Обложка

31. Лупа и Телескоп

Избери решение на задача:

Задача 1 (безплатна)

Кратко решение

Решение

Когато гледаме обект, той заема определен зрителен ъгъл в нашето зрително поле. Колкото по-близо е обектът, толкова по-голям е зрителният ъгъл. Монетата, държана на 20-30 см, е много близо и заема голям зрителен ъгъл. Отдалечените обекти заемат по-малък зрителен ъгъл. Мозъкът ни възприема размера на обектите въз основа на зрителния ъгъл. Затова монетата изглежда по-голяма от далечните обекти. Тази разлика в зрителните ъгли създава илюзията, че монетата е по-голяма, въпреки че не е така.

Подробно решение

Стъпка 1: Разбиране на зрителния ъгъл

Когато гледаме обект, той заема определен зрителен ъгъл в нашето зрително поле. Този ъгъл се определя от размера на обекта и разстоянието до него. Колкото по-близо е обектът, толкова по-голям е зрителният ъгъл, който той заема.

Стъпка 2: Монетата и далечните обекти

Монетата, която държим на 20-30 см пред окото си, е много близо до нас. Затова тя заема голям зрителен ъгъл. В същото време, отдалечените обекти като хора, автомобили и сгради са много по-далеч от нас. Следователно, те заемат много по-малък зрителен ъгъл, въпреки че в действителност са много по-големи от монетата.

Стъпка 3: Илюзия за големина

Мозъкът ни възприема размера на обектите въз основа на зрителния ъгъл, който те заемат. Тъй като монетата заема по-голям зрителен ъгъл от далечните обекти, ние я възприемаме като по-голяма. Това е илюзия, породена от перспективата и разстоянието.

Стъпка 4: Аналогия

Можем да си представим, че протягаме ръката си към небето и се опитваме да закрием Луната с палеца си. Луната е много по-голяма от палеца ни, но е толкова далеч, че палецът ни може напълно да я закрие. Това е защото палецът заема по-голям зрителен ъгъл в нашето зрително поле.

Стъпка 5: Заключение

Монетата изглежда по-голяма от далечните обекти, защото се намира много по-близо до нас и заема по-голям зрителен ъгъл в нашето зрително поле. Тази разлика в зрителните ъгли води до илюзията, че монетата е по-голяма, въпреки че в действителност това не е така.

Най-важното от урока

Лупа: Една събирателна леща, която дава увеличен, изправен, въображаем образ на близки предмети.
Фотоапарат: Обектив (събирателна леща), който създава умален, обърнат, действителен образ върху светлочувствителна матрица.
Телескоп: Система от две събирателни лещи (обектив и окуляр) за наблюдение на далечни обекти, като ги прави по-ярки и по-големи.
Лупата е прост оптичен уред, който представлява събирателна леща с малко фокусно разстояние.
За да се наблюдава обект с лупа, той трябва да се постави между лещата и нейния фокус. Полученият образ е:
  • Увеличен
  • Изправен
  • Въображаем (не може да се проектира на екран)
Геометрична оптична диаграма, показваща формирането на образ от лупа (събирателна леща). На централна хоризонтална оптична ос е изобразена вертикална събирателна леща, обозначена с оптичен център (O) и два фокуса (F и F') симетрично от двете ѝ страни на равни фокусни разстояния. Вертикален обект, представен като изправена стрелка, е позициониран между лещата и левия фокус F, с основа върху оптичната ос. Два основни лъча тръгват от върха на обекта: един лъч успореден на оптичната ос, който след пречупване преминава през десния фокус F'; и един лъч през оптичния център на лещата, който продължава без отклонение. Тъй като пречупените лъчи се раздалечават, техните продължения назад (представени с прекъснати линии) се пресичат от същата страна на лещата като обекта, формирайки увеличен, изправен и въображаем образ (представен с прекъсната стрелка). Око е разположено от дясната страна на лещата, гледащо към този въображаем образ. Всички компоненти и лъчи трябва да бъдат ясно надписани.
Използва се от часовникари, бижутери и филателисти за разглеждане на малки детайли по предмети.
Какъв ще бъде образът, ако поставите предмет на разстояние по-голямо от фокусното разстояние на лупата?
Отговор: Ако предметът е извън фокуса, събирателната леща ще създаде действителен и обърнат образ, както при обектив на фотоапарат.
Фотоапаратът е оптичен уред, който "записва" образи върху светлочувствителна повърхност (матрица или филм).
Обективът на фотоапарата действа като събирателна леща, която фокусира светлината от далечни обекти. Полученият образ е:
  • Действителен (проектира се върху матрицата)
  • Обърнат
  • Умален
Два основни компонента контролират светлината: бленда (регулира размера на отвора) и затвор (регулира продължителността на осветяване - експозиция).
Схема на устройството на фотоапарат, включваща оптична ос, обектив, бленда, затвор и матрица. На хоризонтална оптична ос е разположен **обективът**, представен като вертикална събирателна леща с оптичен център (O) и обозначени фокусни точки (F и F'). Пред обектива, на разстояние по-голямо от 2F, е поставен обект (представен като изправена стрелка) с основа върху оптичната ос. Зад обектива, последователно по оптичната ос, са разположени **бленда** (като отвор с регулируем диаметър) и **затвор** (като преграда с променлива експозиция). Най-отзад е разположена **матрицата**, перпендикулярно на оптичната ос. **Лъчите от върха на обекта** се пречупват от обектива: един лъч, успореден на оптичната ос, преминава през F'; друг лъч преминава през оптичния център O без отклонение. Тези лъчи се пресичат, формирайки **действителен, умален и обърнат образ** (представен като обърната стрелка) върху **матрицата**. Всички компоненти, лъчи, обект и образ трябва да бъдат ясно надписани.
Когато снимате на тъмно, трябва ли времето на експозиция (през което затворът е отворен) да е по-голямо или по-малко?
Отговор: Трябва да е по-голямо, за да може повече светлина да достигне до матрицата и снимката да стане достатъчно светла.
Телескопът е оптичен уред за наблюдение на много далечни обекти (планети, звезди).
Състои се от две събирателни лещи:
  • Обектив: С голямо фокусно разстояние (\(f_O\)). Събира светлината от обекта и създава малък, действителен и обърнат междинен образ.
  • Окуляр: С малко фокусно разстояние (\(f_E\)). Действа като лупа, която увеличава междинния образ, създаден от обектива.
Телескопът прави далечните обекти да изглеждат по-ярки (защото събира повече светлина) и по-големи.
{Схема на телескоп-рефрактор. Показани са обектив и окуляр. Успоредни лъчи от далечен обект се събират от обектива и формират междинен действителен образ. Окулярът увеличава този образ, създавайки краен въображаем образ за наблюдателя.}
Коя леща в телескопа има по-голямо фокусно разстояние - обективът или окулярът?
Отговор: Обектива. Неговата цел е да събере светлина от голяма площ, затова има голямо фокусно разстояние и диаметър.

Задачи за упражнение

Лесна: Опишете с три думи образа, който се получава при наблюдение с лупа.
Отговор: Увеличен, изправен, въображаем.
Средна: Каква е основната прилика и каква е основната разлика между човешкото око и фотоапарата?
Прилика: И двете имат събирателна леща (очна леща/обектив), която създава действителен, умален и обърнат образ върху светлочувствителна повърхност (ретина/матрица). Имат и аналог на бленда (ирис).
Разлика: Окото фокусира чрез промяна на кривината на лещата, докато фотоапаратът фокусира чрез промяна на разстоянието между обектива и матрицата. Фотоапаратът има и затвор, който контролира времето за експозиция.
Трудна: Защо телескопът е съставен от две лещи (обектив и окуляр), а не само от една много силна лупа?
Наблюдаваните обекти са изключително далечни.
1. Събиране на светлина: Основната задача на телескопа е да събере колкото се може повече светлина, за да направи бледите обекти видими. Това се постига с обектив с голям диаметър.
2. Увеличение: Една леща не може едновременно ефективно да събира светлина и да предоставя голямо увеличение. Затова се използва система от две лещи: обективът събира светлината и създава първичен образ, а окулярът увеличава този образ, за да го разгледаме в детайли.

Надвий
домашното
с хиляди решения, уроци и тестове:

Математика

96605 решения

2102 уроци и тестове

Иконка Математика
4 клас
5 клас
6 клас
7 клас
8 клас
9 клас
10 клас
11 клас
12 клас

Литература

773 материали

Иконка Литература
5 клас
6 клас
7 клас
8 клас
9 клас
10 клас
11 клас
12 клас