Инфоурок / Физика / Другие методич. материалы / Проект по физике "Прибор для проецирования изображений на поверхность" (7 класс)
Обращаем Ваше внимание: Министерство образования и науки рекомендует в 2017/2018 учебном году включать в программы воспитания и социализации образовательные события, приуроченные к году экологии (2017 год объявлен годом экологии и особо охраняемых природных территорий в Российской Федерации).

Учителям 1-11 классов и воспитателям дошкольных ОУ вместе с ребятами рекомендуем принять участие в международном конкурсе «Законы экологии», приуроченном к году экологии. Участники конкурса проверят свои знания правил поведения на природе, узнают интересные факты о животных и растениях, занесённых в Красную книгу России. Все ученики будут награждены красочными наградными материалами, а учителя получат бесплатные свидетельства о подготовке участников и призёров международного конкурса.

ПРИЁМ ЗАЯВОК ТОЛЬКО ДО 21 ОКТЯБРЯ!

Конкурс "Законы экологии"

Проект по физике "Прибор для проецирования изображений на поверхность" (7 класс)

библиотека
материалов

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Средняя общеобразовательная школа №12










Проект

«Прибор для проецирования изображения

на поверхность»






Выполнил ученик 7 класса

Князьков Святослав


Руководитель: Гришина Л.В

учитель физики











Струнино, 2014 год


Оглавление

Введение..........................................................................3

Физическая природа света.............................................4

Отражение и преломление света....................................5

Линзы..............................................................................7

Практическое применение

теоретических знаний.....................................................10

Заключение.....................................................................12

Список литературы........................................................13

Приложение....................................................................14





















Введение.

В современном мире становятся всё более распространенными различные стили интерьера, где используется художественная роспись и окраска стен. Это отличный способ создания индивидуальности вашего дома.

Стены моей комнаты, как и комнаты у большинства девчонок и мальчишек в нашем городе, украшены «весёленькими» обоями, которые поклеили родители. И я подумал: «А могу ли я внести что – то свое, сделанное своими руками в окружающую меня обстановку?». Но среди моих талантов, талант художника стоит далеко не на первом месте. Побродив по страницам Интернета я узнал, что есть такой вид исскуства, как аэрография, в котором используют специальное оборудование. В настоящее время существует огромное множество аппаратов, проецирующих изображение на поверхность. Но их приобретение по карману не многих. Исходя из этого, можно сформулировать актуальность данного проекта: возможно ли создание проецирующего прибора в домашних условиях для использования его, например, при декорировании жилого помещения.

Цель проекта: разработать и создать прибор, позволяющий проецировать изображение на поверхность.

В связи с поставленной целью нам предстоит решить следующие задачи:

  • изучение и анализ физической литературы, объясняющей природу света;

  • сформулировать основные законы распространения, отражения и преломления света;

  • изучить свойства линз;

  • разработать схему и отобрать необходимые предметы для создания прибора;

  • собрать прибор для проецирования изображения и провести эксперимент по его использованию.



Физическая природа света.

Способность человека видеть позволяет нам получать значительную часть информации о внешнем мире. Но как мы видим? Что представляет собой нечто, называемое нами светом, которое попадает в наш глаз, вызывает зрительное ощущение?

Свет – это та часть излучения, которая воспринимается глазом. Поэтому свет называют видимым излучением. [4]

Световое (оптическое) излучение создается источниками света.

Любой объект становиться видимым только в двух случаях:

  1. когда он сам является источником света, как, например, электрическая лампочка, свеча или звезда, и мы видим свет, испускаемый этим источником;

  2. когда он отражает падающий на него свет.

Еще задолго до того, как узнали, что представляет собой свет, некоторые его свойства были обнаружены и использованы в практике.

На основе наблюдений и опытов были установлены законы распространения света, при этом использовалось понятие луча света.

Световой луч – это линия, вдоль которой распространяется энергия от источника света [3].Свет распространяется прямолинейно (об этом писал ещё Евклид). Это можно доказать и на примере. Если мы хотим, чтобы свет от лампы не попадал нам в глаза, мы можем загородиться от него рукой или надеть на лампу абажур. Если бы свет распространялся не по прямым линиям, то он бы мог обогнуть края препятствия и попасть нам в глаза.

Рhello_html_f3886b.gifассмотрим это явление на опыте. Возьмем лампочку от карманного фонаря. Расположим на некотором расстоянии от нее экран. Лампа освещает экран полностью.(рис.1)





hello_html_m5e7ef3ea.gif

hello_html_1fddc93.png

Рисунок 1.



Поместим между лампочкой и экраном непрозрачное тело (например металлический шар). (рис.2) Теперь на экране появится темный круг, так как за шаром образовалась тень – пространство, в которое не попадает свет от источника.

hello_html_m78915c11.gif





Но четко описанную тень, которая получена в описанном опыте, мы видим в жизни не всегда. Если размеры источника света будут гораздо больше, то вокруг тени образуется полутень. Если бы наш глаз находился в области тени, то мы не увидели бы источник света, а из области полутени – видели бы один из его краев. Закон распространения света использовали еще древние египтяне для того, чтобы установить по прямой линии колоны, столбы, стены. Они располагали колоны таким образом, чтобы из-за ближайшей к глазу колоны не были видны все остальные.

Отражение и преломление света.

Как же будет вести себя луч света, если на его пути встретиться преграда? Луч света в одной среде прямолинеен. На границе двух сред он меняет своё направление: часть света, а в некоторых случаях и весь свет, возвращается в первую среду. Это явление называется отражением света.

Закон отражения света: падающий луч АВ, отражённый луч BD и перпендикуляр на границе двух сред CВ, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. [4]

На рисунке 3 АВ – падающий и ВD – отраженный лучи, СB – перпендикуляр к поверхности к поверхности границы двух сред в точке падения луча. Угол ABC называют углом падения, обозначают его буквой α («альфа»); угол CBD называют углом отражения, его обозначают буквой β («бета»).

hello_html_m192ca702.gifhello_html_37716bc0.gifA C D

hello_html_m4e9c29fb.gifhello_html_7b5276fd.gifα β


B Рисунок 3.

Опытным путём было доказано, что угол падения луча равен углу отражения (˂α=˂β).

Но не весь падающий свет, попадая на границу раздела двух сред, отражается от неё. Некоторая часть света переходит в другую среду. Если свет падает под углом к поверхности раздела, отличным от прямого, то на границе световой луч изменяет своё направление. Это называется преломлением света. [4]

На рисунке 4 показаны: падающий луч АО, преломлённый луч ОВ и перпендикуляр к поверхности раздела двух сред, проведённый в точку падения О. Угол АОС – угол падения (α), угол DОВ – угол преломления (γ).

hello_html_m55eb980.gif

Из рисунка видно, что при переходе из воздушной среды в воду, луч преломлённый приближается к перпендикуляру. Это происходит из-за того, что вода – среда оптически более плотная, чем воздух. Таким образом, при переходе из менее плотной среды в более плотную, угол преломления всегда меньше угла падения (γ˂α).[3]

Явление преломления лежит в основе работы телескопов-рефракторов (научного и практического назначения, в том числе подавляющей доли зрительных труб, биноклей и других приборов наблюдения), объективов фото-, кино- и телекамер, микроскопов, увеличительных стекол, очков, проекционных приборов, приемников и передатчиков оптических сигналов и многих других оптических приборов, содержащих линзы и/или призмы. Его учёт необходим при расчете работы почти всех оптических приборов.[2]

Линзы.

Отражение и преломление света используется для того, чтобы изменять направление лучей или, как говорят, управлять световыми пучками. На этом основано создание специальных оптических приборов, таких как прожектор, лупа, микроскоп, фотоаппарат и другие. Главная часть большинства из них – линза.

В оптике чаще всего используются сферические линзы. Такие линзы представляют собой тела, изготовленные из оптического или органического стекла, ограниченные двумя сферическими поверхностями. Линзы бывают различные, ограниченные с одной стороны сферической, а с другой плоской поверхностью, или вогнуто-выпуклые но наиболее часто применяемые это выпуклые (рис. 5, 1-2-3) и вогнутые (рис. 5, 4-5-6).[3]

hello_html_11d7c52.png

Рисунок 5.

Прямая, проходящая через центры С1 и С2 сферических поверхностей, ограничивающих линзу, называется оптической осью линзы (рис. 6).

hello_html_m6b0f7a42.png

Рисунок 6.

Ход лучей в выпуклой и вогнутой линзах различен. Лучи преломляются дважды, когда на их пути стоит линза: при переходе из воздуха в линзу и при выходе из линзы в воздух. В результате все они пересекаются в одной точке, лежащей на оптической оси линзы. Эту точку называют фокусом линзы F, а расстояние от оптического центра до этой точки называют фокусным расстоянием. У всякой линзы два фокуса: по одному с каждой стороны. [4]

Различают два основных типа линз: собирающие и рассеивающие. Сбирающие линзы превращают параллельный пучок лучей в сходящийся (рис. 7, а), рассеивающие линзы превращают параллельный пучок лучей в расходящийся (рис. 7.б). [5]

hello_html_2b49770.png

а б

Рисунок 7.

Если у одной из двух линз фокусное расстояние короче, то она даёт большее увеличение. Оптическая сила такой линзы больше.

Оптическая сила линзы (D) - это величина, обратная её фокусному расстоянию. [3]

D=1\F

За единицу оптической силы принята диоптрия (дптр): 1 диоптрия - это оптическая сила линзы, фокусное расстояние которой равно 1м.

При помощи линзы можно управлять световыми лучами. Однако при помощи линзы можно не только собирать и рассеивать лучи света, но и получать разнообразные изображения предметов. Именно благодаря этой способности линз они широко используются в практике. Так линза в кинокамере дает увеличение в сотни раз, а в фотоаппарате также линза дает уменьшенное изображение фотографируемого предмета.

1. Если предмет находится между линзой и ее фокусом, то его изображение – увеличенное, мнимое, прямое, и расположено оно от линзы дальше чем предмет(рис. 8) [4].

hello_html_m4f7d7446.png

АВ - предмет, А'B' - изображение предмета

Рисунок 8

Такое изображение получают, когда пользуются лупой при сборке часов, чтении мелкого текста и др.

2. Если предмет (АВ) находится между фокусом и двойным фокусом линзы, то линза дает его увеличенное, перевернутое, действительное изображение (А'В'); оно расположено по другую сторону от линзы по отношению к предмету, за двойным фокусным расстоянием (рис. 9).

hello_html_7b631596.png

Рисунок 9.

Такое изображение используется в проекционном аппарате, в киноаппарате.

3. Предмет находится за двойным расстоянием линзы. [4]

В этом случае линза дает уменьшенное, перевернутое, действительное изображение предмета, лежащее по другую сторону линзы между ее Фоксом и двойным фокусом (рис. 10).

hello_html_m685e3532.png

Рисунок 10.

Такое изображение используют в фотоаппаратуре.

Таким образом, размеры и расположение изображения предмета в собирающей линзе зависят от положения предмета относительно линзы. Рассеивающая линза не даёт действительных изображений(даваемое е изображение уменьшенное, мнимое, прямое, находящееся по ту же сторону от линзы, что и сам предмет), поскольку лучи, проходящие через неё, расходятся.

Практическое применение

теоретических знаний

Итак, приступим непосредственно к достижению главной цели проекта. Проекционный аппарат - оптическое устройство, формирующее оптические изображения объектов на рассеивающей поверхности, служащей экраном. Появление проекционных аппаратов обусловило возникновение кинематографа, относящегося к проекционному искусству.

hello_html_m39191d5.jpgНа рисунке 11 изображена схема нашего проекционного аппарата предназначенного для демонстрации прозрачных объектов, например рисунков и фотографических изображений на стекле.




Рисунок 11.

1 - Источник света. 2 – Выпуклые линзы

3 – Диапозитив. 4 – Объектив. 5 – Экран

В качестве источника света мы будим использовать фонарь, две выпуклые линзы( в нашем случае это две лупы с оптической силой +5 и +5,5 диоптрий), расположенные рядом будут играть роль так называемого конденсора: он будет концентрирует световой пучок на проецируемом изображении; объектив - тоже линза, с оптической силой +5диоптрий (приложение рис. 1 содержит фото необходимого материала, для создания проекционного аппарата).

Из бумаги склеивают трубку объектива длиной приблизительно в 7,5 сантиметра и диаметром, равным диаметру линзы для объектива. Внутри трубка должна быть черная. В передний конец трубки вставляют объектив (Приложение рис. 2)

По трубке объектива склеивают вторую трубку — тубус — длиною около 6 сантиметров и немного большего диаметра; трубка объектива должна входить плотно в тубус и свободно передвигаться в нем.

В на одном из концов тубуса закрепляют линзы-конденсор так же, как и объектив.

Корпус проектора сделаем из обувной коробки. Для этого прорежем круглые отверстия по размерам фонаря и трубки с объективом. Необходимо, чтобы центры этих окружностей находились на одной прямой, иначе изображение будет получаться не ясными и искажёнными( рис.12)

Рhello_html_36039a8d.gifhello_html_m2b8b3ec3.gifhello_html_m2b8b3ec3.gifhello_html_733ce966.gifhello_html_733ce966.gif

Фонарь

Объектив

исунок 12.

hello_html_7533c853.gifhello_html_m1f3f11cf.gifhello_html_m799ba755.gif

hello_html_m74f6ec30.gifhello_html_m74f6ec30.gif

d=40мм

d=65мм


hello_html_m154daf9b.gifhello_html_m154daf9b.gif

На пищевой плёнке рисуем изображение , которое будим проецировать на экран.(приложение 5). Зажимаем наш диапозитив между трубками с линзами. Осталось включить фонарь и направить объектив на экран (Приложение рис.7).

Заключение.

В ходе нашего исследования, изучив и проанализировав необходимую литературу, был собран рабочий прибор для проецирования изображения на поверхность. Проецируемое изображение довольно чётко и во много раз увеличено по сравнению с диапозитивом, что, действительно даёт возможность использовать полученный проекционный аппарат для самостоятельного декорирования стен, в кружках (например театр теней) и на различных школьных мероприятиях.

Отметим, что собранный проекционный прибор можно улучшить, заменив фонарь более мощным источником света и придумать более удобный способ смены диапозитивов.








Список литературы.

  1. Интернет: онлайн-библиотека Мошкова(www.lib.ru). Научно-популярная литература, Физика – онлайн-энциклопедия в 5 томах

  2. Материалы открытой энциклопедии «Википедия».

  3. Пёрышкин А.В. Физика. 8 класс: учеб. для общеобразовательных учреждений/ А.В. Пёрышкин. – 8-ое изд., доп.-М.: Дрофа, 2006. – 191с.

  4. Справочник школьника. Физика: М.; Филологическое общество «Слово», Компания «Ключ-С», 1995. – 576с.

  5. Толковый словарь школьника и студента по физике. Под редакцией Гомоюнова К.К., Козлова В.Н..


































Приложение.

Рисунок 1. Материалы, необходимые для сборки проекционного аппарата.

hello_html_793952b2.jpghello_html_15a35758.jpg










Рисунок 2. Трубка с линзой


hello_html_m53df018f.jpg










Рисунок 3. Подбор корпуса для проекционного аппарата.

hello_html_53f9ee50.jpghello_html_32184fe8.jpg
















Рhello_html_m28e9bab8.jpgисунок 4.
















Рисунок 5. Диапозитив


hello_html_5d972714.jpg


Рисунок 6. Проекционный прибор в сборе


hello_html_m3f2a9c9f.jpg







Рисунок 7. Изображение, даваемое проекционным прибором.



hello_html_m4fff97a7.jpg

16



Самые низкие цены на курсы переподготовки

Специально для учителей, воспитателей и других работников системы образования действуют 50% скидки при обучении на курсах профессиональной переподготовки.

После окончания обучения выдаётся диплом о профессиональной переподготовке установленного образца с присвоением квалификации (признаётся при прохождении аттестации по всей России).

Обучение проходит заочно прямо на сайте проекта "Инфоурок", но в дипломе форма обучения не указывается.

Начало обучения ближайшей группы: 25 октября. Оплата возможна в беспроцентную рассрочку (10% в начале обучения и 90% в конце обучения)!

Подайте заявку на интересующий Вас курс сейчас: https://infourok.ru

Общая информация

Номер материала: ДA-039143

Похожие материалы