Област 10
Оптика
Светлинни лъчи, огледала и лещи
Оптиката изучава светлината: как тя се разпространява праволинейно, отразява се от огледалата и се пречупва, когато навлиза в стъкло или вода. Лещите и огледалата използват тези закономерности, за да създават изображения във фотоапаратите, очилата и телескопите.
За кого е подходяща
Деца, които обичат задачки с ъгли и сенки, и всеки, който се интересува от очила, фотоапарати и дъги.
Какво ще научите
- Как светлината се разпространява като лъчи и образува сенки
- Как огледалото отразява светлината: ъгълът на падане е равен на ъгъла на отражение
- Защо светлината променя посоката си (пречупване), когато навлиза в стъкло или вода
- Как лещите събират или разсейват светлината и създават изображения
Примерни експерименти
-
Насочете светлинен лъч към огледало и измерете ъглите преди и след отражението.
-
Насочете лъч към стъклен блок и наблюдавайте как се променя посоката му.
-
Премествайте леща по оптична пейка и намерете мястото, където изображението става рязко.
Какво можете да построите
-
Перископ с две огледала
-
Опитна постановка с лупа
-
Модел на фотоапарат с леща и екран
Тези примери показват каква работа се върши в тази област. Публикуваните уроци може да се различават.
Какво опростява симулацията
- Светлината се разглежда главно като лъчи (лъчева оптика); вълновите ефекти, като интерференция и дифракция, са извън обхвата на тези уроци.
- Лещите и огледалата имат идеална форма; истинските лещи имат несъвършенства и могат да размиват цветовете.
Всяка симулация опростява действителността. Част от изучаването на инженерството е да разберете как точно я опростява.
Връзки с учебните предмети
Физика (светлина), математика (ъгли и геометрия), биология (окото), изкуство и фотография
Връзки с други области
Оптиката е свързана с електрическите вериги (източници на светлина и сензори), с конструкциите и материалите (стъкло и прозрачност) и с роботиката (камери и сензори за светлина).
Полезно е да знаете
И окото ви има леща: тя фокусира светлината върху задната част на окото, подобно на обектива на фотоапарата, който фокусира светлината върху сензора си.