Десятый класс
  1. Механика  1.1. Динамика  1.1.1. Движение в одном измерении  1.1.2. Движение в двух измерениях  1.1.3. Смещение и расстояние  1.1.4. Скорость и Вектор  1.1.5. Ускорение  1.1.6. Графическое представление движения  1.1.7. Equations of motion  1.1.8. Свободное падение и ускорение свободного падения  1.1.9. Движение тела, брошенного под углом к горизонту  1.1.10. Относительная скорость  1.2. Динамика  1.2.1. Законы движения Ньютона  1.2.2. Инерция и масса  1.2.3. Сила и ее виды  1.2.4. Сила действия и противодействия  1.2.5. Friction and its effects  1.2.6. Коэффициент трения  1.2.7. Круговое движение  1.2.8. Центростремительная сила и центростремительное ускорение  1.2.9. Импульс и количество движения  1.2.10. Conservation of momentum  1.2.11. Третий закон Ньютона и его применения  1.3. Работа, энергия и мощность  1.3.1. Работа, совершаемая силой  1.3.2. Теорема о работе и энергии  1.3.3. Кинетическая энергия  1.3.4. Потенциальная энергия  1.3.5. Mechanical energy  1.3.6. Сохранение энергии  1.3.7. Мощность и эффективность  1.3.8. Возобновляемые и невозобновляемые источники энергии  1.4. Гравитационная сила  1.4.1. Закон всемирного тяготения Ньютона  1.4.2. Гравитационное поле и напряженность поля  1.4.3. Ускорение свободного падения на разных планетах  1.4.4. Законы движения планет Кеплера  1.4.5. Orbits and satellites  1.4.6. Вес и кажущийся вес  1.4.7. Гравитационная потенциальная энергия
  2. Свойства материи  2.1. States of matter  2.1.1. Твердое, жидкое и газообразное  2.1.2. Molecular structure of matter  2.1.3. Межмолекулярные силы  2.1.4. Плазма и конденсат Бозе–Эйнштейна  2.2. Давление  2.2.1. Определение давления  2.2.2. Pressure in liquids  2.2.3. Атмосферное давление  2.2.4. Принцип Паскаля  2.2.5. Принцип Архимеда и плавучесть  2.2.6. Поверхностное натяжение и капиллярность  2.3. Эластичность  2.3.1. Закон Гука  2.3.2. Stress and strain  2.3.3. Предел упругости и модуль упругости  2.3.4. Применения упругости
  3. Thermal physics  3.1. тепло и температура  3.1.1. Difference Between Heat and Temperature  3.1.2. Температурная шкала  3.1.3. Тепловое расширение  3.1.4. Тепловое равновесие  3.2. Теплопередача  3.2.1. Проводимость  3.2.2. Конвекция  3.2.3. Излучение  3.2.4. Insulation and its applications  3.3. Тепловые свойства вещества  3.3.1. Удельная теплоемкость  3.3.2. Скрытая теплота и фазовые переходы  3.3.3. Boiling and Melting Point  3.3.4. Тепловые двигатели и холодильные установки  3.4. Законы термодинамики  3.4.1. Нулевой закон термодинамики  3.4.2. Первый закон термодинамики  3.4.3. Второй закон термодинамики  3.4.4. Цикл Карно
  4. Волны и оптика  4.1. Природа и свойства волн  4.1.1. Типы волн в природе и свойства волн  4.1.2. Поперечные и продольные волны  4.1.3. Параметры волн  4.1.4. Отражение и преломление волн  4.1.5. Суперпозиция и интерференция  4.1.6. Стоячие волны и резонанс  4.1.7. Эффект Доплера  4.2. Звуковые волны  4.2.1. Характеристики звуковых волн  4.2.2. Скорость звука в разных средах  4.2.3. Применение звуковых волн  4.2.4. Ультразвук и его использование  4.3. Light Waves and Optics  4.3.1. Природа света  4.3.2. Отражение света  4.3.3. Laws of reflection  4.3.4. Mirrors and Image Formation  4.3.5. Преломление света  4.3.6. Закон Снелла  4.3.7. Линзы и образование изображения  4.3.8. Полное внутреннее отражение и критический угол  4.3.9. Оптическое волокно  4.4. Оптические приборы  4.4.1. Microscope  4.4.2. Телескоп  4.4.3. Человеческий глаз и дефекты зрения  4.4.4. Камера и принцип ее работы
  5. Электричество и магнетизм  5.1. Электростатика  5.1.1. Электрический заряд и его свойства  5.1.2. Проводники и изоляторы  5.1.3. Coulomb's law  5.1.4. Электрическое поле и линии поля  5.1.5. Electric potential and potential difference  5.1.6. Конденсаторы и емкость  5.2. Ток электричества  5.2.1. Electric current and its measurement  5.2.2. Закон Ома  5.2.3. Сопротивление и удельное сопротивление  5.2.4. Последовательные и параллельные цепи  5.2.5. Электрическая энергия и мощность  5.2.6. Законы Кирхгофа  5.3. Магнетизм и электромагнетизм  5.3.1. Магнитное поле и линии поля  5.3.2. Магнитные эффекты электрического тока  5.3.3. Электромагнитная индукция  5.3.4. Законы электромагнитной индукции Фарадея  5.3.5. Трансформаторы и их применение  5.3.6. AC and DC current
  6. Современная физика  6.1. Nuclear physics  6.1.1. Структура атома  6.1.2. Атомная модель Бора  6.1.3. Энергетические уровни электронов  6.1.4. Рентгеновские лучи и их применение  6.2. Радиоактивность  6.2.1. Виды радиации  6.2.2. Half-life and radioactive decay  6.2.3. Ядерные реакции и их применения  6.2.4. Деление и Синтез  6.3. Quantum physics  6.3.1. Дуализм волна-частица  6.3.2. Photoelectric effect  6.3.3. Квантизация энергии  6.3.4. Принцип неопределённости Гейзенберга
  7. Электроника и связь  7.1. Полупроводники  7.1.1. Проводники, изоляторы и полупроводники  7.1.2. Диоды и их применение  7.1.3. Транзисторы и логические элементы  7.1.4. Светодиоды и фотодиоды  7.2. Системы Коммуникации  7.2.1. Основы коммуникации  7.2.2. Аналоговые и цифровые сигналы  7.2.3. Беспроводная связь и оптоволоконная связь  7.2.4. Радиоволны и модуляция

Десятый класс → Волны и оптика ↓


Оптические приборы


Оптические приборы - это устройства, использующие принципы оптики для улучшения нашего зрения или выполнения задач, связанных со светом и зрением. Они являются неотъемлемой частью физики и используются в различных областях, таких как астрономия, биология и фотография. В этом уроке мы изучим различные оптические приборы, их строение, принцип работы и применение.

Введение в свет и оптику

Чтобы понять оптические приборы, важно иметь базовые знания о свете и оптике. Свет - это форма энергии, которая распространяется в виде волн. Оптика - это раздел физики, который изучает поведение и свойства света. Она включает в себя изучение взаимодействия света с различными материалами и контроля его с помощью линз и зеркал.

Свойства света

  • Отражение: Когда свет падает на поверхность, он отражается. Это называется отражением.
  • Преломление: Преломление - это изгиб света, когда он проходит из одной среды в другую, например, из воздуха в воду.
  • Дифракция: Когда свет проходит через узкое отверстие, он изгибается и рассеивается.
  • Дисперсия: Когда свет проходит через призму, он расщепляется на свои составляющие цвета из-за дисперсии.

Основные оптические приборы

Ниже приведены некоторые из основных оптических устройств, используемых в различных приложениях:

Человеческий глаз

Человеческий глаз является естественным оптическим устройством. Он работает, фокусируя свет на сетчатке. Глаз имеет натуральную линзу, которая регулирует свою кривизну для фокусировки на объектах, находящихся на разных расстояниях.

Фокусное расстояние = 1 / (1/ расстояние до объекта + 1/ расстояние до изображения )

Зрачок контролирует количество света, попадающего в глаз, в то время как сетчатка содержит клетки, которые обнаруживают свет и отправляют информацию в мозг.

Камера

Камера работает так же, как человеческий глаз. Она имеет линзу, которая фокусирует свет на сенсоре камеры или пленке для захвата изображений.

Диафрагма камеры контролирует количество света, попадающего в камеру, что похоже на зрачок в человеческом глазу. Выдержка камеры определяет, как долго сенсор камеры будет подвергаться воздействию света.

Линза

Увеличительное стекло

Увеличительное стекло - это простой оптический прибор, использующий выпуклую линзу для формирования увеличенного изображения объекта. Увеличение зависит от кривизны линзы.

Линзы изгибают световые лучи, делая объекты больше, чем они есть на самом деле.

Увеличение (M) = 1 + (D/f)
  • D - это минимальное расстояние четкого видения (обычно ~25 см для человека).
  • f - фокусное расстояние линзы в сантиметрах.

Телескоп

Телескопы предназначены для наблюдения за удалёнными объектами, такими как звёзды и планеты. Существует два основных типа: рефракционные телескопы и отражательные телескопы.

Рефракционный телескоп

Эти телескопы используют линзы для изгиба (или преломления) света, формируя изображение. Они имеют две линзы: объектив и окуляр.

Увеличение = фокусное расстояние объектива / фокусное расстояние окуляра

Отражательный телескоп

Отражательные телескопы используют зеркала вместо линз для сбора и фокусировки света. Они состоят из основного зеркала в основании и меньшего вторичного зеркала, которое направляет свет на окуляр.

Микроскоп

Микроскопы используются для изучения мелких объектов. Существует два основных типа: составные микроскопы и электронные микроскопы.

Составной микроскоп

Составной микроскоп использует линзы для фокусировки света на небольшом образце. Он имеет объектив и окуляр, чтобы сформировать увеличенное изображение.

Увеличение = (увеличение объектива) × (увеличение окуляра)

Как работают оптические приборы

Оптические приборы работают на принципах света, включая отражение, преломление и увеличение. Путём манипуляции путем света через линзы и зеркала, эти приборы способны создавать увеличенные изображения объектов, позволяя нам видеть удалённые галактики и исследовать микроскопические биологические структуры.

Понимание математики по линзам и зеркалам является важным для понимания того, как эти приборы обеспечивают расширенные визуализационные возможности. Концепции фокусного расстояния, индекса преломления и увеличения являются основополагающими для оптической физики.

Основная физика линз

Линза изгибает световые лучи при их прохождении из-за преломления. Существует два основных типа линз:

  • Выпуклые линзы: Толще в центре, эти линзы сходят световые лучи в фокусную точку. Они используются в очках, камерах, телескопах и многом другом.
  • Вогнутые линзы: Тоньше в центре, эти линзы расходятся световые лучи. Они используются для коррекции миопии (близорукости) и в других специализированных приложениях.

Основная физика зеркал

Зеркала отражают свет. Оптические приборы в основном включают два типа зеркал:

  • Вогнутые зеркала: Эти зеркала вогнуты внутрь и могут фокусировать свет в фокусную точку. Они используются в отражательных телескопах.
  • Выпуклые зеркала: Эти зеркала выступают наружу и рассеивают свет, что делает их полезными как зеркалами широкого обзора и в некоторых системах изображения.

Математическое представление

Формула тонкой линзы и формула увеличения являются ключевыми математическими представлениями для расчета расстояний и размеров в оптической физике.

1/f = 1/v + 1/u

Где:

  • f - фокусное расстояние.
  • v - расстояние до изображения.
  • u - расстояние до объекта.

Увеличение определяется как:

M = -v/u = h'/h

Где:

  • M - увеличение.
  • v и u - расстояния до изображения и объекта соответственно.
  • h' - высота изображения.
  • h - высота объекта.

Применение оптических устройств

Применение оптических устройств обширно и продолжает расширяться с технологическими достижениями.

  • Медицина: Микроскопы в медицинских лабораториях для анализа клеток и тканей. Эндоскопы для внутренних обследований.
  • Астрономия: Телескопы для изучения звёзд, галактик и других астрономических явлений.
  • Фотография: Камеры, которые захватывают изображения с точной фокусировкой и настройкой освещения.
  • Повседневная жизнь: Очки для улучшения зрения, бинокли для наблюдения за удалёнными объектами.

Заключение

Оптические приборы играют жизненно важную роль в расширении человеческого зрения за пределы его естественных возможностей. Независимо от того, наблюдаем ли мы ночное небо, изучаем микроскопическую жизнь или делаем фотографии, эти приборы подчеркивают пересечение света и человеческой изобретательности. Имея в основе принципы оптики, линз и зеркал, эти приборы предлагают огромную ценность в различных областях и повседневной жизни.


Десятый класс → 4.4


U
username
0%
завершено в Десятый класс

← Предыдущий (4.3.9)
Оптическое волокно
Следующий (4.4.1) →
Microscope

Комментарии 



Оптические приборы

https://www.physicsflow.com/g10/4.4?pfal=ru