ČOČKY-opakování

Fyzika, 3. nebo 4.ročník, SOŠpořadové číslo 160

„Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a

státním rozpočtem České republiky.“

OPTICKÉ ČOČKY

- jsou základními zobrazovacími prvky většiny optických přístrojů

- jsou nejčastěji skleněné nebo z plastu

- použitý materiál je charakterizován

indexem lomu n

•Základní dělení čoček vychází z toho, jak působí na prošlý rovnoběžný optický svazek.

•Spojné čočky neboli spojky mění svazek na sbíhavý, takže paprsky se za nimi protínají v bodě označovaném jako ohnisko obrazové. Vzniká tak skutečný obraz předmětu.

•Rozptylné čočky neboli rozptylky mění svazek na rozbíhavý, který zdánlivě vychází z ohniska předmětového – F před čočkou. Vzniká tak zdánlivý obraz předmětu.

ZÁKLADNÍ DRUHY ČOČEK Spojky Rozptylky

Spojky:

 — dvojvypuklá (bikonvexní) — ploskovypuklá (plankonvexní) — dutovypuklé (konkávkonvexní)

Rozptylky:

 — dvojduté (bikonkávní) — ploskoduté (plankonkávní) — vypukloduté(konvexkonkávní)

Zařaďte čočky mezi spojky nebo rozptylky:

Ploskodutá Spojka rozptylka

Dutovypuklá spojka rozptylka

Základní prvky čočky

F(F´)–ohnisko předmětové-v polorovině předmětu (obrazové)f(f´)– ohnisková vzdálenost předmětová (obrazová) r1, r2 – poloměry křivosti optických ploch, n – index lomu čočkyoptická osa–spojnice ohnisek a středů křivosti optických ploch

Vztah pro určení ohniskové vzdálenosti čočky

21

111

1

rrn

f

.

Optická mohutnost čočky

*je převrácená hodnota ohniskové vzdálenosti

*fyzikální jednotka je metr na -1,

*jednotka dioptrie se používá pro optickou mohutnost čoček do brýlí

*optická mohutnost spojek je kladná, rozptylek záporná

Dmf

1;1 1

Příklady

• +1D je optická mohutnost spojky s ohniskovou vzdáleností 1m

• -2 D je optická mohutnost rozptylky s ohniskovou vzdáleností 0,5m

• Určete optickou mohutnost rozptylky s ohniskovou vzdáleností 0,4m.

• Výsledek: 2,5D

Konstrukce obrazu tenkou čočkou

• Nejjednodušší popis šíření paprsků čočkou poskytuje geometrická optika.

a) paprsek rovnoběžný s optickou osou se láme do obrazového ohniska

b) paprsek procházející předmětovým ohniskem je po lomu rovnoběžný s optickou osou

c) paprsek procházející optickým středem čočky se neláme, prochází v původním směru

Konstrukce obrazu y´předmětu y spojkou:a, a´ - vzdálenost předmětu, obrazu od středu

čočky

Je-li vzdálenost předmětu a = 2. f , pak velikost obrazu y´ = y, a´=a

Vlastnosti obrazu: závisí na vzdálenosti předmětu a od optického středu čočky

• a > 2.f obraz je skutečný, převrácený a zmenšený

• a = 2.f obraz je skutečný, převrácený stejně veliký odpovídá uvedenému obrázku

• 2.f > a >f obraz je skutečný, převrácený a zvětšený

Nakreslit -DÚ

Nakreslit DÚ

• a = f obraz vzniká v nekonečnu

• f > a obraz je zdánlivý, vzpřímený a zvětšený

Nakreslíme na tabuli

Rozhodněte o vlastnostech obrazu vytvořeného tenkou spojkou s ohniskovou vzdáleností f = 20 cm, je li vzdálenost předmětu od tělesa čočky a = 30 cm:

a) obraz je převrácený, zmenšený, skutečný

b) obraz je převrácený, zvětšený, skutečný

Odpověď a) Odpověď b)

Konstrukce obrazu y´předmětu y rozptylkou:a, a´ - vzdálenost předmětu, obrazu od středu

rozptylky

Vlastnosti obrazu:

při všech hodnotách vzdálenosti předmětu a od optického středu rozptylky vzniká obraz zdánlivý vzpřímený a zmenšený.

DÚ – nakreslit obraz předmětu pro polohu předmětu a < f´

Vlastnosti obrazu lze zjistit i výpočtem

- Zobrazovací rovnice čočky

faa

1

´

11

Z – příčné zvětšení obrazu

a

a

y

yZ

''

Z < 0 obraz je převrácený, Z > 0 obraz je vzpřímený, | Z | > 1 obraz je zvětšený, | Z | < 1 obraz je zmenšený, | Z | = 1 stejně velký.

Výpočtem zjistěte vlastnosti obrazu předmětu výšky 4cm vytvořeného tenkou spojkou s ohniskovou vzdáleností f = 20 cm, je li vzdálenost předmětu od tělesa čočky a = 30 cm. Předmět je kolmý k optické ose.

Výsledky:• a´= 60cm, obraz je skutečný

• Z = -2 , obraz je převrácený

• | Z | = 2 obraz je zvětšený 2x, y´= 8 cm

Závěr:

Zobrazení tenkou čočkou jsme řešili jen pro paprsky v malé vzdálenosti od optické osy čočky, tj.paprsky,které s ní svírají malé úhly.

Jsou-li paprsky ve větší vzdálenosti, vzniká tzv. otvorová vada - obraz je málo ostrý. Tuto vadu lze odstranit zúžením svazku paprsků pomocí kruhové clony.

Použitá literatura: Lepil O.: Fyzika pro gymnáziá – optika, Wikipedia – internetová encyklopedie.

Tuto prezentaci lze použít v neziskových organizacích.

Zpracovala: RNDr.Anna Zimáňová, SOŠ a SOU, Česká Lípa