Геометрическая оптика
Опыт №1.
(относится к теме «Преломление света»)
Красивое зрелище представляет собой фонтан, у которого выбрасываемые струи освещаются изнутри. Это можно изобразить в обычных условиях, проделав следующий опыт. В высокой консервной банке на высоте 5 см от дна надо просверлить круглое отверстие диаметром 5- 6 мм . Электрическую лампочку с патроном надо аккуратно обернуть целлофановой бумагой и расположить ее напротив отверстия. В банку надо налить воды. Открыв отверстие а, получим струю, которая будет освещена изнутри. В темной комнате она ярко светится и опят выглядит очень эффектно. Струе можно придать любую окраску, поместив на пути лучей света цветное стекло. Если на пути струи подставить палец, то вода разбрызгивается и эти капельки ярко светятся.
Опыт №2.
(относится к теме «Глаз»)
Зажгите настольную лампу с матовым колпаком (или какой-нибудь другой протяженный и довольно резко очерченный источник света) и поставьте ее на расстоянии около метра от себя. Перед глазом расположите небольшое плоское зеркало так, чтобы оно не перекрывало прямых лучей, падающих от лампы на глаз. В зеркале вы увидите изображение лампы на зрачке глаза.
Ясно, что это изображение создано отраженными от глаза лучами. Но почему оно одно? Ведь должно быть четыре изображения!
Сравним между собой яркости всех возможных изображений. Для этого в формулу для коэффициента отражения света kподставим конкретные значения показателей преломления роговицы, водянистой жидкости, хрусталика и стекловидного тела. Получим, что от передней поверхности роговицы отражается 2,5%, от задней поверхности роговицы — 0,02%, а от передней и задней поверхностей хрусталика — по 0,03% падающего на глаз светового потока. Это означает, что яркость первого изображения приблизительно в сто раз больше яркости остальных изображений. Вот почему в опыте видно только одно изображение — полученное отражением света от передней поверхности роговицы.
Опыт № 3.
(относится к факультативным занятиям)
Модель для демонстрации солнечных пятен из пенопласта представляет собой укрепленную на демонстрационном экране полую сферу, внутри которой расположен источник света.
Пористая структура модели обеспечивает зернистое строение поверхности, очень сходное с грануляцией.
Технология изготовления модели очень проста. На куске пенопласта толщиной 8-10 см проводится окружность радиусом 4-5 см. Острым ножом, заготовке придается форма полусферы. Окончательная отделка сводится к зачистке поверхности мелкозернистой шкуркой. В полусфере, со стороны её основания, аккуратно вырезается небольшая полость для источника света. Полость также имеет форму полусферы. Полусфера укрепляется на фанерном экране размером 50-50 см шурупами. В центре экрана высверливается отверстие, в которое вставляется электрический патрон. Для освещения полусферы используется автомобильная электролампа на 6-12В. Экран закрашивается краской или заклеивается бумагой темно-синего цвета.
В полусфере, с внешней стороны, остро заточенным концом тонкостенной металлической трубочки диаметром до 1 см вырезаем два отверстия одинаковой глубины (1,5-2 см) так, 
чтобы одно отверстие находилось в центре полусферы, а другое – вблизи её края. Стенки отверстий экранируются от внутреннего рассеянного света бумажными трубочками, вставленными в эти отверстия.
C олнечное пятно изображается не на полусфере, а на специальной пробке. Для которой в полусфере делается отверстие диаметром 5-6 мм и глубиной 10 мм. Пробка изготавливается из куска пенопласта, с которого предварительно срезается гладкий блестящий слой толщиной не более 1,5 мм. Высота пробки 10 мм. До полвины высота пробки имеет форму цилиндра, диаметр которого равен диаметру отверстия в полусфере. Другая половина делается конической, расширяющейся к срезу. Обжав коническую часть, пробку запрессовывают в отверстие. Затем, аккуратно подрезая пробку, острым ножом формуют в ней неглубокую воронку, на стенах которой тупым концом ножа делают прожилки, что обеспечивает более полное сходство с полутенью. Центральная часть пробки (тень пятна) закрашивается черной акварельной краской. Мож
но нанести на поверхность полусферы несколько пор. Лучше изобразить на полусфере два пятна – одно в центральной его части, другое – ближе к краю.
Для изображения на поверхности полусферы факелов ближе к её краям, там, где имеется потемнение, ножом срезаются несколько небольших площадок неправильной формы. Эти площадки будут светиться ярче, чем сама полусфера, создавая полную иллюзию факелов. Как показывать модель и демонстрировать на ней различные физические явления происходящие на Солнце я расскажу в практической части работы.
Опыт № 4.
(искуственная радуга)
Металлическую пластинку следует вымыть с мылом и высушить. Так как копоть не смачивается водой и глицерином, то, перемещая пластину над пламенем свечи, нужно равномерно нанести на её поверхность слой копоти. Но если влажность воздуха велика, копоть может отслоиться от пластинки или как бы “промокнуть”. Чтобы исключить это нежелательное явление, пластинку нужно предварительно покрыть тонким слоем клея “момент”, нитролака или нитрокраски, или лаком для волос сильной фиксации. После высыхания этого слоя нанести копоть.
Глицерин в опытах с радугой предпочтительней воды, так как он испаряется значительно медленнее. Даже в жаркую погоду “глицериновую радугу” мы сможем наблюдать несколько суток. Опыты с применением касторового масла еще продолжаются.
Для нанесения капель жидкости на уже закопченную поверхность жести необходим распылитель. Обычный пульверизатор для этого не годится. Дело в том, что он выдает капли, размеры которых колеблются в довольно широких пределах, а на таких каплях радуга получится размазанной, не контрастной. Хорошая радуга получается на примерно одинаковых каплях диаметром от 0,3 до 1 мм.
Предлагается использовать металлическую кисточку из тонкой проволоки и наносить глицерин до равномерного покрытия пластинки каплями стряхивая капли с проволоки. Плотность капельного слоя должны быть настолько большой, чтобы в рассеянном отраженном свете поверхность пластинки казалось состоящей сплошь из блестящих капель.
Для наблюдения радуги достаточно пластинку с каплями подставить под прямые лучи света и подобрать необходимый угол между этими лучами и направлением наблюдения. Как следует из теории радуги, этот угол для воды должен быть равен 42 (градуса), а для глицерина – 27 (градусов).
Если все сделано достаточно точно, то можно увидеть прекрасную яркую радугу и, иногда, рядом с ней – вторую, значительно более слабую.
В природе радуга обычно представляет часть окружности. Но во втором опыте мы наблюдали полную радугу (полную окружность) как во время полета на самолете.
Для этого на расстоянии 5–8 см от пластинки с каплями закрепляется лампочка от карманного фонаря. При наблюдении сверху можно заметить слабо освещенный круг с разноцветной границей, которая и является радугой.
