Оптикалық құралдарды физика сабағында оқытудың жаңа тәсілдері баяндама

Кіріспе

«Қазақстан - 2030» атты еліміздің стратегиялық бағдарламасы ұзақ мерзімді басылымдардың ең негізгілерінің бірі, сонымен қатар мұғалімдердің алдына міндеттерінің бірі ол: жоғары интеллектуальды жастарды жан - жақтылыққа тәрбиелеу, олардың потениалдық деңгейінің көтерілуіне үлес қосу.

Сондықтан, ұстаз - мұғалімдер қауымының алдында өте үлкен міндет жүктеледі.

Әрбір өскелең жастың ішкі резервін, талант, дарын деп аталатын үлкен бір психологиялық міндетті тәрбиелеу, оқыту жолында мұғалімнің жаңашылдығы, патриоттығы, іскерлігі, т.б. қасиеттеріне байланысты болады. Бүгінгі таңда жас ұрпаққа пәнді тиімді ұғындырудың бірі - жаңа технология негіздері болып табылады. Жаңа информациялық технологияны пайдалану - ғылымның жеке салаларындағы білім мазмұнын интеграциялап оқыту. Осыған байланысты интерактивті тақтаны пайдалану, оқушылардың шығармашылықпен айналысуына көптеген септігін тигізері сөзсіз.

Физиканы оқыту процесін компьютерлендіруін түрлі жолдармен жүзеге асыруға болады. Оқушының физикадан білімін көтерудің басты шарты - оның пәнге деген қызығушылығын арттыру, алған білімдерін пысықтау, пәнге деген қызығушылықтарын тудырудың бірнеше тәсілдері бар.

Ақпараттық технологияның оқыту жүйесінің тиімділігі - уақытты үнемдеу. Оған қойылатын мақсаттары:

жас ұрпақтың дүниетанымын ғылыми негізде қалыптастыру, ойлауын және қабілеттерін дамыту;

оқушының ақпараттандыру құралдарын, ақпараттық технологяларды ұтымды пайдалануға дағдыландыру;

формалдылық модельдерді, компьютерлік тәжірибені т.б. ғылыми талабына сай әдістерін меңгерту.

Осы бағытта физика пәніне оптикалық құралдарды тереңірек көрсетемін.

Лупа - кіші денелердің үлкейтілген кескінін алу үшін қолданылатын линзаны айтамыз.

Г =.

L - анық көрудің арақашықтығы, қалыпты жағдайда 25 см;

F - лупаның фокус аралығы.

Микроскоп - кіші денелерді зерттеуге арналған оптикалық құрал.Ол окулярдан объективтен тұрады.

Г=,

f f- объективпен окулярдың фокус аралығы;

- окулярдың артқы фокусынан объективтің алдыңғы фокусына дейінгі ара қашықтық.

1.1. Лупа

Денені қаншалықты үлкейту және оны анықтап қарай алатындығымыз оны қандай бұрышпен көре алатындығымызға тәуелді болады. Мысалы, бір тиындық ақшаны 30см қашықтықтан бақылау оны 60см қашықтықтан бақылағанға қарағанда екі есе үлкен секілді етіп көрсетеді (1-сурет). Денені жақсы көру үшін біз оны көзімізге жақындатамыз (немесе, көзімізді жақындатамыз). Бірақ, біздің көзіміз тек белгілі қашықтыққа дейін ғана бейімделе алады. Көздің бұл қасиетін оның аккомодациясы деп атайды.

1 - сурет

Көздің әлі де болса жақсы фокустей алатын минимал қашықтығын ең тәуір көру қашықтығы деп атайды. Бұл қашықтық түрліше кісілер үшін түрліше болады, бірақ орташа есеппен 25см болып табылады. Бұдан әрі ең тәуір көру қашықтығы деген кезде осы қашықтықта айтатын боламыз. Анық фокустелуді қамтамасыз ететін ең үлкен, максимал қашықтық көру шегі деп аталады, ол көз еттерінің толық жұмсаруына сәйкес келеді. Қалыпты көз үшін көру шегі өте үлкен болады, біз оны шексіз деп есептейтін боламыз.

Лупа денені көзге жақындатып, оны үлкен бұрышпен көруге мүмкіндік береді. 2, а-суретте дене фокаль жазықтығына, немесе оған жуық жерде орналасқан.

2 - сурет

Мұндай кезде жинағыш линза жалған кескін жасап, ол көзден 25см -ден кем емес қашықтыкта орналасады, сонда көз оны анық фокустейді. Егер көз еттері жұмсарған болса, онда кескін шексіз алыста болады, бұл жағдай дененің линзаның дәл фокусында орналасуына сәйкес келеді (мұндағы біз лупаны қозғай отырып, оны денеге фокустеу арқылы іске асырамыз).

2, а, б-суреттерде бір ғана дене қарусыз көзбен ең жақсы көру қашықтығынан және лупа арқылы бақыланады.Оларды өзара салыстыратын болсақ, онда лупаны пайдаланған кезде объекттің әлдеқайда үлкен бұрышпен көрінетіндігін байқаймыз.

Линзаның бұрыштық үлкейтуі немесе жай ғана М үлкейтуі деп дененің линзаны пайдаланған кездегі және жай көзбен (линзасыз) 25см қашықтыктан қараған кездегі көріну бұрыштарының қатынасы аталады:

M = ,

мұндағы θ және θ' бұрыштар 13-суретте көрсетілген. Табылған қатынасты линзаның f фокус аралығы арқылы да ернектеуге болады. Әуелі 13,а суретте кескін көздің ең тәуір көретін N қашыктығында орналасқан екен деп

алайық: а' = -/V, яғни N= 25см (қалыпты көз үшін). Сонда объектке дейінгі қашықтық мына қатынаспен анықталады:

,

немесе, осыдан а = Nf/ (f+N) (Соңғы формуладан көріп отырғанымыздай, а 13,а-суреттегідей). Дененің һ биіктігі соншалықты аз шама, сондықтан және Ө' бұрыштар сәйкес түрде өздерінің синустары мен тангенстеріне тең болады. Сонда Ө' = һ/а = және Ө= Һ/N,сондықтан:

,

немесе,

. (1,а)

Егер біз лупаны пайдалансақ және көз еттері жұмсартылған болса, онда кескін шексіз алыста болады, объект дәл фокуста орналаскан болып шығады. Бұл жағдайда Ө' = һ/f және

. (2,б)

Сонымен, көздің еттерінің жұмсақ, сылбыр кезіндегіден гөрі көздің ең жақсы көретін қашықтығында фокустелуі кезінде көбірек үлкейтуге жетуге болады екен. Линзаның фокус аралығы неғүрлым аз болса, соғұрлым үлкейту көбірек болады.

1.2. Телескоптар

Телескоп өте шалғай орналасқан объекттерді үлкейтуге арналған құрал.Көп жағдайларда объектті шексіздікте орналасқан деп алуға болады.

3- сурет

Астрономиялық телескоптардың бірнеше түрі болады. Байырғы телескоп-рефрактор немесе линзалық телескоп, кейде Кеплерлік деп те аталады, ұзын түтіктің қарама-қарсы екі шетінде орналасқан екі жинағыш линзалардан тұрады (3-сурет). Объект жақта орналасқан линза объектив деп аталады, ол өзінің фокалдық нүктесінде объекттің шын кескінін жасайды (егер объект шалғайда болмаса, онда кескін фокалдық нүктенің маңында орналасады). / кескін объекттен кіші болғанымен, ол, бірақ, лупа тәрізді қызмет атқаратын және окуляр деп аталатын екінші линзаға жақын орналасады.

Осының арқасында, окуляр объектив тудыратын кескінді үлкейтеді нәтижесінде, екінші үлкейтілген жалған /₂ кескін пайда болады. Егер бакылаушының көзінің еттері босаңсыған болса, онда объективті І₂ кескін шексіздікте болатындай етіп реттейді. Мұндай кезде шын кескін І₁ окулярдың Ғ фокалдық нүктесінде орналасады және шалғай орналасқан объект жағдайында линзалардың ара қашықтығы f_о + f_е болады.

Кеплер телескопының толык үлкейтуін табу үшін қарусыз көзге объекттің көріну бұрышының объекттің объективтегі θ көріну бұрышымен бірдей түсетіндігін ескеру керек. 3-суреттен, Ө ≈ h/f екендігін табамыз, мұңдағы һ деп отырғанымыз І₁ кескіннің биіктігі (θ бұрышы кішкентай, сондықтан tgθ ≈ θ деп саналады). Суреттегі қою сызық окулярға түскенше өске параллель қозғалады, сондықтан ол Ғ'_е фокалдық нүкте арқылы өтеді. Сөйтіп, Ө' ≈ h/f және кеплер телескопының үлкейтуі болады.

(3)

Минус таңбасы кескіннің төңкерілгендігін білдіреді. Үлкейту көбірек болу үшін объектив ретінде фокус аралығы ұзын линзаны, ал окуляр ретінде - қысқа фокусты линзаны алу керек.

Астрономиялық телескоптың көмегімен шалғайдағы жұлдыздардың айдын кескіндерін алу үшін объектив өте үлкен болу керек, сонда ол көбірек жарық өткізеді. Үлкен линзаларды дайындау және тегістеу өте қиын жұмыс. Сондықтан ең ірі астрономиялық телескоптар дегеніміз рефлекторлар болып табылады, олардың объективі ретінде сфералық айна пайдаланылады (4-сурет). Айнаның тек бір жағы ғана тегістеледі және оны екінші бетіне түгелдей сүйеп қоюға болады. Окуляр ретінде қолданылатын айнаны немесе линзаны алып тастап, объективтің беретін шын кескінін оның орнына қойылған фотожарғаққа түсіріп алуға болады.

а) 4 - сурет б)

Көру түтігі деп аталатын оптикалық аспаптың телескоптан ерекшелігі - ол тура кескінді береді. 5-суретте көру түтігінің екі түрлі конструкциялары берілген. 5,а-суретте Галилейдің көру түтігінің сызбасы көрсетілген. Өзінің тамаша астрономиялық жаңалықтарын Галилей осындай түтіктің көмегімен ашқан болатын.

а) 5 - сурет б)

Галилей түтігінде окуляр ретінде шашыртқыш линзаны пайдаланылады, ол, жиналғыш сәулелер объектив фокусінде жиналардан бұрын орналасады. Окулярдың көмегімен тура жалған кескін алынады. Мұндай конструкцияларды театр дүрбілерінде жиі пайдаланады. Галилей түтігі ұзын емес, ал көру өрісі тар болады. 5,б-суреті көрсетілген конструкцияны бақылау түтігі деп атайды, онда тура кескін алу үшін үшінші (өрістік) линза пайдаланылады. Бақылау түтігі біршама ұзын болу керек. Конструкциялық жағынан ең тәуірі - призмалық дұрыс болып табылады. Онда объектив те, окуляр да - жинағыш линзалар. Призмаларда жарықтың толық іштей шағылуы өтеді, осының арасында қондырғының мөлшерін қысқартуға болады. Сонымен қатар, ол тура кескін береді: бір призма шағылуды вертикаль жазықтықта, ал екінші призма - горизонталь жазықтықта бұрады.

1.3. Микроскоп

Микроскоптың да телескоп секілді объективі және окуляры болады (6-сурет). Бірақ микроскоптың телескоптан негізгі айырмашылығы - микроскоп өте жақын орналасқан объекттерді бақылауға арналған, яғни микроскопта объектке дейінгі қашықтық өте аз болады. Объект, 6 -суретті көрсетілгендей, тікелей объективтің фокалдық нүктесінің алдында орналасады. Объективтің беретін І₁ шын кескіні линзадан шалғай орналасады және өте күшті үлкейтілген болады. Өз кезегінде бұл кескінді окуляр одан әрі үлкейте түседі, сөйтіп, біздің көзіміз өте үлкейтілген жалған /₂ кескінді көреді

Микроскоптың толық үлкейтуі объектив пен окулярдың үлкейтулерінің көбейтіндісіне тең болады. Объективтің беретін / кескіні объекттің өзіне М есе үлкен болады. 6-суреттен және жай линзаның үлкейтуі үшін () өрнектен мынаған келеміз:

,

мұндағы l - линзалардың ара қашықтығы (ол - тубустың, микроскоп корпусының ұзыңдығына тең). () өрнектегі минус таңбасын жазғанымыз жоқ, себебі ол тек кескіннің төңкерілгендігін ғана көрсетеді. Окуляр жай лупа тәрізді рөль атқарады.

Егер көз еттерін босандатылған деп есептейтін болсақ, онда окулярдың М_е үлкейтуі ((4,б) теңдеуден) болады, мұңдағы N - ең тәуір көру қашықтығы (қалыпты көз үшін N = 25см). Окуляр объективтің берген кескінін үлкейтетін болғандықтан, жалпы үлкейту

(4,а)

. (4)

Егер f_е және f_о шамалары l шамасымен салыстырғанда аз, яғни l ­ f_е ≈ l және а ≈ f_о болатын болса (6-сурет), онда (6,б) өрнек біршама дәл орындалады.

6 - сурет

1.4. Көз - оптикалық система көру

Адамның көзі (7-сурет) тұйықтал көлем болып табылады, оған жар линза арқылы түседі. Көздің түсті қабықша деп аталатын диафрагма (көздің түсті боялған бөлігі), ол көзге түсетін жарықтың шамасын автоматты түрде реттеп отырады. Түсті кабықшаның жарықты өткізіп отыратын тесігі (қарашық) қара болып көрінеді, себебі ішінен жарық аз ғана шашырайды. Жарық сезгіш қабыршақ рөлін атқаратын (фото және кино камералардағы тәрізді) тор қабықша көздің артқы бөлігін жауып тұрады. Ол жүйке талшықтары мен рецепторлардың (қабылдағыштардың) күрделі жиынтығынан тұрады, олар колбочкалар мен таяқшалар деген атпен белгілі бұлардың рөлі жарық энергиясын жүйке талшықтары бойымен таралатын электр сигналдарға айналдыру. Тор қабықшаның ортасында кішігірім (диаметрі 0,25мм шамалас) сары дақ деп аталатын аумақ бар. Жарық садаққа түсетін болса, көз ең жақсы көру қабілетіне жетеді және түстерді, өте жақсы ажыратады.

7 - сурет

Көздің линзасы (хрусталик) жарық сәулелерін әлсіз сындырады. Сыну негізінен роговицаның (мүйіз қабықшаның) алдыңғы бетіне өтеді, ол сақтан дырғыш жапқыш рөлін де атқарады. Хрусталик болса көзді түрліше қашықтықтарға дәлірек фокустейді. Мұндай фокусировка цириарлық бұлшық еттердің қысқаруы арқасында іске асырылады (7-сурет), осының нәтижесінде хрусталиктің қисықтығы, демек, оның фокус аралығы өзгереді. Алыстағы объектке фокустелген кезде көз еттері жұмсарады да, хрусталик жұқарады (7,а-сурет). Жуықтағы объектке фокустелген кезде цилиар бұлшық еттер тырысып, хрусталик центрінде қалыңдайды (7,б-сурет), демек, фокус аралығы қысқарады. Мұндай юстировка көздің аккомодациясы деп аталады.

8 - сурет

Көздің ең жақсы фокустелетін ең жақын қашықтығы ең жақсы көру қашықтығы деп аталады. Жастар үшін бұл қашықтық 25см-ге гең, ал ал балалар болса, олар 10см қашықтықтан да өте жақсы көре алады. Жас арта келе ең жақсы көру қашықтығы ұзара бастайды. Норматив ретінде қалыпты (нормал) көз деп алатын болсақ онда, ең жақсы көру қашықтығы 25см де, ал көру шегі шексіздік болып табылады. Көздің ең көп таралған екі ахауы - жақыннан көру мен алыстан көру. Жақыннан көру немесе миопия кезінде көз тек өту жуық объекттерге ғана фокустеле алады; көру шегі де шексіздік емес, жуық маңдар, сондықтан жақыннан көру кезінде алыстағы объекттер шайылыңқы болып көрінеді. Жақыннан көру кезінде алыстағы денелердің кескіні тор қабықшада емес, оның алдында фокустеледі. Шашыратқыш линзаны пайдаланса, ол параллель сәулелерді шашыратып, дәл тор жабықшада фокустейді (9,а-сурет), сөйтіп ахауды түзетуге болады. Жуық жатқан объекттерге фокустеле алмайтын көздердің ахауы алыстан көру немесе гиперопия деп аталады. Алыстағы денелерді мұндай көздер жақсы ажыратқанмен, олардың ең жақсы көру қашықтығы 25см-ден артық болады, сондықтан оқу-жазу қиынға түседі. Алыстан көруді түзету үшін жинағыш линзалар қолданылады (9,б-сурет).

9 - сурет

Оптометристер мен офтальмологтар линзаны оның фокус аралығымен емес, фокус аралығына кері шамамен сипаттайды, ол линзаның оптикалық күші D деп аталады:

.

Оптикалық күш бірлігі диоптрия (дптр: 1дптр = 1м.

Жинағыш линзаның оптикалық күші оң, ал шашыратқыш линзанікі тері болады.

Адамның көзі (21-сурет) мүйіз қабықша (А); хрусталик (L), сулы ылғал (G) және шыны тәрізді (Q) денеден тұрады. Бұлардың жарық сындыру көрсеткіштері әр түрлі: мүйіз қабықшанікі 1,37-ге; хрусталик-тікі 1,39-ға, сулы ылғал мен шыны тәрізді дененің әрқайсысынікі 1,33-ке тең.

Жарық көзге хрусталиктің алдыңғы жағындағы түсті қабықша і ортасындағы тесік - көз қарашығы арқылы енеді.

10 - сурет. Көздің жармасы.

Оның диаметрі тұрақты емес, жарық күшті жағдайда ол 2-3мм, жарық әлсіз болғанда 6-8мм-дей болады. Сөйтіп көз қарашығы апертуралық диафрагма ролін атқарады. Тор қабықшаның R барлық жері жарықты бірдей сезбейді, оның қарашыққа қарсы жатқан сары дақ (g) деп аталатын бөлігі жарықты өте сезгіш болады.

Көздің жарық сындырғыш элементтерінің системасы центрленген система болып табылады, олардың оптикалық ортақ осі (00) мүйіз қабықшаның, қарашықтың және хрусталіктің центрлерінен етеді. Бұған қосымша көздің хрусталигі мен сары дағының центрлерінен өтетін түзу - көру осі (О'О') деп аталады. Бұл екі ось бір-біріне дәл келмейді, бұлардың арасы алшақтау, олар кішкене бұрыш түзеді. Көздің ұлы нүктелері мен ұлы фокустары оның оптикалық осінің бойында жатады. Мүйіз қабықшаның төбесінен есептегенде алдыңғы ұлы нүктенің қашықтығы +1,3мм, артқы ұлы нүктенің қашықтығы +1,60мм; алдыңғы фокус көздің алдында -15,7мм қашықтықта, артқы фокус көздің ішінде +24,4мм қашықтықта болады. Сөйтіп ақаусыз көздің алдыңғы ұлы нүктеден өлшенген алдыңғы ұлы фокус қашықтығы: - 15,7-1,35 = -17,05мм; арткы ұлы нүктеден өлшенген артқы ұлы фокус қашықтығы: 24,4 - 1,6 = 22,8мм. Көздің фокус қашықтықтарының бірдей болмауының себебі дене тұрған орта (ауа) мен оның кескіні түзілетін ортаның (шыны тәрізді дененің) жарық сындыру керсеткіштері әр түрлі. Көздің ұлы нүктелері бір-біріне өте жақын, сондықтан оларды, жуықтап алғанда бір нүкте деп санап, оны көздің оптикалық центрі деп қарастыруға болады, Көздің оптикалық центрі хрусталиктің ішінде, оның артқы бетіне таяу болады. Оптикалық центрден тор қабықшаға дейінгі аралық көздің тереңдігі деп аталады ақаусыз көздің тереңдігі, шамамен 15мм-ге тең.

Нәрсенің кескіні көздің жоғарыда аталған элементтерінен өткен жарық сынып тоғысу нәтижесінде оның тор қабықшасына түседі, ол әрқашан шын, кішірейген және кері болады.

Нәрсенің кескіні дәл тор қабықшаға түссе ғана нәрсе анық көрінеді. Алыс-жақын нәрселерді анық көру үшін, яғни олардың кескіндерін дәл тор қабықшаға келтіру үшін хрусталик беттері қисықтығын өзгерту арқылы көз өзінің оптикалық күшін өзгертеді, көздің бұл қабілеті аккомодация деп аталады. Көзді аккомодациялауға болатын аралықтың шеткі нүктелері «қашық» және «жақын» нүқтелер делінеді. Қалыпты көз үшін қашық нүкте шексіз алыста, жақын нүкте, шамамен, 20см жерде жатады. Адам жас шағында жақын жердегі (10-15см қашықтықтағы) нәрселер көрінерліктей етіп көзін аккомодациялай алады. Жас ұлғайған соң көздің бұл қабілеті кемиді.

Көздің оптикалық системасының жақыннан көргіштік және алыстан көргіштік деген кемшіліктері жиі кездеседі. Жақыннан көргіш көздің оптикалық күші қалыпты көздің оптикалық күшінен артық болады, ондай көз үшін қашық нүкте шексіз алыста болмайды, шектеулі аралықта жатады. Алыстан көргіш көздің оптикалық күші қалыпты көздің оптикалық күшінен кем болады. Мұндай көз үшін жақын нүктенің көзден қашықтығы 20см-ден артық болады, қашық нүкте көздің сыртында жатады, демек алыстан кергіш көз езінің тор қабықшасына тек параллель сәулелер шоғын ғана емес, тоғысатын сәулелер шоғын да «фокусқа келтіреді». Көздің жақыннан көргіштігін жөндеу үшін теріс линзалы көзілдірік, алыстан көргіштігін жөндеу үшін оң линзалы көзілдірік пайдаланыладьі.

Нәрсенің кескіні тор қабықшаның сары дағына, әсіресе ол дақтың ортасындағы шұқыршаға дәл келсе, сонда ғана көз нәрсенің көп детальдарын ажырата алады, сары дақ кішкене, оған 6-7°С бұрышпен көрінген нәрселердің ғана кескіндері түседі. Қалыпты көз бұрыштық қашықтығы, шамамен, бір минутқа тең екі жарқырауық нүктені ғана ажыратып көре алады, яғни сары дақ шегінде көздің ажырату күші, шамамен, 1'-қа тең. Сары дақтың центріне қашықтаған сайын көздің ажырату күші кемиді. Сонымен қабат көздің ымырт жарығындағы ажырату күші күндізгі жарықтағы ажырату күшінен кем болады. Егер нәрсе, жақын нүктеден біраз алысырақ тұрса, күндізгі жарықта көз оның көп детальдарын байқайды. Бұл аралық, әдетте, 25см-ге тең деп саналады да ол анық көру қашықтығы деп аталады. Жақыннан көргіш көз үшін бұл аралық 25см-ден кем болады.

Көздің тор қабықшасына түскен кескіннің үлкендігі көру бұрышына, яғни көзге түскен жарықтың шеткі сәулелері арасындағы бұрышқа байланысты болады. Көру бұрышы нәрсенің шын өлшемдері мен оның көзден қашықтығына тәуелді; нәрсе неғүрлым жақын болса, көру бұрышы соғұрлым үлкен болады, ал нәрсе неғүрлым қашық болса, көру бұрышы соғүрлым кішкене болады. Бірақ бұдан нәрсені көзге жақындата отырып көру бұрышын өте-мөте үлкейтуге, сонымен қабат өте ұсақ нәрселерді де көруге болады деген қорытынды жасауға болмайды. Өйткені нәрсені көзге жақындатудың шегі бар, нәрсе мен көздің аралығы анық көру қашықтығынан кем болса, онда кескін кемескі тартады. Сонымен құралсыз көз жақындағы өте кішкене нәрселерді, өте алыстағы тым үлкен нәрселерді көруге жарамайды. Сондықтан мұндай жағдайларда көзге тиісті оптикалық приборлар ұсталады.

Қалыпты жағдайларда адам нәрсені екі көзімен көреді. Сонда көздің әрқайсысының тор қабықшасына кескін пайда болады. Бірақ бұл екі кескін, тор қабықшалардың бір белгілі орындары түссе, сонда олар мида бір ғана көру сезімін туғызады, өйткені әр көздің тор қабықшасының бір белгілі нүктелеріне тән көру нервтері көздің сыртында кездесіп тұтасып кетеді, тор қабықшалардың, сондай екі нүктесі сәйкес нүктелер деп аталады.

11 - сурет. Екі көзбен көру.

Біз нәрсені екі көзімізбен қарағанымызда, мысалы, оның көрінетін А нүктесінің (11-сурет) кескіндері әрбір көз сары дағындағы g_е және gшұқыршаларына орналасқандай етіп көзімізді бұрамыз, басқаша айтқанда көзді олардың көру осьтері сол А нүктесінде қиылысатын қалпына келтіреміз. Ал көзден қашықтығы А нүктесінің қашықтығындай С нүктесінің сол көздегі кескіні С_в нуктесі, оң көздегі кескіні С_r нүктесі болып табылады, бұл нүктелер орталық шұқыршалардың сол жағында жатқан сәйкес нүктелер, сондықтан бұл екі кескін бір ғана көру сезімін туғызады, демек С нүктесі біреу болып көрінеді.

Екі көзбен көру арқасында берілген денеге дейінгі аралықты анықтап, денелердің қашықтықтарын өзара салыстыра аламыз. Осының нәтижесінде кеңістік тереңдігі (перспектив) туралы нәрсенің көлемдік бейнесі жөнінде ұғым туады. Бақыланатын дене көзден неғұрлым алыс болса, ол денеге бағытталған көру осьтері арасындағы бұрыш соғұрлым кішкене болады, соның нәтижесінде кеңістік тереңдігі (көру бағыты бойынша қашықтық) сезілмейді, көз өте алыстағы денелердің алыс-жақындығын ажырата алмайды. Сондықтан барлық жұлдыздардың қашықтығы бірдей болып көрінеді. Арнаулы приборларды пайдаланып кеңістік тереңдігін сезінуді бірнеше рет күшейтуге болады.

1.5. Оптикалық системалар

Сындырғыш беттерден құралған система оптикалық система деп аталады. Егер барлық беттердің қисықтық центрлері бір түзудің бойында жатса, ондай система центрленген система деп аталады да олардың ортақ осі системаның ұлы оптикалық осі болып табылады. Мысалы, екі сфералық бетпен шектелген жұқа линзаны ең қарапайым центрленген оптикалық система деп санауға болады. Жұқа линзаны сипаттайтын екі ұлы фокусы мен оптикалық центрі, екі фокустық жазықтығы мен бір ұлы жазықтығы болады. Ал шектеуші беттері бір-бірінен едәуір алыс қалың линзада центрленген оптикалық система болады, бірақ бұл күрделірек система. Зерттеулер нәтижелеріне қарағанда қалың линзаның да екі ұлы фокусы, екі ұлы фокустық жазықтығы бар, бірақ мұның, жұқа линзаның бір оптикалық цеңтрі мен бір ұлы жазықтығына балама екі ұлы нүктесі және екі ұлы жазықтығы болады, 12-суретте кескінделген, қалың линзаға содан оңға қарай ұлы оптикалық ось бағыты бойынша таралған параксиаль сәулелердің

параллель шоғы түссе, олар линзадан өткенде сынып оптикалық осьтің Ғ' нүктесінде қиылысады оған оң жағынан түскен параллель параксиаль сәулелер шоғы сынған соң оптикалық осьтің F нүктесінде қиылысады.

12 - сурет. Қалың линза схемасы.

8 - сыныпта өткізген сабағым.

Сабақтың тақырыбы: §71.Линзамен кескін шығарып алу.

§72. Жұқа линзаның формуласы. Линзаның үлкейтуі.

Сабақтың мақсаттары:

Білімділік:

Линзаның көмегімен кескіндер қалай алынатынын түсіндіру.

Дамытушылық:

Нәрседен линзаға дейінгі қашықтықты d әрпімен, ал линзадан кескінге дейінгі қашықтықты f әрпімен белгілейді.

Тәрбиелік:

Оқушыларды ұқыптылыққа, шапшандыққа, ұлтжандыққа, жауапкершілікке, адамгершілікке тәрбиелеу.

Сабақтың түрі: дәстүрлі

Сабақтың типі: жаңа сабақ

Сабақтың көрнекілігі: оптикалық құралдар, схемалар

Сабақтың пәнаралық байланысы: математика, география

Сабақтың барысы:

I.Ұйымдастырылу кезеңі: Оқушылармен амандасып, түгендеп, сынып тазалығын тексеру керек.

II.Үй тапсырмасын сұрау: §70 сұрау

III.Өткен тақырыпты қорытындылау: Линзаның негізгі сипаттамаларына оның F фокустық қашықтығы мен фокустық қашықтығына кері шама - линзаның D оптикалық күші жатады: D =.

IV.Жаңа сабақпен байланыстыру: Линзаның беті неғұрлым дөңестеу болса, онда линза соғұрлым сәулелерді күштірек сындырады. Демек, оның фокустық қашықтығы соғұрлым аз болады.

V.Жаңа білімді меңгерту: Әр түрлі оптикалық аспаптарда линзаны қолдану оның F фокустық қашықтығының қандай болатынына тәуелді. Линзаның D оптикалық күшімен қатар, фокустық қашықтығы да, берілген линза үшін оның оптикалық қасиетін сипаттайтын, маңызды тұрақты шама болып есептеледі.

Линзаның фокустық қашықтығын d, f және F арасындағы белгілі қатынастарды ала отырып, математикалық есептеулер арқылы да анықтауға болады, оны линзаның формуласы деп аталады.

Берілген формулада геометриялық салудың жалған элементтерін сипаттайтын кейбір мүшелерінің алдында «минус» таңбасы пайда болуы мүмкін.

Фотоаппарат - бұл проекциялық аппарат болып табылады. Ол жарық өткізбейтін жабық камерадан құралған. Фотоаппараттың негізгі бөлігі - линзалар жүйесінен тұратын объектив. Объективтің көмегімен жарықталған нәрселер фотопленка немесе жарықты сезгіш қабаты бар фотопластинка арқылы экранға түседі.

Лупа - шыныдан жасалған қосдөңес, қысқа фокусты линза. Ол арқылы кішкентай нәрселерді бөлшектерін көре аламыз.

Микроскоп 500-600 есе үлкейтуге көмектеседі. Бұл - күрделі оптикалық аспап.

Телескоптар алыстағы нәрселердің кескінін үлкету үшін қолданылады. Оның көмегімен ғарыштық кеңістіктегі шырақтар туралы аса көп мәліметтер алынады.Телескоптың басты және негізгі бөліктері - объектив және окуляр. Объектив - бақыланатын объектіге, ал окуляр бақылаушының көзіне немесе фотопленкаға бағытталған.

Кішкентай айналы телескопты 1668 жылы Ньтон ойлап тауып және жасап шығарды.Бұл кішкентай телескоп осы күнге дейін Лондонда сақтаулы тұр.

VI.Оқушы білімін бағалау: Сабаққа араласып отырған оқушыларды бағалау.

VII.Үйге тапсырма: §71, 72

Сабақтың тақырыбы: §73, 74. Оптикалық аспаптар. Көз - оптикалық жүйе

Сабақтың мақсаттары:

Білімділік:Оқушыларға оптикалық аспаптар түрлерін таныту. Көздің оптикалық жүйесі оптикалық аспаптардан айырмашылығы мен ұқсастығының физикалық мағынасын түсіндіру.

Дамытушылық:Тәжірибе көрсету, есептер шығару, өзіндік жүйені ойлану, есте сақтау қабілеттерін дамыту. Элоктронды оқулық материалдары және оқулық материалдарымен жұмыс істеу дағдыларын қалыптастыру.

Тәрбиелік:Оқушыларды білімге, құштарлыққа, өздігінен іздене білуге, ғылымды меңгеруге тәрбиелеу.

Сабақтың әдісі:Түсіндірмелі, сұрақ-жауап, тәжірибе, кесте толтыру, ой-қозғау, тест.

Сабақтың типі:Жаңа білімді меңгерту.

Сабақтың көрнекілігі:Электронды оқулық. Компьютерде жасалынған слайд материалдары, плакат, физикалық құралдар, интернет материалдары.

Сабақтың пәнаралық байланысы:биология, астрономия, математика.

Сабақтың барысы:

I.Ұйымдастырылу кезеңі: Оқушылармен амандасып, түгендеп, сынып тазалығын тексеру керек.

II.Үй тапсырмасын сұрауға дайындық:

III.Үй тапсырмасын сұрау:

1)Сұрақ-жауап

а)Жұқа линзаның формуласын жазыңдар. Ол қандай шамаларды байланыстырады?

б)линзаның сызықтар үлкейтуі дегеніміз не? Ол неге тең?

2)Есептер шығару. Есеп №1117. (Рымкеевич А.П)

Майшам оптикалық күші 10 дптрге тең жинағыш линзадан 12,5 см қашықтықта тұр. Кескін линзадан қандай қашықтықта пайда болады және ол қандай болады?

Есеп № 869. (Б.А.Кронгарт)

Линзадан 15 см қашықтықтағы нәрсенің шын кескіні линзадан 30 см қашықтықта алынған жағдай үшін екі жақты дөңес линзаның үлкейтуінт анықтааңдар.

3)Кесте толтыру.

№

Физикалық шама

Белгілену, әрпі

Өлшем бірліктері

Формуласы

1

2

3

4)Тест жұмысы.

ІV. Үй тапсырмасын қорытындылау:

V.Жаңа сабақ.

а)Кіріспе

1) Қызығушылықты ояту. «Ой қозғау». Көз және оптикалық аспаптар туралы біз не білеміз?

2) Мағынаны тану.

Электронды оқулық материалдары және интернеттен алынған материалдарды пайдалану арқылы қысқаша түсіндірме шолу жасау.

3) Мәтінмен жұмыс. Оқушыларға оқулық тақырыбындағы абзац бойынша сауалдар бере отырып, керекті мәліметтерді оқушылар мәтіннен тауып айтады.

4) Тәжірибе жасау.

5) Сен білесің бе ?

Алхазен (Хайсам) тәжірибелер жасап және оларға өзі құрал - жабдықтар құрастыра отырып, өзінен бұрынғылардың қалдырған ғылыми мұрасын дамытты. Ол көру теориясын жасап, көздің анатомиялық құрлысын суреттеп және кескінді қабылдайтын көз бұршағы екеніне болжам жасады. Алхазеннің көзқарасы кескін торламада болатыны белгілі болғанға дейін, яғни XII ғасырға дейін үстем болды. Алхазен обскур - камераның жұмыс істеуін біліп, оны астрономиялық құрал ретінде Күн мен Айдың кескінін алуға пайдаланған алғашқы ғалым болған. Алхазен жазық, сфералық, цилиндрлік, дөңес айналардың әрекетін зерттеді. Ол берілген жарық көзі арқылы цилиндрлік айнадан шағылған нүктенің орнын анықтауға тырысты.

6) Есептер шығару.

Есеп №865. (Кронгарт Б.А)

Көз дәрігері берген рецепте:көзілдірік+1,5 дптр деп жазылған. Осы көзілдіріктің қандай екенін анықаңдар.

Есеп №889.

Микроскопты екі қарапайым линзаның бірігуі ретінде қарастыруға болады. Ол қандай линзалар?

7)Тест жұмысы.

VI.Жаңа сабақты бекіту.

8)Сәйкестендіру кестесі.

1.Фотоаппараттың негізгі бөлігі

А.объектив

2.500-600 есе үлкейтетін оптикалық аспап

B.микроскоп

3.Телескоптың негізгі бөліктері

C.объектив пен окуляр

4.Көз бұршағының айналасындағы бұлшық еттердің босаңсуы

D.алыстан көргіштік

5.Шыныдан жасалған қосдөңес линза

E.лупа

VII.Үйге тапсырма:Оптикалық аспаптар. Көз-оптикалық жүйе. Оптикалық аспаптар. Реферат дайындау.

VIII.Оқушыларды бағалау.

Осы орайда мұғалімдер мен әріптестеріме төмендегідей ұсыныстарымды беремін:

1. Болашақта физика пәнінен оптикалық құралдардан әр түрлі семинарларлар өтілсе,

2. Микроскоп, телескоп, линза құралдарын оқушылар пайдаланатындай оптикалық кабинет ашылса;

3. Жаңа технология арқылы компьютердің көмегімен лабораториялық жұмыстар жүргізілсе;

Менің жетістіктерім:

1. Білім беру басқармасының бастығының «Құттықтау қағазы» 2010ж;

2. «Жас ұстаз - 2011» байқауынан III орын 2011 жыл;

3. «Азиада алауы - елімнің үлкен қалауынан» III орын 2011 жыл;

4. «Ұстазсыз шәкірт тұл» атты жарыстан III орын 2011 жыл;

5. «Шығармашылық - шыңдалу мектебі» тақырыбындағы мектепшілік педоқудан I орын 2011 жыл.

Оқушы жетістіктері:

1. Ғаббасова Динара математикадан аудандық олимпиададан III орын;

2. Манапбаев Шыңғыс физикадан аудандық олипиададан III орын;

Мектеп қабырғасында осындай нақты тақырыптарды терең, жан - жақты оқыту барысында төмендегідей нәтиже береді:

Қорыта келгенде, білім сапасын арттыруда оқушыларды шығармашылыққа баулып, ізденушілік қасиеттерін дамытуда инновациялық әдіс - тәсілдерді қолдану тиімді. Оқушыларға көздің оптикалық жүйесі оптикалық аспаптарданайырмашылығымен ұқсастығының физикалық мағынасын түсіндіруде жоғарыда аталған әдістің тиімділігіне қөзім жетті. Сондай - ақ сабақта тәжірибе көрсету, есептер шығару - оқушылардың өзіндік жүйелі ойлану, есте сақтау қабілеттерін дамытады.

Осы тұрғыда Президентіміздің 2010 жылғы Қазақстан халқына жолдауында «2015 жылға қарай Ұлттық инновациялық жүйе толыққанды жұмыс істеп, 2020 жылға қарай елде енгізетін талдаулар, патенттер мен дайын технологиялар түрінде өз нәтижелерін беруге тиіс» делінген. Ол бүгінгі білім кеңістігіндегі ауадай қажет жаңару мұғалімнің қажымас ізденімпаздығы мен шығармашылығының жемісі мен келмек.

Жарықтың линзаларда сынуы шын немесе жалған кескінді алуға мүмкіндік береді. Линзаның Ғ фокалдық нүктесі (фокусы) дегеніміз шексіз алыс орналасқан дененің нүктелік кескіні болып табылады (параллель түсетін сәулелер жағдайы). Фокалдық нүктеден линзаға дейінгі қашыктық линзаның f фокус аралығы деп аталады. Линзалардың шлифовщигінің теңдеуі линзаның фокус аралығын линзаның сыну көрсеткішімен және қисықтық радиустарымен байланыстырады: 1/ f = (n-1)/(1/R - 1/R₂). Линзаның беретін кескінін орны мен шамасын сәулелердің жолдарын салу арқылы анықтауға болады. Кескінге дейінгі dқашықтықтың, объектке дейінгі d_о қашықтықтың және фокус аралығының арасындағы байланыс линза формуласымен беріледі

.

Кескіннің биіктігінің объекттің биіктігіне қатынасы көлденең (немесе жай) үлкейту деп аталады және т = (h / h) = -(d / d) формуламен анықталады.

Геометриялық оптиканың түрліше формулаларымен жүмыс істегенде теңдеуге кіретін шамалардың таңбалары жайлы келісімді есте ұстау керек.

Лупа дегеніміз фокалдық нүктесінде (немесе оның маңында) орналасқан объекттің жалған кескінін беретін жинағыш линза болып табылады. Бұлшық еттері жұмсартылған нормал үшін оның бұрыштық үлкейтуі М= N/f, мұндағы линзаның фокус аралығы, N- ең жақсы көру қашықтығы (нормал көз үшін 25см).

Астрономиялык телескоп объективтен (линза немесе айна) және объектив беретін шын кескінді үлкейтетін окулярдан тұрады. Үлкейту объектив пен окулярдың фокус аралықтарының қатынасына тең, телескоптағы кескін төңкерілген. Көру түтігі окуляр ретінде қосымша линзалармен, призмалармен немесе шашыратқыш линзалармен жабдықталған, сондықтан ақырғы кескін тура болады.

Микроскопта да объектив және окуляр ретінде екі линза пайдаланылады және ақырғы кескін төңкерілген.

Пайдаланылған әдебиеттер

1. А.Н.Матвеев «Оптика» Москва «Высшая школа» 1985г.

2. А.С.Старжевский Мектеп II-том

3. Ж.Абдуллаев Жалпы физика курсы Алматы 1991г.

4. И.В.Савельев Жалпы физика курсы II-том Алматы 1991г.

5. К.М.Меднис, Е.Т.Сармуханов

К.Ш.Шункеев «Оптика» Ақтөбе - 2005г

6. Н.Қойшыбаев Жалпы физика курсы IV-том 2006г.

7. П.Бугер «Оптический трактат о градации света.

перев. с франц., Л., 1950г.

8. П.П.Полатбеков «Оптика» Алматы Мектеп 1981г.

9. П. Лансберг Оптика 1985г.

10. Б.М.Дүйсембаев,Г.З.Байжасарова,А.А.Медетбекова

Алматы Мектеп 2009ж

11. Аккалиева Л. М, Ассоциация междуузельных атомов галогена в кристаллах KCl в поле премеси легких катионов гомологов // (Актобе) 2010 №2,С. 93-98.

12. Behr A., Peisl H., Waidelich W. Thermal annealing of low-temperature X-irradiated KCl // Phys.Lett., 1967, V. 24A, P. 379-380.

13.Duerig W.H., Markham J.J. Color centers in alkali halides at 5 K // Phys. Rev., 1952, V. 88, P. 1043-1049.

14.Kanzig W., Woodruff T.O. Electron - spin resonance of H- centers // Phys. Rev., 1958, V. 109, P. 220-221.

15.Varley I. H. A new interpretation of irrdiation-induced phenomena in alkali halides // I. Nuclear Energy, 1954, V. 1, P. 130-143.

16. Физика және астрономия журналы, №2 - 2011ж

17. Математика және физика журналы , №5 - 2011ж

18. Н.А. Назарбаев «Стратегия - 2030» 2010г

19. Lushchik Ch., Kolk J., Lushchik A., Lushchik N., Tajirov M., Vasil'chenko E. Decay of Excitons into Long-Lived F,H and ,I Pars in KCl // Phys. Stat. Sol. (b), V.114, N.1, 1982, p. 103-111.

20. Matsumoto T., Kawata T., Miyamoto A., Kan^'no K. // J. Phys. Soc. Japan, 1992, 61, P. 4229.

22