Tehnici de informare şi comunicare

Informatică aplicată în educaţie şi formare

RETEGAN ANCA ELENA

14

Cuprins

LENTILE...................................................................................................................................................3

Definiție..............................................................................................................................................3

Clasificarea lentilelor..........................................................................................................................3

Caracteristicile lentilei........................................................................................................................5

Mărirea transversală..........................................................................................................................6

Aplicație numerică..............................................................................................................................7

CONSTRUCȚII DE IMAGINI ÎN LENTILE....................................................................................................8

În lentile convergente.........................................................................................................................8

În lentile divergente...........................................................................................................................9

DEFECTE DE VEDERE.............................................................................................................................10

Miopia..............................................................................................................................................10

Hipermetropia..................................................................................................................................10

Presbitismul......................................................................................................................................11

Astigmatismul...................................................................................................................................11

INSTRUMENTE OPTICE.........................................................................................................................12

Ochiul...............................................................................................................................................12

Lupa..................................................................................................................................................12

Aparatul fotografic...........................................................................................................................13

Microscopul......................................................................................................................................14

BIBLIOGRAFIE.......................................................................................................................................15

14

LENTILE

Lentilele, într-o formă sau alta, sunt produse şi folosite de om de câteva mii de ani, însă prima menţiune o găsim în Grecia Antică, în comedia "Nephelai" (Norii) a poetului Aristofan, care vorbeşte despre o lentilă convergentă folosită pentru a da foc unui obiect concentrând razele soarelui pe acesta. Pliniu cel Bătrân (23-79) scrie că împăratul roman Nero folosea o bucată de smarald cu suprafeţele concave pentru a urmări luptele de gladiatori, probabil pentru că suferea de miopie. Matematicianul persan Alhazen (965-1038) a scris primul tratat semnificativ de optică, în care discută despre rolul cristalinului ochiului în formarea imaginilor pe retină. Lentilele au început să se răspândească abia după inventarea ochelarilor; probabil aceştia au fost inventaţi de florentinul Salvino degli Armati pe la 1299. Lentilele sunt obiecte de o anumită formă, din material transparent, ca sticla, sau plasticul. Ele au una sau ambele fețe curbe și pot fi folosite pentru a refracta (devia) lumina. Ele ne fac să vedem obiectele mai mari sau mai mici. Intră în componența instrumentelor ce ne ajuta sa vedem lucruri pe care nu le-am putea vedea cu ochiul liber.

Definiție Lentila este un mediu transparent si omogen, mărginit de două suprafeţe, din care cel puţin una este plană. Lentilele sunt confectionate din sticlă, material plastic, etc.

Clasificarea lentilelor

Lentilele pot fi: -Convergente: mai groase la mijloc si mai subţiri la extremităţi (bombate) măresc obiectul.

14

biconvexe - bombate spre exterior pe ambele părţi;plan-convexe - bombate spre exterior într-o parte, şi plane pe cealaltă parte;menisc convergente- bombate spre exterior într-o parte, şi spre interior pe cealaltă parte; Ele adună (focalizează) razele de lumină într-un punct, numit focar F.

Lentilele convergente au distanţa focală şi convergenţa pozitive şi pot oferi atât imagini mărite cât şi micşorate, reale sau virtuale, drepte sau răsturnate. Sunt utilizate la ochelari pentru corectarea hipermetropiei, la aparate foto sau de proiecţie, microscoape, lupe.

-Divergente: mai subţiri la mijloc şi mai groase la extremităţi (scobite) micşorează obiectul.Lentilele subţiri sunt lentilele a căror grosime este foarte mică.

menisc divergente - bombate spre exterior într-o parte, şi spre interior pe cealaltă parte, diferenţa fiind că forma suprafeţei bombate este aceeaşi în ambele părţi;plan-concave - bombate spre interior într-o parte, şi plane pe cealaltă parte;biconcave - bombate spre interior pe ambele părţi. Ele împrăștie razele de lumină.

Lentilele divergente au distanţa focală şi convergenţa negative şi pot oferi doar imagini micşorate, virtuale şi drepte. Sunt utilizate la ochelari pentru corectarea miopiei, la vizorul de la uşa. Mărirea sau micşorarea imaginilor obiectelor prin lentile se datorează fenomenului de refracţiei a luminii.

14

Caracteristicile lentilei

- centre de curbură - centrele C1 si C2 ale celor două calote sferice;- razele de curbura ale sferelor, R1 si R2;- axa optica principală este dreapta ce unește centrele de curbură ale celor doua calote sferice;- centrul optic O al unei lentile este punctul situat pe axa optica si care se caracterizează prin faptul ca raza de lumina ce trece prin acest punct nu este deviată de la direcția sa, ci doar deplasată;- orice dreaptă care trece prin centrul optic se numește axă optică secundară.

Focarul lentilelor. Se poate dovedi experimental că un fascicul de raze paralele cu axa optică principală ce cade pe o lentilă convergentă, este deviat convergent și că toate razele emergente converg într-un punct F, situat tot pe axa optică, punct denumit focar principal. Deoarece razele de lumina trec efectiv prin acest punct, imaginea poate fi captată pe un ecran, iar acest punct poartă numele de focar real.

Locul geometric al focarului unei lentile convergente Daca razele sosesc din partea opusă vor converge în partea stângă, într-un punct focal, F' denumit focar secundar, situat la aceeași distanță f, fata de centrul optic al lentilei. Dacă lentila este divergentă, razele emergente vor avea traiectorie divergentă la ieșirea din lentilă, în așa fel încât prelungirile lor se vor întâlni într-un focar F situat în aceeași parte cu cea din care au venit. Deoarece razele emergente nu trec efectiv prin acest punct F, el nu poate fi captat pe ecran si de aceea poarta numele de focar virtual.

Locul geometric al focarului unei lentile divergente

14

Lentilele subțiri convergente posedă două focare principale reale F1 si F2, simetrice și egal distanțate față de centrul optic, dacă lentila se află într-un mediu omogen. De asemenea, o lentilă divergentă are două focare virtuale, simetrice în raport cu centrul optic.

Distanța de la centrul optic la focarele principale poartă numele de distanță focală: f = OF

[f]= m metruFie următoarea schemă optică.

Notații:Dacă se considera BO = p, OB' = p' si OF = f, atunci

se poate demonstra formula lentilelor:1/p + 1/p' = 1/f

unde p = distanța obiect-lentilă p' = distanța lentilă-imagine f = distanța focală a lentilei.

În formula de mai sus, semnele algebrice ale valorilor sunt:

- p are semn pozitiv dacă obiectul este real- p are semn negativ dacă obiectul este virtual- p' are semn pozitiv dacă imaginea este reală- p' are semn negativ dacă imaginea este virtuală- f are semn pozitiv dacă lentila este convergentă- f are semn negativ dacă lentila este divergentă.

Mărirea transversală este un raport între dimensiunea imaginii și dimensiunea obiectului. Dacă în figura de mai sus se notează: OB = p si OB' = p', atunci mărirea transversală (notată cu litera grecească beta ß):

ß= A'B'/AB

14

Mărirea liniară ß arată de câte ori e mai înaltă imaginea decât obiectul; se calculează cu formula:

Dacă ß <1 atunci imaginea este mai mică decât obiectul (micşorată). Dacă ß <0 atunci imaginea este răsturnată.

Și dacă se consideră și sensul imaginii (pozitiv dacă este dreaptă, sau negativ dacă este răsturnată), rezultă mai departe:

ß = - p'/p

Convergența unei lentile subțiri este egală cu inversul distanței sale focale și se măsoară în dioptrii. O dioptrie este puterea de convergență a unei lentile cu distanța focală de 1 metru:

C = 1/f

[C]= m-1 = δ dioptria

Aplicație numericăCalculați convergența lentilelor care au f = 5 m; f = -2,5 m. Ce observați? Reprezentați grafic distanța focală în funcție de convergență. Calculați distanța focală a unei lentile a cărei convergență este de 2 dioptrii.

f = 5mC1=2 δ

C = 1/ff1= 1/C

C = 1/5=0,2 δ ˃ 0C=-1/2,5=-0,4 δ ˂ 0f1= ½ = 0,5 (m)

C=?f1=?

f 5 -2,5C -0,2 -0,4

14

CONSTRUCȚII DE IMAGINI ÎN LENTILE

În lentile convergente

Se vor utiliza două din următoarele raze: - raza care pleacă paralel cu axa optică principală şi se refractă prin

focarul imagine F2 - raza care trece nedeviată prin centrul lentilei- raza care trece prin focarul obiect F1 şi se refractă paralel cu axa optică

principală

a. obiect situat dincolo de dublul distanței focale

Imaginea se formează la intersecția razei paralele cu axa optică a lentilei (refractă prin focarul imagine F2 ), cu raza care trece nedeviată prin centrul lentilei;

Imaginea obținută este reală, răsturnată, micșorată față de obiect.

b. obiect situat dincolo de focar (între focar și diblul distanței focale)

Se obține o imagine reală, răsturnată, mărită față de obiect.

14

c. obiect situat în focar

Imaginea se formează la ∞.

d. obiect situat între focar și lentilă

Imaginea se formează la intersecția prelungirii razei paralele cu axa optică a lentilei, refractă prin focarul imagine F2 , cu prelungirea razei care trece nedeviată prin centrul lentilei;

Imagine virtuală (se formează prin unirea prelungirilor razelor refracție), dreaptă, mărită față de obiect.

În lentile divergente

Imagine virtuală, dreaptă, micșorată față de obiect, se formează în fața lentilei.

14

DEFECTE DE VEDERE ce pot fi corectate cu lentile: - miopia

- hipermetropia- presbitismul- astigmatismul

Miopia este un defect al vederii care se manifestă prin imposibilitatea de a distinge clar obiectele situate la o distanță mai mare. Aceasta se întâmplă deoarece razele paralele, ce vin de la un obiect, atunci când traversează globul ocular, se focalizează înaintea retinei, permițând doar distingerea obiectelor situate la o distanță mai mică. Globul ocular al persoanelor miope este mai alungit, fiind nevoie de lentile divergente pentru a corecta vederea, deplasând focarul pe retină. La miopi axul ocular este mai lung faţă de capacitatea de refracţie, sau curbura cristalinului este exagerată, şi de aceea fasciculul de raze paralele focalizează înaintea retinei, iar imaginile sunt neclare. Apropierea obiectelor de ochi sau purtarea unor lentile biconcave, deci divergente, care permit vederea clară a obiectelor, compensând astfel viciul de refracţie.

Hipermetropia (sau hipermetropismul) este o afecțiune a ochiului, caracterizată prin formarea imaginii în spatele retinei, ceea ce face ca imaginea să devină încețoșată. Hipermetropia apare când diametrul antero-posterior al globului ocular este mai mic decât normal. În esență, hipermetropia se datorează unui viciu de refracție, caracterizat printr-un deficit de convergență ce face ca imagina obiectelor să se formeze în spatele retinei. Deoarece persoanele cu hipermetropie văd neclar la toate distanțele, ele trebuie să depună constant un efort de acomodare pentru a focaliza, fapt care duce la încordare, dureri de cap și oboseală oculară. Persoanele ce suferă de hipermetropie văd totuși relativ mai bine la distanță, deși văd obiectele depărtate mai aproape decât sunt în realitate. Aceste persoane au de cele mai multe ori probleme în a focaliza imaginile apropiate și nu pot realiza activități precum cititul sau cusutul. Pe măsura ce se înaintează în vârsta ochiul își pierde capacitatea de acomodare (modificare a diametrelor sau a formei lentilelor oculare așa încât imaginea să se focalizeze pe retină). Hipermetropia este de cele mai multe ori evidentă după vârsta de 40 de ani, când ochii pierd capacitatea de acomodare. Tulburările de focalizare datorate vârstei, ce poartă denumirea de prezbiție, determină că hipermetropia să devină aparentă. Din punct de vedere optic, hipermetropia este contrară miopiei. La hipermetropi ochiul este prea scurt sau convexitatea cristalinului este diminuată şi de aceea razele paralele sunt focalizate înapoia retinei, iar imaginea obiectelor este, de asemenea neclară. Îndepărtarea obiectului de ochi sau purtarea unor lentile biconvexe compensează viciul de refracţie.

14

În cazul defectului de vedere în care imaginea se formează în spatele retinei, se folosesc lentile convergente.

Presbitismul este fenomenul de diminuare a puterii de acomodare a ochiului datorat îmbătrânirii. Una din explicațiile cele mai frecvent oferite se referă la pierderea progresivă a elasticității cristalinului odată cu înaintarea în vârstă la care se adaugă, ca factor agravant, pierderii puterii de contractare și relaxare a mușchilor ciliari (mușchi ce controlează bombarea cristalinului). Prezbitismul nu este o boală ci o condiție care se întâmplă mai devreme sau mai târziu cu oricine. Simptomele apar între 40 și 50 de ani. Pentru cei care văd bine la distanță, primele semne constau în dificultatea citirii literelor mărunte, în special când lumina este de slabă intensitate sau se manifestă prin fenomenul de obosire al ochilor după perioade de citit îndelungate. Prezbitismul se manifestă prin pierderea calității vederii în două cazuri distincte: la distanță (miopia) și/sau la apropiere (hipermetropia).

Astigmatismul (grec. astigma= fără stigmă, sau fără punct de focar) este o boală oftalmologică manifestată printr-o deformare de cornee care atrage după o refracție defectuoasă a razei de lumină în globul ocular. In cazul astigmatismului razele de lumină albă care sosesc la ochi sub formă de raze paralele vor suferi un proces intens și inegal de refracție, cu cât această refracție diferențiată va fi mai mare, cu atât se consideră astigmatismul mai grav. La om ochiul cu un astigmatism de până la 0,5 dioptrii (1 dpt = f-1) este considerat normal. Imaginea formată pe retină este neclară la ochiul care suferă de această afecțiune care poate să apară ori la naștere (Amblyopie care apare frecvent numai la un ochi), ori mai târziu, fiind o formă ireversibilă.

14

INSTRUMENTE OPTICE

Ochiul

Lumina pătrunde prin partea din față a ochiului printr-o membrană transparentă numită cornee, înconjurată de o zonă numită albul ochiului sau sclerotică. În spatele corneei se găsește irisul, un disc colorat(acesta are un caracter unic pentru fiecare individ). Între cornee și iris există un lichid numit umoare apoasă. Irisul e perforat în centru de un orificiu de culoare neagră, denumit pupilă. Pentru ca ochiul să nu fie deteriorat, atunci când lumina este foarte puternică, pupila se contractă (și prin urmare, se micșorează); iar în caz contrar, atunci când este întuneric, pupila se mărește. În continuare, lumina traversează cristalinul, acesta având funcția de lentilă biconvexă, apoi umoarea sticloasă, în final imaginea fiind proiectată pe o membrană numită retină. Pleoapele și genele au rolul de protecție a ochilor. O membrană subțire transparentă, denumită conjunctivă, căptușește interiorul pleoapelor și o parte din sclerotică. Imaginea se formează pe retină, car funcționează ca un ecran. Pentru ca razele de lumină să se poată focaliza, acestea trebuie să se refracte. Cantitatea de refracție depinde în mod direct de distanța de la care este văzut obiectul. Un obiect situat la o distanța mai mare necesită mai puțină refracție decât unul situat la o distanța mai mică. Cel mai mare procentaj din procesul de refracție are loc în cornee, restul refracției necesare având loc în cristalin.

Lupa

Lupa este cel mai simplu aparat optic întâlnit. Este alcătuit dintr-o lentilă convergentă cu distanta focală mică, comparativ cu raza de curbură și dimensiunile lentilei. La formarea imaginii prin lupă a obiectului vizionat, acesta trebuie poziționat între centrul optic și focarul obiect. O lupă este o lentilă biconvexă (care are ambele feţe bombate către exterior) ce produce o imagine mărită a obiectului observat. În funcţie de poziţionarea lupei, imaginea virtuală a obiectului este mai mică sau mai mare.

14

La schimbarea distanţei lupei faţă de obiect se poate observa cum imaginea virtuală îşi schimbă la rândui ei dimensiunile. Odată cu depărtarea lupei de obiect, acesta pare mai mare; este ca şi cum obiectul ar fi mai aproape de observator, ca şi cum o fotografie a obiectului se apropie sau de depărtează de ochi. În realitate, există o limită a depărtării lupei de obiect şi a capacităţii lupei de a mări obiectul. Dacă îndepărtăm prea mult lupa de obiectul observat, imaginea va deveni neclară şi nu mai putem vedea nimic.

Aparatul fotografic

Pelicula fotografică: este un film din plastic, acoperit cu un strat de granule microscopice, pe care lumina provoacă o reacție chimică. Imaginea va fi astfel înregistrată pe peliculă, chiar dacă este invizibilă. Pentru a apărea imaginea, pelicula trebuie să sufere un tratament chimic, numit developare. În funcție de filmul utilizat, se obțin diapozitive sau negative, după care se pot face fotografii pe hârtie fotografică.

Microscopul

Părțile componente ale unui aparat fotografic sunt: Cutia: care este închisă astfel încât să nu

pătrundă lumina Obiectivul: este alcătuit dintr-o lentilă

convergentă sau un ansamblu de lentile convergente a cărei distanță focală este de câțiva centimetri

O diafragmă: este reglabilă, aflată în spatele obiectivului

Obtulatorul: aflat în apropierea peliculei fotografice

Un sistem de vizualizare: permite fotografului să vadă ce va fotografia, să încadreze corect și să realizeze diferite reglaje

14

Microscopul este un instrument optic care măreşte imaginea unui obiect observat printr-un sistem de lentile și are următoarea alcătuire:

BIBLIOGRAFIE

14

1. Doina Turcitu, Magda Panaghianu, Viorica Pop, Fizica. Manual pentru clasa a VII-a, Editura: Radical, 2007;

2. Andrei Petrescu, Adriana Ghiță, Mircea Fronescu, Manual Fizica clasa a VII-a, Editura ALL, 2007;

3. Mircea Nistor, Mircea Rusu, Christopher Clark, George Enescu, Andrei Petrescu, Adriana Ghita, Mircea Fronescu, Manual Fizica clasa a VII-a, Editura ALL, 2007;

4. www.didactic.ro

5. ro.wikipedia.org/wiki/Lentilă

6. justphysics.host56.com

7. scrigroup.com

8. ngerumpi.com

9. cerceteaza.eu

10. mikof.md