Seznam krátkých pokusů a divadel využitelných v kapitole optika: Absolutní odraz, lom světla, ohnisková vzdálenost lupy a zapalování lupou, camera obscura z kartonu a bez vyvolávání filmu, levná optická lavice, zkoumání vlastního oka, konstrukce Newtonova dalekohledu.
Absolutní odraz a lom světla: (cca 7min, inspirováno jednou úlohou v adventním kalendáři Údif), potřeby: 2 nádobky (jedna s vodou, jedna bez – používám na polovinu sestříhlé kelímky od jogurtů), malý pytlíček-dealerák (stojí desítky haléřů), tvrdý papír, mince, to vše pro každou dvojici). Na kartičku napíšeme fialový nápis MAGIE a strčíme ji do pytlíku, na pytlík lihovým fixem černý nápis “Fyzika je”. Při pohledu poněkud shora ponořením pytlíčku do vody nápis magie zmizí. (Ve vodě nastane absolutní odraz, světlo se dovnitř do pytlíku vůbec nedostane).
Vodu využijeme ještě s druhou nádobkou pro druhý minipokus. Minci posuneme v druhé prázdné
nádobce na stranu vzdálenější od nás a pak oba studenti ze dvojice posunují své oči čím dál níže, až se jim mince těsně schová za okrajem nádobky. V tento moment zastaví oči na stejném místě a poté nalijí vodu do nádobky. Mince se opět objeví. Úkolem je nakreslit, kudy jde paprsek z mince do našeho oka, jinými slovy vysvětlit obrázkem, co se právě stalo.
Ohnisko lupy (cca 10min, venku za slunečného dne, potřeby: svinovací metr, lupa 10x50mm, ohnisková vzdálenost 12,5cm), A4 papíry složené na čtvrtiny jako stínítka, zápalky). Cílem je změřit ohniskovou vzdálenost lupy přibližováním a oddalováním stínítka od lupy. Stínítko i lupa musí být kolmé na sluneční paprsky a světelná stopa na stínítku musí být jeden jediný malý bod. Do tohoto bodu pak dáme sirku. V zimě (únor) za mrazu trvá zapálení sirky 10-20s, cca o tři týdny později v březnu při 15stupních stačilo pár sekund a šly zapalovat i listy a kousky kůry. Studenti pak vypalovali do suchých listů různé obrázky
Camera obscura (cca 30min, potřeby: kartonové dutinky o průměru 8cm, kartony, pauzovací papíry, alobal, lepicí páska papírová a izolační elektrikářská, ideálně černá) Dutinky jsem předem nařezala pilkou na železo na válce dlouhé 20cm a 10cm. Delší z válců uzavřeme z jedné strany kartonem s větší čtvercovou dírou, ke které jde přiložit foťák mobilu nebo oko a z druhé strany pauzovacím papírem, který bude soužit jako stínítko. Pak oba válce slepíme k sobě tak, aby stínítko bylo mezi nimi a volnou díru uzavřeme alobalem, do kterého uděláme díru špendlíkem. Jedna skupina laborantů camery obscury vytvořila, ty další už si tam jen lepí alobal, protože každá skupina fotí nejdříve s jednou dírou a pak si dírek udělá více (vznikne zdvojený, ztrojený… obraz). Opakovaně je používáme ve dvojicích.
Studenti fotili mobilem stínítko a do teamsů odevzdávali fotografii s jednou dírkou a více dírkami. Na konci hodiny jsme si vytvořené fotky společně prohlédli, kreslili na tabuli, proč jsou převrácené, jak vypadá obraz, který vytvoří camera obscura s více dírkami a diskutovali, jak z tohoto zařízení udělat opravdiový fotoaparát a jak souvisí camera obscura s obrazy slunce vytvořenými dírami mezi listovím.
Levná optická lavice: Bedýnky od mandarinek nebo kartonové krabice, stolní lampičky, lupa, svinovací metry): Vlákno žárovky funguje jako předmět, bedna od mandarinek jako stínítko. Vlákno žárovky by mělo být stejně vysoko jako lupa. Pohybujeme lupou tak, abychom získali ostrý obraz vlákna žárovky na stínítku. Pro 5 různých vzdáleností d (vlákno žárovky – stínítko) změříme vzdálenost lupy od vlákna žárovky (a) a lupy od stínítka (a s čarou). Z těchto vzdáleností počítáme ohniskovou vzdálenost lupy a porovnáváme s měřením venku, u kterého jsme zapalovali lupou sirku. Měření je sice více nepřesné než skutečná optická lavice, ale je prováděno s dostupnými pomůckami a pokud k žárovce strčíme nějaké předměty (ruce, tužky, barevné lístečky), promítá se celý obraz a to je působivější než jen plamen svíčky.
Oko (cca 4 min, mobil a pravítko): Máme za sebou vysvětlení spojek a rozptylek, vysvětlíme, jak funguje sítnice a pak:
- hlasujeme, jestli je v oku spojka nebo rozptylka.
- Jeden člověk zastíní oči rukou jako při pohledu do dálky a jeho soused mu z boku baterkou na mobilu krátce posvítí do oka a sledujeme, co udělá duhovka a proč to asi dělá.
- Měříme velmi zruba pravítkem, na jakou nejmenší vzdálenost zvládneme vidět text ostře.
- Řešíme, jak je možné, že lupa promítla obraz různě vzdálených předmětů vždy do různých vzdáleností od čočky, ale sítnice je pořád stejně vzdálená.
- Nakresli pohled na stromovou alej, když se na ni dívá krátkozraký a dalekozraký člověk
Divadlo: Proč je duha oblouk (3 min, potřeby: trojcípý šátek, dva studenti: Slunce a Pozorovatel) Objasníme studentům, jak se láme a odráží světlo uvnitř kapek, že duhový úhel mezi slunečním paprskem a vystupujícím paprskem z kapky je 42 stupňů. Učitel v roli deště posouvá cíp šátku po oblouku a říká: “Tento úhel splňuje kapka, která je tady a tady a tady…”.
Pak vybídne slunce ať vyleze na stůl nad pozorovatele. Déšť by pak musel být někde pod pozorovatelovýma nohama – proto můžeme duhu v poledne vidět jen z letadla, zato hezky kruhovou. Následně hledáme chyby v AI vytvořeném obrázku níže (špatné pořadí Slunce, duha, pozorovatel)
Kreativně – umělecký úkol: (15min) Vyfoťte fotografii, kde bude co nejvíce optických jevů v jedné fotografii a popište kde tyto jevy nastávají. Potřeby: lampičky, hranoly, kádinky s vodou a cokoli dalšího, o co si žáci řeknou…
Konstrukce Newtonova dalekohledu: Zavařovačka, velká lupa s velkou ohniskovou vzdáleností, malá lupa s menší ohniskovou vzdáleností. Velkou lupu dáme do zavařovací sklenice (ta poslouží jako stojánek) a postavíme na parapet okna. Malou lupu přiložíme k oku a pomalu oddalujeme od velké lupy, až uvidíme ostrý obraz něčeho za oknem. Jakmile vidíme skrz obě lupy ostrý obraz, změříme vzdálenost lup. Následně jsme se studenty řešili, jaké vady má obraz (chromatická a kulová vada čočky, obraz je převrácený) a jak by se daly vyřešit (použití další čočky k napřímení obrazu, použití hranolů, použití dutého zrcadla místo čočky).
Laboratorní práce na 90min (45min, ohnisková vzdálenost lupy, zapalování věcí venku a výroba camery obscury, dalších 45min pak měření ohniskové vzdálenosti pomocí zobrazovací rovnice a focení fotek s co nejvíce optickými jevy). Laboratorní protokol se zadáním úkolů ke stažení níže:
Laboratorní práce s laserovými ukazovátky na 90min (Newtonův dalekohled, měření indexu lomu skla a vody, měření ohniskové vzdálenosti čočky vyrobené z kádinky s vodou). Laboratorní protokol se zadáním úkolů ke stažení níže: