1

Размещено на http://www.allbest.ru/

Управление образования администрации города Екатеринбурга МАОУ лицей №3

Оптические приборы - взгляни на мир вокруг

Исполнитель: ученица 8 "А" класса

Стенина Влада

Руководитель: учитель физики высшей к. к. магистр педагогики

Бредгауэр Вера Александровна

г. Екатеринбург 2015

ОПТИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ - устройства, в которых излучение какой-либо области спектра (ультрафиолетовой, видимой, инфракрасной) преобразуется (пропускается, отражается, преломляется, поляризуется). Отдавая дань исторической традиции, оптическими обычно называют приборы, работающие в видимом свете. При первичной оценке качества прибора рассматриваются лишь основные его характеристики: способность концентрировать излучение - светосила; способность различать соседние детали изображения разрешающая сила; соотношение размеров предмета и его изображения увеличение. Для многих приборов определяющей характеристикой оказывается поле зрения - угол, под которым из центра прибора видны крайние точки предмета.

Оптические приборы (ОП) выполняют многие задачи, а именно, наблюдения, измерения, регистрации каких-то явлений, управления и пр. Во всех случаях ОП дает нам возможность расширить наши познания об окружающем нас пространстве (мире), определить геометрические размеры или физические величины (температуру, яркость, плотность).

Значит, с помощью ОП можно получить информацию, которую невозможно получить без прибора. Поэтому основной функцией оптического прибора является получение качественней или количественной информации об окружающее нас мире. Полученная с помощью ОП информация может быть преобразована и использована для решения ряда задач.

Физически оптический прибор, как и оптическая система, есть совокупность оптических деталей (линз, призм, зеркал и др.), предназначенных для формирования пучка световых лучей. Каждая оптическая деталь системы ограничивается поверхностью, на которой лучи преломляются или отражаются. Поверхности могут быть плоскими, сферическими, цилиндрическими. В большинстве ОП применяются сферические и плоские поверхности.

Оптическая система изображается в виде оптической схемы, которая представляет собой схему взаимного расположения оптических деталей оптической системы. В оптической схеме указываются расположение деталей, их толщины и световые диаметры, перечень и наименование всех деталей, положение плоскостей предмета и изображения, координаты осей вращения вращающихся деталей, положение и размер диафрагм и зрачков, основные характеристики оптической системы (увеличение, поле зрения, фокусное расстояние и т. д).

Актуальность (значимость) темы

Оптические приборы очень интересная и познавательная тема, но у нас в учебнике 8 класса она отсутствует. И я захотела узнать о них большее. Эта тема актуальна, потому что оптические приборы это двери в неизведанные миры. С их помощью можно узнать очень многое о строении тела человека, как устроена звезда в космосе и многое другое.

Объект исследования

В этом проекте я исследую устройство и работу оптических приборов.

Предмет исследования

Оптические приборы часто используются нами. Мы делам фотографии, смотрим фильмы, в медицине с помощью микроскопов находят новые лекарства, а на космических станциях открывают новые звёзды. И это лишь малая часть того что позволяют нам делать такие приборы. Мы знали бы очень малую часть того что нас окружает если бы не оптические приборы помогающие совершать всё новые и новые открытия.

Цель

С помощью этого проекта я хочу узнать всё, что возможно об оптических приборах и на основе полученных знаний создать учебную презентацию, по которой затем смогут заниматься другие ученики.

Задачи

Узнать, что такое оптические приборы в целом;

Изучить историю возникновения первых оптических приборов;

Охарактеризовать виды оптических приборов;

Рассказать об элементах новизны в мире оптических приборов;

Создать в домашних условиях кинопроектор

Подвести итоги проекта.

Гипотеза

Если у настоящего кинопроектора хорошее воспроизведение изображения на экран, то и у сделанного в домашних условиях кинопроектора получаемая картинка будет воспроизводиться на экран в таком же качестве.

Методы исследования

Для своей работы я выбрала эмпирический метод исследования, поэтому в своей работе я буду рассказывать об элементах новизны и практической значимости устройств

Элементы новизны

Так как я выбрала для своего проекта эмпирический метод исследования, обо всех элементах новизны в мире оптических приборов я подробно расскажу в каждом разделе Главы l

Практическая значимость

Оптические приборы часто используются нами. Мы делам фотографии, смотрим фильмы, в медицине с помощью микроскопов находят новые лекарства, а на космических станциях открывают новые звёзды. И это лишь малая часть того что позволяют нам делать такие приборы. Мы знали бы очень малую часть того что нас окружает если бы не оптические приборы помогающие совершать всё новые и новые открытия.

История

Уже древние римляне обратили внимание на "увеличивающую силу" сосуда, наполненного водой. Они знали, что через него на солнце можно обжечься, зажечь огонь, хотя вода в нем не закипает.

Около 400 лет назад искусные мастера Италии и Голландии научились делать очки. Изобрел их безвестный стекольный мастер. Итальянские мастера в эту эпоху славились искусством шлифования стекла. Вслед за очками изобрели лупы для рассматривания мелких предметов. Это было очень интересно и увлекательно: вдруг увидеть во всех подробностях какое-нибудь просяное зернышко или мушиную ножку!

А изобретение зрительной трубы уходит в область сказочных преданий. Согласно одной магометанской легенде, на Александрийском маяке находилось огромное зеркало, при помощи которого можно было видеть корабли, отплывавшие из Греции. Однако вследствие кривизны Земли корабли были видны с этого маяка уже будучи довольно далеко от Греции. Если верить этому преданию, то можно предположить, что там использовалась комбинация большого вогнутого зеркала с линзой.

Любители оптики, усердно занимавшиеся изучением изображений, получающихся с помощью зеркал и линз, конечно, не могли не натолкнуться на мысль соединять несколько зеркал и линз, чтобы получать изображения. Из таких комбинаций постепенно получались труба и микроскоп. Первое описание оптического прибора было найдено в трудах монаха францисканского ордена, англичанина, Роджера Бэкона. Но из них можно заключить только то, что Бэкон знал увеличивающее действие выпуклых линз, установил, что вогнутые зеркала фокусируют параллельные пучки в точку, лежащую между центром и вершиной зеркала, представлял возможность сочетания линзы и зеркала, выдвинул идею создания зрительной трубы и первым дал ее описание в 1268 г.

Реализуя свою мечту рассмотреть неуловимое глазом, итальянский художник, ученый и изобретатель Леонардо да Винчи в 1509 г. дал описание и рисунок двухлинзовой зрительной трубы, разработал станки для шлифования линз, первым выполнил графические построения хода лучей в линзах. Оптические усовершенствования его не были реализованы в то время и остались неизвестными.

Итальянский врач Фракасторо из Вероны в своем труде, появившемся в 1538 г., утверждает, что можно видеть предметы гораздо ближе и в увеличенном виде, положив одну над другой две линзы. Если понимать "над" буквально, то это означает, что им высказана идея создания микроскопа.

Еще точнее пишет итальянский изобретатель Джамбаттиста делла Порта в 1558 г. в своей "Естественной магии": "Посредством вогнутого стекла ясно видны далекие предметы, при помощи выпуклого - близкие. Если правильно соединить оба рода этих стекол, то как близкие, так и далекие предметы кажутся больше и яснее". Зрительная труба, которую описывает Порта, должна была увеличивать очень слабо. В результате в 1608 г. в голландии были поданы заявки на выдачу патента на изобретение зрительной трубы почти одновременно несколькими исследователями - Липперсгеем, Я. Мециусом, Хансом и Захарией Янсенами. Однако это изобретение имело военное значение и было засекречено. Слух об изобретении трубы, позволяющей ясно видеть отдельные предметы, натолкнул Г. Галилея на размышления об устройстве такого прибора. Он независимо от голландских ученых создал свою зрительную трубу в 1609 г. и использовал ее для наблюдения на суше и на море, а главное, направив ее на небо, достиг замечательных результатов: открыл спутники Юпитера, пятна на Солнце, отдельные звезды Млечного Пути и т.д. В результате этого долгое время честь изобретения зрительной трубы приписывали Г. Галилею. В наши дни схема зрительной трубы, называемой иногда голландской или галилеевой, применяется в основном в биноклях с небольшим увеличением.

Галилей был первым ученым, серьезно отнесшимся к идее создания оптических приборов. Организовав мастерские по производству зрительных труб в 1624 г., Г. Галилей создал микроскоп. Тубусы его приборов изготавливались из бумаги, неудивительно, что такие приборы быстро приходили в негодность, линзы выпадали и разрушались. Однако эти приборы пользовались большой популярностью, ведь за короткий срок Г. Галилей стал поставщиком оптических приборов в известные европейские дворы.

А современные зрительные трубы для астрономических и наземных наблюдений обычно построены по схеме И. Кеплера. В 1611 г.И. Кеплер предложил зрительную трубу, которая состояла из двух выпуклых линз. Одна из них дает действительное изображение предмета. Это изображение увеличивает вторая линза. Получаемое изображение - обратное. Поэтому такая зрительная труба неудобна для рассматривания земных предметов.

Другую форму трубы предложил в 1645 г. капуцинский монах Ширль из Богемии. Эта труба имела преимущество перед трубой И. Кеплера, т.к. благодаря добавлению двух внутренних линз, которые переворачивают изображение, стала удобной и для наземных наблюдений. Ширль первый назвал линзу, обращенную к предмету, - объективом, а обращенную к глазу, - окуляром.

Антони Ван Левенгук, нидерландский натуралист, научился изготовлять линзы с 150-300 - кратным увеличением. Использовал он их в микроскопе. В 1673 г. Левенгук первый пронаблюдал и зарисовал микроорганизмы в капельке воды, капиллярные сосуды в хвосте головастика, красные кровяные тельца и сотни других удивительных вещей, о которых никто и не подозревал. Современные микроскопы дают увеличение в полторы-две тысячи раз, а электронные - даже в миллион раз.

Виды оптических приборов

Лупа Микроскоп Телескоп

Фотоаппарат Бинокль Проектор

Кинопроектор

Лупа

Оптический прибор, предназначенный для увеличения и наблюдения мелких предметов. Липа - это двояковыпуклая линза. Наблюдаемый предмет помещают от лупы на расстоянии, немного меньшем её фокусного расстояния. В этих условиях лупа даёт прямое, увеличенное и мнимое изображение оптическое предмета. Используется во многих областях человечес кой деятельности, в том числе биологии, медицине, археологии, банковском и ювелирном деле, криминалистике, при ремонте часов и радиоэлектронной техники. Основными параметрами лупы являются диаметр лупы и фокусное расстояние. Обычно применяются лупы с фокусным расстоянием ~2-20 см. Иногда вместо фокусного расстояния используется оптическая сила, выраженная в диоптриях.

Классификация луп

Различают их в зависимости от значения основных параметров лупы:

· малого,

· среднего и

· большого увеличения;

в зависимости от назначения:

· просмотровую,

· измерительную,

· зерновую,

· часовую,

· текстильную,

· лупу для просмотра кадра

Микроскоп

МИКРОСКОП - (от греч. mikros малый и skopeo смотрю), оптический инструмент для изучения малых предметов, недоступных непосредственному рассмотрению невооруженным глазом. Различают простой М., или лупу, и сложный М., или микроскоп в собственном смысле. Лупа употребляется обычно для более грубого изучения мелких деталей и дает сравнительно-небольшие увеличения (прямые мнимые); сложный Микроскоп употребляется для более тонкого изучения деталей строения и дает обратное увеличенное и мнимое изображение, слагающееся из двух моментов: увеличения передней оптической системы Микроскопа-объектива, дающего обратное действительное увеличенное изображение, и увеличения второй системы окуляра, дающего увеличенное прямое мнимое изображение. Современные типы Микроскопов являются результатом длительного процесса усовершенствования как оптических, так и механических частей инструмента Искусство изготовления оптических стекол связано сшлифовкой камней, известной еще в очень древние времена. Первые сведения о применении оптических стекол также относятся к глубокой древности, и еще в раскопках Ниневии найдены указания на применение двояковыпуклых собирающих линз, приготовленных из горного хрусталя.

Телескоп

Телескомп

астрономический оптический прибор, предназначенный для наблюдения небесных тел: звёзд, планет, туманностей, метеоров, комет, искусственных спутников и т.п. По оптической схеме различают три основныхтипа телескопов: телескоп-рефрактор, телескоп-рефлектор и зеркально-линзовый телескоп.

Рефракторами называют телескопы с линзовыми объективами. Своей оптической схемой и конструкциейони напоминают обычную зрительную трубу. Рефрактор был первым оптическим прибором с достаточнобольшим увеличением, пригодным для астрономических наблюдений. Впервые с этой целью егоиспользовал Г. Галилей в 1609 г. Правда, телескоп Галилея обеспечивал увеличение всего в 32 раза. Современные рефракторы дают увеличение наблюдаемых объектов в 500 и более раз. Применяются они восновном для визуальных наблюдений и фотографирования небесных тел.Т. н. фотографическиерефракторы (или астрографы) по существу представляют собой большой фотоаппарат: кассета сфотоплёнкой помещается в фокальной плоскости объектива телескопа.

К наиболее крупным линзовым телескопам относятся, напр., рефрактор Йёрксской астрономическойобсерватории в США (объектив диаметром 1.05 м) и рефрактор Пулковской обсерватории (D = 0.65 м).

Рефлекторами называют телескопы с зеркальными объективами. Такой объектив представляет собойвогнутое параболическое зеркало; изображение наблюдаемого объекта получается в его главном фокусе. Врефлекторах с зеркалом диаметром более 2.5 м в главном фокусе иногда размещают кабину наблюдателя. В меньших рефлекторах для удобства наблюдения световые лучи, несущие изображение, отражаются дополнительным плоским зеркалом в окуляр, который находится сбоку от трубы телескопа. Рефлекторы выгодно отличаются от рефракторов отсутствием хроматической аберрации (окрашенности контуров изображений) и большим увеличением благодаря большим размерам зеркального объектива по сравнению слинзовым. Применяются гл. обр. для фотографирования неба и спектральных наблюдений, реже - для визуальных наблюдений. Наибольшими из зеркальных телескопов считаются, напр., рефлектор Специальной астрофизической обсерватории на Северном Кавказе (диаметр главного зеркала 6 м), рефлектор Маунт-Паломарской астрономической обсерватории в США (D = 5 м), рефлектор Крымской астрофизической обсерватории (D = 2.6 м).

В зеркальнолинзовых телескопах объектив представляет собой оптическую систему, состоящую изсферических или эллиптических зеркал и линз. Основную роль в образовании изображения играют зеркала, а линзы служат гл. обр. для коррекции искажений, вносимых зеркалами. По сравнению с линзовым из еркально-линзовые объективы имеют бомльшие фокусные расстояния при меньших размерах всего прибораи лучше исправляют хроматические аберрации. Широко известны телескоп Шмидта (изобретён немецкимоптиком Б. Шмидтом в 1929 г.) и телескоп Максутова (создан российским учёным Д.Д. Максутовым в 1941 г.). Зеркально-линзовые телескопы пригодны для любых наблюдений. Наиболее крупные телескопы этого типа сглавным зеркалом диаметром 1 м установлены в Абастуманской астрофизической обсерватории (Грузия) ина горе Серро-Робле (Чили).

Фотоаппарат

Фотоаппарат - устройство для получения и фиксации неподвижных изображений материальных объектов при помощи света. Фотоаппараты общего назначения используются для художественной, репортажной и бытовой фотосъёмки, съёмок групп людей, портретной и пейзажной съёмки, фотоохоты (фоторужьё, охотничья камера), съёмки спортивных соревнований и т.п. Так же существуют: Зеркальный фотоаппарат Дальномерный фотоаппарат Компактная камера

Проектор

Проектор световой прибор, перераспределяющий свет лампы с концентрацией светового потока на поверхности малого размера или в малом объёме. Проекторы являются в основном оптико-механическими или оптическо - цифровыми приборами, позволяющими при помощи источника света проецировать изображения объектов на поверхность, расположенную вне прибора экран. Появление проекционных аппаратов обусловило возникновение кинематографа, относящегося к проекционному искусству прибор светового потока поверхность экран кинематографа проекционному искусству

В первой главе своей работы я рассказала практически обо всех видах оптических приборов и области их применения. Изучила историю возникновения оптики. Узнала, что первыми были изобретены очки и лупа, затем последовала зрительная труба, микроскоп и телескоп. Затем изобрели фотоаппарат, проектор и кинопроектор. У каждого вида прибора есть свои подвиды, так например, у лупы их целых 6, а у фотоаппарата 4. Какждый оптический прибор очень важен. Если бы, какой то из них не был изобретён, возможно, сейчас не существовали многие профессии, и мы бы знали в разы меньше о мире окружающем нас. Например, благодаря микроскопу было изобретено многое количество вакцин от болезней, а с помощью первых фотоаппаратов было сделано огромнейшее число фотографий прошлого, из-за которых мы знаем истории наших предков. На космических станциях специалисты продолжают исследовать нашу вселенную, отрывая новые звёзды и планеты, а кинопроектор даёт нам возможность насладиться просмотром любимых фильмов. Без оптических приборов наша жизнь была бы скучна.

В практической части своего проекта я решила создать мини-кинопроектор своими руками из самых обычных и подручных средств. Поискав в интернете информацию, я нашла большое множество видео - уроков и пошаговых инструкций, чтобы сделать кинопроектор.

Кинопроектор своими руками

Кинопроектор (кинопроекционный аппарат) - аппарат, предназначенный для проецирования кинофильмов на экран. Принцип действия. Кинопроектор транспортирует киноленту с подающей бобины на принимающую, обеспечивая прерывистое движение её в фильмовом канале и равномерное, с помощью маховика на валу гладкого барабана в звукочитающей системе. При этом осветительно-проекционная система осуществляет проекцию изображения находящегося в кадровом окне кадра на экран и перекрытие светового потока обтюратором на время перемещения киноплёнки.

оптический прибор лупа деталь

Литература

1. http://dic. academic.ru/dic. nsf/enc_psychology/487/Методы

2. https: // ru. wikipedia.org/wiki/%CE%EF%F2%E8%F7%E5%F1%EA%E8%E5_%EF%F0%E8%E1%EE%F0%FB

3. http://dic. academic.ru/dic. nsf/enc_colier/6657/ОПТИЧЕСКИЕ

4. http://www.ligis.ru/tech_91. htm

5. http://www.myshared.ru/slide/143207/

6. http://life-prog.ru/1_28571_ponyatie-ob-opticheskom-pribore.html

7. http://skate. prom.ua/a149966-istoriya-vozniknoveniya-opticheskih.html

Размещено на Allbest.ru