Siirry sisältöön

Geometrisen optiikan perusteet – peilikuva

Tietoa opettajalle

Tehtäväkokonaisuus käsittelee kuvan muodostumista tasopeilistä. Tehtävissä tarkastellaan peilissä muodostuvan valekuvan paikkaa ja sen havaitsemista erilaisissa tilanteissa. Tehtävien tavoitteena on havainnollistaa, kuinka peilistä näkeminen voidaan selittää valon suoraviivaisen kulun ja heijastuslain avulla.

Peilikuvan paikka

Peilissä muodostuvan valekuvan paikkaa havainnollistetaan arvoituksella, jossa oppilaille näytetään alla oleva kuva ja heiltä kysytään kuinka monessa kynttilässä palaa liekki.

Tämän jälkeen oppilaille demonstroidaan oikea vastaus alla olevan videon avulla.

Oppilaat voivat myös itse kokeilla mille etäisyydelle palamaton kynttilä on asetettava, jotta se näyttää palavan, kun sitä katsotaan muovilevyn läpi. Kokeilua varten oppilaat tarvitsevat

  • kaksi kynttilää
  • mustan pahvisuikaleen
  • osittain heijastavan levyn, esimerkiksi CD-levyn kotelon kansi sopii hyvin tähän tarkoitukseen

Tehtävän avulla oppilaat havaitsevat, että liekistä muodostuva kuva on yhtä kaukana levyn takana kuin palava kynttilä on levyn etupuolella. Lisäksi tehtävän avulla voidaan havainnollistaa, että kynttilän liekistä nähtävä kuva on valekuva, koska se näkyy vain katsottaessa levyn läpi ja häviää näkyvistä kun palamatonta kynttilää katsotaan levyn vierestä (ks. video yllä).
Näitä havaintoja voidaan hyödyntää tasopeilissä tapahtuvaa kuvan muodostusta opettaessa.

Tehtävä oheismateriaaleineen löytyy tämän sivun alalaidasta.

Tasopeilistä nähtävä alue

Vaikka tasopeili on kaikille tuttu optinen komponentti, oppilailla on usein vaikeuksia tunnistaa sen kautta nähtävää aluetta. Tehtäväkokonaisuudessa tasopeilistä näkemistä tarkastellaan alla olevan kuvan mukaisella tehtävällä.

Tehtävään vastaamisen yhteydessä oppilaita kannattaa kannustaa piirtämään sädediagrammi sitä varten laadittuun piirtopohjaan, joka löytyy alhaalta kohdasta Tasopeilistä nähtävän alueen -opetusmateriaalit.

Tehtävän oikea vastaus on Havaitsija 1, ja sen voi päätellä alla olevan sädediagrammin avulla.

Tehtävän läpi käymisen helpottamiseksi opetusmateriaalissa on kuvasarja, jossa näkyy kunkin havaitsijan näkökenttä, eli alue minkä havaitsija paikaltaan näkee. Kuvasarjan avulla oppilaille voidaan näyttää tehtävän oikea vastaus. Lisäksi kuvasarjan avulla oppilaita voidaan auttaa muodostamaan oikeanlainen sädediagrammi. Oppilaita voidaan ohjata piirtämään kuva Havaitsijan 1 silmään saapuvasta valosta siten, että kuvassa toteutuvat valon suoraviivainen kulku ja heijastuslaki. Tämän tyyppisten tehtävien on havaittu syventävän oppilaiden ymmärrystä peilikuvan havaitsemisesta.


Tehtävä 1

Katso alla olevaa kuvaa. Kuinka monessa kynttilässä palaa liekki?

Liekki palaa

  • Kahdessa kynttilässä
  • Yhdessä kynttilässä
  • Jotain muuta, mitä?

Perustele vastauksesi.

 

Tarkista vastauksesi tehtävään 1 alla olevasta videosta:

Millaisia havaintoja teit videosta? Mistä tekemäsi havainnot voisivat johtua?

Tehtävä 2

Oppilas katsoo tasopeiliin ja näkee ylävartalonsa oikealla olevan kuvan mukaisesti.

Miten peilistä nähtävä alue muuttuu, kun oppilas siirtyy kauemmaksi?

Kun oppilas siirtyy kauemmaksi peilistä, näkeekö hän itsestään

  • suuremman,
  • pienemmän, vai
  • yhtä suuren alueen kuin ennen siirtymistä?

Perustele vastauksesi.

Tarkista vastauksesi tehtävään alla olevasta videosta:

Millaisia havaintoja teit tarkistusvideosta? Miten selittäisit tekemäsi havainnot?

Tehtävä 3

Alla olevan kuvan lamppu lähettää valoa joka suuntaan. Lampun edessä on valoa läpäisemätön seinä, jonka takana on peili.

Kuka havaitsijoista 1-4 näkee lampun peilin kautta?

  • Havaitsija 1
  • Havaitsija 2
  • Havaitsija 3
  • Havaitsija 4
  • Ei kukaan

Oikea vastaus on demonstroitu tässä pdf:ssä.

Millaisia havaintoja teit materiaalista? Miten selittäisit tekemäsi havainnot?

Voitko selittää tekemäsi havainnot piirtämällä valon kulkua kuvaavan sädediagrammin alla olevaan kuvaan?


Hyödylliset linkit:

Työskentelypohja oppilaille (pdf-tiedosto) (Word-tiedosto)

Peilikuvan paikan opetusmateriaalit

Tasopeilistä nähtävän alueen opetusmateriaalit