Vernier CZ - Vybavení pro výuku přírodovědných oborů

Zobrazení vypuklým zrcadlem

Záměr

Vypuklé zrcadlo tvoří zdánlivý obraz, který je vzpřímený a zmenšený. Nelze jej proto zobrazit na stínítku, ale je pozorovatelný okem.

Jedna skupina žáků může pomocí výpočtu ze zobrazovací rovnice zrcadla vypočítat polohu virtuálního obrazu, zatímco druhá může najít tuto polohu experimentálně pomocí paralaxy. Obě skupiny pak své závěry porovnají.

Co je paralaxa

Paralaxa je zdánlivý rozdíl polohy bodu vzhledem k pozadí při pozorování ze dvou různých míst. Pro vysvětlení si pomůžeme obrázkem z anglicé Wikipedie – na něm je vidět, že blízký objekt (hvězda) se promítá při pohledu z bodu A na modrý čtvereček, zatímco při pohledu z bodu B na červený čtvereček.

paralaxa

Budeme-li se tedy v bodě A dívat na žlutou hvězdu a současně na bílý čtvereček, uvidíme ho mírně vlevo od hvězdy. Pokud následně hlavu pomalu přesuneme do bodu B, uvidíme během přesouvání, že bílý čtvereček se postupně posouval v zorném poli doprava od hvězdy.

Žáci si to mohou vyzkoušet i pomocí prstů. Ať si dají před obličej do vzdálenosti 20 cm natažený ukazovák levé ruky a do zákrytu s ním v maximální vzdálenosti natažené ruky ukazovám pravé ruky. Aniž by nyní pohnuli rukama, ať posunou hlavu mírně doprava. Uvidí, že zadní prst se v zorném poli také posunul doprava.

Příprava

1. Vystřihněte z papíru obdélník o rozměrech cca 5 cm × 10 cm. Podél delší strany ho rozdělte rovnou čarou na polovinu a kartičku zasuňte do stínítka sady OEK jako na obrázku níže (tak, aby dobře držela, ale přesahovala výrazně nahoru).

2. Polokruhové stínítko (polomatnici) umístěte do vzdálenosti 50 cm od vypuklého zrcadla. Pokud nemáte optickou dráhu TRACK (je součástí sady DTS-GDX), můžete jednotlivé prvky položit na stůl – nejsou tak stabilní jako na optické dráze, ale s trochou opatrnosti to tak lze provést.

3. Stínítko se zasunutou kartičkou umístěte do vzdálenosti 30 cm za zracadlo.

jak sestavit experiment

Pozorování virtuálního obrazu a kartičky

1. Podíveje se skrz otvor v polomatnici do vypuklého zrcadla. Uvidíte zdánlivý zmenšený vzpřímený obraz, ve kterém by měla být jasně patrná svislá čára polomatnice. Obraz vzniká v prostoru za zrcadlem, kde je také umístěná kartička s nakreslenou svislou čárou.

2. Upravte horizontální polohu kartičky tak, aby čára zdánlivého obrazu polomatnice i čára kartičky byly přesně pod sebou.

popis experimentu

Experimentální hledání polohy zdánlivého obrazu

Nechte jednu skupinu žáků, aby zkusila pomocí paralaxy najít přibližnou polohu zdánlivého obrazu. Ať pohybují hlavou pomalu zleva doprava.

Pokud je kartička ve stejné vzdálenosti za zrcadlem jako zdánlivý obraz, obě čáry zůstanou během pohybu pod sebou.

Pokud je kartička dále než zdánlivý obraz, bude se při pohybu doprava v zorném poli posouvat vůči obrazu doprava, podobně jako si to žáci vyzkoušeli s prsty při vysvětlování paralaxy.

Postupnou úpravou polohy žáci najdou přibližnou vzdálenost zdánlivého obrazu od zrcadla.

Hledání polohy zdánlivého obrazu výpočtem

Druhá skupina žáků může mezitím zjistit polohu zdánlivého obrazu výpočtem. Dosazením hodnot f = −0,2 m (ohnisková vzdálenost zrcadla) a a_vzor = 0,50 m do zobrazovací rovnice zrcadla 1/f = 1/a_vzor + 1/a_obraz dostanou a_obraz = −0,14 m.

Tuto hodnotu mohou porovnat s tím, co experimentálně našla druhá skupina. Poté můžete vzdálenost obrazu změnit a skupiny prohodit.