Направление 10
Оптика
Световые лучи, зеркала и линзы
Оптика изучает свет: как он распространяется по прямым линиям, отражается от зеркал и преломляется, переходя в стекло или воду. Линзы и зеркала используют эти законы, чтобы создавать изображения в фотоаппаратах, очках и телескопах.
Кому подойдёт
Детям, которые любят головоломки с углами и тенями, и всем, кому интересно, как устроены очки, фотоаппараты и радуга.
Чему вы научитесь
- Как свет распространяется в виде лучей и как образуются тени
- Как зеркало отражает свет: угол падения равен углу отражения
- Почему свет меняет направление (преломляется), переходя в стекло или воду
- Как линзы собирают или рассеивают свет и создают изображения
Примеры экспериментов
-
Направьте луч света на зеркало и измерьте углы до и после отражения.
-
Направьте луч на стеклянный брусок и посмотрите, как меняется его направление.
-
Передвигайте линзу по оптической скамье и найдите положение, в котором изображение становится резким.
Что можно собрать
-
Перископ с двумя зеркалами
-
Установка с лупой
-
Модель фотоаппарата с линзой и экраном
Эти примеры показывают, чем занимаются в этом направлении. Опубликованные уроки могут отличаться.
Что упрощает симуляция
- Свет рассматривается в основном как лучи (геометрическая, или лучевая, оптика); волновые явления, такие как интерференция и дифракция, выходят за рамки этих уроков.
- Линзы и зеркала имеют идеальную форму; у настоящих линз бывают дефекты, и они могут размывать цвета.
Любая симуляция упрощает реальность. Понимать, как именно она это делает, — тоже часть изучения инженерии.
Связь со школьными предметами
Физика (свет), математика (углы и геометрия), биология (глаз), изобразительное искусство и фотография
Связь с другими направлениями
Оптика связана с электрическими цепями (источники света и датчики), с конструкциями и материалами (стекло и прозрачность) и с робототехникой (камеры и датчики света).
Полезно знать
В вашем глазу тоже есть линза — хрусталик. Он фокусирует свет на задней стенке глаза, примерно как объектив фотоаппарата фокусирует свет на матрице.