Слов'янський державний педагогічний університет

кафедра фізики

лабораторія методики навчання фізики

Лабораторна робота

ПРОЕКЦІЙНА АПАРАТУРА

Слов'янськ 2011

Обладнання: вентилятор, освітлювач для тіньового проектування, шкільний стробоскоп, ФОС-67, епідіаскоп, кодоскоп, діапроектор, дугова лампа.

ЛІТЕРАТУРА:

1. Е.В.Коршак «Методика і техніка шкільного фізичного експерименту.»

2. Л.И.Анциферов «Практикум по методике и технике школьного физического эксперимента.»

3. Інструкції до приладів

4. Програма по фізиці для 7-11 кл ЗОШ.

5. Підручник «Фізика 7 кл.»

6. Підручник «Фізика 11 кл.»

Питання допуску:

1. Перелічить відомі вам види проектування. У чому суть кожного з них?

2. Що таке діапроекція, эпіпроекція? У чому суть мікропроекції?

3. У чому сутність сферичної й хроматичної аберації, і в чому вони проявляються?

4. При вивченні яких розділів ШКФ, може найбільше широко використовуватися проектування?

5. Встановіть співвідношення. Яку проекційну апаратуру можна використовувати:

• для демонстрації взаємного розташування тіл

• для демонстрації процесів, майже непомітних для неозброєного ока (конвекції в рідинах і газах, електролізу)

• для демонстрації швидкодіючих процесів

• для демонстрації прозорих малюнків, схем, моделей

• для демонстрації непрозорих малюнків, схем, моделей

1. графопроектор

2. проекційний ліхтар

3. апарат ЛЭТИ

4. епідіаскоп

5. фільмоскоп

6. універсальний проекційний апарат ФОС-107

7. стробоскоп

6. Який з перерахованих вище приладів(1-6), дає найбільший світловий потік і найбільшу яскравість зображення?

7. Ознайомтеся із загальними вимогами по експлуатації проекційної апаратури.

ЗАВДАННЯ 1

Вивчите принцип дії проекційної апаратури, ознайомтеся із загальними вимогами по її експлуатації. (1) стр.77-80, (2) стр.55-59.

ЗАВДАННЯ 2

Вивчити будову, технічні дані і правила експлуатації :

- освітлювача для тіньового проектування,

- шкільного стробоскопа. (1) стр.80-81, (2) стр.60-61.

ЗАВДАННЯ 3

Вивчите по опису проекційний універсальний апарат з оптичною лавою ФОС-67. (2) стр.55-59.

ЗАВДАННЯ 4

Вивчите по опису епідіаскоп, призначення кожної деталі, способи регулювання. (I) стр.78-79.

ЗАВДАННЯ 5

Вивчите по опису кодоскоп, призначення кожної частини, способи регулювання. (1) стор. 79-80.

ЗАВДАННЯ 6

Ознайомитися з пристроєм і призначенням діапроектора ДП, ЛЭТИ-6С, "Пеленг"

ЗАВДАННЯ 7

Показати стробоскопічний ефект за допомогою вентилятора. (1) стр.84.

ЗАВДАННЯ 1

Тіньове проектування

Эпіпроекція і діапроекція, здійснювані за допомогою різних проекційних апаратів, відносяться до світлового проекціювання. Незалежно від конструкції проекційні апарати мають ряд недоліків, що обмежують їх застосування. По-перше, малі розміри світлового поля, що даються конденсорами, не дозволяють здійснювати світлове проектування фізичного приладу або цілої установки, розміри, яких більше світлового нуля. По-друге, деякі явища, що відбуваються в прозорих для променів світла речовинах (хвилеві явища на поверхні води, пари ефіру, нагріте повітря і тощо), не можуть бути спостережувані ні безпосередньо, ні за допомогою світлового проектування. По-третє, ряд явищ, характерних своїми малими ефектами (у технічному значенні слова), погано піддається безпосередньому спостереженню аудиторією учнів, Так, наприклад, погано видна взаємодія наелектризованих маятників, взаємодія паралельних або антипаралельних струмів та ін.

В усіх перерахованих випадках хорошу видимість демонстрацій можна забезпечити за допомогою тіньового проектування. Зручність тіньового проектування полягає в тому, що воно не вимагає спеціального устаткування. Для його здійснення необхідно мати джерело світла, що наближається за своїми властивостями до точкового і розташоване в непрозорому корпусі.

Для отримання вертикальної тіньової проекції встановлюють ек­ран і на деякій відстані від нього освітлювач так, щоб світловий потік був перпендикулярний площині екрану. Між освітлювачем і екраном розташовують проектований прилад або установку (у конусі світлового потоку), і на екрані при цьому виходить тіньова проекція приладу (Рис. 7-1).

Чим далі від екрану і ближче до джерела світла розташований проектований об'єкт, тим більше буде збільшення.

Але оскільки завжди мають справу не з точковими джерелами світла, то при наближенні об’єкту до джерела світла з'являється розмитість межі тіні, відповідно, погіршується чіткість зображення. Тому в кожному окремому випадку потрібно експериментально знайти таку відстань між проектованим приладом і екраном, а також підібрати величину діафрагми освітлювача так, щоб отримати потрібне збільшення і до­статньо різкі межі тіні.

Рис. 7-2

Для горизонтальної тіньової проекції можна застосовувати спеціальний стіл із скляною кришкою. Його можна зробити із звичайного табурета. З трьох сторін в нижній частині оббити її фа­нерою, а з четвертою завісити темною тканиною. Джерело світла поміщається під столом.

Дуже зручна і проста конструкція для горизонтальної тіньової проекції показана на Рис. 7-2.

У демонстраційному столі є спеціальна висувна рама, на яку встановлюють неглибоку плоску ванну із скляним дном. Знизу цієї ванни встановлюють джерело світла.

Для горизонтальної тіньової проекції невеликих об'єктів можна використовувати спеціальний дерев'яний ящик із скляною кришкою і внутрішнім освітлювачем (Рис. 7-3).

В якості джерела світла для тіньової проекції зручний освітлювач (Рис. 7-4), запропонований А. Н. Кузьміним та А. А. Покровським і що випускається Главучтехпромом.

Освітлювач для тіньової проекції (Рис. 7-5) складається з автомобільної лампи 1 і корпуса циліндричної форми 2, в нижній частині якого закріплено патрон. У бічній частині корпуса зроблений отвір для циліндричної діафрагми 3, що надівається на корпус освітлювача. На її бічній поверхні знаходяться три отвори діаметром, 1, 2 і 3 см У верхній частині діафрагми є отвір для охолодження лампи, під яким розташована кругла пластинка, що загороджує вхід світла від лампи назовні.

Рис.7.6

Нині освоєне виробництво нового освітлювача для тіньової проекції. Загальний вигляд освітлювача показано на Рис. 7-6.

Освітлювач є трубою прямокутного перерізу, в передній частини якої розташована оправа з лінзою. Усередині освітлювача розміщено стрижень з патроном і лампою на одному кінці і обмежувальною втулкою на іншому. Після юстирування стрижень фіксується в потрібному положенні гвинтом. Будову освітлювача показано на Рис. 7-7. Стрижень з оправою служить для закріплення освітлювача в потрібному положенні і встановлюється в спеціальному отворі на кор­пусі трансформатора або окремо на штативі.

Рис.7.7

Трансформатор призначений для живлення лампи 6 В і включається в мережу з напругою 127 або 220 В. На задній стінці корпусу трансформатора розміщено два універсальні затиски для під­ключення освітлювача до вторинної обмотки трансформатора і затискний гвинт, що фіксує положення стрижня освітлювача по висоті, а на передній - кнопочний вимикач. До освітлювачу додаються:

1) діафрагми діаметрами 5, 10 і 15 мм, призначені для обмеження світлового потоку;

2) матове стекло для отримання рівного розсіяного світла;

3) світлофільтр синього кольору.

Стробоскопічне проектування

Для вивчення різних видів рухів тіл, швидко рухливих елементарних часток, різних періодичних процесів у фізиці широко застосовується стробоскопічний метод. Стробоскопічний метод використовується в двох видах: стробоскопічна фотографія і "стробоскопічне проектування".

Суть стробоскопічного фотографування руху якого-небудь тіла полягає у фотографуванні об'єкту, що рухається, в затемненій аудиторії через рівні малі проміжки часу. Це можна здійснювати двома способами: за потужністю постійного світлового потоку, що перекривається обтюратором, посадженим на вісь електродвигуна, та за допомогою джерела світла, що дає світлові спалахи з певною частотою.

Той же принцип покладений і в основу "стробоскопічного проектування". Якщо в затемненій аудиторії спостерігати на темному або білому фоні рух крапель підфарбованої води, що падають з бюретки, у світлі окремих спалахів, можна бачити як би застиглі в нерухомому стані окремі крапельки.

Аналізуючи цю картину, можна встановити закономірність цього виду руху (його траєкторію, відстані, що проходить тіло уздовж цієї траєкторії за рівні проміжки часу, і т. д.).

Стробоскопічний спосіб дозволяє вимірювати швидкість обертання і частоту коливань.

Для з'ясування учнями стробоскопічного методу виміру швидкості обертання електродвигуна доцільно використовувати комплект, що випускається, Главучтехпромом "Електродвигун універсальний з устаткуванням" (див. опис роботи "Механічні коливання"). У цьому комплекті є стробоскопічний диск.

Рис. 7.8

Для отримання світлових спалахів певної частоти Главучтехпром випускає прилад "Стробоскоп". Загальний вигляд приладу показаний на Рис. 7-8. Прилад служить для отримання спалахів світла від 10 до 100 Гц. Стробоскоп складається з генератора імпульсів і освітлювача на металевому стрижні. Освітлювач можна встановлювати в корпусі стробоскопа і на затиску універсального штатива. На лицьовій панелі корпуса змонтовані перемикач діапазонів (один від 10 до 30 Гц, другий від 30 до 100 Гц), ручка потенціометра плавного регулювання частоти спалахів, гніздо із стопорним гвинтом для освітлювача, восьмиштирькова панелька для підключення шланга, що з’єднує стробоскоп з освітлювачем і випрямлювачем ВУП-1.

Рис. 7-9.

У освітлювачі укріплені імпульсна лампа типу ИФК-120 та імпульсний трансформатор. Принципова схема стробоскопу показана на Рис. 7-9.

Якщо в школі відсутній стробоскоп, то його можна замінити лампою денного світла або неоновою,що живиться від звукового генератора ЗГШ або від мережі. Можливо також використовувати по­стійним світловий потік з обтюратором.

Мікропроекції

Мікропроекції здійснюються на установках, що поєднують властивості мікроскопа і проекційної апаратури.

У більшості випадків при мікропроекції використовується біологічний мікроскоп, що дає збільшення більше 600Х і додатковий освітлювальний прилад, зібраний на оптичній лаві.

В якості джерела світла використовують кінопроекційну лампу; зображення отримують на матовому склі розміром 900x300 мм. При великому освітленні об'єктив може сильно нагрітися і зіпсуватися, щоб уникнути цього на шляху світлового пучка ставлять тепловий фільтр. У простому випадку таким фільтром може служити плоско паралельна ванна з водою (шар води не менше 3-5 см).

Принципова оптична схема мікропроекційної установки показана на Рис. 7-10: 1 - джерело світла (кінопроекційна лампа ДР-18 або електрична дуга), 2-конденсор, 3 - тепловий фільтр, 4 - предметний столик, 5 - препарат, 6 - об'єктив, 7 - екран.

Рис.7-10

При підготовці до роботи:

1. Повторіть з курсу загальної і експериментальної фізики :

а) суть стробоскопічного методу і його найбільш важливе застосування;

б) будову мікроскопа, хід променів в нім і правила спостереження мікрооб'єктів.

2. Вивчите будову, технічні дані і правила експлуатації :

а) освітлювачів для тіньової проекції;

б) шкільного стробоскопа;

в) комплекту "Електродвигун універсальний з устаткуванням" по цій лабораторній роботі.

3. Запишіть в зошит лабораторних робіт основні дані освітлювачів для тіньової проекції, шкільного стробоскопу і універсального електродвигуна.

Замалюйте принципову схему для отримання:

а) тіньової проекції;

б) "стробоскопічної проекції";

в) мікропроекції якого-небудь об'єкту або явища.

Після попередньої підготовки до роботи в порядку самоконтролю відповісти на наступні питання:

1. У яких випадках застосовується тіньова проекція фізичного приладу або установки?

2. Якими двома способами можна створювати в затемненій аудиторії короткочасні світлові спалахи?

3. За яких умов стробоскопічний диск, що освітлюється переривчастим світлом, здається нерухомим, таким, що повільно обертається у напрямі істинного обертання, повільно обертається в напрямі, протилежному до істинного?

4. Від чого залежить точність вивчення руху тіла стробоско­пічним методом?

5. Який хід променів в мікроскопі і призначення окремих його частин?

6. З якою частотою можна отримувати світлові спалахи, використовуючи шкільний стробоскоп?

Завдання 1. Ознайомтеся на приладах з будовою, технічними даними і правилами експлуатації двох видів освітлювачів для тіньового проектування.

Примітка. У обох освітлювачах використовуються лампи, розраховані на напругу 6 В. Тому освітлювач старої конструкції слід включати через знижувальний трансформатор з виходом на 6 В.

Перевірте напругу мережі і положення перемички перемикання напруги в освітлювачі нової моделі (Рис. 7-6).

Отримайте на екрані в затемненій аудиторії світловий потік від обох освітлювачів при зміні діафрагми.

Завдання 2. Отримайте на екрані тіньову проекцію шкільного мікроскопа. Експериментально встановите необхідну відстань мікроскопа і освітлювача до екрану і необхідні розміри діафрагми для отримання чіткої тіньової проекції мікроскопа.

Покажіть цю демонстрацію із застосуванням двох видів освітлювачів.

Питання

1. Як експериментально показати, від чого залежить чіткість тіньової проекції?

2. Як експериментально показати, від чого залежать розміри тіньової проекції?

3. При яких даних в цій демонстрації виходять достатні захоплення і чіткість тіньової проекції?

4. З яким освітлювачем демонстрація виходить краще?

Завдання 3. Покажіть за допомогою тіньової проекції висхідні потоки нагрітого повітря.

Встановіть на демонстраційному столі газовий пальник і отримайте на екрані його тіньову проекцію. Відкрийте кран і запаліть пальник. Підберіть відповідну діафрагму освітлювача і, наближаючи або видаляючи засвічений пальник, знайдіть положення, при якому висхідні потоки повітря будуть чітко видні. Помістите на шляху висхідних потоків смужку картону і покажіть зміну напряму висхідних потоків повітря.

Покажіть цю демонстрацію, використовуючи як джерело тепла заздалегідь нагріту металеву гирю, що підвішена на штативі.

Питання

1. У якому випадку виходить краща видимість висхідних потоків повітря?

2. Як можна пояснити учням хорошу видимість конвекційних потоків нагрітого повітря в тіньовій проекції?