Напрям 10
Оптика
Світлові промені, дзеркала й лінзи
Оптика вивчає світло: як воно поширюється прямолінійно, відбивається від дзеркал і заломлюється, коли переходить у скло чи воду. Лінзи й дзеркала використовують ці закони, щоб створювати зображення у фотоапаратах, окулярах і телескопах.
Кому підійде
Дітям, які люблять головоломки з кутами й тінями, і всім, кому цікаво, як працюють окуляри, фотоапарати й веселка.
Що ви вивчите
- Як світло поширюється променями і як утворюються тіні
- Як дзеркало відбиває світло: кут падіння дорівнює куту відбивання
- Чому світло змінює напрямок (заломлюється), коли переходить у скло чи воду
- Як лінзи збирають або розсіюють світло й створюють зображення
Приклади експериментів
-
Спрямуйте промінь світла на дзеркало й виміряйте кути до і після відбивання.
-
Спрямуйте промінь у скляний брусок і подивіться, як змінюється його напрямок.
-
Пересувайте лінзу вздовж оптичної лави й знайдіть, де зображення стає чітким.
Що можна збудувати
-
Перископ із двома дзеркалами
-
Установка з лупою
-
Модель фотоапарата з лінзою та екраном
Ці приклади показують, якою буває робота в цьому напрямі. Опубліковані уроки можуть відрізнятися.
Що спрощує симуляція
- Світло розглядають переважно як промені (геометрична, або променева, оптика); хвильові явища, як-от інтерференція та дифракція, виходять за межі цих уроків.
- Лінзи й дзеркала мають ідеальну форму; справжні лінзи мають вади й можуть розмивати кольори.
Кожна симуляція спрощує реальність. Розуміти, як саме, — теж частина вивчення інженерії.
Зв’язок зі шкільними предметами
Фізика (світло), математика (кути й геометрія), біологія (око), мистецтво й фотографія
Зв’язки з іншими напрямами
Оптика пов’язана з електричними колами (джерела світла й датчики), з конструкціями та матеріалами (скло й прозорість) і з робототехнікою (камери й датчики світла).
Варто знати
У вашому оці теж є лінза — кришталик. Він фокусує світло на задній стінці ока, приблизно так, як об’єктив фотоапарата фокусує світло на матриці.