Transcript SV*TLO, ZRAK - Lide na UHK

SVĚTLO, ZRAK
SVĚTLO
• Světlo je elektromagnetické vlnění.
• Charakteristickou vlastností je vlnová délka l.
• Světlo určité vln. délky charakterizuje barva
světla.
• Okem vnímáme světlo v intervalu 390nm–770 nm.
• Rychlost světla ve vakuu c = 3.108 m/s.
• Světlo se šíří přímočaře!
• Světlo, které nedopadá do našeho oka, nevidíme!
• Bílé světlo je směs barev – spektrum.
• Skládání a rozklad barev.
Vlnové délky jednotlivých barev spektra
Skládání barev
Rozklad světla hranolem
• Zdroje světla
• Většina předmětů nevydává vlastní světlo. Věci
vypadají barevně, protože odrážejí pouze některé
barvy a ostatní barvy pohlcují.
• Například červená židle se nám zdá červená,
protože odráží z celého spektra jen červené světlo
a ostatní barvy pohlcuje.
• Filtry jsou kusy umělé
hmoty či skla, které
propouštějí pouze světlo
určité barvy.
Např. červený filtr
propouští červené světlo a
ostatní barvy pohlcuje.
Lom ke kolmici
Lom od kolmice
Index lomu optického prostředí n je tedy daná poměrem rychlosti
světla ve vakuu c a rychlosti světla v v daném prostředí.
Pro index lomu platí: n = c/v
Index lomu vzduchu: n = 1,00
Index lomu vody: n = 1,33
Známé pořekadlo „Hůl do vody vnořená, zdá se býti zlomená“
vychází z našeho způsobu vnímání. Lidský mozek nedovede
vyhodnotit lom na rozhraní dvou prostředí a automaticky si
paprsky prodlouží.
Náměty na jednoduché pokusy
•
•
•
•
•
•
•
Prasátka ze zrcátek
Kolik obrazů svíček pomocí 2 zrcátek?
Newtonův barevný kotouč – skládání barev
Jak vyšmoulat duhu?
Jak vyrobit jednoduchý periskop?
Kouzelná krabička
Lom světla
Zrcadla
• Rovinné zrcadlo - Obraz vytvořený rovinným
zrcadlem je vždy zdánlivý, vzpřímený, stejně
veliký jako předmět a souměrný s předmětem
podle roviny zrcadla. Obraz vzniká ve stejné
vzdálenosti, v jaké je předmět před zrcadlem.
Duté a vypuklé zrcadlo
• Duté zrcadlo - paprsky rovnoběžné s optickou
osou se odrazí po dopadu na zrcadlo do
ohnisko F (f ohnisková vzdálenost, V - vrchol
zrcadla). Dutá zrcadla se používají v lékařství
nebo v reflektorech automobilů.
• Vypuklé zrcadlo - paprsky rovnoběžné
s optickou osobu se odrážejí, jako by vycházely
z ohniska za zrcadlem. Vypuklé zrcadlo se
používá například jako zpětné zrcátko
automobilu
nebo
na
nepřehledných
křižovatkách.
Zrcadlo
duté
Předmětová
vzdálenost
a<f
a=f
Zvětšený,
přímý,
virtuální
Obraz neexistuje
f < a < 2f
Zvětšený,
převrácený, reálný
a = 2f
Shodný, převrácený,
reálný
Zmenšený,
převrácený, reálný
a > 2f
vypuklé
Vlastnosti obrazu
lib.a
Zmenšený,
virtuální
přímý,
Čočky
• Čočky jsou předměty z průhledného materiálu
(nejčastěji skla), které mění rovnoběžný
světelný paprsek na sbíhavý nebo rozbíhavý
svazek.
• Rozlišujeme dva druhy čoček: spojky a
rozptylky.
Spojky
• Spojky jsou čočky, které mění rovnoběžný světelný
svazek na sbíhavý. Paprsky se za spojkou protínají v
ohnisku.
• Optická mohutnost čočky se označuje j. Je
definována jako převrácená hodnota ohniskové
vzdálenosti f dané čočky, tzn. j = 1/f. Jednotkou
optické mohutnosti je dioptrie, značka D.
Rozptylky
• Rozptylky jsou čočky, které mění rovnoběžný
světelný svazek na rozbíhavý, který zdánlivě
vychází z ohniska před čočkou – vytvářejí
zdánlivý a zmenšený obraz. V praxi se
používají například v brýlích a dalekohledech.
Čočka
spojka
Předmětová
vzdálenost
a > 2f
a = 2f
2f > a > f
a<f
rozptylka
lib.a
Vlastnosti obrazu
Skutečný,
převrácený,
zmenšený
Skutečný,
převrácený, shodný
Skutečný,
převrácený,
zvětšený
Neskutečný, přímý,
zvětšený
Neskutečný, přímý,
zmenšený
Optické přístroje
• Nejjednodušším optickým přístrojem je lupa (jednoduchá
spojná čočka). Lupa se používá k pozorování drobných
předmětů, které nemůžeme běžně pozorovat pouhým
okem. Lupa má ohniskovou vzdálenost menší než 25 cm.
Lupou můžeme pozorovat zvětšený, vzpřímený a
neskutečný obraz předmětu. Běžně lupy zvětšují až 10x.
• Dalekohled je optický přístroj, který zvětšuje zorný úhel při
pozorování vzdálených předmětů. Skládá se vždy z objektivu
a okuláru. Jako objektiv lze použít i zrcadlo (reflektor) nebo
používáme čočky (refraktory).
• Mikroskop je centrovaná optická soustava složená
z objektivu (u pozorovaného předmětu) a okuláru (u oka).
Objektiv i okulár jsou tvořeny spojnými optickými
soustavami, v nejjednodušším případě jsou to jednoduché
spojky.
OKO
• Zrak je jedním z nejdůležitějších smyslů člověka.
Jeho orgánem je oko.
• Lidské oko je vlastně jednoduchá optická
soustava, která se skládá z čočky – spojky
s proměnnou ohniskovou vzdáleností a sítnice,
která představuje stínítko.
• Na sítnici se zobrazuje ostrý, zmenšený a
obrácený obraz. Zrakovým nervem je pak tento
obraz převeden do mozku, který si jej převrátí.
• Na sítnici jsou dva typy buněk - tyčinky a čípky. Čípky
jsou pro barevné vidění, tyčinky umožňují vidění za
šera a tmy. Tyčinek je na sítnici cca 130 milionů, čípků
cca 7 milionů.
• V místě, kde se spojují vlákna zrakového nervu je tzv.
slepá skvrna. Je to místo, kde nejsou žádné světločivné
buňky a kde tedy nevzniká žádný obraz.
• Asi 4 mm od ní je tzv. žlutá skvrna, která je naopak
místem nejostřejšího vidění.
• Od zobrazení předmětu na sítnici a jeho identifikaci
v mozku uplyne přibližně 20 ms – setrvačnost oka.
• Konvenční zraková vzdálenost – 25 cm.
• Zásady péče o zrak.
• Oči dospělého člověka jsou od sebe vzdáleny přibližně
7 cm, takže má každá zornice trochu rozdílný úhel
pohledu a vidí proto poněkud jiný obraz. V mozku se
oba obrazy spojí v jeden a z malých odchylek mozek
"vypočítá" trojrozměrný dojem.
Vady oka
• Krátkozrakost
korekce - rozptylky
• Dalekozrakost
korekce - spojky
Náměty na cvičení, hry a pozorování
•
Detektivní pátrání – hledání předmětů podle tvaru, barvy, funkce, velikosti nebo materiálů.
•
Ukaž, co umíš – provést pár jednoduchých činností, ale se zavázanýma očima. Vymyslete
takové činnosti, které běžně dokážeme udělat, když vidíme – např. přelít vodu z kelímku do
kelímku, navléct korálek na drát, spočítat mince, čitelně se podepsat.
•
Kimovy hry (zapamatování) - Učitel má na tabuli předem nakreslený obrázek, který celé třídě
na cca 5s ukáže. Obrázek musí být dost velký, přehledný, s 3-5 detaily. Po zavření tabule mají
děti za úkol obrázek zpaměti překreslit na papír.
•
Geometrické obrazce - počítání geometrických obrazců v obrázku – učitel volí různé varianty
náročnosti.
•
Pastelky ve tmě
•
Fix s uzávěrem – Tímto jednoduchým pokusem si děti mohou vyzkoušet, jak je důležité pro
prostorové vidění mít zdravé obě oči. Úkolem je před sebou na vzdálenost paží zavřít fix jeho
uzávěrem. Potom zopakovat tento pokus s jen jedním okem otevřeným.
•
Stereogramy - obsahují stále se opakující vzorek. Pokud takový vzorek pozorujete, přičemž
však zaostřujete na imaginární bod za obrázkem, vzniká dojem, že obrázek má hloubku. Je to
tím, že levé a pravé oko pozoruje různá opakování téhož vzorku. Mozek mylně spojí oba
vzorky do jednoho, a ten se ve srovnání s okolními obrazovými informacemi zdá být posunut
dozadu.