся нам смещенными от середины глаза к краю.

Когда мы отходим в сторону от портрета, зрачки глаз на портрете так и остаются посередине. Кроме того, все лицо остается видимым для нас как бы с той же самой точки зрения (если лицо было бы объемным, как, например, у скульптуры, то, отходя в сторону, мы видели бы лицо в другом ракурсе).

Поэтому нам и кажется, что куда бы мы ни отошли, лицо портрета обращено прямо к нам и смотрит прямо на нас.

Таким же образом объясняются и другие озадачивающие особенности некоторых картин : лошадь едет прямо на нас, человек указывает вытянутой рукой прямо на нас (куда бы мы ни отошли) и т. п. Такого рода плакатами нередко пользуются в агитационных или рекламных целях.

О п-а р т (о п т и ч е с к о е и с к у с с т в о) .

К оп-арту относится любая картина, не безразличная для зрения, независимо от ее смысла (типичные примеры произведений оп-арта, выполненные известными художниками, см. на рис.). Подобные произведения могут создавать иллюзию движения, могут “наводить” цвет. У разных людей они вызывают различную эмоциональную реакцию, например, чувство хаоса или, наоборот, упорядоченности.

С научной точки зрения такие картины и их воздействие на зрителя интересны, так как здесь смыкаются области психологии, физиологической оптики и искусствоведения.

Среди искусствоведов не затихает спор: применимо ли вообще к произведениям такого рода понятие “произведение искусства”? Тот факт, что такая картина может вызвать эмоциональную реакцию, говорит в пользу возможности применения термина “искусство”, но велика ли художественная ценность картины, которую можно выполнить с помощью набора лекал или даже механическим рисующим устройством? Вопрос остается открытым.

К а р т и н к и “M a g i c E y e s“.

Картинки “Magic Eyes“ (некоторые примеры которых приведены, например, в журнале “Здоровье” N 8 за 1995 г.) создают иллюзию объемности предмета, но не сразу, не при первом же взгляде на них, а спустя некоторое время от начала разглядывания, и если смотреть на них определенным образом – так, как будто смотришь на предмет, расположенный за картинкой на большом расстоянии от глаз.

Эта иллюзия основана на эффекте стереозрения: дело в том, что две картинки одного и того же предмета, как бы сфотографированные с разных точек зрения (их называют стереопарами и обычно разглядывают в стереоскоп – о чем говорилось ранее), могут при определенном их разглядывании (если взгляд устремить в бесконечность, за плоскость картинок) создать объемный эффект и без всякого стереоскопа. Примеры таких стереопар, которые можно разглядывать без стереоскопа, приведены, например, на рис. . Но нужно заметить, что умение видеть стереоскопически – даже в стереоскоп – дается не всем людям (помешать этому могут некоторые индивидуальные особенности оптической системы глаза); некоторым это умение дается только после длительного упражнения.

Первую картинку типа “Мagic Eyes” изобрел в 1960г. сотрудник фирмы “Bell Telefone Laboratories” Бела Юлеш. Он взял две фотокопии одного и того же рисунка, представляющего собой мозаику маленьких прямоугольников (см. рис. ). Затем в центре каждого из них вырезал по одинаковому большому квадрату и сместил немного эти квадраты из центров в противоположные стороны.

Образовавшиеся прорези небольшой ширины он закрыл двумя одинаковыми полосками из того же узора мелких прямоугольников.

Если полученную таким образом стереопару разглядывать в стереоскоп (или просто двумя глазами как естественным стереоскопом), то можно увидеть, спустя некоторое время, как из пятнистого узора мелкой мозаики “выплывает“ большой объемный куб, как бы парящий в пространстве перед плоскостью картины.

ЦЕЛЬ 5 ЗАНЯТИЯ: Ученики должны усвоить ПРАВИЛА ЛИЧНОЙ ГИГИЕНЫ до уровня применения на практике, а так же ознакомиться с опытами со зрением применяемых на практике.

ЗАДАЧИ:

ОБУЧАЮЩАЯ: Показать опыты связанные со зрением, а так же рассказать ПРАВИЛА ЛИЧНОЙ ГИГИЕНЫ и ее значение.

РАЗВИВАЮЩАЯ: Продолжить формирование таких мыслительных операций как умение делать выводы, анализ, синтез, индукция и дедукция.

ВОСПИТАТЕЛЬНАЯ: Продолжить формировать мировоззрение учащихся через опыты со зрением и ПРАВИЛА ЛИЧНОЙ ГИГИЕНЫ. Показать значение выполнения ПРАВИЛ ЛИЧНОЙ ГИГИЕНЫ в жизни человека, тем самым осуществлять эстетическое и нравственное воспитание.

ОПЫТЫ

Опыт 1.Отражение света глазом человека.

Оборудование: картонные диски – черно-белые и цветные, лупа.

Пусть ваш партнер смотрит прямо перед собой, а вы смотрите на его глаз сбоку. Заметьте, что передняя часть глаза – роговица – состоит из прозрачной ткани и выгнута вперед. Она работает как мощная линза, пропускающая и фокусирующая свет.

Большая часть света, падающего на глаз, проходит сквозь роговицу внутрь глаза, но часть света от нее отражается. Подобрав соответствующую “картинку” и выбрав расстояние от нее до глаза, можно определить оптическую силу роговицы по тому, как отражается в ней картинка.

Сделайте черно-белую мишень – диск диаметром около 12,5 сантиметра. В центре прорежьте дырочку диаметром 3-5 миллиметров. Прикрепите ручку. Смотрите прямо через отверстие в диск на глаз вашего партнера на расстоянии примерно 25 сантиметров. Мишень должна быть хорошо освещена. Следите за отражением мишени на роговице глаза – когда вы перемещаете мишень, движется и ее изображение на роговице.

Укажите кончиком пальца на какое-либо место в верхнем краю диска, и пусть ваш партнер смотрит на это место.

Как изменилась теперь форма отражения мишени на роговице? Попробуйте то же самое, указывая пальцем на правую, левую половину диска, нижнюю часть.

Вы убедитесь, что роговица на самом деле не шаровидна, а слегка конусообразна. Проверьте теперь, как изменится изображение диска на роговице, если мишень будет цветной.

Сейчас вы работаете с роговицей не как с линзой, а как с зеркалом. Изображение мишени видно не очень ясно именно потому, что часть света проходит сквозь роговицу. Главное назначение роговицы – преломлять свет и формировать изображение внутри глаза. Как и любая другая линза, линза не только преломляет, но и отражает свет.

Опыт 2.Живая диафрагма-зрачок.

Оборудование: лупа, фонарь.

В слабоосвещенной комнате рассмотрите зрачок глаза вашего партнера. Обратите внимание на ширину зрачка; встаньте поближе, чтобы ясно видеть зрачок. А теперь включите лампу либо осветите фонарем другой глаз, что произошло?

Внимательно следите за краем зрачка – вы заметите его тонкие движения. Обратите внимание на то, что изменение освещения одного глаза вызывает одинаковые изменения обоих зрачков: усиление света приводит к сужению, ослабление – к расширению зрачков. Сравните ширину зрачка одного и того же человека, когда он находится под открытым небом и в затемненной комнате.

Опыт 3.Аккомодация глаза.

Оборудование: кусок картона с отверстием и буквами.

Роговица глаза не меняет своей преломляющей силы, но хрусталик, окружен цилиарной мышцей, может это делать. Чтобы поддерживать четкость зрения на разных расстояниях, хрусталик автоматически меняет свою силу, а значит, и преломляющую силу. Автоматическая фокусировка оптической системы глаза называется аккомодацией.

В центре куска картона прорежьте круглое отверстие и вокруг него нарисуйте или наклейте буквы. Держите картон примерно в 30 сантиметрах от лица против одного глаза и смотрите через отверстие, например, на картину, висящую на противоположной стороне комнаты.

Буквы по краям отверстия видны нечетко. Теперь смотрите прямо на буквы. Они видны четко. А картина? Как видите, ваш глаз меняет свою фокусировку в зависимости от расстояния. Это работает хрусталик глаза. Повторите опыт несколько раз, чтобы не осталось сомнений.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Источник: https://pandia.ru/text/80/293/91919-10.php

Опыты со светом – учись бережливым быть

ОПЫТ 2. ОТРАЖЕНИЕ СВЕТА ГЛАЗОМ ЧЕЛОВЕКА.: Оборудование: картонные диски — черно-белые и цветные, лупа Пусть ваш

«СВЕТДВИЖЕТСЯ ПО ПРЯМОЙ»

Материал:фонарик, два листа картона, две картонные подставки, несколько книг, кнопка.

Ходопыта.

 В центре каждой картонки сделать отверстие.Установить картонки на подставки так, чтобы отверстия были на одной высоте.На  стопку  книг положить фонарик. Его луч должен падатьна отверстие первой картонки. Встать с противоположной стороны. Глаз должен бытьна уровне отверстия второй картонки.

Результат.Через оба отверстия видишь свет.

  Затем сместить одну из картонок так, чтобыотверстия не лежали на одной линии с глазом и фонариком.

Результат.Свет не виден.

Вывод.Свет распространяется по прямой линии. Когда что- либо преграждает его путь,лучи света останавливаются и не проходят дальше.

Упражнениедля глаз «Мотылек»

Цель:Показать предметы, какого цвета (темного или светлого) быстрее нагреваются насолнце.

Ход:Разложить на окне, на солнышке листы бумаги разных цветов (среди которых должныбыть листы белого и черного цвета). Пусть они греются на солнышке. Попроситедетей потрогать эти листы. Какой лист будет самым горячим? Какой самым холодным?

Вывод:Темные листы бумаги нагрелись больше. Предметы темного цвета улавливают теплоот солнца, а предметы светлого цвета отражают его. Вот почему грязный снег таетбыстрее чистого!

 «НЕПРОЗРАЧНЫЕ,ПРОЗРАЧНЫЕ И ПОЛУПРОЗРАЧНЫЕ ПРЕДМЕТЫ»

Материал:Книга, лист бумаги, прозрачный лист пластика, картон черного цвета, фонарик.

Ходопыта.

 Поместить все предметы по очереди напротивэкрана. Посветить на каждый предмет фонариком.

Результат. Закнигой и за картоном образуется тень. В то время как за листом пластика нетникакой тени. Расплывчатое изображение появляется позади листа бумаги.

Вывод.Книга, картон – непрозрачные предметы. Это означает, что свет не может пройтичерез них. Как только лучи света падают на «непрозрачный» предмет, за нимобразуется тень. Бумага -полупрозрачный предмет, часть света может проходитьчерез нее. Поэтому за ней формируется расплывчатая тень.

Материал.Настольная лампа, фонарик, игрушка (машина), фигура животного, вырезанная изкартона ( собачка).

Ходопыта. Поставить фигуру собачки между экраном и источникомсвета, попеременно приближать фигурку то к стене, то к свету. То же самоесделать с игрушкой- машиной.

Результат. Чемближе игрушка к фонарю, тем больше ее тень на экране. Чем дальше фигурка отфонаря, тем меньше будет ее тень

Вывод. Есликакой-нибудь предмет преграждает путь световому лучу, за ним образуется тень.Лучи от источника расходятся веером. Поэтому, если предмет расположен близко кисточнику света, он загораживает меньше света и тень от него будет маленькой.

  Физминутка.«Игры с солнечными зайчиками».

После физминутки воспитательспрашивает: « Как вы думаете, ребята, откуда появились солнечные зайчики?»(ответы детей). Правильно, ребята, когда световые лучи соприкасаются с гладкойотражающей поверхностью (как зеркало), они отражаются.

– А вы видели когда-нибудьсвое отражение в воде? А как отражаются облака в воде или деревья? (да). Да,ребята, вода тоже имеет свойство отражения. Исходя из этого, мы проведемследующий опыт.

 

  Материал. Прозрачная емкость с ровнымистенками прямоугольной формы, фонарик, черная бумага, вода, молоко, кнопка,книга.

   Ходопыта. Наполнить емкость водой, добавить несколько капель молока (в этомслучае световой луч будет ярче). Закрыть фонарик черной бумагой, проделав вцентре нее отверстие кнопкой. Выключить свет. Светить фонариком на емкость сводой под углом.

Результат.Когда луч света проходит через емкость, он отражается под углом от поверхностиводы. Получается так, что луч света выходит из емкости с противоположнойстороны.

Вывод.Когда свет движется сквозь воду, он проходит прямолинейно. Но поверхность водыведет себя как зеркало, поэтому часть света отражается под углом.

      Цель:   Понять, как образуется тень, еезависимость от источника света и предмета, их взаимоположения.

Ход:   1)Показать детям теневой театр.Выяснить, все ли предметы дают тень. Не дают тень прозрачные предметы, так какпропускают через себя свет, дают тень темные предметы, так как меньшеотражаются лучи света.

  2) Уличные тени. Рассмотреть тень на улице:днем от солнца, вечером от фонарей и утром от различных предметов; в помещенииот предметов разной степени прозрачности.

Вывод:       Теньпоявляется, когда есть источник света. Тень – это темное пятно. Световые лучине могут пройти сквозь предмет. От самого себя может быть несколько теней, еслирядом несколько источников света. Лучи света встречают преграду – дерево,поэтому от дерева тень. Чем прозрачнее предмет, тем тень светлее. В тенипрохладнее, чем на солнце.

Источник: https://www.sites.google.com/site/energosberezenievsadu/dla-pedagogov/opyty-i-eksperimenty-dla-detej/so-svetom

Оптика. Складываем цвета. Вращающийся белый. Цветная юла. Опыты – Класс!ная физика

ОПЫТ 2. ОТРАЖЕНИЕ СВЕТА ГЛАЗОМ ЧЕЛОВЕКА.: Оборудование: картонные диски — черно-белые и цветные, лупа Пусть ваш

09.2017


СКЛАДЫВАЕМ ЦВЕТА
Каждый раз, когда ты видишь белый свет, то все цвета спектра присутствуют в нем. Будешь ли ты удивлен, если узнаешь, что это не так? Получается, что твой мозг обманывается, если ему кажется, что ты видишь белый свет. Эта иллюзия возникает тогда, когда ты видишь смесь определенных цветов и оттенков.

Две цветовые комбинации – а именно, синий с желтым и красный с бирюзовым – дают ощущение белого цвета. Могут ли другие сочетания цветов давать иллюзию белого? Возьми три карманных фонарика. Вырежи из прозрачной пластиковой папки каждого цвета (красного, синего и зеленого)  по диску размером примерно как стекло фонарика.

С помощью липкой ленты прикрепи цветные диски на чистое стекло фонариков. Направь красный на ближайшую к тебе белую стену. Что ты видишь? Не выключая красный фонарик, направь туда же голубой так, чтобы круг голубого света наполовину перекрывал красный.

Что получилось? Теперь направь зеленый фонарик так, чтобы все три световых круга попадали в одно место на стене. Что получается, когда цвета добавляются друг к другу? Когда окрашенные лучи фонариков перекрываются, их цвета складываются. В отличие от красок на палитре, складываясь, они дают более светлый цвет.

При определенных комбинациях цветов мы как бы «видим» белый цвет.

В следующий раз, когда ты будешь в театре, внимательно приглядись к рампе.

Скорее всего, ты увидишь ряд прожекторов, окружающих сцену по краю. Они не белые, а цветные, и расположены в определенной последовательности. Когда все прожекторы зажжены, вместе они дают белый свет.

ВРАЩАЮЩИЙСЯ БЕЛЫЙ

Нравится это тебе, или нет, но наш мозг работает не так быстро, как хотелось бы. Когда мы смотрим на быстро сменяющие друг друга кадры, мозг не воспринимает каждый из них как отдельное изображение, а смешивает их.  Эта неспособность мозга достаточно быстро «обновлять» изображение, которое ты видишь, называется инерцией зрительного восприятия. В нашем следующем эксперименте мы используем инерцию восприятия для того, чтобы получить несколько иной эффект. Скопируй чертеж, приведенный на следующей странице, на лист плотной белой бумаги. С помощью ножниц аккуратно по контуру вырежи круг.

Раскрась один из секторов красным фломастером. Если это возможно, используй оттенок красного, в котором есть немного желтого, или просто добавь небольшой желтый сектор. Второй сектор раскрась зеленым. Третий – синим. С помощью канцелярской кнопки или другого острого предмета проткни два отверстия рядом с центром круга.

Отрежь кусок капроновой нитки длиной около 60 сантиметров. Продень нитку в отверстия и свяжи свободные концы вместе. Помести диск так, чтобы он находился на середине образованной нитками петли. Тихонько потяни за концы петли. А теперь ослабь натяжение. Опять медленно потяни концы петли в разные стороны. Опять ослабь натяжение, дай им сойтись друг с другом.

Потяни, ослабь. Потяни, ослабь.

Каждый раз все сильнее и сильнее тяни за концы петли. Продолжай делать это до тех пор, пока не приведешь диск во вращение.

Смотри на раскрашенную сторону. Можешь ли ты различить отдельные цвета? Что получается, когда скорость вращения увеличивается?

Когда диск вращается, твои глаза видят красный, синий и зеленый цвета. При достижении определенной скорости вращения твой мозг уже не может разделить их, и отдельные элементы круга сливаются в один, который твоим мозгом принимается за белый (или, точнее, за некоторый оттенок светло-серого).

ЦВЕТНАЯ ЮЛА

Предположим, что мы смешали синий и желтый цвета. Ты полагаешь, что мы получим зеленый? Предположим теперь, что смешали белый и красный. Ожидаешь, что мы получим красный? А теперь предположим, что ты смотришь на вращающийся диск, на который нанесены только черно-белые узоры. Какого же цвета (иди оттенка серого) будет смесь черного с белым, когда диск вращается? Попробуй догадаться. И подготовься к неожиданности! Сделай диск с рисунком, изображенный на картинке. Если возможно, используй для этого очень плотную бумагу. Разогни внешнюю «боковину» скрепки, как показано на рисунке.

Булавкой проткни отверстие в середине диска и вставь  туда отогнутую скрепку Диск должен ровно лежать и плавно вращаться на своей «ручке». Поднеси диск к яркому свету. Начни вращать его и посмотри, что происходит с черно-белым рисунком. Меняется ли этот забавный эффект, если изменить скорость вращения?

Неужели? Цвета? Откуда они взялись? Точно никто не знает, но ученые кое-что предполагают…

Эта научная игрушка называется диском Бэнхэма, и впервые она была сделана еще 100 лет назад! Если этот диск вращать с определенной скоростью, то сочетание белого и черного на нем воздействует на твою сетчатку.

Ученые считают, что тем самым он посылает глазу некое «сообщение», которое очень похоже на сообщение о цвете. Таким образом, когда мозг получает это «сообщение* (оно закодировано во вращающемся черно-белом узоре), он понимает его неправильно – как будто оно поступило от цветной картинки. И поэтому мы видим цвет там, где его нет!

Источник: Майкл ди Специо «Занимательные опыты»

Назад в раздел «Простые опыты»

Источник: http://class-fizika.ru/op136-33.html

Medic-studio
Добавить комментарий