Номер 2, страница 241 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

2. Сконструируйте перископ или калейдоскоп.

Конструирование перископа

Перископ — это оптический прибор, позволяющий наблюдать за объектами из укрытия, например, из-за угла или из-под воды. Его работа основана на законе отражения света. Простейший перископ состоит из трубки и двух зеркал, расположенных параллельно друг другу под углом 45 градусов к оси трубки.

Материалы:

- Длинная картонная коробка (например, из-под чипсов) или два пакета из-под молока/сока.

- Два небольших одинаковых плоских зеркала.

- Ножницы или канцелярский нож.

- Скотч или клей.

- Транспортир и линейка.

Пошаговая инструкция:

1. Подготовка корпуса. Возьмите длинную картонную трубку. Если вы используете пакеты из-под молока, отрежьте у них верхнюю и нижнюю части, промойте, высушите и склейте их скотчем в одну длинную прямоугольную трубу.

2. Разметка. С помощью транспортира и линейки отметьте на противоположных сторонах трубки линии под углом $45^\circ$ к её длинной стороне. Эти линии должны быть в верхней и нижней частях корпуса.

3. Прорези для зеркал. Аккуратно прорежьте щели по намеченным линиям. Ширина щелей должна быть достаточной для установки зеркал.

4. Смотровые отверстия. Вырежьте прямоугольное отверстие (окуляр) на передней стенке трубки, чуть ниже нижней прорези для зеркала. На противоположной стороне, вверху, вырежьте такое же отверстие (объектив) над верхней прорезью.

5. Установка зеркал. Вставьте зеркала в прорези. Их отражающие поверхности должны быть обращены друг к другу и быть параллельными. Верхнее зеркало должно быть направлено к объективу, а нижнее — к окуляру.

6. Закрепление и тест. Надежно закрепите зеркала с помощью клея или скотча, чтобы они не меняли своего положения. Посмотрите в окуляр — вы должны видеть изображение, передаваемое через объектив. При желании можно украсить перископ.

Принцип действия:

Свет от наблюдаемого объекта попадает в верхнее отверстие (объектив) и падает на первое зеркало. Согласно закону отражения (угол падения равен углу отражения, $ \alpha = \beta $), луч света отражается под углом $90^\circ$ и направляется вниз по трубке. Достигнув второго зеркала, он снова отражается под углом $90^\circ$ и попадает в глаз наблюдателя через окуляр. Поскольку зеркала установлены под углом $45^\circ$ к оси перископа, они изменяют направление световых лучей на $90^\circ$ каждое, что позволяет "заглянуть" за препятствие.

Ответ: Перископ сконструирован с использованием картонной трубки и двух зеркал, установленных параллельно друг другу под углом $45^\circ$. Он позволяет наблюдать за объектами, находящимися вне прямой видимости.

Калейдоскоп — это оптическая игрушка-прибор, в которой благодаря многократным отражениям от зеркал создаются симметричные узоры из цветных элементов. Название происходит от греческих слов "красивый", "вид" и "смотрю".

Материалы:

- Картонная трубка (например, от бумажных полотенец).

- Три одинаковые полоски из зеркального пластика или плотного картона, обклеенного фольгой.

- Прозрачный пластик (например, от упаковки).

- Матовый или полупрозрачный пластик (или калька, вощеная бумага).

- Мелкие цветные прозрачные предметы: бисер, стеклышки, кусочки пластика, пайетки.

- Картон, ножницы, скотч, клей.

Пошаговая инструкция:

1. Сборка зеркальной призмы. Возьмите три зеркальные полоски. Их длина должна быть чуть меньше длины трубки, а ширина такой, чтобы, сложив их, они образовали треугольную призму, которая поместится внутрь трубки. Склейте полоски скотчем по длинным сторонам так, чтобы отражающие поверхности были внутри.

2. Подготовка трубки. Вставьте получившуюся призму в картонную трубку. Она должна сидеть плотно. Если есть зазоры, можно уплотнить их бумагой.

3. Создание окуляра. Вырежьте из картона кружок по диаметру трубки. В центре кружка проделайте небольшое отверстие для наблюдения. Приклейте этот кружок к одному концу трубки.

4. Создание камеры с узорами. С другого конца трубки, вплотную к торцу зеркальной призмы, вставьте кружок из прозрачного пластика и закрепите его. На этот кружок насыпьте подготовленные цветные элементы. Сверху накройте их кружком из матового пластика или кальки. Этот "сэндвич" закрепите на торце трубки с помощью картонного кольца или скотча. У вас получится небольшая закрытая камера, в которой элементы могут свободно перемещаться.

5. Сборка и тест. Калейдоскоп готов. Посмотрите в окуляр, направив другой конец на источник света, и медленно вращайте трубку. Вы увидите постоянно меняющиеся красочные узоры.

Принцип действия:

Основа калейдоскопа — система из нескольких зеркал (чаще всего трёх), расположенных под углом друг к другу. В нашем случае три зеркала образуют равностороннюю треугольную призму, где угол между любыми двумя зеркалами составляет $60^\circ$. Цветные элементы, находящиеся в камере, отражаются в зеркалах многократно. Количество видимых изображений объекта ($n$) зависит от угла ($\theta$) между зеркалами и рассчитывается по формуле $n = (360^\circ / \theta) - 1$. При угле $\theta = 60^\circ$ мы получаем $n = (360^\circ / 60^\circ) - 1 = 5$ отражений для каждого элемента. Вместе с самим элементом это создает шестикратную симметрию, формируя красивый и сложный узор.

Ответ: Калейдоскоп сконструирован с использованием картонной трубки, трёх зеркал, образующих призму, и камеры с цветными элементами. Принцип его работы основан на многократном отражении света от зеркал, расположенных под углом $60^\circ$.