ด้านที่ 10
ทัศนศาสตร์
รังสีของแสง กระจกเงา และเลนส์
ทัศนศาสตร์เกี่ยวกับแสง: แสงเดินทางเป็นเส้นตรง สะท้อนจากกระจกเงา และหักเหเมื่อผ่านเข้าไปในแก้วหรือน้ำอย่างไร เลนส์และกระจกเงาใช้กฎเหล่านี้ทำให้เกิดภาพในกล้องถ่ายรูป แว่นตา และกล้องโทรทรรศน์
เหมาะกับใคร
เด็ก ๆ ที่ชอบปริศนาเกี่ยวกับมุมและเงา และทุกคนที่อยากรู้เรื่องแว่นตา กล้องถ่ายรูป และรุ้งกินน้ำ
สิ่งที่คุณจะได้เรียนรู้
- แสงเดินทางเป็นรังสีและทำให้เกิดเงาอย่างไร
- กระจกเงาสะท้อนแสงอย่างไร: มุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อน
- ทำไมแสงจึงหักเห (การหักเหของแสง) เมื่อผ่านเข้าไปในแก้วหรือน้ำ
- เลนส์รวมแสงหรือกระจายแสง และทำให้เกิดภาพได้อย่างไร
ตัวอย่างการทดลอง
-
ส่องรังสีของแสงไปที่กระจกเงา แล้ววัดมุมก่อนและหลังการสะท้อน
-
ส่องรังสีของแสงเข้าไปในก้อนแก้ว แล้วสังเกตว่าทิศทางของแสงเปลี่ยนไปอย่างไร
-
เลื่อนเลนส์ไปตามรางทดลองทางแสง แล้วหาตำแหน่งที่ภาพคมชัด
สิ่งที่คุณสร้างได้
-
กล้องเพริสโคปที่ใช้กระจกเงาสองบาน
-
ชุดแว่นขยาย
-
กล้องถ่ายรูปจำลองที่มีเลนส์และฉากรับภาพ
ตัวอย่างเหล่านี้แสดงลักษณะงานในด้านนี้ บทเรียนที่เผยแพร่จริงอาจแตกต่างออกไป
สิ่งที่การจำลองทำให้ง่ายลง
- แสงถูกมองเป็นรังสีเป็นหลัก (ทัศนศาสตร์เชิงรังสี) ปรากฏการณ์ของคลื่น เช่น การแทรกสอดและการเลี้ยวเบน อยู่นอกขอบเขตของบทเรียนเหล่านี้
- เลนส์และกระจกเงามีรูปทรงในอุดมคติ เลนส์จริงมีข้อบกพร่องและอาจทำให้สีพร่ามัวได้
การจำลองทุกแบบล้วนทำให้ความเป็นจริงง่ายลง การรู้ว่าง่ายลงอย่างไรก็เป็นส่วนหนึ่งของการเรียนรู้วิศวกรรม
เชื่อมโยงกับวิชาในโรงเรียน
ฟิสิกส์ (แสง) คณิตศาสตร์ (มุมและเรขาคณิต) ชีววิทยา (ตา) ศิลปะและการถ่ายภาพ
ความเชื่อมโยงกับด้านอื่น
ทัศนศาสตร์เชื่อมโยงกับวงจรไฟฟ้า (แหล่งกำเนิดแสงและเซนเซอร์) โครงสร้างและวัสดุ (แก้วและความโปร่งใส) และวิทยาการหุ่นยนต์ (กล้องและเซนเซอร์แสง)
น่ารู้
ตาของคุณก็มีเลนส์เหมือนกัน เลนส์ตารวมแสงไปที่ด้านหลังของลูกตา คล้ายกับที่เลนส์กล้องรวมแสงไปที่เซนเซอร์