>>Physique : Construire une image dans un miroir

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Miroir plat- Il s'agit d'une surface plane qui réfléchit la lumière de manière spéculaire.

La construction d'une image dans des miroirs repose sur les lois de propagation rectiligne et de réflexion de la lumière.

Construisons une image d'une source ponctuelle S(Fig. 16.10). Depuis la source, la lumière va dans toutes les directions. Un faisceau de lumière tombe sur le miroir SAB, et l'image est créée par l'ensemble du faisceau. Mais pour construire une image, il suffit de prélever deux rayons quelconques de ce faisceau, par exemple DONC Et S.C.. Rayon DONC tombe perpendiculairement à la surface du miroir UN B(l'angle d'incidence est de 0), donc celui réfléchi ira dans la direction opposée Système d'exploitation. Rayon S.C. sera réfléchi sous un angle \(~\gamma=\alpha\). Rayons réfléchis Système d'exploitation Et Sask. divergent et ne se croisent pas, mais s’ils tombent dans l’œil d’une personne, alors la personne verra l’image S 1 qui représente le point d’intersection. continuation rayons réfléchis.

L'image obtenue à l'intersection des rayons réfléchis (ou réfractés) est appelée image réelle.

L'image obtenue par l'intersection non pas des rayons réfléchis (ou réfractés) eux-mêmes, mais de leurs continuations, est appelée image virtuelle.

Ainsi, dans un miroir plan l'image est toujours virtuelle.

Peut être prouvé (considérez les triangles SOC et S 1 OC), qui est la distance DONC= S 1 O, c'est-à-dire l'image du point S 1 est située du miroir à la même distance que le point lui-même S. Il s'ensuit que pour construire l'image d'un point dans un miroir plan, il suffit d'abaisser une perpendiculaire au miroir plan à partir de ce point et étendez-le à la même distance derrière le miroir ( Fig. 16.11).

Lors de la construction d'une image d'un objet, ce dernier est représenté comme un ensemble de sources lumineuses ponctuelles. Il suffit donc de trouver une image des points extrêmes de l'objet.

L'image A 1 B 1 (Fig. 16.12) de l'objet AB dans un miroir plan est toujours virtuelle, droite, de mêmes dimensions que l'objet et symétrique par rapport au miroir.

Construction d'images dans des miroirs et leurs caractéristiques.

Une image de n'importe quel point A d'un objet dans un miroir sphérique peut être construite en utilisant n'importe quelle paire de rayons standards : Pour construire une image de n'importe quel point A d'un objet, il est nécessaire de trouver le point d'intersection de deux rayons réfléchis ou leurs extensions ; les plus pratiques sont les rayons allant comme indiqué dans les figures 2.6 – 2.9

2) un rayon passant par le foyer, après réflexion, ira parallèlement à l'axe optique sur lequel se trouve ce foyer ;

4) le faisceau incident sur le pôle du miroir, après réflexion par le miroir, va symétriquement à l'axe optique principal (AB=BM)

Regardons quelques exemples de construction d'images dans des miroirs concaves :

2) L'objet est situé à une distance égale au rayon de courbure du miroir. L'image est réelle, de taille égale à la taille de l'objet, inversée, située strictement sous l'objet (Fig. 2.11).

Riz. 2.12

3) L'objet est situé entre le foyer et le pôle du miroir. Image – virtuelle, agrandie, directe (Fig. 2.12)

Formule miroir

Trouvons le lien entre la caractéristique optique et les distances qui déterminent la position de l'objet et son image.

Soit l'objet un certain point A situé sur l'axe optique. En utilisant les lois de la réflexion de la lumière, nous construirons une image de ce point (Fig. 2.13).

Notons la distance de l'objet au pôle du miroir (AO), et du pôle à l'image (OA¢).

Considérons le triangle APC, on trouve que

Du triangle APA¢, on obtient que . Excluons l'angle de ces expressions, puisque c'est le seul qui ne fait pas appel au OU.

, ou

(2.3)

Les angles b, q, g reposent sur OU. Supposons que les faisceaux considérés soient paraxiaux, alors ces angles sont petits et, par conséquent, leurs valeurs en mesure de radian sont égales à la tangente de ces angles :

; ; , où R=OC, est le rayon de courbure du miroir.

Remplaçons les expressions résultantes dans l'équation (2.3)

Puisque nous avons découvert précédemment que la distance focale est liée au rayon de courbure du miroir, alors

(2.4)

L'expression (2.4) est appelée formule miroir, qui s'utilise uniquement avec la règle des signes :

Les distances , , sont considérées comme positives si elles sont mesurées le long du trajet du rayon, et négatives dans le cas contraire.

Miroir convexe.

Examinons plusieurs exemples de construction d'images dans des miroirs convexes.

2) L'objet est situé à une distance égale au rayon de courbure. Image imaginaire, réduite, directe (Fig. 2.15)

Le foyer d’un miroir convexe est imaginaire. Formule de miroir convexe

.

La règle de signe pour d et f reste la même que pour un miroir concave.

Le grossissement linéaire d'un objet est déterminé par le rapport entre la hauteur de l'image et la hauteur de l'objet lui-même.

. (2.5)

Ainsi, quelle que soit la localisation de l'objet par rapport au miroir convexe, l'image s'avère toujours virtuelle, droite, réduite et située derrière le miroir. Si les images dans un miroir concave sont plus variées, elles dépendent de l'emplacement de l'objet par rapport au miroir. Par conséquent, les miroirs concaves sont utilisés plus souvent.

Après avoir examiné les principes de construction d'images dans divers miroirs, nous avons compris le fonctionnement de divers instruments tels que les télescopes astronomiques et les miroirs grossissants dans les appareils cosmétiques et dans la pratique médicale, nous sommes en mesure de concevoir nous-mêmes certains appareils.

Un miroir dont la surface est plane est appelé miroir plan. Les miroirs sphériques et paraboliques ont une forme de surface différente. Nous n’étudierons pas les miroirs tordus. Dans la vie de tous les jours, les miroirs plats sont le plus souvent utilisés, nous allons donc nous concentrer sur eux.

Lorsqu’un objet se trouve devant un miroir, il semble qu’il y ait un objet identique derrière le miroir. Ce que nous voyons derrière le miroir s’appelle l’image de l’objet.

Pourquoi voyons-nous un objet là où il n’est pas là ?

Pour répondre à cette question, découvrons comment une image apparaît dans un miroir plat. Qu'il y ait un point lumineux S devant le miroir (Fig. 79). Parmi tous les rayons incidents depuis ce point sur le miroir, par souci de simplicité, nous sélectionnerons trois rayons : SO, SO 1 et SO 2. Chacun de ces rayons est réfléchi par le miroir selon la loi de la réflexion de la lumière, c'est-à-dire selon le même angle sous lequel il tombe sur le miroir. Après réflexion, ces rayons pénètrent dans l’œil de l’observateur sous la forme d’un faisceau divergent. Si nous continuons les rayons réfléchis derrière le miroir, ils convergeront à un moment donné S1. Ce point est l'image du point S. C'est ici que l'observateur verra la source lumineuse.

L'image S 1 est dite imaginaire, car elle est obtenue à la suite de l'intersection non pas de rayons lumineux réels, qui ne se trouvent pas derrière le miroir, mais de leurs prolongements imaginaires. (Si cette image était obtenue comme point d’intersection de rayons lumineux réels, alors elle serait dite réelle.)

Ainsi, l’image dans un miroir plan est toujours virtuelle. Par conséquent, lorsque vous vous regardez dans le miroir, vous voyez devant vous non pas une image réelle, mais une image imaginaire. En utilisant les signes d'égalité des triangles (voir Fig. 79), nous pouvons prouver que S1O = OS. Cela signifie que l’image dans un miroir plan est à la même distance que la source lumineuse se trouve devant lui.

Passons à l'expérience. Plaçons un morceau de verre plat sur la table. Le verre reflète une partie de la lumière et peut donc être utilisé comme miroir. Mais comme le verre est transparent, nous pourrons simultanément voir ce qu’il y a derrière. Placez une bougie allumée devant le verre (Fig. 80). Une image imaginaire apparaîtra derrière la vitre (si vous placez un morceau de papier à l'image de la flamme, elle ne s'allumera bien sûr pas).

Plaçons la même bougie, mais éteinte, de l'autre côté du verre (là où l'on voit l'image) et commençons à la déplacer jusqu'à ce qu'elle s'aligne avec l'image obtenue précédemment (en même temps elle semblera allumée). Mesurons maintenant les distances de la bougie allumée au verre et du verre à son image. Ces distances seront les mêmes.
L'expérience montre également que la hauteur de l'image de la bougie est égale à la hauteur de la bougie elle-même.

Pour résumer, on peut dire que l'image d'un objet dans un miroir plat est toujours : 1) imaginaire ; 2) droit, c'est-à-dire non inversé ; 3) de taille égale à l'objet lui-même ; 4) situé à la même distance derrière le miroir que l'objet se trouve devant lui. En d’autres termes, l’image d’un objet dans un miroir plan est symétrique de l’objet par rapport au plan du miroir.

La figure 81 montre la construction d'une image dans un miroir plan. Laissez l'objet ressembler à une flèche AB. Pour construire son image il faut :

1) abaisser une perpendiculaire du point A au miroir et, en l'étendant derrière le miroir exactement à la même distance, désigner le point A 1 ;

2) abaisser une perpendiculaire du point B sur le miroir et, en l'étendant derrière le miroir exactement à la même distance, désigner le point B 1 ;

3) relier les points A 1 et B 1.

Le segment résultant A 1 B 1 sera une image virtuelle de la flèche AB.

À première vue, il n’y a aucune différence entre l’objet et son image dans un miroir plat. Cependant, ce n’est pas le cas. Regardez l'image de votre main droite dans le miroir. Vous verrez que les doigts sur cette image sont positionnés comme s’il s’agissait d’une main gauche. Ce n'est pas un hasard : une image miroir change toujours de droite à gauche et vice versa.

Tout le monde n’aime pas la différence entre la droite et la gauche. Certains amateurs de symétrie essaient même d'écrire leurs œuvres littéraires de manière à ce qu'elles soient lues de la même manière à la fois de gauche à droite et de droite à gauche (de telles phrases inversées sont appelées palindromes), par exemple : « Jetez de la glace au zèbre, au castor, au fainéant. .»

Il est intéressant de noter que les animaux réagissent différemment à leur image dans le miroir : certains ne la remarquent pas, tandis que chez d’autres, elle suscite une curiosité évidente. C'est le plus grand intérêt pour les singes. Lorsqu'un grand miroir était accroché au mur d'un des enclos ouverts pour singes, tous ses habitants se rassemblaient autour de lui. Les singes n'ont pas quitté le miroir pour regarder leurs images tout au long de la journée. Et ce n’est que lorsque leur friandise préférée leur fut apportée que les animaux affamés répondirent à l’appel de l’ouvrier. Mais, comme l'a dit plus tard l'un des observateurs du zoo, après avoir fait quelques pas du miroir, ils ont soudainement remarqué que leurs nouveaux camarades du « miroir » partaient également ! La peur de ne plus les revoir s'est avérée si grande que les singes, ayant refusé de se nourrir, sont retournés vers le miroir. Finalement, le miroir a dû être retiré.

Les miroirs jouent un rôle important dans la vie humaine ; ils sont utilisés à la fois dans la vie quotidienne et dans la technologie.

L'obtention d'une image à l'aide d'un miroir plan peut être utilisée par exemple dans périscope(du grec «periskopeo» - regarder autour de vous, examiner) - un dispositif optique utilisé pour les observations depuis des chars, des sous-marins et divers abris (Fig. 82).

Un faisceau parallèle de rayons incident sur un miroir plat reste parallèle après réflexion (Fig. 83, a). C'est ce genre de réflexion que l'on appelle spéculaire. Mais en plus de la réflexion spéculaire, il existe également un autre type de réflexion, lorsqu'un faisceau parallèle de rayons incident sur n'importe quelle surface, après réflexion, est diffusé par ses micro-irrégularités dans toutes les directions possibles (Fig. 83, b). Ce type de réflexion est appelé diffus", il est créé par des surfaces non lisses, rugueuses et mates des corps. C'est grâce à la réflexion diffuse de la lumière que les objets qui nous entourent deviennent visibles.

1. En quoi les miroirs plats diffèrent-ils des miroirs sphériques ? 2. Dans quel cas une image est-elle dite virtuelle ? valide? 3. Décrivez l'image dans un miroir plan. 4. En quoi la réflexion spéculaire diffère-t-elle de la réflexion diffuse ? 5. Que verrions-nous autour de nous si tous les objets commençaient soudainement à réfléchir la lumière non pas de manière diffuse, mais de manière spéculaire ? 6. Qu'est-ce qu'un périscope ? Comment est-il construit ? 7. À l'aide de la figure 79, prouvez que l'image d'un point dans un miroir plan est à la même distance du miroir que le point donné se trouve devant lui.

Tâche expérimentale. Tenez-vous devant un miroir à la maison. La nature de l’image que vous voyez correspond-elle à ce qui est décrit dans le manuel ? De quel côté se trouve le cœur de votre double miroir ? Éloignez-vous d'un pas ou deux du miroir. Qu'est-il arrivé à l'image ? Comment sa distance par rapport au miroir a-t-elle changé ? Est-ce que cela a changé la hauteur de l'image ?

Image virtuelle d'un objet (on ne peut pas placer une plaque photographique derrière un miroir et l'enregistrer). C'est vous, et dans le miroir ce n'est pas vous, mais votre image. Quelle est la différence?

Démonstration avec bougies et miroir plat. Un morceau de verre est placé verticalement sur fond d’écran noir. Des lampes électriques (bougies) sont placées sur des supports devant et derrière la vitre à égale distance. Si l’un est en feu, il semble que l’autre soit également en feu.

Distances d'un objet à un miroir plat ( d) et du miroir à l'image de l'objet ( F) sont égaux: d = f. Taille égale de l'objet et de l'image. Zone de vision des objets(montrer sur le dessin).

"Non, personne, Miroirs, ne vous a compris, personne n'a encore pénétré votre âme."

"Deux personnes regardent en bas, l'une voit une flaque d'eau, l'autre voit les étoiles qui s'y reflètent."

Dovjenko

Miroirs convexes et concaves (démonstration avec FOS-67 et une règle en acier). Construire l'image d'un objet dans un miroir convexe. Applications des miroirs sphériques : phares de voiture (comme les Ostiaks attrapent du poisson), rétroviseurs latéraux de voiture, stations solaires, antennes paraboliques.

IV. Tâches:

1. Un miroir plat et un objet AB sont localisés comme indiqué sur la figure. Où doit être situé l'œil de l'observateur pour que l'image entière de l'objet dans le miroir soit visible ?

2. Les rayons du soleil font un angle de 62° avec l'horizon. Comment positionner un miroir plan par rapport au sol afin d'orienter les rayons horizontalement ? (Considérez les 4 cas).

3. L'ampoule d'une lampe de table est située à une distance de 0,6 m de la surface de la table et à une distance de 1,8 m du plafond. Sur la table se trouve un fragment de miroir plat en forme de triangle de 5 cm, 6 cm et 7 cm de côté. A quelle distance du plafond se trouve l'image du filament de l'ampoule donnée par le miroir (source ponctuelle) ? Trouvez la forme et la taille du « lapin » obtenu à partir d’un fragment de miroir au plafond.

Des questions:

1. Pourquoi un faisceau lumineux devient-il visible dans la fumée ou le brouillard ?

2. Un homme debout au bord d’un lac voit une image du Soleil sur la surface lisse de l’eau. Comment cette image se déplacera-t-elle à mesure que la personne s’éloignera du lac ?

3. À quelle distance se trouve-t-il de vous à l'image du Soleil dans un miroir plat ?

4. Le crépuscule est-il observé sur la Lune ?

5. Si la surface de l'eau fluctue, les images des objets (la Lune et le Soleil) dans l'eau fluctuent également. Pourquoi?

6. Comment la distance entre un objet et son image dans un miroir plat changera-t-elle si le miroir est déplacé vers l'endroit où se trouvait l'image ?

7. Qu'est-ce qui est le plus noir : le velours ou la soie noire ? Trois types de troupes ont des bretelles en velours noir : les artilleurs (19 novembre 1942), les pétroliers (Stalingrad et Koursk), les chauffeurs (Ladoga).

8. Est-il possible de mesurer la hauteur des nuages ​​à l’aide d’un projecteur puissant ?

9. Pourquoi la neige et le brouillard sont-ils opaques alors que l'eau est claire ?

10.

De quel angle le faisceau réfléchi par le miroir plan tournera-t-il lorsque ce dernier pivotera de 30 0 ?

11. Combien d'images de la source S 0 peuvent être vues dans le système de miroirs plats M 1 et M 2 ? De quelle zone seront-ils visibles en même temps ?

12. À quelle position d’un miroir plat une boule roulant tout droit sur la surface d’une table semble-t-elle s’élever verticalement vers le haut dans le miroir ?

13. Malvina regarde son image dans un petit miroir, mais elle ne voit qu'une partie de son visage. Verra-t-elle tout le visage si elle demande à Pinocchio de s'éloigner avec le miroir ?

14. Le miroir « dit-il » toujours la vérité ?

15. Un jour, en survolant la surface miroir d'un étang, Carlson remarqua que sa vitesse par rapport à l'étang était exactement égale à sa vitesse de retrait de son image dans l'eau. Sous quel angle par rapport à la surface de l'étang Carlson volait-il ?

16. Proposer une façon de mesurer la hauteur d'un objet si sa base est accessible (inaccessible).

17. À quelle taille de miroir le rayon de soleil aura-t-il la forme d'un miroir, et à quelle taille aura-t-il la forme du disque du Soleil ?

§§ 64-66. Ex. 33.34. Problèmes de révision n°64 et n°65.

1. Fabriquez un modèle de périscope.

2. Un point lumineux est situé entre deux miroirs plats. Combien d’images d’un point peuvent être obtenues en plaçant les miroirs à un angle les uns par rapport aux autres.

3. À l'aide d'une lampe de table située à 1,5 à 2 m du bord de la table et d'un peigne à dents larges, créez un faisceau de rayons parallèles sur la surface de la table. Placez un miroir sur leur passage et vérifiez les lois de la réflexion de la lumière.

4. Si deux miroirs plats rectangulaires formant un angle droit sont placés sur un troisième miroir, nous obtenons alors un système optique composé de trois miroirs perpendiculaires entre eux - un « réflecteur ». Quelle propriété intéressante possède-t-il ?

5. Parfois, un rayon de soleil répète presque exactement la forme du miroir utilisé pour le laisser entrer, parfois seulement approximativement, et parfois sa forme n'est pas du tout similaire à celle du miroir. De quoi cela dépend ? À quelle taille de miroir le rayon de soleil aura-t-il la forme d'un miroir, et à quelle taille aura-t-il la forme du disque du Soleil ?

"Depuis la renaissance des sciences, depuis leurs débuts, aucune découverte plus merveilleuse n'a été faite que celle des lois qui gouvernent la lumière... lorsque des corps transparents l'obligent à changer de trajectoire lorsqu'ils se croisent."

Maupertuis

Leçon 61/11. RÉFRACTION DE LA LUMIÈRE

OBJECTIF DE LA LEÇON : À partir d'expériences, établir la loi de la réfraction de la lumière et apprendre aux élèves à l'appliquer lors de la résolution de problèmes.

TYPE DE LEÇON : Combiné.

ÉQUIPEMENT : Rondelle optique avec accessoires, laser LG-209.

PLAN DE COURS:

2. Enquête 10 min

3. Explication 20 min

4. Fixation 10 min.

5. Devoir 2-3 min

II. Enquête fondamentale:

1. La loi de la réflexion de la lumière.

2. Construire une image dans un miroir plan.

Tâches:

1. Il est nécessaire d'éclairer le fond du puits en y dirigeant les rayons du soleil. Comment positionner un miroir plat par rapport à la Terre si les rayons du Soleil tombent à un angle de 60° par rapport à l'horizon ?

2. L'angle entre les rayons incidents et réfléchis est 8 fois supérieur à l'angle entre le rayon incident et le plan du miroir. Calculez l'angle d'incidence du faisceau.

3.

Un long miroir incliné est en contact avec le sol horizontal et incliné d'un angle α par rapport à la verticale. Un écolier s'approche du miroir dont les yeux sont situés à une hauteur h du sol. À quelle distance maximale du bord inférieur du miroir l'élève verra-t-il : a) l'image de ses yeux ; b) votre image en pied ?

4. Deux miroirs plans forment un angle α . Trouver l'angle de déviation δ faisceau de lumière. Angle d'incidence du faisceau sur le miroir M1équivaut à φ .

Des questions:

1. Sous quel angle d'incidence d'un faisceau sur un miroir plat le faisceau incident et le faisceau réfléchi coïncident-ils ?

2. Pour voir votre image en pied dans un miroir plat, sa hauteur doit être au moins la moitié de la taille d'une personne. Prouve le.

3. Pourquoi une flaque d'eau sur la route la nuit apparaît-elle au conducteur comme une tache sombre sur un fond clair ?

4. Est-il possible d'utiliser un miroir plat au lieu d'une toile (écran) blanche dans les cinémas ?

5. Pourquoi les ombres, même avec une seule source de lumière, ne sont-elles jamais complètement sombres ?

6. Pourquoi la neige brille-t-elle ?

7. Pourquoi les personnages dessinés sur une vitre embuée sont-ils clairement visibles ?

8. Pourquoi une botte cirée brille-t-elle ?

9. Deux épingles A et B sont collées devant le miroir M. Où sur la ligne pointillée l’œil de l’observateur doit-il se trouver pour que les images des épingles se chevauchent ?

10. Il y a un miroir plat accroché au mur de la pièce. L'expérimentateur Gluck y voit un objet faiblement éclairé. Gluck pourra-t-il éclairer cet objet en braquant une lampe de poche sur son image imaginaire dans le miroir ?

11. Pourquoi le tableau brille-t-il parfois ? Dans quelles conditions ce phénomène sera-t-il observé ?

12. Pourquoi des poteaux d'éclairage verticaux sont-ils parfois visibles au-dessus des lampadaires la nuit en hiver ?

III. Réfraction de la lumière à l'interface entre deux milieux transparents. Démonstration du phénomène de réfraction de la lumière. Rayon incident et rayon réfracté, angle d'incidence et angle de réfraction.

Remplir le tableau:

Indice de réfraction absolu du milieu ( n) est l'indice de réfraction d'un milieu donné par rapport au vide. Signification physique de l'indice de réfraction absolu : n = c/v.

Indices de réfraction absolus de certains milieux : dans l'air= 1,0003, = 1,33; n st= 1,5 (couronne) - 1,9 (silex). Un milieu avec un indice de réfraction plus élevé est dit optiquement plus dense.

La relation entre les indices de réfraction absolus de deux milieux et leur indice de réfraction relatif : n 21 = n 2 / n 1.

La réfraction est responsable de nombreuses illusions d'optique : la profondeur apparente d'un plan d'eau (explication avec image), un crayon cassé dans un verre d'eau (démonstration), les jambes courtes d'un baigneur dans l'eau, des mirages (sur asphalte). ).

Trajet des rayons à travers une plaque de verre plan parallèle (démonstration).

IV. Tâches:

1. Le faisceau passe de l’eau au silex. L'angle d'incidence est de 35°. Trouvez l'angle de réfraction.

2. Sous quel angle le faisceau sera-t-il dévié, tombant à un angle de 45° sur la surface du verre (couronne), sur la surface du diamant ?

3. Un plongeur, alors qu'il était sous l'eau, a déterminé que la direction vers le Soleil forme un angle de 45° avec la verticale. Trouver la vraie position du Soleil par rapport à la verticale ?

Des questions:

1. Pourquoi un morceau de neige tombant dans l’eau devient-il invisible ?

2. Un homme se tient dans l’eau jusqu’à la taille, au fond horizontal d’une piscine. Pourquoi lui semble-t-il qu'il se trouve dans une niche ?

3. Le matin et en début de soirée, le reflet du soleil dans l'eau calme aveugle les yeux, mais à midi, vous pouvez le voir sans plisser les yeux. Pourquoi?

4. Dans quel milieu matériel la lumière se déplace-t-elle à la vitesse la plus élevée ?

5. Dans quel milieu les rayons lumineux peuvent-ils être courbés ?

6. Si la surface de l'eau n'est pas complètement calme, les objets se trouvant au fond semblent osciller. Expliquez le phénomène.

7. Pourquoi les yeux d'une personne portant des lunettes noires ne sont-ils pas visibles, alors que la personne elle-même voit assez bien à travers de telles lunettes ?

§ 67. Ex. 36 Problèmes de révision n°56 et n°57.

1. À l'aide d'une lampe de table située à 1,5 à 2 m du bord de la table et d'un peigne à dents larges, créez un faisceau de rayons parallèles sur la surface de la table. Après avoir placé un verre d'eau et un prisme triangulaire sur leur passage, décrivez les phénomènes et déterminez l'indice de réfraction du verre.

2. Si vous placez une canette de café sur une surface blanche et que vous y versez rapidement de l'eau bouillante, vous pouvez voir, en regardant d'en haut, que la paroi extérieure noire est devenue brillante. Observer et expliquer le phénomène

3. Essayez d'observer des mirages à l'aide d'un fer chaud.

4. À l'aide d'un compas et d'une règle, tracez le trajet d'un rayon réfracté dans un milieu ayant un indice de réfraction de 1,5 à un angle d'incidence connu.

5. Prenez une soucoupe transparente, remplissez-la d'eau et placez-la sur la page d'un livre ouvert. Utilisez ensuite une pipette pour ajouter le lait dans la soucoupe, en remuant jusqu'à ce que vous ne puissiez plus voir les mots sur la page à travers le fond de la soucoupe. Si vous ajoutez maintenant du sucre cristallisé à la solution, à une certaine concentration, la solution redeviendra transparente. Pourquoi?

« Après avoir découvert la réfraction de la lumière, il était naturel de se poser la question :

quelle est la relation entre les angles d'incidence et de réfraction ?

L. Cooper

Leçon RÉFLEXION COMPLÈTE

OBJECTIF DE LA LEÇON : Initier les étudiants au phénomène de réflexion interne totale et à ses applications pratiques.

TYPE DE LEÇON : Combiné.

ÉQUIPEMENT : Rondelle optique avec accessoires, laser LG-209 avec accessoires.

PLAN DE COURS:

1. Partie introductive 1-2 min

2. Enquête 10 min

3. Explication 20 min

4. Fixation 10 min.

5. Devoir 2-3 min

II.Enquête fondamentale :

1. La loi de la réfraction de la lumière.

Tâches:

1. Un rayon réfléchi par une surface de verre avec un indice de réfraction de 1,7 forme un angle droit avec le rayon réfracté. Déterminez l’angle d’incidence et l’angle de réfraction.

2. Déterminez la vitesse de la lumière dans un liquide si, lorsqu'un faisceau tombe de l'air sur la surface d'un liquide sous un angle de 45 0, l'angle de réfraction est de 30 0.

3. Un faisceau de rayons parallèles frappe la surface de l’eau selon un angle de 30°. La largeur du faisceau dans l'air est de 5 cm. Trouvez la largeur du faisceau dans l'eau.

4. Une source ponctuelle de lumière S est située au fond d'un réservoir à 60 cm de profondeur. En un certain point de la surface de l'eau, le rayon réfracté libéré dans l'air s'avère perpendiculaire au rayon réfléchi par la surface de l'eau. A quelle distance de la source S le faisceau réfléchi par la surface de l'eau tombera-t-il jusqu'au fond du réservoir ? L'indice de réfraction de l'eau est de 4/3.

Des questions:

1. Pourquoi la terre, le papier, le bois et le sable paraissent-ils plus foncés s'ils sont humidifiés avec de l'eau ?

2. Pourquoi, lorsque nous sommes assis près du feu, voyons-nous des objets osciller de l’autre côté du feu ?

3. Dans quels cas l'interface entre deux supports transparents est-elle invisible ?

4. Deux observateurs déterminent simultanément la hauteur du Soleil au-dessus de l'horizon, mais l'un est sous l'eau et l'autre dans les airs. Pour lequel d’entre eux le Soleil est-il plus haut au-dessus de l’horizon ?

5. Pourquoi la durée réelle du jour est-elle un peu plus longue que celle donnée par les calculs astronomiques ?

6. Construisez le trajet du rayon à travers une plaque plane parallèle si son indice de réfraction est inférieur à l'indice de réfraction du milieu environnant.

III. Le passage d'un faisceau lumineux d'un milieu optiquement moins dense vers un milieu optiquement plus dense : n 2 > n 1, sinα > sinγ.

Le passage d'un faisceau lumineux d'un milieu optiquement plus dense vers un milieu optiquement moins dense : n 1 > n 2, sinγ > sinα.

Conclusion: Si un faisceau lumineux passe d'un milieu optiquement plus dense à un milieu optiquement moins dense, alors il s'écarte de la perpendiculaire à l'interface entre les deux milieux, reconstruite à partir du point d'incidence du faisceau. A un certain angle d'incidence, appelé angle limite, y = 90° et la lumière ne passe pas dans le deuxième milieu : sinα prév = n 21.

Observation de la réflexion interne totale. L'angle limite de réflexion interne totale lorsque la lumière passe du verre à l'air. Démonstration de la réflexion interne totale à l'interface verre-air et mesure de l'angle limite ; comparaison des résultats théoriques et expérimentaux.

Modification de l'intensité du faisceau réfléchi avec une modification de l'angle d'incidence. Avec une réflexion interne totale, 100 % de la lumière est réfléchie depuis le contour (miroir parfait).

Exemples de réflexion interne totale : une lanterne au fond d'une rivière, des cristaux, un prisme réversible (démonstration), un guide de lumière (démonstration), une fontaine lumineuse, un arc-en-ciel.

Est-il possible de nouer un faisceau lumineux ? Démonstration avec un tube en polypropylène rempli d'eau et un pointeur laser. Utilisation de la réflexion totale dans la fibre optique. Transmission d'informations à l'aide d'un laser (10 à 6 fois plus d'informations sont transmises qu'en utilisant des ondes radio).

Le trajet des rayons dans un prisme triangulaire : ; .

IV. Tâches:

1. Déterminez l’angle limite de réflexion interne totale pour la transition de la lumière du diamant à l’air.

2. Un rayon lumineux tombe sous un angle de 30 0 par rapport à l'interface entre deux milieux et sort sous un angle de 15 0 par rapport à cette frontière. Déterminez l’angle limite de réflexion interne totale.

3. La lumière tombe sur un prisme triangulaire équilatéral constitué de couronnes formant un angle de 45° par rapport à l'une des faces. Calculez l'angle sous lequel la lumière sort de la face opposée. Couronne d'indice de réfraction 1,5.

4. Un rayon lumineux tombe sur l'une des faces d'un prisme en verre équilatéral d'indice de réfraction de 1,5, perpendiculaire à cette face. Calculez l'angle entre ce rayon et le rayon qui a quitté le prisme.

Des questions:

1. Pourquoi est-il préférable de voir les poissons nager dans la rivière depuis le pont plutôt que depuis la berge basse ?

2. Pourquoi le Soleil et la Lune apparaissent-ils ovales à l’horizon ?

3. Pourquoi les pierres précieuses scintillent-elles ?

4. Pourquoi, lorsque vous conduisez sur une autoroute très chaude à cause du soleil, vous avez parfois l'impression de voir des flaques d'eau sur la route ?

5. Pourquoi une boule en plastique noire ressemble-t-elle à un miroir dans l’eau ?

6. Le pêcheur de perles libère de l'huile d'olive de sa bouche en profondeur et l'éclat à la surface de l'eau disparaît. Pourquoi?

7. Pourquoi la grêle formée dans la partie inférieure du nuage est-elle sombre, et celle formée dans la partie supérieure est-elle claire ?

8. Pourquoi une assiette de verre fumé dans un verre d’eau ressemble-t-elle à un miroir ?

Abstrait

1. Proposer un projet de concentrateur solaire (four solaire), qui peut être en forme de boîte, combiné, parabolique ou avec un miroir de type parapluie.

"Dans ce monde, je sais qu'il n'y a pas de trésors."

L. Martynov

Leçon 62/12. LENTILLE

OBJECTIF DE LA LEÇON : Introduire le concept de « lentille ». Présenter aux élèves différents types de lentilles ; apprenez-leur à construire une image d’objets dans une lentille.

TYPE DE LEÇON : Combiné.

ÉQUIPEMENT : Rondelle optique avec accessoires, jeu de lentilles, bougie, lentilles sur pied, écran, pellicule « Construire une image en lentilles ».

PLAN DE COURS:

1. Partie introductive 1-2 min

2. Enquête 15 min

3. Explication 20 min

4. Fixation 5 min.

5. Devoir 2-3 min

II.Enquête fondamentale :

1. Réfraction de la lumière.

2. Trajet des rayons dans une plaque de verre plan parallèle et un prisme triangulaire.

Tâches:

1. Quelle est la profondeur apparente de la rivière pour une personne regardant un objet se trouvant au fond, si l'angle que fait la ligne de visée avec la perpendiculaire à la surface de l'eau est de 70 0 ? Profondeur 2 m.

2. Un pieu est enfoncé au fond d'un réservoir de 2 m de profondeur, dépassant de 0,5 m de l'eau. Trouvez la longueur de l'ombre de la pile au fond du réservoir à un angle d'incidence des rayons de 30 0.

3.

Le faisceau tombe sur une plaque de verre plan parallèle de 3 cm d'épaisseur sous un angle de 70°. Déterminez le déplacement de la poutre à l’intérieur de la plaque.

4. Un rayon de lumière tombe sur un système de deux coins avec un angle de réfraction de 0,02 rad et un indice de réfraction de 1,4 et 1,7, respectivement. Déterminez l’angle de déviation du faisceau d’un tel système.

5. Un mince coin avec un angle de 0,02 rad au sommet a été fabriqué en verre avec un indice de réfraction de 1,5 et descendu dans une mare d'eau. Trouver l'angle de déviation d'un faisceau se propageant dans l'eau et traversant le coin.

Des questions:

1. Le verre concassé est opaque, mais s’il est rempli d’eau, il devient transparent. Pourquoi?

2. Pourquoi l'image virtuelle d'un objet (par exemple, un crayon) sous le même éclairage dans l'eau apparaît-elle moins lumineuse que dans un miroir ?

3. Pourquoi les agneaux sur la crête des vagues sont-ils blancs ?

4. Indiquez le trajet ultérieur du faisceau à travers un prisme de verre triangulaire.

5. Que savez-vous maintenant de la lumière ?

III. Nous appliquerons les lois fondamentales de l'optique géométrique à des objets physiques spécifiques, obtiendrons des formules corollaires et, avec leur aide, expliquerons le principe de fonctionnement de divers objets optiques.

Une lentille est un corps transparent délimité par deux surfaces sphériques(dessin au tableau). Démonstrations d'objectifs du set. Points et lignes fondamentaux : centres et rayons des surfaces sphériques, centre optique, axe optique, axe optique principal, foyer principal d'une lentille collectrice, plan focal, distance focale, puissance de la lentille (démonstrations). Focus - du mot latin focus - foyer, feu.

Lentilles convergentes ( F >0). Représentation schématique d'une lentille convergente sur la figure. Construire une image dans une lentille collectrice d'un point qui ne se trouve pas sur l'axe optique principal. De merveilleux rayons.

Comment construire l'image d'un point dans une lentille convergente si ce point se trouve sur l'axe optique principal ?

Construire l'image d'un objet dans une lentille convergente (points extrêmes).

L'objet est situé derrière la double focale de la lentille convergente. Où et quel type d'image de l'objet nous obtiendrons (construction d'une image de l'objet au tableau). Une image peut-elle être capturée sur film ? Oui! Une image réelle de l’article.

Où et quelle image d'un objet obtiendrons-nous si l'objet est situé à deux fois la distance focale de l'objectif, entre le foyer et le double foyer, dans le plan focal, entre le foyer et l'objectif.

Conclusion : Une lentille convergente peut apporter :

a) une image réelle réduite, agrandie ou égale à l'objet ; une image imaginaire agrandie d’un objet.

Représentation schématique des lentilles divergentes sur les figures ( F<0 ). Construire l'image d'un objet dans une lentille divergente. Quelle image d'un objet obtenons-nous dans une lentille divergente ?

Question: Si votre interlocuteur porte des lunettes, comment déterminer quels verres ont ces lunettes - convergentes ou divergentes ?

Référence historique : La lentille d'A. Lavoisier avait un diamètre de 120 cm et une épaisseur dans la partie médiane de 16 cm, et était remplie de 130 litres d'alcool. Avec son aide, il était possible de faire fondre de l'or.

IV. Tâches:

1. Construire une image d’un objet AB dans une lentille convergente ( Fig. 1).

2. La figure montre la position de l'axe optique principal de la lentille, le point lumineux UN et son image ( Riz. 2). Trouvez la position de la lentille et construisez une image de l'objet BC.

3. La figure montre une lentille convergente, son axe optique principal, un point lumineux S et son image S" ( Riz. 3). Déterminez les foyers de la lentille en les construisant.

4. Sur la figure 4, la ligne pointillée montre l'axe optique principal de la lentille et le trajet d'un rayon arbitraire qui le traverse. Par construction, retrouvez les principaux points focaux de cet objectif.

Des questions:

1. Est-il possible de réaliser un spot à l'aide d'une ampoule et d'une lentille collectrice ?

2. En utilisant le Soleil comme source de lumière, comment pouvez-vous déterminer la distance focale d’un objectif ?

3. Une « lentille convexe » a été collée à partir de deux verres de montre. Comment cette lentille va-t-elle agir sur un faisceau de rayons dans l’eau ?

4. Est-il possible d'allumer un feu au pôle Nord avec une hache ?

5. Pourquoi une lentille a-t-elle deux foyers, alors qu'un miroir sphérique n'en a qu'un ?

6. Verrons-nous une image si nous regardons à travers une lentille convergente un objet placé dans son plan focal ?

7. À quelle distance faut-il placer une lentille convergente de l'écran pour que son éclairage ne change pas ?

§§ 68-70 Ex. 37 - 39. Problèmes de révision n° 68 et n° 69.

1. Remplissez à moitié un flacon vide avec le liquide d'essai et, en le plaçant horizontalement, mesurez la distance focale de cette lentille plan-convexe. À l’aide de la formule appropriée, trouvez l’indice de réfraction du liquide.

"Et le vol ardent de ton esprit se contente d'images et de ressemblances."

Goethe

Leçon 63/13. FORMULE DE LENTILLES

OBJECTIF DE LA LEÇON : Déduire la formule de la lentille et apprendre aux élèves comment l'appliquer lors de la résolution de problèmes.

TYPE DE LEÇON : Combiné.

ÉQUIPEMENT : Un jeu de lentilles et de miroirs, une bougie ou une ampoule, un écran blanc, un modèle de lentille.

PLAN DE COURS:

1. Partie introductive 1-2 min

2. Enquête 10 min

3. Explication 20 min

4. Fixation 10 min.

5. Devoir 2-3 min

II.Enquête fondamentale :

2. Construire une image d'un objet dans une lentille.

Tâches:

1. Le trajet du faisceau à travers la lentille divergente est donné (Fig. 1). Trouvez le focus en construisant.

2. Construire une image d'un objet AB dans une lentille convergente (Fig. 2).

3. La figure 3 montre la position de l'axe optique principal de la lentille, source S et son image. Trouver la position de l'objectif et construire une image de l'objet UN B.

4. Trouvez la distance focale d'une lentille biconvexe d'un rayon de courbure de 30 cm, en verre d'indice de réfraction de 1,5. Quelle est la puissance optique de l'objectif ?

5. Un rayon de lumière tombe sur une lentille divergente à un angle de 0,05 rad par rapport à l'axe optique principal et, après y avoir été réfracté à une distance de 2 cm du centre optique de la lentille, sort sous le même angle par rapport à l'axe optique principal. Trouvez la distance focale de l'objectif.

Des questions:

1. Une lentille plan-convexe peut-elle diffuser des rayons parallèles ?

2. Comment la distance focale de l'objectif changera-t-elle si sa température augmente ?

3. Plus une lentille lenticulaire est épaisse au centre par rapport aux bords, plus sa distance focale est courte pour un diamètre donné. Expliquer.

4. Les bords de la lentille ont été coupés. Sa distance focale a-t-elle changé (prouver par construction) ?

5. Construisez le trajet du faisceau derrière la lentille divergente ( Riz. 1)?

6. La source ponctuelle est située sur l’axe optique principal de la lentille collectrice. Dans quelle direction l'image de cette source se déplacera-t-elle si la lentille tourne d'un certain angle par rapport à un axe situé dans le plan de la lentille et passant par son centre optique ?

Que peut-on déterminer à l’aide de la formule des lentilles ? Mesure expérimentale de la distance focale d'un objectif en centimètres (mesure d Et F, calcul F).

Modèle de lentille et formule de lentille. Explorez tous les cas avec des démonstrations utilisant la formule et le modèle de lentille. Résultat dans le tableau :

d		d = 2F	F< d < 2F	d = F	d< F
F		2F	f > 2F		F< 0
image

Г = 1/(d/F - 1). 1) d = F, Г→∞. 2) d = 2F, Г = 1. 3) d→∞, Г→0. 4) d = F, Г = - 2.

Si la lentille diverge, où doit être placée la barre transversale ? Quelle sera l’image de l’objet dans cet objectif ?

Méthodes de mesure de la distance focale d'une lentille convergente :

1. Obtention d'une image d'un objet distant : , .

2. Si le sujet est en double mise au point d = 2F, Que d = f, UN F = d/2.

3. Utiliser la formule des lentilles.

4. Utiliser la formule .

5. Utiliser un miroir plat.

Applications pratiques des objectifs : on peut obtenir une image réelle agrandie d'un objet (projecteur de diapositives), une image réelle réduite et le photographier (appareil photo), obtenir une image agrandie et réduite (télescope et microscope), focaliser les rayons du soleil (station solaire ).

IV. Tâches:

1. A l'aide d'un objectif dont la focale est de 20 cm, on obtient l'image d'un objet sur un écran situé à 1 m de l'objectif. A quelle distance de l'objectif se trouve l'objet ? À quoi ressemblera l’image ?

2. La distance entre l'objet et l'écran est de 120 cm. Où placer une lentille convergente d'une focale de 25 cm afin d'obtenir une image nette de l'objet sur l'écran ?

§ 71 Tâche 16

1. Proposer un projet de mesure de la focale des verres de lunettes. Mesurez la distance focale de la lentille divergente.

2. Mesurez le diamètre du fil à partir duquel est constituée la spirale de la lampe à incandescence (la lampe doit rester intacte).

3. Une goutte d'eau sur le verre ou un film d'eau resserrant la boucle métallique fait office de lentille. Assurez-vous de cela en regardant les points, les petits objets et les lettres à travers eux.

4. À l’aide d’une lentille convergente et d’une règle, mesurez le diamètre angulaire du Soleil.

5. Comment positionner deux lentilles, dont l'une est convergente et l'autre diffusante, pour qu'un faisceau de rayons parallèles, passant à travers les deux lentilles, reste parallèle ?

6. Calculez la distance focale de la lentille de laboratoire, puis mesurez-la expérimentalement.

"Si une personne examine des lettres ou d'autres petits objets avec un verre ou un autre corps transparent placé au-dessus des lettres, et si ce corps est un segment sphérique, ... les lettres paraîtront plus grandes."

Roger Bacon

Leçon 64/14. TRAVAIL DE LABORATOIRE N°11 : « MESURE DE LA FOCALE ET DE LA PUISSANCE OPTIQUE D'UNE LENTILLE CONVERSANTE ».

OBJECTIF DE LA LEÇON : Apprendre aux étudiants à mesurer la distance focale et la puissance optique d'une lentille convergente.

TYPE DE LEÇON : Travaux de laboratoire.

ÉQUIPEMENT : Lentille convergente, écran, ampoule sur pied avec culot (bougie), mètre ruban (règle), alimentation, deux fils.

PLAN DE TRAVAIL:

1. Partie introductive 1-2 min

2. Brèves instructions 5 min

3. Achèvement des travaux 30 minutes

4. Résumer 5 min

5. Devoir 2-3 min

II. La distance focale d'une lentille convergente peut être mesurée de différentes manières :

1. Mesurez la distance de l'objet à l'objectif et de l'objectif à l'image ; à l'aide de la formule de l'objectif, vous pouvez calculer la distance focale : .

2. Après avoir reçu une image d'une source lumineuse distante () sur l'écran,
mesurer directement la distance focale de l'objectif ().

3. Si un objet est placé au double de la distance focale de l'objectif, alors l'image est également au double de la distance focale (ayant atteint l'égalité d Et F, mesurer directement la distance focale de l'objectif).

4. Connaître la distance focale moyenne de l'objectif et la distance de l'objet à l'objectif ( d), il faut calculer la distance de l'objectif à l'image de l'objet ( ft) et comparez-la à celle obtenue expérimentalement ( f e).

III. Progrès:

Non.	ré, m	f, m	F, m	F moyenne, m	D, mercredi	Caractère de l'image
1.
2.
3.
4.		f e	ft

Tâche supplémentaire e : Mesurer la distance focale de la lentille divergente : D = D 1 + D 2.

Tâche supplémentaire : Mesurez la distance focale de l'objectif en utilisant d'autres méthodes.

IV. Résumer.

V. Proposer un projet d'installation de chauffe-eau solaire à circulation naturelle et forcée.

"Toute science en développement constant ne grandit que parce que

que la société humaine en a besoin. »

SI. Vavilov

Leçon 65/15. DISPOSITIF DE PROJECTION. CAMÉRA.

OBJECTIF DE LA LEÇON : Présenter aux étudiants certaines des utilisations pratiques des lentilles.

TYPE DE LEÇON : Combiné.

EQUIPEMENT : Projecteur, caméra.

PLAN DE COURS:

1. Partie introductive 1-2 min

2. Enquête 10 min

3. Explication 20 min

4. Fixation 10 min.

5. Devoir 2-3 min

II.Enquête fondamentale :

1. Formule de lentille.

2. Mesurer la distance focale de l'objectif.

Tâches:

1. À quelle distance d'un objectif d'une focale de 12 cm doit-on placer un objet de manière à ce que son image réelle soit trois fois plus grande que l'objet lui-même ?

2. Un objet est situé à une distance de 12 cm d'une lentille biconcave de distance focale de 10 cm Déterminer à quelle distance de la lentille se trouve l'image de l'objet ? A quoi cela ressemblera-t-il?

Des questions:

1. Il y a deux flacons sphériques identiques et une lampe de table. On sait qu'un flacon contient de l'eau, l'autre contient de l'alcool. Comment déterminer le contenu des récipients sans recourir à la pesée ?

Le diamètre du Soleil est 400 fois plus grand que celui de la Lune. Pourquoi leurs tailles apparentes sont-elles presque les mêmes ?

3. La distance entre l'objet et son image créée par une lentille fine est égale à 0,5F Où F- la distance focale de l'objectif. De quelle image s’agit-il – réelle ou imaginaire ?

4. À l'aide d'un objectif, une image inversée d'une flamme de bougie est obtenue sur l'écran. Les dimensions linéaires de cette image changeront-elles si une partie de la lentille est masquée par une feuille de carton (prouver par construction).

5. Déterminer par construction la position du point lumineux si deux rayons, après réfraction dans la lentille, vont comme indiqué dans Figure 1.

6. Sujet donné UN B et son image. Déterminer le type de lentille, trouver son axe optique principal et la position des foyers ( Riz. 2).

7. Une image virtuelle du Soleil a été obtenue dans un miroir plat. Est-il possible de graver du papier avec ce « Soleil imaginaire » à l’aide d’une lentille collectrice ?

III. Un appareil de projection est un appareil conçu pour obtenir une image réelle et agrandie d'un objet. Schéma optique de l'appareil de projection sur la planche. À quelle distance de l'objectif un objet translucide doit-il être placé de manière à ce que son image réelle soit plusieurs fois plus grande que l'objet lui-même ? Comment est-il nécessaire de modifier la distance de l'objet à l'objectif si la distance de l'appareil de projection à l'écran augmente ou diminue ?