Három esszétéma közül kell választania egyet (az alábbi az egyik). Fejtse ki másfél‑két oldal terjedelemben, összefüggő ismertetés formájában! Ügyeljen a szabatos, világos fogalmazásra, a logikus gondolatmenetre, a helyesírásra, mivel az értékelésbe ez is beleszámít! Mondanivalóját nem kell feltétlenül a megadott szempontok sorrendjében kifejtenie.
3. A gyújtóüveg
“Előmutatunk egy közönséges nagyitó, vagy úgynevezett lencseüveget, észrevehetjük, hogy az közepén vastagabb s szélei felé vékonyodólag van köszörülve. Ha e gyujtóüveget ujjaink közé fogva úgy tartjuk a nap felé, hogy sugárai függélyesen essenek reá a az üveg megett egy darabka fekete papirt tartunk, észrevesszük: hogy az üvegen átmenő sugarak a papirra egy fehér karikát rajzolnak; ha most a papirt lassanként tovább távolitjuk az üvegtől: a fehér foltot kisebbedni tapasztalandjuk s csakhamar meggyőződünk az üveg azon tulajdonságáról, mely szerint az, a reáeső sugarakat egy kis pontban egyesíti. Hol oly számos sugarak hatása egy kis pontban egyesítve van, ott tetemes melegnek kell eléállani, mért is a papir eleinte füstölög, majd meggyúlad.”
(Mentovich Ferencz: A természettan elemei, 1865.)
(forrás: https://mek.oszk.hu/17900/17944/17944.pdf)
a) Milyen eszközt nevezünk optikai lencsének?
b) Milyen optikai jelenség áll az optikai lencsék működésének hátterében?
c) Hogyan határozható meg a vékony lencse geometriai és fizikai jellemzőiből a fókusztávolsága? A fókusztávolságból hogyan lehet következtetni arra, hogy szóróvagy gyűjtőlencséről van‑e szó? Miért nevezzük gyűjtő- ill. szórólencsének az egyes lencsefajtákat?
d) Levegőben milyen lencseként viselkedik egy olyan üvegből készült optikai lencse, amelynek egyik határoló gömbfelülete domború, a másik homorú?
e) Ismertesse a gyűjtőlencse képalkotását abban az esetben amikor a tárgyat a lencse és a lencse fókuszpontja között helyezzük el! Hogyan változik a kép helyzete és mérete, ha a tárgyat a lencsétől távolítva a fókuszpont felé mozgatjuk?
f) Említsen egy‑egy példát a gyűjtő- és a szórólencse gyakorlati alkalmazására!
a) Optikai lencse fogalmának meghatározása:
2 pont
Gömbfelület-darabokkal, esetleg egyik oldalán síklappal határolt fényáteresztő test.
b) Az optikai lencsék működését meghatározó optikai jelenség:
1 pont
A fénytörés jelenségén alapul a működésük.
c) A vékony lencse fókusztávolságának meghatározása geometriai és fizikai jellemzőiből, a fókusztávolság és a lencse szóró vagy gyűjtő mivolta közti összefüggés:
6 pont
A vékony lencsék fókusztávolsága egyrészt a határoló felületek görbületi sugarától (1 pont), másrészt a lencse anyagának a környezetére vonatkozó törésmutatójától függ. (1 pont, a pont csak akkor adható, ha szerepel benne, hogy a “környezetére vonatkoztatott”.)
A fókusztávolság előjelétől (1 pont) függ, hogy gyűtő- vagy szórólencséről beszélünk. Gyűjtő - pozitív, szóró - negatív. (1 pont)
A gyűjtőlencse a párhuzamos fénysugarakat a fénytörés után összetartóvá, a szórólencse pedig széttartóvá teszi (2 pont).
d) Domború-homorú lencse viselkedésének meghatározása:
2 pont
Viselkedhet gyűjtő- vagy szórólencseként is (1 pont), attól függően, hogy a közepétől a széle felé vékonyodik vagy vastagodik (1 pont). (Ha csak az egyik lencsetípust jelöli meg a vizsgázó, akkor nem adható pont.)
e) A gyűjtőlencse képalkotása, ha a tárgyat a lencse és a lencse fókusztávolsága közé helyezzük, a tárgy fókuszpont felé mozgatásának hatása:
5 pont
Látszólagos (virtuális), nagyított, a tárggyal egyező állású kép jön létre (1 + 1 + 1 pont). Ha a tárgyat a fókuszpont felé mozgatjuk, a kép távolodik a lencsétől a végtelenbe (1 pont), a kép nagysága folyamatosan növekszik (1 pont).
f) Példák gyűjtő- és szórólencsére:
2 pont
Egy példa gyűjtőlencsére (1 pont), egy példa szórólencsére (1 pont).
Összesen: 18 pont