Урок по теме "Плоское зеркало. Сферические зеркала"

 

Цели урока: Познакомиться с плоским и сферическими зеркалами

Задачи урока:

Образовательная

- Рассказать учащимся о плоском зеркале, сферических зеркалах, о построении изображения предметов в зеркалах. Научить учащихся построению изображения в зеркалах.

Развивающая

-  Развивать внимание, точность и логическое мышление на уроках физики.

Воспитывающая

-  Воспитать у учащихся аккуратность, дисциплину на уроке.

Тип урока: комбинированный.

Наглядность: таблицы, плакат

      I.            Орг. момент (2-3 мин)

   II.            Фронтальный опрос домашнего задания (5-7 мин)

III.            Объяснение новой темы (18-20 мин)

IV.            Закрепление новой темы (8-10 мин)

   V.            Домашнее задание (2-3 мин)

VI.            Итоги урока (1-2 мин)

Ход урока

I.  Орг. момент

II.  Карточки с вопросами.

1.     С помощью какого прибора мы изучаем закон отражения света? Сделайте схематический рисунок и опишите ход эксперимента.

2.     В чем заключается первый закон отражения света? Проиллюстрируйте его опытом.

3.     Покажите на чертеже углы падения и углы отражения света.

4.     Сформулируйте второй закон отражения.

III.   Плоское зеркало. Почему нам кажется, что мы видим предметы за зеркалом?

С помощью законов отражения света можно объяснить, как получается изображение в плоском зеркале. Таким зеркалом мы пользуемся в домашнем обиходе. Плоским зеркалом является либо полированная металлическая пластинка, либо стеклянная пластинка, одна поверхность которой покрыта тонким слоем металла (обычно серебро или алюминий).

Вы уже знаете, что если на зеркало направить параллельный пучок света, то после отражения он также окажется параллельным пучком. Если же на плоское зеркало падают два расходящихся световых луча от точечного источника (рис. 147, а), то после отражения, согласно законам, пучок вновь окажется расходящимся. В опыте, изображенном на рис. 147, а, мы не видим изображение источника света S в зеркале, потому что наши глаза расположены вне области отраженного света. Если же в область отраженного света поместить глаз и взглянуть в зеркало, нам будет казаться, что за зеркалом находится источник света S₁ (рис. 147, б). Но S₁ является лишь зеркальным изображением источника света S. На самом деле, лучи в точке S, не сходятся, изображения там нет. Поэтому изображение в этом случае называют мнимым изображением.

Здесь проявляется одно из свойств нашего зрения. Человек, как и все другие живые существа, способен видеть предмет только лишь по прямолинейному направлению, по которому свет от предмета непосред­ственно попадает в наши глаза (рис. 148). Так как отраженный от зеркала свет распространяется прямолинейно, то благодаря зрительной привычке нам кажется, что мы видим предмет по прямолинейному направлению. Поэтому он нам видится за зеркалом, а не там, где находится в действительности (рис.149).

Расчеты простых геометрических построений покажут, что треугольники SAM и S₁AM равны (рис.147, а). Это означает, что SM = S₁M и SM ┴МА, т.е. изображение предмета, находится на таком же расстоянии за зеркалом, на каком предмет находится перед зеркалом. Поэтому для получения изображения предмета в плоском зеркале достаточно опустить перпен­дикуляры из двух произвольных точек предмета и на них отложить отрезки, соответственно равные расстоянию от этих точек до зеркала (рис. 150, а,б). Это означает, что мнимое изображение предмета и сам предмет симметричны относительно плоскости зеркала.

Таким образом, опыты и построение изображений в плоском зеркале позволяют сделать вывод.

Изображение предмета в плоском зеркале имеет следующие особенности:

ü изображение мнимое,

ü прямое,

ü равное предмету по размеру,

ü находится на таком же расстоянии за зеркалом, на каком находится предмет  перед  зеркалом.

Плоские зеркала могут использоваться для наблюдения "недоступных" объектов, например, в стоматологии. С помощью плоских зеркал можно управлять отраженным световым пучком, поворачивая зеркало перед источником света.

В оптических приспособлениях, таких, как телескопы, перископы, кинопроекторы, применяются плоские зеркала для переноса изображения предметов в более удобное место.

С помощью системы плоских зеркал сооружают солнечные концентраторы, направляющие пучки солнечного света на устройство, которое надо нагреть. Они используются в солнечных паросиловых установках для получения пара с высокой температурой.

Сферические зеркала. Кроме плоских зеркал существуют сферические зеркала. В них в качестве отражающей используется либо внешняя, либо внутренняя зеркальная поверхность. При этом зеркала соответственно могут быть выпуклыми или вогнутыми. В повседневной жизни вы не раз наблюдали отражение света, например, от выпуклой поверхности никелированного чайника, стеклянного игрушечного шара, от выпуклой и вогнутой поверхностей столовой и чайной ложек, а также от других сферических зеркальных поверхностей.

Почему и как получаются причудливые изображения предметов в сферических зеркалах?

Рассмотрим вначале свойства таких зеркал. На рис. 151 изображено сечение вогнутого сферического зеркала, а на рис. 152 - сечение выпуклого сферического зеркала. О - центр сферической поверхности зеркала, С - вершина зеркала.

Прямая линия, проходящая через центр О сферической поверхности и вершину зеркала, называется главной оптической осью.

ОС является радиусом R сферического зеркала и нормалью к поверхности ее в точке С.

Все лучи, падающие на зеркало параллельно главной оптической оси, проходят после отражения в зеркале через общую точку F на этой оси. Эта точка F называется фокусом зеркала (рис. 153).

Расстояние CF от вершины С зеркала до фокуса F называется фокусным расстоянием вогнутого зеркала. Фокусное расстояние равно половине радиуса ОС вогнутого зеркала.

Если точечный источник света поместить в фокус вогнутого зеркала, то вследствие явления обратимости отраженный пучок лучей света будет параллелен оси зеркала. Чтобы ознакомиться с тем, как отражаются световые лучи и какие изображения можно получить с помощью вогнутого зеркала, будем устанавливать предмет на разных расстояниях от зеркала (рис. 154).

Поместим предмет, например зажженную свечу, между вогнутым зеркалом и фокусом (рис. 154, а). Глядя в зеркало, мы увидим изображение предмета неперевернутым,  увеличенным, за зеркалом, т. е. мнимым.   Затем передвинем

свечу,   расположив   ее   между фокусом F и центром зеркала О (рис. 154, б). Будем перемещать подвижный экран Э вдоль оптической   оси,   чтобы   получить наиболее отчетливое изображение зажженной свечи.  Изображение получается перевернутое, увеличенное и находится за центром зеркала. Это изображение действительное, так как отраженные лучи действительно собираются в этом месте. Об этом можно судить по изображению, полученному на экране.

Теперь отодвинем свечу так, чтобы она оказалась за центром зеркала       (рис. 154,в). Тогда без экрана мы увидим изображение свечи в промежутке между фокусом F и центром О зеркала. Это изображение действительное, перевернутое и уменьшенное по отношению к размерам предмета. Если поместить свечу в центр О зеркала, т.е. на расстоянии ОС= 2F=R (рис. 154, г), то получим действительное, перевернутое изображение зажженной свечи. Оно располагается в том же месте, где находится свеча, и по размеру одинаковое со свечой.

В выпуклом зеркале (рис. 152) фокус мнимый. Все лучи, проходящие вблизи главной оптической оси и параллельные ей, отражаются от зеркала так, как если бы они исходили из фокуса F, находящегося за зеркалом (пунк­тирные линии за зеркалом). Отра­женные от выпуклого зеркала лучи всегда расходящиеся (рис.155). Все изображения, даваемые выпуклым зеркалом, — уменьшенные, прямые и мнимые.

Сферические зеркала находят широкое применение на практике. Так, вогнутое зеркало используется как увеличительное стекло. Оптические свойства такого зеркала позволяют использовать его в качестве основной части телескопа —  рефлектора.

Сильная концентрация солнечной энергии в фокусе большого зеркала, полученная после отражения от него, позволяет нагреть воду в котле, находящемся вблизи фокуса. Вода нагревается, закипает и превращается в пар, который заставит работать паровую турбину. Паровая турбина, в свою очередь, приводит в действие генератор, находящийся на том же валу, что и турбина. Таков один из возможных принципов создания солнечных электростанций - экологически чистых установок, работающих на энергии солнечного излучения. Действие прожектора или автомобильной фары основано на принципе отражения света от вогнутого зеркала. Вогнутые зеркала применяются в радиоастрономии, радиосвязи, телевидении.

Из-за широкого поля обозрения выпуклые зеркала исполь­зуются на транспорте, в торговых залах, чтобы продавцы могли наблюдать за большой площадью магазина.

IV.

1.     Какое изображение получается в плоском зеркале?

2.     Что называется сферическим зеркалом?

3.     Чем отличается вогнутое зеркало от выпуклого?

4.     Назовите и опишите основные характеристики сферического зеркала.

5.     Назовите основные применения сферических зеркал.

V.  Домашнее задание § 65, 66; стр. 209 упр. 28.

VI. Итоги урока.