FIZIKA
Poskusi s svetlobo - 2. del
^ ^ nU
Andrej Likar in Nada Razpet
V drugem delu poskusov s svetlobo se bomo posvetili preslikavam z lečo, poskusom z laserskim kazalnikom, valovni optiki, polarizaciji svetlobe in optični aktivnosti ter zaključili z doma izdelanimi ukrivljenimi zrcali s folijo.
Preslikave z lečo
Realna slika z dvema Fresnelovima lečama
Fresnelova leča ima lahko v primerjavi s premerom zelo kratko goriščno razdaljo. Dve taki leči tvorita realno sliko predmeta, ki jo brez težav opazujemo z obema očesoma. Zdi se nam, da slika lebdi v prostoru.
Vodna leča
Tudi z vodo lahko naredimo lečo. Imeti moramo ustrezen model, kamor vodo nalijemo. Z merjenjem krivinskih polmerov modela in goriščne razdalje leče lahko določimo lomni količnik vode.
Pripomočki: vrč z vodo, sestavljivi plastični približno krogelni kapiči (dobimo ju pri prodajalču plastičnih okraskov), zaslon.
Navodilo. Oba dela plastičnega modela ločeno potopite v vodo in ju pod vodo sestavite. Model naj bo na začetku popolnoma napolnjen z vodo. Z vodno lečo preslikajte oddaljen predmet. Slika nastane v goriščni ravnini leče. Izmerite goriščno razdaljo.
Pripomočki: Fresnelovi leči (ali dve leči grafoskopa), barvna žarniča, stojali za leče.
Navodilo. Leči postavite drugo za drugo. Sliko žar-niče lahko opazujemo z obema očesoma. Slika lebdi v prostoru. Dve leči omogočita večji prostorski vtis, ker vidimo realno sliko že iz manjše oddaljenosti z obema očesoma hkrati.
SLIKA 1.
Lebdeča žarnica
SLIKA 2.
Realna slika na zaslonu z vodno leco. vode v modelu.
Spreminjamo količino
->
PRESEK 44 (2016/2017) 3
9
FIZIKA

Nato vodo izlijte in model le delno napolnite z vodo. Kaj se zgodi s sliko (goriščno razdaljo)? Kaj vse lahko ob takem poskusu povemo o preslikavah z lečo?
Opomba. Prečni presek modela je elipsa. Ukrivljenost najlaže ugotovimo tako, da opazujemo senco predmeta (slika 3). Poiščemo krožnico, ki se elipsi dobro prilega, in izmerimo polmer. Vstavimo v enacbo
1 = (n - 1) 2, f	r
pri čemer je f goriščna razdalja leče, n lomni količnik vode, r krivinski polmer modela. Pri tem smo vpliv plastike zanemarili.
Si
SLIKA 3.
Senca prečnega preseka modela in prilegajoča se krožnica
SLIKA 4.
Napis vidimo povečan. Lega osi ni pomembna. Izginjajoči napis
Navadno dijakom pokažemo, kako se pojavi kova-neč, ko v prazno posodo, na dnu katere je ob robu kovaneč, nalijemo dovolj vode. Tokrat naredimo obraten poskus. Poglejmo, kako lahko napis izginja.
Cilindrična leča
Pripomočki: vrč z vodo, valjasta prozorna posoda, pisalo, karton.
Navodilo. Prozorno plastenko, katere en del ima obliko valja, napolnite z vodo in jo zamašite. Na kos kartona napišite dve veliki tiskani črki, ki nista simetrični, npr. FR. Karton postavite za plastenko. Ko pogledamo skozi plastenko, vidimo povečano sliko napisa ne glede na to, ali je os valja navpična ali vodoravna (slika 4).
Zdaj pa napis FIZIKA postavite za čilindrično lečo tako, da boste videli napis preslikan, kot kaže slika 5.
Vse primere ponazorite še grafično.
Pripomočki: vrč z vodo, večji neprozoren lonček, manjši plastični prozoren lonček, knjižno kazalo.
Navodilo. V večji lonček nalijte vodo, v prozoren lonček ob rob pritisnite knjižno kazalo. Lonček s knjižnim kazalom počasi potapljajte v vodo. Preizkusite prozorne lončke z različno plastiko. Spreminjajte svojo lego in opazujte, kako to vpliva na dolžino vidnega oz. potopljenega dela knjižnega kazala.
V plastično posodo nalijte vodo. V prozoren (manjši) lonček ob rob pritisnite knjižno kazalo. Lonček s knjižnim kazalom počasi potapljajte v vodo. Kaj opazite? Preizkusite prozorne lončke z različno plastiko. Spreminjajte svojo lego in opazujte, kako to vpliva na dolžino vidnega oziroma potopljenega dela knjižnega kazala. Skičirajte potek žarkov.
20
PRESEK 44 (2016/2017) 3
FIZIKA
SLIKA 5.
Preslikava napisa FIZIKA. Os valja je vodoravna (zgoraj), os valja je navpična (spodaj).
Predmet v leči
Vodna cilindrična leča omogoča poskuse, pri katerih je predmet v leči. Spreminjamo lego predmeta v posodi in opazujmo, kaj se dogaja z njegovo sliko.
Plošča v leči
Pripomočki: valjasta posoda, vrč z vodo, trši plastični pravokotnik, svinčnik, karirasti papir, merilo.
Navodilo. V prozorno plastično valjasto posodo nalijte vodo. Pod posodo postavite karirast papir. Plastični pravokotnik postavite navpično v posodo in ga pritisnite ob sprednjo steno. Nato ga počasi oddaljujte od stene. Opazujte, kako se navidezna širina pravokotnika spreminja v odvisnosti od razdalje od prednje ploskve.
Opazovanje loma svetlobe
Pripomočki: prozorni kozarči različnih oblik, barva za pirhe, voda.
Navodilo. Kozareč napolnite z vodo in ga postavite na mizo ali okensko poličo. Na vodoravni podlagi
SLIKA 6.
Kazalo pritisnemo ob rob prozornega lončka in ga skupaj z lončkom postopoma potapljamo v lonček z vodo.
opazite svetlobne lise, ki nastanejo zaradi loma svetlobe, ki prihajajo od sonča oz. od odboja na oknih in vratih. Oblika svetlobnih lis je odvisna od lastnosti kozarča, kot sta oblika in napake v stenah, pa tudi od kota, pod katerim padajo vzporedni svetlobni žarki na kozareč.
PRESEK 44 (2016/2017)3
11
FIZIKA

stena posode
merilo
smer gledanja
SLIKA 8.
Svetloba prihaja iz dveh smeri (zgoraj). Na kozarec pada direktna svetloba s sonca in odbita svetloba od okna in steklenih vrat. Vodo v kozarcu smo obarvali (spodaj).
SLIKA 7.
Pravokotno plošco smo postavili navpično v valjasto posodo z vodo (zgoraj). Premikanje plošče (spodaj).
Ponovite poskuse še s praznimi kozarci.
Slamica v valjasti posodi z vodo
Pripomočki: slamica, valjasta posoda, vrc z vodo, merilo.
Navodilo. V posodo natocite vodo. Postavite sla-mico poševno v posodo, kot kaže slika 9. Kaj opazite? Spreminjajte lego glave. Kaj opazite?
Nato postavite slamico navpicno in jo premikajte od leve proti desni, kot kažejo slike 13. Kaj opazite?
SLIKA 9.
Slamico postavimo poševno v vodo.
Kje mora stati slamica in kje opazovalec, da bo del slamice, ki je pod vodo, izginil?
20
PRESEK 44 (2016/2017) 3
FIZIKA
SLIKA 10.
Slamico premikamo od leve proti desni.
SLIKA 11.
Dela slamice, kije pod vodo, ne vidimo.
Literatura
Poskusi z laserskim kazalnikom
Laserska pahljača
Ozek curek svetlobe iz laserskega kazalnika lahko razširimo v ravnino, Ce curek usmerimo na ozko okroglo stekleno paliCico. S takim curkom si označimo toCke na prostorsko razgibanem predmetu, odbiti žarek pa lahko pokaže drobne odklone od sicer gladke površine predmeta. Tako lahko opazujemo šibke valove na vodni gladini.
Pripomocki: laserski kazalnik, steklena palicica ali cevka, zaslon.
Navodilo. Laser usmerite na sredino cevke. Na zaslonu opazite rdeco crto.
Poskusi z laserskim kazalnikom
Ozek curek svetlobe iz laserskega kazalnika lahko ponazori svetlobne žarke. Tuje nekaj poskusov, kjer to izrabimo.
[1]	N. Razpet, Postavimo predmet v lečo, Naravoslovna solnica, 19, štev 1 (jesen 2014), str. 36., Modrijan.
[2]	D. Ivanov, S. Nikolov, Optičs demonstrations using čylindričal lenses, Physics Education, 50, September 2015, str. 578 - 559
[3]	N. Razpet, Poloviča leče -poloviča slike?, Presek, 44, štev. 1, str. 18 - 21, 2016/2017.
Pripomočki: laserski kazalnik, trak, lončki, Crn zaslon, voda.
podstavek, lepilni
Navodilo. Pritrdite laserski kazalnik na podstavek. Posvetite z njim na rob praznega lončka. Potem lon-cek napolnite z vodo in poskus ponovite. Uporabite razlicne loncke. Nato v kozarcek z vodo dodajte kapljico mleka ali natocite vodo tako, da bo v njej dovolj zracnih mehurckov (slika 13). Opazujte odboje od sten kozarcka.

20	PRESEK 44 (2016/2017) 3

FIZIKA

SLIKA 12.
Potek žarkov iz oddaljenega svetila skozi stekleno paličico (zgoraj). Na zaslonu se pojavi črta (spodaj).
Valovna optika
Valovno optiko demonstriramo s standardnimi poskusi, kot je poskus z režama. Z laserjem se taki poskusi prav lepo posrečijo. Kaj pa z belo svetlobo? Ena od možnosti je seveda prikaz oljnih madežev. Drugo omenjamo tu - s pogledom skozi režo mikro-metrskega vijaka pri dovolj zaprtem vijaku se pojavijo barve. Tu prikažemo še eno, ne tako pogosto omenjano možnost - interferenčne barve, ki nastanejo na jeklenem merilu z milimetrskimi graviranimi oznakami. Svetloba iz reže pada na ravnilo pod zelo ostrim kotom. Na sliki 14 zgoraj je na levi svetla reža, na desni pa njena odbita svetloba na ravnilu s polmilimetrskimi oznakami. Odboj na delu ravnila brez oznak ne kaže barvnih prog (spodaj).
SLIKA 13.
Dvakratni odboj laserskega žarka na stenah kozarčka z vodo (zgoraj). Laserski žarek usmerimo na rob kozarčka, na zaslonu opazimo pahljačo (spodaj).
SLIKA 14.
Barvne interferenčne proge po odboju na jeklenem merilu
Pripomočki: jekleno ravnilo z milimetrskimi ali polmilimetrskimi razdelki.
14
PRESEK 44 (2016/2017) 3
FIZIKA
Navodilo. Na ravnilo posvetite skoraj tangencialno z mocno belo lucjo in opazite barvne interferencne proge.
Polarizacija svetlobe in optična aktivnost
Poskusi s polariziranimi curki svetlobe so med najzanimivejšimi. Zakaj se beli curki polarizirane svetlobe Čudovito obarvajo, lahko le bežno razložimo. Ker je svetloba iz računalniškega zaslona linearno polarizirana, se taki poskusi vsakomur posrečijo, saj moramo imeti le polarizacijska očala, ki jih ni težko dobiti.
za znanost, saj moramo vanjo izvrtati luknjo, kamor montiramo cevko za zrak. Skrbna izdelava se po-placa, zrcalo sicer nima vrhunskih opticnih lastnosti, za prikaz realne slike pa je prav primerno.
SLIKA 15.
Napetosti v plastičnem trikotniku, kot jih vidimo v svetlobi iz računalniškega zaslona s polarizacijskimi očali (levo). Tudi celofan ali različno debele plasti prozornega lepilnega traku se pravljično obarvajo (desno).
Pripomocki: plasticen trikotnik, celofan, prozorne plasticne folije, polarizacijska ocala, racunalnik.
Navodilo. Trikotnik postavite pred bel zaslon in ga opazujte s polarizacijskimi ocali. Nagnite glavo na levo in nato na desno stran. Namesto trikotnika lahko uporabite tudi vec plasti prozornega lepilnega traku, prozoren ovojni papir, tanko plasticno folijo, ki jo raztegujete in trgate. Kako ugotovite smer polarizacije?
Konkavno zrcalo s folijo
Konkavno ali konveksno zrcalo vecjega polmera lahko izdelamo iz elasticne aluminizirane folije, kije na voljo v vsakem kompletu avtomobilske prve pomoci. Ker kompleti zastarajo in jih je potrebno obnoviti, ni težko najti tak zavržen komplet s folijo, ki se je ni nihce niti dotaknil. Primerno posodo žrtvujemo
SLIKA 16.
Doma izdelano zrčalo s folijo. Ce v posodo zrak vpihnemo, dobimo konveksno zrčalo, če ga izsesamo, pa konkavno zrčalo.
Pripomocki: aluminizirana folija (zašcitna folija), primerna okrogla plasticna posoda, plasticna cevka.
SLIKA 17.
V dno plastične posode izvrtamo luknjo in vanjo vstavimo plastično čev.
Navodilo. Najprej v dno posode ali pri strani izvrtajte luknjo in vanjo vstavite plasticno cev, jo pritrdite in poskrbite, da dobro tesni. Zašcitno folijo raz-prostrite na mizo. Nanjo položite plasticno posodo. Posoda naj ima rob in naj bo neupogljiva. Folijo pritrdite na posodo tako, da pod rob tesno navijete vrvico ali pa jo na posodo prilepite z mocnim lepilnim trakom. Skozi cev boste izsesali (vpihnili) zrak in tako oblikovali konkavno (konveksno) zrcalo. Takemu zrcalu lahko spreminjamo gorišcno razdaljo.
_ XXX
20	PRESEK 44 (2016/2017) 3