Фізика і хімія в побуті. Підручник для осіб з особливими освітніми потребами (F70). 10 клас. Тороп

§ 11. Оптичні прилади

Оптика — розділ фізики, який вивчає світло. Оптика описує, як створюється світло та як воно поширюється. Важливою частиною оптики є вивчення того, що відбувається, коли світло потрапляє на різні поверхні. Коли світло потрапляє на поверхню, воно може відбиватися, заломлюватися або поглинатися.

Відбиття відбувається, коли світло потрапляє на поверхню та відбивається назад. Завдяки відбитому світлу зображення з’являються в дзеркалах та на інших гладких, блискучих поверхнях.

Заломлення відбувається, коли світло змінює напрямок або згинається, коли воно переходить від одного матеріалу до іншого. Наприклад, світло, що поширюється в повітрі, заломлюється, коли потрапляє на воду. Це може змусити соломинку в склянці з водою виглядати зігнутою на поверхні води (мал. 63).

Мал. 63. Заломлення світла на прикладі соломинки у воді

Мал. 64. Приклади оптичних приладів

Деякі поверхні не відбивають і не заломлюють світло. Вони поглинають або приймають світло. Це призводить до нагрівання поверхні. Наприклад, тротуар нагрівається в спекотний сонячний день, тому що він поглинає світло.

Дзеркала та лінзи є важливими інструментами в оптиці, оскільки вони відбивають і заломлюють світло (мал. 64). Окуляри, збільшувальні стекла, телескопи та біноклі мають лінзи або дзеркала. Вони змінюють те, як люди бачать речі, контролюючи, як світло потрапляє в око.

За відсутності джерела світла неможливо нічого побачити. Якщо з’являються джерела світла, то ми бачимо не тільки саме джерело світла, але і предмети, які відбивають світло, що потрапляє на них (мал. 65).

Ви помічали, що коли ви проходите повз вікно при певному освітленні, ви бачите себе у вікні? Але якщо ви пройдете повз те саме вікно в інший час доби, ви не зможете побачити себе! Коли ви бачите себе у вікні, це називається відображенням.

Мал. 65. Ми бачимо об’єкти тільки коли є джерело світла

Коли світло потрапляє на поверхню, воно відбивається назад — це називається відображенням. Щоб ми могли побачити поверхню, світло має відбитися від неї та потрапити в наші очі. Різні поверхні відбивають світло по-різному. Світло відбивається від поверхні під тим самим кутом, під яким воно падає на неї, і нерівні поверхні розсіюють світло більше, ніж гладкі поверхні. Дзеркала настільки гладкі, що чітко відбивають світло, і це дозволяє нам бачити своє власне відображення (мал. 66).

Мал. 66. Відображення у дзеркалі

Дзеркало — гладка поверхня, на якій відображаються зображення предметів, що знаходяться поруч. Більшість дзеркал — це лист скла з блискучим металевим покриттям на тильній стороні.

Поява зображення в дзеркалі називається відображенням. Відбиття відбувається, коли світло потрапляє на поверхню. Якщо світло не може пройти через поверхню, воно відбивається. Більшість поверхонь трохи поглинають і відбивають світло. Однак дзеркала відбивають майже все світло, яке на них потрапляє. Металеве покриття на тильній стороні викликає відблиски.

Коли ви стоїте перед дзеркалом, ваше тіло відбиває в дзеркалі візерунки світла. Ці візерунки світла відбиваються від дзеркала і повертаються до ваших очей. Потім ваш мозок інтерпретує або зчитує візерунки світла як зображення вас у дзеркалі.

Більшість дзеркал пласкі. Їх називають пласкими дзеркалами. Зображення в пласкому дзеркалі перевернуті. Наприклад, якщо ви піднімете праву руку, дивлячись у дзеркало, здається, що ви підняли ліву руку. Люди користуються пласкими дзеркалами, щоб перевірити свій зовнішній вигляд.

Інші дзеркала вигнуті. Опуклі дзеркала вигинаються назовні, як купол. Вони змушують об’єкти виглядати перевернутими та меншими за їхні фактичні розміри. Увігнуті дзеркала вигинаються всередину, як чаша. На відстані вони змушують предмети виглядати перевернутими. Проте поблизу об’єкти більші за їхні фактичні розміри (мал. 67).

Мал. 67. Увігнуте та опукле дзеркала. Приклад увігнутого дзеркала

Дзеркала виготовляють на заводах за допомогою спеціального обладнання. Спочатку скло полірують і очищають. Далі тильна сторона скла покривається тонким шаром срібла, алюмінію або іншого металу. Потім метал покривають міддю, лаком або фарбою, щоб захистити його від подряпин.

В природі також можна зустріти дзеркальні поверхні, які відображають зображення. Кращим прикладом дзеркальної поверхні в природі є поверхня спокійної води (мал. 68).

Лінза — це шматок скла або іншого прозорого матеріалу, вигнутий з одного або обох боків. Зазвичай лінза має форму кола. Лінзи використовуються для викривлення світла. Завдяки цьому об’єкти, які видно через лінзу, виглядають більшими або меншими, ніж вони є насправді. Телескопи, біноклі, мікроскопи, камери та окуляри мають одну або декілька лінз.

Мал. 68. Відображення від «природного» дзеркала

Мал. 69. Опукла та увігнута лінзи

Опукла лінза згинає промені світла назустріч один одному. Увігнута лінза розсіює світлові промені (мал. 69).

Завдяки опуклій лінзі предмети виглядають більшими та віддаленими. Опуклі лінзи коригують далекозорість. Увігнута лінза робить предмети меншими та ближчими. Увігнуті лінзи коригують короткозорість (мал. 70).

Мал. 70. Опукла та увігнута лінзи

Частіше в оптичних приладах використовувати змішані форми лінз (мал. 71) Збільшувальне скло — це простий оптичний прилад.

Мал. 71. Використання змішаної форми лінз у камері фотоапарата

Багато оптичних приладів використовують одну і ту ж основну ідею викривлення світла, щоб світло виглядало так, ніби воно походить від іншого (зазвичай більшого або ближчого) об’єкта.

Лінзи та дзеркала мають широке використання у побуті та техніці. Люди використовують дзеркала та лінзи для безпеки. Виробники автомобілів розміщують дзеркала з боків транспортних засобів, щоб водій мав кращий огляд руху. Співробітники служби безпеки можуть використовувати дзеркала для огляду «темних» зон гаража.

Для корекції зору окулісти використовують лінзи. Окуляри або контактні лінзи, які вони виготовляють, перенаправляють світло в око певним чином, щоб сітківка людини могла створити чіткіше зображення об’єкта, який людина бачить.

Вчені використовують лінзи та дзеркала в таких інструментах, як телескопи та мікроскопи. Це дозволяє вченим досліджувати об’єкти, які надзвичайно малі або знаходяться надто далеко, щоб люди могли їх добре бачити без сторонньої допомоги. Телескопи, фотоапарати, біноклі, телефони, проектори, окуляри нічного бачення також містять в собі лінзи.

Конспект учня (запиши в зошит)

ТЕМА. ОПТИЧНІ ПРИЛАДИ

Оптика — розділ фізики, який вивчає світло.

Коли світло потрапляє на поверхню, воно може відбиватися, заломлюватися або поглинатися.

Відбиття відбувається, коли світло потрапляє на поверхню та відбивається назад.

Заломлення відбувається, коли світло змінює напрямок або промінь згинається, коли воно переходить від одного матеріалу до іншого.

Дзеркало — гладка поверхня, на якій відображаються зображення предметів, що знаходяться поруч.

Лінза — це шматок скла або іншого прозорого матеріалу, вигнутий з одного або обох боків.

Подумай та дай відповідь

• 1. Що вивчає оптика?
• 2. Наведіть приклади оптичних приладів.
• 3. Поясніть, як відбувається відбиття світла?
• 4. Поясніть, як відбувається заломлення світла?
• 5. Чи можемо ми побачити об’єкти при повній відсутності джерело світла?
• 6. Що таке дзеркало?
• 7. Як використовують дзеркала?
• 8. Що таке лінзи? Які типи лінз ви знаєте?
• 9. Як використовують лінзи?

Світлові ілюзії, або обман зору!

Мал. 72. Оптичні ілюзії

Перевір себе!

Записуй до зошита тільки номер запитання та літеру, яка позначає правильну відповідь. Наприклад, 1 а; 2 в; ...

1. За допомогою лінзи можна _________.

• а) показувати великі зображення на екрані;
• б) бачити речі, які знаходяться далеко;
• в) бачити дуже дрібні речі;
• г) виправити поганий зір;
• д) все вищеперераховане.

2. Коли світло потрапляє на поверхню, воно може _________.

• а) відбиватися;
• б) заломлюватися;
• в) поглинатися;
• г) все вищеперераховане.