Το φως μπορούμε να το αντιμετωπίσουμε είτε ως κύμα, φωτεινό ηλεκτρομαγνητικό κύμα, είτε ως σωματίδια που ονομάζουμε φωτόνια. Η διάθλαση του φωτός εξηγείται από την αλληλεπίδραση του κύματος ή των φωτονίων με τα άτομα του διαφανούς υλικού σώματος, το οποίο συναντά το φως στην πορεία του.
Όταν το φως συναντά αντικείμενα στην πορεία της διάδοσής του, αναγκάζεται να αλλάξει κατεύθυνση. Έχεις ήδη μάθει ότι, όταν το φως συναντά λείες και στιλπνές επιφάνειες, ανακλάται, ενώ, όταν συναντά ανώμαλες τραχιές επιφάνειες, διαχέεται.
Όταν το φως συναντά στην πορεία του άλλα διαφανή αντικείμενα, όπως για παράδειγμα νερό ή γυαλί αλλάζει επίσης κατεύθυνση αλλά με διαφορετικό τρόπο απ’ ότι όταν ανακλάται ή διαχέεται. Όταν οι φωτεινές ακτίνες περνούν από τον αέρα σε ένα άλλο διαφανές υλικό ή από ένα άλλο διαφανές υλικό στον αέρα, αλλάζουν πορεία. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται διάθλαση.
Θεωρητικές γνώσεις για τη διάθλαση του φωτός μπορείτε να διαβάσετε στην παρακάτω ανάρτηση:
Εκπαιδευτικό βίντεο
Πειραματική εφαρμογή διάθλασης του φωτός
Στην διαδραστική εφαρμογή μπορείτε να εξερευνήσετε την αλλαγή πορείας του φωτός μεταξύ δυο μέσων με διαφορετικούς δείκτες διάθλασης. Επίσης, μπορείτε να δείτε πώς το πέρασμα από τον αέρα στο νερό και μετά στο γυαλί, αλλάζει την γωνία διάθλασης. Τέλος, μπορείτε να παίξετε με πρίσματα διαφόρων σχημάτων και να φτιάξετε ουράνια τόξα.
Ο άνθρωπος παρατηρώντας τις σταγόνες του νερού πάνω στα αντικείμενα τα είδε να μεγεθύνονται. Το φαινόμενο της διάθλασης το αξιοποιούμε με ειδικού σχήματος διαφανή σώματα, τους φακούς. Χρησιμοποιώντας γυαλί ή κρύσταλλο κατασκεύασε φακούς. Τους φακούς σήμερα τους χρησιμοποιούμε στις φωτογραφικές μηχανές, στα τηλεσκόπια, στα μικροσκόπια, για να διορθώσουμε προβλήματα στην όραση.
Είδη φακών
Διακρίνουμε δύο είδη φακών, τους συγκλίνοντες και τους αποκλίνοντες.
Όταν μια φωτεινή δέσμη συναντήσει στην πορεία της ένα συγκλίνοντα φακό, οι φωτεινές ακτίνες κατευθύνονται, συγκλίνουν, προς ένα σημείο.
Αντίθετα, όταν συναντήσουν έναν αποκλίνοντα φακό, απλώνουν, όπως λέμε διαφορετικά αποκλίνουν.
Η φακή και οι φακοί…
Παρατήρησε προσεκτικά μία φακή. Είναι λεπτή στα άκρα και παχιά στη μέση, όπως δηλαδή ένας συγκλίνων φακός. Η ομοιότητα στο σχήμα και στο όνομα δεν είναι τυχαία. Οι πρώτοι φακοί που ο άνθρωπος κατασκεύασε και χρησιμοποίησε ήταν συγκλίνοντες. Από την ομοιότητα του σχήματός τους με τη φακή προέκυψε και η ονομασία τους.
Παρουσιάσεις μαθήματος
Οι φακοί στη ζωή μας
Οι φακοί χρησιμοποιούνται σε πολλές συσκευές που έχουμε στη διάθεσή μας καθημερινά διευκολύνοντας διάφορες δραστηριότητές μας. Για να παρατηρούμε καλύτερα μικρά αντικείμενα, χρησιμοποιούμε συγκλίνοντες φακούς. Εξαιτίας του τρόπου με τον οποίο χρησιμοποιούμε τους φακούς αυτούς τους ονομάζουμε μεγεθυντικούς φακούς. Με τα κιάλια παρατηρούμε μακρινά αντικείμενα. Στα κιάλια συνδυάζονται καθρέπτες και συγκλίνοντες φακοί. Όμοια είναι κατασκευασμένα και τα τηλεσκόπια. Και εκεί συνδυάζονται καθρέπτες και συγκλίνοντες φακοί. Στα μικροσκόπια χρησιμοποιούνται επίσης συγκλίνοντες φακοί. Παρότι τα τηλεσκόπια και τα μικροσκόπια δε μοιάζουν εξωτερικά μεταξύ τους, στηρίζονται στην ίδια αρχή λειτουργίας. Ένα σύστημα φακών και κατόπτρων βοηθά, ώστε να μεγεθύνεται πολλές φορές το αντικείμενο που παρατηρούμε είτε αυτό είναι μακρινό ουράνιο σώμα είτε μικροσκοπικό κύτταρο. Τα πρώτα όργανα παρατήρησης κατασκευάστηκαν στη δυτική Ευρώπη περίπου το 1600, αφού τότε πρωτοκατασκευάστηκαν με ακρίβεια φακοί στο επιθυμητό σχήμα.
Τηλεσκόπια
Το βίντεο κλιπ παρουσιάζει διάφορα τηλεσκόπια που αποτυπώνουν εικόνες του ουρανού. Τα τηλεσκόπια αυτά ποικίλουν στο μέγεθος και την πολυπλοκότητα από το Αγγλο-Αυστραλιανό τηλεσκόπιο στη νότια Νέα Ουαλία έως μικρά φορητά τηλεσκόπια για ερασιτέχνες. Χαρακτηριστικά των τηλεσκοπίων είναι το εύρος των φωτογραφικών φακών, η δυνατότητα συγκέντρωσης του φωτός, η μεγεθυντική ικανότητα, ο μηχανισμός παρακολούθησης τροχιών κ.α. Με τη χρήση μικρών τηλεσκοπίων για ερασιτέχνες που συνδυάζουν φακούς, κάτοπτρα και φωτογραφικές μηχανές έχουν παραχθεί εντυπωσιακές φωτογραφίες για το γαλαξία της Ανδρομέδας (το πιο απομακρυσμένο αντικείμενο που φαίνεται με γυμνό μάτι), τον αστερισμό του Ωρίωνα, τα νέφη του Μαγγελάνου κ.α., καθώς και εντυπωσιακές φωτογραφίες για τις τροχιές των άστρων κρατώντας ανοιχτό το διάφραγμα της φωτογραφικής μηχανής.
Για να διορθώσουμε προβλήματα στην όραση, χρησιμοποιούμε επίσης φακούς, συγκλίνοντες ή αποκλίνοντες, ανάλογα με το πρόβλημα. Φακοί χρησιμοποιούνται επίσης στις μηχανές προβολής διαφανειών, στις φωτογραφικές και στις κινηματογραφικές μηχανές.
