В.И.ЕСИН,
Запрудновская СОШ, Нижегородская обл.

Изучение телескопа-рефрактора

Авторская программа интегрированного курса ФИЗИКА+АСТРОНОМИЯ. Практическое занятие. 9-й класс

Использование телескопов на уроках физики, астрономии, в кружковой работе в средней школе полезно, но проблематично, т.к. этот прибор является редкостью не только в сельских школах, но и в городских, – если и есть, то в единственном экземпляре. А познакомить учащихся с его устройством, принципом работы, теорией, объяснить его свойства необходимо. Изучая даже единственный телескоп и используя его для наблюдения небесных объектов, учащиеся получают знания из оптики, сферической астрономии, теории электромагнитных волн, геодезии, расширяют свой кругозор, развиваются, формируют научное мировоззрение.

Предлагаю план-конспект практического занятия.

1. Формулировка целей и задач практического занятия (формулирует учитель):

– ознакомиться с ходом лучей в телескопической системе;

– научиться устанавливать телескоп; проводить наблюдения небесных объектов; рассчитывать некоторые характеристики телескопа.

2. Изучение приборов и материалов, используемых для выполнения практического занятия (демонстрирует член астрономического кружка): телескоп-рефрактор (устройство); принадлежности к телескопу: окуляры, переходник, доска-планшетка, колпак для объектива, фильтры для наблюдения солнца, тренога.

3. Cообщение об основных параметрах телескопа, необходимых для расчёта его характеристик (учитель): диаметр объектива d_об = 60 мм; фокусное расстояние объектива F = 600 мм; фокусные расстояния окуляров f = 28 мм, 20 мм, 10 мм.

4. Теоретический материал (ознакомление с ходом лучей в телескопической системе). По заранее оформленному плакату учитель кратко объясняет материал, повторяя некоторые вопросы из оптики 8-го класса.

Пусть объектив состоит из одной двояковыпуклой линзы, ограниченной частями двух сферических поверхностей. Проходящая через центр кривизны этих поверхностей прямая линия называется главной оптической осью линзы. Всякая прямая, проходящая через центр линзы О под углом к главной оптической оси, называется побочной оптической осью. Пучок лучей, параллельных главной оптической оси, собирается в главном фокусе . Расстояние от центра линзы до точки называется главным фокусным расстоянием F. Именно здесь образуется изображение бесконечно удалённого небесного тела.

Параллельные лучи, собравшись в главном фокусе объектива, выходят из окуляра «сжатым» пучком параллельных лучей. В результате пучок становится более насыщенным, яркость изображения удалённого объекта увеличивается.

5. Установка телескопа (показывают учащиеся, увлекающиеся астрономией): установка телескопа на треноге (рассказывают устройство треноги, способ её размещения на выбранной местности и установки телескопа на ней); установка телескопа для наблюдения звёзд, планет и других небесных объектов на небольшой высоте (устройство монтировки телескопа, назначение крепёжных винтов и изменение положения телескопа в горизонтальной системе координат с изменением высоты и азимута светила либо в экваториальной системе координат при постоянстве прямого восхождения и склонения светила); наблюдение космических объектов вблизи зенита (показать применение переходника для изменения направления светового луча на 90° с использованием плоского зеркала); наблюдение Солнца с использованием фильтров (рассказать и показать, что проводить наблюдение Солнца непосредственно в телескоп опасно для зрения – надо использовать специальные фильтры отдельно для объектива и окуляра); наблюдение Солнца с применением доски-планшетки (показать, что если нет фильтров, то наблюдать Солнце можно на доске, на которую проецируется изображение светила с дальнейшей зарисовкой некоторых деталей на его поверхности, например, солнечных пятен); ознакомление с некоторыми характеристиками оптического телескопа и их расчёт по основным параметрам.

Учитель последовательно знакомит учащихся с характеристиками телескопа и просит рассчитать их для конкретного инструмента, имеющегося в кабинете.

– Определите относительное отверстие телескопа. (А = d_об/F; А = 60 мм/600 мм = 1/10.)

– Определите, во сколько раз светосила данного телескопа больше светосилы глаза, если d_зрачка  5 мм.

(Светосила – количество света, собранное объективом и пропорциональное :

– Найдите наибольшее и наименьшее увеличение данного телескопа.

(Г = F_об/f_ок. Меняя окуляры при постояном объективе, мы меняем увеличение:

– Рассчитайте разрешающую способность вашего телескопа.

(Разрешающая сила телескопа – это наименьший угол между двумя объектами, при котором в данный телескоп их можно видеть раздельно.

– Можно ли в данный телескоп видеть раздельно две звезды, угловое расстояние между которыми 3,0" и 2,0"?

(Первую пару различить можно, вторую – нет.)

7. Общий вывод занятия (делают учащиеся с корректировкой учителя). Перечисляя цели и задачи, поставленные в начале занятия, учащиеся приходят к положительному итогу в их достижении.

Василий Иванович Есин – учитель физики и астрономии; работает в Запрудновской школе Кстовского района Нижегородской области 23 года. Особое внимание уделяет одарённым детям, его выпускники имеют качественную подготовку по предмету и успешно продолжают образование в вузах. Работает над интеграцией физики и астрономии. Пользуется большим авторитетом у учителей района и области.