Τομέας 10
Οπτική
Ακτίνες φωτός, καθρέφτες και φακοί
Η οπτική μελετά το φως: πώς διαδίδεται σε ευθείες γραμμές, πώς ανακλάται στους καθρέφτες (κάτοπτρα) και πώς αλλάζει κατεύθυνση (διαθλάται) όταν περνά μέσα σε γυαλί ή νερό. Οι φακοί και οι καθρέφτες χρησιμοποιούν αυτούς τους κανόνες για να σχηματίζουν είδωλα σε κάμερες, γυαλιά οράσεως και τηλεσκόπια.
Σε ποιους ταιριάζει
Παιδιά που τους αρέσουν οι γρίφοι με γωνίες και σκιές, και όλοι όσοι θέλουν να μάθουν για τα γυαλιά, τις κάμερες και τα ουράνια τόξα.
Τι θα μάθετε
- Πώς το φως διαδίδεται ως ακτίνες και δημιουργεί σκιές
- Πώς ένας καθρέφτης ανακλά το φως: η γωνία πρόσπτωσης είναι ίση με τη γωνία ανάκλασης
- Γιατί το φως αλλάζει κατεύθυνση (διάθλαση) όταν περνά μέσα σε γυαλί ή νερό
- Πώς οι φακοί συγκεντρώνουν ή σκορπίζουν το φως και σχηματίζουν είδωλα
Παραδείγματα πειραμάτων
-
Στρέψτε μια ακτίνα φωτός σε έναν καθρέφτη και μετρήστε τις γωνίες πριν και μετά την ανάκλαση.
-
Στείλτε μια ακτίνα μέσα σε ένα γυάλινο πλακίδιο και παρατηρήστε πώς αλλάζει η κατεύθυνσή της.
-
Μετακινήστε έναν φακό κατά μήκος μιας οπτικής τράπεζας και βρείτε πού το είδωλο γίνεται καθαρό.
Τι μπορείτε να κατασκευάσετε
-
Ένα περισκόπιο με δύο καθρέφτες
-
Μια διάταξη με μεγεθυντικό φακό
-
Ένα μοντέλο κάμερας με φακό και οθόνη
Αυτά τα παραδείγματα δείχνουν το είδος της δουλειάς σε αυτόν τον τομέα. Τα μαθήματα που δημοσιεύονται μπορεί να διαφέρουν.
Τι απλοποιεί η προσομοίωση
- Το φως αντιμετωπίζεται κυρίως ως ακτίνες (οπτική ακτίνων)· κυματικά φαινόμενα, όπως η συμβολή και η περίθλαση, είναι εκτός του πεδίου αυτών των μαθημάτων.
- Οι φακοί και οι καθρέφτες έχουν ιδανικά σχήματα· οι πραγματικοί φακοί έχουν ατέλειες και μπορεί να θολώνουν τα χρώματα.
Κάθε προσομοίωση απλοποιεί την πραγματικότητα. Το να ξέρετε με ποιον τρόπο το κάνει είναι μέρος της εκμάθησης της επιστήμης του μηχανικού.
Σύνδεση με σχολικά μαθήματα
Φυσική (φως), μαθηματικά (γωνίες και γεωμετρία), βιολογία (το μάτι), εικαστικά και φωτογραφία
Σύνδεση με άλλους τομείς
Η οπτική συνδέεται με τα ηλεκτρικά κυκλώματα (πηγές φωτός και αισθητήρες), με τις κατασκευές και τα υλικά (γυαλί και διαφάνεια) και με τη ρομποτική (κάμερες και αισθητήρες φωτός).
Καλό να ξέρετε
Και το μάτι σας έχει φακό: εστιάζει το φως στο πίσω μέρος του ματιού, περίπου όπως ο φακός μιας κάμερας εστιάζει το φως στον αισθητήρα της.