IV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
СКВОЗЬ КАПЛЮ ВОДЫ
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение
средняя общеобразовательная школа №16
Сквозь каплю воды
Автор:
Арапова Виктория,
6Б класс, МАОУ СОШ №16
Руководитель:
Веретенникова Ирина Валерьевна,
учитель физики МАОУ СОШ №16
г. Карпинск2017 год
Содержание
| Введение | 3 |
| Основная часть | 4 |
| 4 |
| 6 |
| Заключение | 7 |
| Список литературы | 7 |
| Приложение | 8 |
Введение
Проблема исследования:в сети «Интернет» я увидела фотоработы немецкого фотографа Маркуса Ройгельса, и мне стало интересно, как же получаются такие удивительные снимки, почему изображение переворачивается? (приложение №1)
Актуальность темы:тему считаю актуальной, потому что я не знаю, почему сквозь капли воды изображение переворачивается.
Предмет исследования: капля воды.
Цель: изучить увеличительные свойства воды, создать фотографии сквозь капли воды.
Гипотеза: каплю воды можно использовать как линзу.
Задачи: 1) изучить литературу по проблеме исследования; 2) провести опыты, объясняющие, почему капля действует как линза; 3) создать фотографии.
Методы исследования: анализ, сравнение, эксперимент, беседы.
Основная часть
Глава I «Капля как линза»
Что такое линзы?
Наверное, каждый из нас держал в руках увеличительное стекло. В солнечный день ребята часто пользуются им для выжигания по дереву, а герои "Таинственного острова" Жюля Верна сами сделали увеличительное стекло, чтобы добыть огонь. Если поместить такое стекло на некотором расстоянии от книги, то буквы увеличатся.
Основная деталь многих оптических приборов — линза. Она обычно представляет собой стеклянное тело, ограниченное с двух сторон сферическими поверхностями. В некоторых случаях одна из поверхностей линзы может быть плоской. Поверхности линз могут иметь и более сложную форму, например цилиндрическую, параболическую и т. д. Однако такие линзы применяются сравнительно редко.
Линзы могут быть изготовлены не только из стекла, но, вообще говоря, из любого прозрачного вещества. Так, например, в некоторых приборах применяются линзы из кварца, каменной соли, пластика и других материалов.
Различают рассеивающие и собирающие линзы. Если центральная часть линзы тоньше, чем ее края, то падающие на линзу параллельные световые лучи при выходе из нее расходятся. Если же центральная часть линзы толще, чем ее края, то падающие на линзу параллельные лучи света при выходе из нее сходятся.
Если параллельные лучи после прохождения через линзу сходятся, пересекаясь в некоторой точке, лежащей по другую сторону линзы, то линза называется собирающей. А точка пересечения преломленных лучей называется точкой фокуса.
Если же параллельные лучи после прохождения через линзу становятся расходящимися,то линза называется рассеивающей.
Но собирающее или рассеивающее действие линзы зависит не только от ее формы, но и от того, из чего она сделана и в какой среде действует. Обычно материал, из которого изготовлены линзы, преломляет свет сильнее, чем окружающая среда. В этом случае собирающими линзами являются линзы, утолщающиеся от краев к середине — двояковыпуклая и плосковыпуклая линзы, а также вогнуто-выпуклая линза.Рассеивающими линзами являются линзы, становящиеся тоньше к середине - двояковогнутая и плосковогнутая линзы.
Для изготовления линз используется оптическое стекло, оно прозрачно и может быть очень однородным. Весьма важно, что стекло обладает большой стойкостью по отношению и к механическим и к химическим воздействиям. Поэтому детали из стекла могут быть обработаны с большой точностью, и приданная им в результате обработки форма остается впоследствии неизменной.
Основной составной частью стекол является кремнезем. Но оптические свойства стекла могут заметно изменяться в зависимости от рода примесей и их количества.
Глава II «Практическая»
Проведем опыт и убедимся, что капля воды может служить линзой. Капля воды на стекле представляет собой выпуклую линзу, которая дает увеличенное изображение. Маленькая капля имеет округлую форму. Я перенесла эту водяную «лупу» на текст, отпечатанный мелким шрифтом, и увидела, что буквы увеличились.
Оказывается, что при прохождении сквозь каплю воды солнечные лучи преломляются. Лучи света, попадающие в такую водяную линзу, отклоняются. Это отклонение и создает увеличенное или растянутое изображение букв. Но действие лупы сильно зависит от расстояния. Если смотреть через лупу на какой-нибудь предмет, постепенно отодвигаясь от него, то вначале изображение увеличивается, затем начнет раздуваться, как мыльный пузырь, заполнит собой всю лупу и, наконец, расплывется и пропадет. Но почему изображение переворачивается?
Оказывается, меняя расстояние между предметом и линзой можно получить разные изображения предмета. Я задалась вопросом: какое изображение предмета дает собирающая линза? Оказывается, это напрямую зависит от того, на каком расстоянии размещен предмет относительно линзы. Если поместить предмет между фокусом линзы и самой линзой, то изображение получается мнимым, прямым, и значительно увеличенным. Элементарный пример такого изображения - это лупа. Если размещать предметы за фокусом, то тогда возможны два варианта, но в обоих случаях изображение в первую очередь будет перевернутым и действительным. Разница только в размере. Если разместить предметы между фокусом и двойным фокусом, изображение получается увеличенное. Если же разместить за двойным фокусом, оно станет уменьшенным. В отдельных случаях может произойти так, что вообще не будет получено изображение.
Например в кино на экране мы видим перевернутое увеличенное изображение. Ведь объектив кинопроекционного аппарата - это несколько оптических стекол, с помощью которых маленькая картинка на пленке отбрасывается в увеличенном виде на экран!
Для того, чтобы выяснить как это происходит, я провела эксперименты:
Налила в стакан воду.
Подготовила фон из 2-х цветов.
Наблюдала следующую картину:
Налила в стакан воду.
Нарисовала на бумаге стрелки, использовала как фон.
Наблюдала следующую картину:
Сквозь пустой стакан изображение не меняется, а сквозь стакан, наполненный водой, изображение переворачивается слева направо.
Целью моего проекта было создание фотографий, сквозь каплю воды. К сожалению, мне не удалось запечатлеть каплю на фото, так как она слишком маленькая. Но эксперимент я провела и также увидела, что сквозь каплю, изображение переворачивается ничуть не хуже, чем сквозь стакан с водой. А различия всё же имеются. Сквозь стакан с водой изображение переворачивается слева направо или справа налево, а сквозь каплю – сверху вниз или снизу вверх.
Заключение
В результате работы было выяснено, что:
Сквозь стакан с водой изображение переворачивается, горизонтально отражаясь.
Сквозь каплю воды изображение переворачивается, вертикально отражаясь.
Капля воды действует как линза.
Моя гипотеза подтвердилась.
В результате работы
были созданы фотографии, подтверждающие то, что капля работает как линза.
Вопрос прохождения света в воде показался очень занимательным, хотелось бы изучить его на более глубоком научном уровне с применением полных знаний по оптике.
Список литературы:
Васильев А.Э., «Курс общей физики. Оптика»
Интернет-энциклопедия, www.ru.wikipedia.org
Фотоработы Маркуса Ройгельса, www.bigpicture.ru
Чуянов В.А., «Энциклопедический словарь юного физика», 1984 г.
Веселые капитошки https://www.adme.ru/tvorchestvo-fotografy/veselye-kapitoshki-506305/
Приложение №1