6. Optikai lencsék

1.

2.

Domború lencse ábrája és jelölései:

• Rajzolj egy ovális alakú lencsét, amely az optikai tengelyen helyezkedik el (vízszintes vonal a lencsével áthaladva).
• Optikai középpont (O): Jelöld a lencse közepén.
• Fókuszpont (F): Mindkét oldalon 4 cm-re az optikai középponttól.

2. A sakkfigura elhelyezése:

• A 2,5 cm magas sakkfigura helyezkedjen el 5 cm-re az O-tól a lencse bal oldalán, az optikai tengelyen állva.

3. Nevezetes sugármenetek:

Rajzold meg a következőket:

• Optikai tengellyel párhuzamos sugár: A lencsére érkezve a fókuszponton keresztül törik meg.
• Optikai középponton áthaladó sugár: Egyenesen halad tovább, irányváltoztatás nélkül.
• Fókuszponton keresztül érkező sugár: A lencsén áthaladva párhuzamossá válik az optikai tengellyel.

4. Mérési eredmények:

a) Rajzold meg a sakkfigura nevezetes pontjainak képeit az említett sugármenetek alapján. b) A kép helyzete a lencsétől való távolságot mérve körülbelül 8 cm. c) A kép magassága körülbelül 4 cm lesz, mivel a lencse nagyított fordított állású képet hoz létre. d) A keletkezett kép nagyított, fordított állású, valódi.

5. Lencse dioptriája:

A dioptria (DD) a fókusztávolságból számolható: $$D = \frac{100}{f}$$ Ha a fókusztávolság f=4 cmf = 4 \, \text{cm}: $$D = \frac{100}{4} = 25 \, \text{dioptria}.$$

6. Optikai eszköz:

Ez az elrendezés egy nagyító vagy objektív, amely valódi, nagyított képet hoz létre, például mikroszkópokban vagy távcsövekben használható.

4.

Állítások jelölése és indoklása:

1. A domború lencsét gyűjtőlencsének is nevezzük.
1. Igaz (I): A domború lencse párhuzamos fénysugarakat a fókuszpontba gyűjti, ezért nevezik gyűjtőlencsének.
2. A homorú lencsére érkező párhuzamos fénysugarak a fénytörés után széttartók lesznek.
1. Igaz (I): A homorú lencse szórólencseként működik, így a párhuzamos fénysugarakat széttartóvá teszi.
3. A szórólencsét vetítőlencseként szoktuk használni.
1. Hamis (H): A vetítőlencsék általában gyűjtőlencsék, mivel valódi képet kell létrehozniuk, amelyet a vetítővászonra irányítanak.
4. Az egyszerű nagyító esetében a gyűjtőlencsétől a lencse fókusztávolságának többszörösére kell elhelyezni a megfigyelendő tárgyat.
1. Hamis (H): Az egyszerű nagyító működéséhez a megfigyelendő tárgynak a lencse fókusztávolságán belül kell lennie.
5. A domború lencse a közepénél vékonyabb, a szélei felé vastagszik.
1. Hamis (H): A domború lencse a közepén vastagabb, a szélei felé vékonyodik.
6. A vetítőlencsénél a tárgyat a fókusztávolságon belülre kell helyezni.
1. Hamis (H): A vetítőlencsénél a tárgynak a fókusztávolságon kívül kell lennie, hogy fordított valódi képet hozzon létre.
7. A fókusztávolságot gyújtótávolságnak is nevezzük.
1. Igaz (I): A fókusztávolságot gyakran nevezik gyújtótávolságnak, mivel ez az a távolság, ahol a lencse a párhuzamos fénysugarakat fókuszálja.

5.

a) Vázlatos rajz és kérdések válaszai:

Rajzoljatok egy egyszerű vázlatot, amely az alábbi elemeket tartalmazza:

• Vetítőlencse:
• Helyezkedjen el a diavetítő elején, a fény útjában. A lencse gyűjtőlencse, amely a tárgyról (pl. diáról) valódi, fordított képet vetít a vetítővászonra.
• Tárgy (dia):
• A tárgyat (diát) a lencsétől valamivel távolabb kell elhelyezni, a lencse fókusztávolságán kívül. A fókuszpontot a lencse mögött (a tárgytól távolabb) ábrázoljátok.
• Fényforrás:
• A fényforrás a vetítő belsejében található, közvetlenül a dia mögött.
• Fénygyűjtő:
• A fényforrás fényeit egy parabola alakú reflektor gyűjti össze, amely a fényt a dia felé irányítja. A reflektor a fényforrás mögött helyezkedik el.

b) Élesség beállítása:

Az élességet úgy lehet beállítani, hogy a vetítőlencsét előre-hátra mozgatjátok. Ezáltal a lencse pontosan a megfelelő helyre fókuszál, így éles képet kapunk a vetítővásznon.

c) A kép méretének szabályozása:

A keletkező kép méretét az alábbi módon lehet változtatni:

• A vetítő távolsága: Ha a vetítőt közelebb viszitek a vászonhoz, a kép kisebb lesz. Ha távolabb helyezitek, a kép nagyobb lesz.

· Vetítőlencse fókusztávolsága: A lencse fókusztávolságától is függ, bár ez általában fix a vetítő szerkezetében.

6.

Otthoni eszközök:

• Szemüveg:
• A szemüvegek dioptriája korrigálja a látáshibákat (rövidlátás, távollátás). A gyűjtőlencsék és szórólencsék javítják a fókuszált képek észlelését.
• Fényképezőgép:
• A lencsék fókuszálják a fényt a kamera szenzorára, hogy éles képeket készíthessünk.
• Távcső:
• A gyűjtőlencsék segítenek távoli objektumok nagyított, részletes látványának megfigyelésében.
• Mikroszkóp:
• A lencserendszer nagyítja a mikroszkopikus objektumokat, így láthatóvá válnak részleteik.
• Nagyító:
• Egyszerű gyűjtőlencsével rendelkezik, és közeli tárgyak részletes vizsgálatára szolgál.
• Projektor:
• A vetítőlencsék fókuszálják a képet a vászonra, hogy azt nagyított méretben jelenítse meg.

Iskolai eszközök:

• Laboratóriumi mikroszkóp:
• Kutatási és tudományos célokra használják, hogy sejtek, szövetek vagy apró részecskék tanulmányozhatók legyenek.
• Diavetítő:
• Vetítőlencsével vetíti ki a dia képeit a falra vagy vászonra.
• Optikai kísérleti készlet:
• Lencséket és prizmákat tartalmaz, amelyek segítségével fénytörést, nagyítást és egyéb optikai jelenségeket vizsgálhatunk.
• Tábla lézerpointer:
• Lencsével fókuszálja a lézerfényt az irányított, jól látható sugár érdekében.

7.

Saját lupé készítése:

• Rajzold meg és vágd ki:
• Használj egy PET-palackot, és rajzolj rá két kört, például a kupakját vagy egy kerek sablont használva.
• Ollóval vagy éles szerszámmal óvatosan vágd ki a köröket.
• Ragasztás:
• A kivágott PET-palack darabokat fordítsd szembe egymással, majd ragaszd össze őket. Hagyj egy kis nyílást, amelyen keresztül vizet tudsz tölteni.
• Víz feltöltése:
• Tölts vizet a nyíláson keresztül, hogy a két összeragasztott PET-palackdarab közötti tér megteljen. Ez a víz működik majd lencseként.
• Használat:
• Nézd meg a lupédon keresztül a különböző tárgyakat! A víz formája és a PET-palack anyaga nagyítólencseként fog viselkedni.
• Dokumentáció:
• Fényképezd le az elkészítési folyamatot lépésről lépésre, vagy készíts róla rövid videót. Mutasd be, hogyan használható a lupé!

Szórólencse készítése hasonló módszerrel:

Egy szórólencse elkészítéséhez a következő módosításokat végezheted:

• Vágj ki egy homorúbb formát a PET-palackból, hogy a lencse szélein vastagabb, középen vékonyabb legyen.
• A két homorú formát illeszd össze úgy, hogy a középen vékony réteg víz maradjon.
• Rögzítsd őket erősen ragasztószalaggal, hogy a víz a helyén maradjon.

A szórólencse széttartó fénysugarakat fog létrehozni, amit könnyen megvizsgálhatsz, ha átnézel rajta egy fényforrás felé.