Объясните что такое луч как обозначаются лучи выполните чертеж: 1. Объясните,что такое луч. Как обозначаются лучи? 2.Какая фигура называется углом?

Содержание

Сколько прямых можно провести через две точки? Сколько общих точек могут иметь две прямые? Объясните, что такое отрезок, середина отрезка. Постройте отрезок АВ и отметьте середину отрезка точку С. Объясните, что такое луч. Как обозначаются лучи? Выполните чертеж. Какая фигура называется углом? Объясните, что такое вершина и стороны угла. Выполните чертеж. Какой угол называется развернутым, острым? Выполните чертеж. Какой угол называется прямым, тупым? Выполните чертеж. Какой луч называется биссектрисой угла? Какие фигуры называются равными? Объясните, как сравнить два отрезка. Объясните, как сравнить два угла. Что такое градусная мера угла? Назовите единицы измерения углов. Что называют градусом? Какие углы называются смежными? Выполните чертеж. Свойство смежных углов. Выполните чертеж. Свойство вертикальных углов. Выполните чертеж. Какие углы называются вертикальными? Выполните чертеж. Какие прямые называются перпендикулярными? Начертите неразвернутый угол MON и отметьте точку Р внутри угла. С помощью чертежного угольника и линейки через точку Р проведите прямые, перпендикулярные к прямым ОМ и ON. Начертите неразвернутый угол КОМ и отметьте точку В внутри угла. С помощью чертежного угольника и линейки через точку В проведите прямые, перпендикулярные к прямым ОК и OМ.

Опубликовано — 1 год назад | По предмету Геометрия | автор lovedashulya

Сколько прямых можно провести через две точки? Сколько общих точек могут иметь две прямые? Объясните, что такое отрезок, середина отрезка. Постройте отрезок АВ и отметьте середину отрезка точку С. Объясните, что такое луч. Как обозначаются лучи? Выполните чертеж. Какая фигура называется углом? Объясните, что такое вершина и стороны угла. Выполните чертеж. Какой угол называется развернутым, острым? Выполните чертеж. Какой угол называется прямым, тупым? Выполните чертеж. Какой луч называется биссектрисой угла? Какие фигуры называются равными? Объясните, как сравнить два отрезка. Объясните, как сравнить два угла. Что такое градусная мера угла? Назовите единицы измерения углов. Что называют градусом? Какие углы называются смежными? Выполните чертеж. Свойство смежных углов. Выполните чертеж. Свойство вертикальных углов. Выполните чертеж. Какие углы называются вертикальными? Выполните чертеж. Какие прямые называются перпендикулярными? Начертите неразвернутый угол MON и отметьте точку Р внутри угла. С помощью чертежного угольника и линейки через точку Р проведите прямые, перпендикулярные к прямым ОМ и ON. Начертите неразвернутый угол КОМ и отметьте точку В внутри угла. С помощью чертежного угольника и линейки через точку В проведите прямые, перпендикулярные к прямым ОК и OМ.

ГЕОМЕТРИЯ 7 КЛАСС. Зачеты по геометрии

Билеты по геометрии 7 класс

Билеты по геометрии 7 класс Билет 1. 1.Смежные углы: определение и свойства. Доказательство одного из них. 2.Задача по теме «Равнобедренный треугольник» 3.Построение прямоугольного треугольника по катету

Подробнее

1. Планируемые результаты

. Планируемые результаты Учащиеся должны уметь: — формулировать определения и иллюстрировать понятия отрезка, луча; угла, прямого, острого, тупого и развернутого углов; вертикальных и смежных углов; биссектрисы

Подробнее

Рабочая программа по геометрии 7 класс

Рабочая программа по геометрии 7 класс 2 часа в неделю Учитель математики Дроздова Татьяна Игоревна, Ильина Наталия Кирилловна 2014-2015 уч. год Рабочая программа по геометрии для 7 класса 2 часа в неделю,

Подробнее

Планируемые результаты освоения предмета

Планируемые результаты освоения предмета Личностные результаты: развитие логического и критического мышления, культуры речи, активности при решении математических задач, способности к умственному эксперименту;

Подробнее

ГЕОМЕТРИЯ, 7 класс. Пояснительная записка

ГЕОМЕТРИЯ, 7 класс Пояснительная записка Рабочая программа учебного курса геометрии для 7 класса составлена на основе федерального государственного стандарта 2004г, примерной программы основного общего

Подробнее

Билеты по геометрии 7 класс. Билет 5

Билеты по геометрии 7 класс Билет 1 1. Сформулируйте признаки параллельности двух прямых. 2. Смежные углы (определение). Теорема о сумме смежных углов. 3. Задача по теме «Признаки равенства треугольников»..

Подробнее

Пояснительная записка

Пояснительная записка Нормативные документы, обеспечивающие реализацию программы: 1. Федеральный закон «Об образовании в Российской Федерации» от 20.12.2012 г. 273_ФЗ 2. Федеральный государственный образовательный

Подробнее

за учебный год

МУНИЦИПАЛЬНОЕ АВТОНОМНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА 11 ИМ. В. И. СМИРНОВА ГОРОДА ТОМСКА Материал для проведения промежуточной аттестации по геометрии в 7 классе за

Подробнее

МЕСТО КУРСА В УЧЕБНОМ ПЛАНЕ

Рабочая программа по геометрии 7 класса составлена на основе Фундаментального ядра содержания общего образования и Требований к результатам освоения основной образовательной программы основного общего

Подробнее

учебный год

муниципальное общеобразовательное казённое учреждение «Лопчинская средняя общеобразовательная школа» Тындинского района Рабочая программа по учебному предмету «Геометрия» 7 класс Принято на заседании педагогического

Подробнее

Рабочая программа по геометрии 7 класс

1 Рабочая программа по геометрии 7 класс Содержание учебного предмета Наглядная геометрия. Наглядные представления о пространственных фигурах: куб, параллелепипед, призма, пирамида, шар, сфера, конус,

Подробнее

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Рабочая программа разработана на основании авторской программы по геометрии для 7-9 классов (авторы Л.С. Атанасян, В.Ф. Бутузов, С.Б. Кадомцев и др. 2-е издание. М.: Просвещение,

Подробнее

Анализ геометрических высказываний

Анализ геометрических высказываний 1. 1. Укажите номера верных утверждений. 1) Если два угла одного треугольника равны двум углам другого треугольника, то такие треугольники подобны. 2) Вертикальные углы

Подробнее

Пояснительная записка.

Пояснительная записка. Данная рабочая программа учебного предмета «Геометрия» для обучающихся 7 класса общеобразовательного учреждения разработана на основе авторской программы по геометрии Бутузов В.Ф,

Подробнее

КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ Геометрия 7.

КОНТРОЛЬНЫЕ РБОТЫ Геометрия 7. Контрольная работа ариант о. Три точки, и лежат на одной прямой. Известно, что = 7, =. Какой может быть длина отрезка? о. умма вертикальных углов МОЕ и, образованных при

Подробнее

1) ) 1 и 4 2) 1 и 5 3) 4 и 6

Итоговый тест по геометрии за 7 класс Часть 1. При выполнении заданий с выбором ответа обведите номер выбранного ответа в работе. Если Вы обвели не тот номер, то зачеркните обведённый номер крестиком и

Подробнее

Раздел 1. Планируемые результаты

Раздел 1. Планируемые результаты Рабочая программа по геометрии для 7 класса составлена на основе Федерального государственного образовательного стандарта основного общего образования, требований к планируемым

Подробнее

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Рабочая программа является частью ООП МАОУ СОШ 7 и разработана на основе следующих документов: — Федеральный компонент государственного образовательного стандарта, утвержденного Приказом

Подробнее

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Рабочая программа по геометрии для 7 класса составлена в соответствии с положениями Федерального государственного образовательного стандарта основного общего образования, на основе

Подробнее

Анализ геометрических высказываний

Анализ геометрических высказываний 1. Укажите номера верных утверждений. 1) Если два угла одного треугольника равны двум углам другого треугольника, то такие треугольники подобны. 2) Вертикальные углы

Подробнее

Пояснительная записка

Пояснительная записка Билеты составлены по курсу геометрии 7 8 классов. Всего 16 билетов. Каждый билет содержит 3 вопроса. В первом вопросе даётся одно из следующих заданий: дать определение понятия, указать

Подробнее

Метод ключевых задач

Метод ключевых задач Задачи, в которых фигурируют середины отрезков Задача. Докажите, что середины сторон четырехугольника являются вершинами параллелограмма. Пример. В четырехугольнике = = 90. Точки и

Подробнее

Учебно- методический комплекс

Учебно- методический комплекс курсов класса учителя (Ф.И.О.) «ГЕОМЕТРИЯ» 9 «Б» Лебедевой Светланы Николаевны государственного бюджетного общеобразовательного учреждение Самарской области «Школа-интернат

Подробнее

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА по геометрии 7 класс

«Рассмотрено» «Согласовано» «Утверждаю» Зав. МО учителей естественно- Зам. директора по УВР Директор научного цикла школы 48 школы 48 г. Орла школы 48 г. Орла Коротков А.И. Стародубцева Е.А. Лаврушина

Подробнее

Зачеты по геометрии за курс 7-8 класс

МУНИЦИПАЛЬНОЕ АВТОНОМНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА 28 г.томска Зачеты по геометрии за курс 7-8 класс Составила Смолякова Оксана Геннадьевна учитель математики МАОУ

Подробнее

Пояснительная записка

Пояснительная записка Программа по геометрии для 7 класса составлена в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом основного общего образования второго поколения, на основе программы

Подробнее

Пояснительная записка

муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа 5 города Дюртюли муниципального района Дюртюлинский район Республики Башкортостан РАССМОТРЕНО СОГЛАСОВАНО УТВЕРЖДАЮ

Подробнее

Как найти смежный угол треугольника. Смежные и вертикальные углы

Геометрия — это весьма многогранная наука. Она развивает логику, воображение и интеллект. Конечно, из-за своей сложности и огромного количества теорем и аксиом, она не всегда нравится школьникам. Кроме этого, существует необходимость постоянно доказывать свои выводы, используя общепринятые стандарты и правила.

Смежные и вертикальные углы — это неотъемлемая составляющая геометрии. Наверняка многие школьники просто обожают их по той причине, что их свойства понятны и просты в доказательстве.

Образование углов

Любой угол образуется путем пересечения двух прямых или проведения двух лучей из одной точки. Они могут называться либо одной буквой, либо тремя, которые последовательно обозначают точки построения угла.

Углы измеряются в градусах и могут (в зависимости от их значения) по-разному называться. Так, существует прямой угол, острый, тупой и развернутый. Каждому из названий соответствует определенная градусная мера или ее промежуток.

Острым называется угол, мера которого не превышает 90 градусов.

Тупым является угол, превышающий 90 градусов.

Угол называется прямым в том случае, когда его градусная мера равна 90.

В том случае, когда он образован одной сплошной прямой, и его градусная мера равна 180, его называют развернутым.

Углы, имеющие общую сторону, вторая сторона которых продолжает друг друга, называются смежными. Они могут быть как острыми, так и тупыми. Пересечение линией образует смежные углы. Свойства их следующие:

  1. Сумма таких углов будет равна 180 градусам (существует теорема, доказывающая это). Поэтому можно легко вычислить один из них, если известен другой.
  2. Из первого пункта следует, что смежные углы не могут быть образованы двумя тупыми или двумя острыми углами.

Благодаря этим свойствам, можно всегда вычислить градусную меру угла, имея значение другого угла или, по крайней мере, отношение между ними.

Вертикальные углы

Углы, стороны которых являются продолжением друг друга, называются вертикальными. В качестве такой пары могут выступать любые их разновидности. Вертикальные углы всегда равны между собой.

Они образуются при пересечении прямых. Совместно с ними всегда присутствуют и смежные углы. Угол может быть одновременно смежным для одного и вертикальным для другого.

При пересечении произвольной линией также рассматривают еще несколько видов углов. Такая линия называется секущей, она и образует соответственные, односторонние и накрест лежащие углы. Они равны между собой. Их можно рассматривать в свете свойств, которые имеют вертикальные и смежные углы.

Таким образом, тема углов представляется довольно простой и понятной. Все их свойства легко запомнить и доказать. Решение задач не представляется сложным до тех пор, пока углам соответствует числовое значение. Уже дальше, когда начнется изучение sin и cos, придется запоминать множество сложных формул, их выводов и следствий. А до того времени можно просто наслаждаться легкими задачками, в которых необходимо найти смежные углы.

2)Сколько общих точек могут иметь 2 прямые?
3)Объясните что такое отрезок?
4)Объясните что такое луч.Как обозначаются лучи?
5)Какая фигура называется углом?Объясните что такое вершина и стороны угла?
6)Какой угол называется развернутым?
7)Какие фигуры называют равными?
8)Объясните как сравнить 2 отрезка
9)Какая точка называется серединой отрезка?
10)Объясните как сравнить 2 угла.
11)Какой луч называется биссектрисой угла?
12)Точка С делит отрезок АВ на 2 отрезка.Как найти длину отрезка АВ если известны длины отрезков АС и СВ?
13)Какими инструментами пользуются для измерения расстояний?
14)Что такое градусная мера угла?
15)Луч ОС делит угол АОВ на 2 угла. Как найти градусную меру угла АОВ если известны градусные меры углов АОС и СОВ?
16)Какой угол называется острым?прямым?тупым?
17)Какие углы называют смежными?Чему равна сумма смежных углов?
18)Какие углы называются вертикальными?Каким свойством обладают вертикальные углы?
19)Какие прямы называются перпендикулярными?
20)Объясните почему 2 прямые перпендикулярные к 3-ей не пересекаются?
21)Какие приборы применяют для построения прямых углов на местности?

1сколько прямых можно провести через две точки?

2сколько общих точек могут иметь две прямые?
3обьясните что такое отрезок
4обьясните что такое луч.Как обозначаются лучи?
5какая фигура называется углом? обьясните что такое вершина и стороны угла
6какой угол называется развёрнутым
7какие фигуры называются равными
8обьясните как сравнить два отрезка
9какая точка называется серединой отрезка
10обьясните как сравнить два угла
11какой луч называется биссектрисой угла
12точка с делит отрезок аб на два отрезка.Как найти длину отрезка аб если известны длины отрезков ас и сб
13какими инструментами пользуются для измерения расстояний
14что такое градусная мера угла
15луч ос делит угол аоб на два угла.Как найти градусную меру угла аоб,если известны меры углов аос в соб
16какой угол называется острым?,прямым?,тупым?.
17какие углы называются смежными?чему равна сумма смежных углов?
18какие углы называются вертикальными?каким свойством обладают вертикальные углы
19какие прямые называются перпендикулярными
20обьясните почему две прямые перпендикулярные к третьей не пересикаются
21какие приборы применяют для построения прямых углов на местности?

1)что такое градусная мера угла? 2)какие фигуры называются равными 3)какие углы называются смежными,чему равна сумма смежныхуглов 4)какие углы называются

вертикальными каким свойством обладают вертикальные углы 5)

Помогите плиз, !! плизз=**

7. Докажите, что если две параллельные прямые пересекаются третьей прямой, то внутренние накрест лежащие углы равны, а сумма внутренних односторонних углов равна 180 градусов.

8. Докажите, что две прямые, перпендикулярные третьей, параллельны. Если прямая перепендикулярна одной из двух параллелных прямых, то она перепендикулярна и другой.

9. Докажите, что сумма углов треугольника равна 180 градусов.

10. Докажите, что у любого треугольника по крайней мере два угла острые.

11. Что такое внешний угол треугольника?

12. Докажите, что внешний угол треугольника равен сумме двух внутренних углов, не смежных с ним.

13. Докажите, что внешний угол треугольника больше любого внутреннего угла, не смежного с ним.

14. Какой треугольник называется прямоугольным?

15. Чему равна сумма острых углов прямоугольного треугольника?

16. Какая сторона прямоугольного треугольника называется гипотенузой? Какие стороны называются катетами?

17. Сформулируйте признак равенства прямоугольных треугольников по гипотенузе и катету.

18. Докажите, что из любой точки, не лежащей на данной прямой, можно опустить на эту прямую перпендикуляр, и только один.

19. Что называется расстоянием от точки до прямой?

20. Объясните, что такое расстояние между параллельными прямыми.

Г Л А В А I.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ.

§11. СМЕЖНЫЕ И ВЕРТИКАЛЬНЫЕ УГЛЫ.

1. Смежные углы.

Если мы продолжим сторону какого-нибудь угла за его вершину, то получим два угла (черт. 72): / А ВС и / СВD, у которых одна сторона ВС общая, а две другие АВи ВD составляют прямую линию.

Два угла, у которых одна сторона общая, а две другие составляют прямую линию, называются смежными углами.

Смежные углы можно получить и таким образом: если из какой-нибудь точки прямой проведём луч (не лежащий на данной прямой), то получим смежные углы.
Например, / АDF и / FDВ — углы смежные (черт. 73).

Смежные углы могут иметь самые разнообразные положения (черт. 74).

Смежные углы в сумме составляют развёрнутый угол, поэтому сумма двух смежных углов равна 2d.

Отсюда прямой угол можно определить как угол, равный своему смежному углу.

Зная величину одного из смежных углов, мы можем найти величину другого смежного с ним угла.

Например, если один из смежных углов равен 3 / 5 d , то второй угол будет равен:

2d — 3 / 5 d = l 2 / 5 d .

2. Вертикальные углы.

Если мы продолжим стороны угла за его вершину, то получим вертикальные углы. На чертеже 75 углы EOF и АОС- вертикальные; углы АОЕ и СОF — также вертикальные.

Два угла называются вертикальными, если стороны одного угла являются продолжениями сторон другого угла.

Пусть / 1 = 7 / 8 d (черт. 76). Смежный с ним / 2 будет равен 2d — 7 / 8 d , т. е. 1 1 / 8 d .

Таким же образом можно вычислить, чему равны / 3 и / 4.
/ 3 = 2d — 1 1 / 8 d = 7 / 8 d ; / 4 = 2d — 7 / 8 d = 1 1 / 8 d (черт. 77).

Мы видим, что / 1 = / 3 и / 2 = / 4.

Можно решить ещё несколько таких же задач, и каждый раз будет получаться один и тот же результат: вертикальные углы равны между собой.

Однако, чтобы убедиться в том, что вертикальные углы всегда равны между собой, недостаточно рассмотреть отдельные числовые примеры, так как выводы, сделанные на основе частных примеров, иногда могут быть и ошибочными.

Убедиться в справедливости свойства вертикальных углов необходимо путём рассуждения, путём доказательства.

Доказательство можно провести следующим образом (черт. 78):

/ a + / c = 2d ;
/ b + / c = 2d ;

(так как сумма смежных углов равна 2d ).

/ a + / c = / b + / c

(так как и левая часть этого равенства равна 2d , и правая его часть тоже равна 2d ).

В это равенство входит один и тот же угол с .

Если мы от равных величин отнимем поровну, то и останется поровну. В результате получится: / a = / b , т. е. вертикальные углы равны между собой.

При рассмотрении вопроса о вертикальных углах мы сначала объяснили, какие углы называются вертикальными, т. е. дали определение вертикальных углов.

Затем мы высказали суждение (утверждение) о равенстве вертикальных углов и в справедливости этого суждения убедились путём доказательства. Такие суждения, справедливость которых надо доказывать, называются теоремами . Таким образом, в данном параграфе мы дали определение вертикальных углов, а также высказали и доказали теорему об их свойстве.

В дальнейшем при изучении геометрии нам постоянно придётся встречаться с определениями и доказательствами теорем.

3. Сумма углов, имеющих общую вершину.

На чертеже 79 / 1, / 2, / 3 и / 4 расположены по одну сторону прямой и имеют общую вершину на этой прямой. В сумме эти углы составляют развёрнутый угол, т. е.
/ 1+ / 2+/ 3+ / 4 = 2d .

На чертеже 80 / 1, / 2, / 3, / 4 и / 5 имеют общую вершину. В сумме эти углы составляют полный угол, т. е. / 1 + / 2 + / 3 + / 4 + / 5 = 4d .

Упражнения.

1. Один из смежных углов равен 0,72 d. Вычислить угол, составленный биссектрисами этих смежных углов.

2. Доказать, что биссектрисы двух смежных углов образуют прямой угол.

3. Доказать, что если два угла равны, то равны и их смежные углы.

4. Сколько пар смежных углов на чертеже 81?

5. Может ли пара смежных углов состоять из двух острых углов? из двух тупых углов? из прямого и тупого угла? из прямого и острого угла?

6. Если один из смежных углов прямой, то что можно сказать о величине смежного с ним угла?

7. Если при пересечении двух прямых линий один угол прямой, то что можно сказать о величине остальных трёх углов?

Два угла называются смежными, если у них одна сторона общая, а другие стороны этих углов являются дополнительными лучами. На рисунке 20 углы АОВ и ВОС смежные.

Сумма смежных углов равна 180°

Теорема 1. Сумма смежных углов равна 180°.

Доказательство. Луч ОВ (см. рис.1) проходит между сторонами развернутого угла. Поэтому ∠ АОВ + ∠ ВОС = 180° .

Из теоремы 1 следует, что если два угла равны, то смежные с ними углы равны.

Вертикальные углы равны

Два угла называются вертикальными, если стороны одного угла являются дополнительными лучами сторон другого. Углы АОВ и COD, BOD и АОС, образованные при пересечении двух прямых, являются вертикальными (рис. 2).

Теорема 2. Вертикальные углы равны.

Доказательство. Рассмотрим вертикальные углы АОВ и COD (см. рис. 2). Угол BOD является смежным для каждого из углов АОВ и COD. По теореме 1 ∠ АОВ + ∠ BOD = 180°, ∠ COD + ∠ BOD = 180°.

Отсюда заключаем, что ∠ АОВ = ∠ COD.

Следствие 1. Угол, смежный с прямым углом, есть прямой угол.

Рассмотрим две пересекающиеся прямые АС и BD (рис.3). Они образуют четыре угла. Если один из них прямой (угол 1 на рис.3), то остальные углы также прямые (углы 1 и 2, 1 и 4 — смежные, углы 1 и 3 — вертикальные). В этом случае говорят, что эти прямые пересекаются под прямым углом и называются перпендикулярными (или взаимно перпендикулярными). Перпендикулярность прямых АС и BD обозначается так: AC ⊥ BD.

Серединным перпендикуляром к отрезку называется прямая, перпендикулярная к этому отрезку и проходящая через его середину.

АН — перпендикуляр к прямой

Рассмотрим прямую а и точку А, не лежащую на ней (рис.4). Соединим точку А отрезком с точкой Н прямой а. Отрезок АН называется перпендикуляром, проведенным из точки А к прямой а, если прямые АН и а перпендикулярны. Точка Н называется основанием перпендикуляра.

Чертежный угольник

Справедлива следующая теорема.

Теорема 3. Из всякой точки, не лежащей на прямой, можно провести перпендикуляр к этой прямой, и притом только один.

Для проведения на чертеже перпендикуляра из точки к прямой используют чертежный угольник (рис.5).

Замечание. Формулировка теоремы обычно состоит из двух частей. В одной части говорится о том, что дано. Эта часть называется условием теоремы. В другой части говорится о том, что должно быть доказано. Эта часть называется заключением теоремы. Например, условие теоремы 2 — углы вертикальные; заключение — эти углы равны.

Всякую теорему можно подробно выразить словами так, что ее условие будет начинаться словом «если», а заключение — словом «то». Например, теорему 2 можно подробно высказать так: «Если два угла вертикальные, то они равны».

Пример 1. Один из смежных углов равен 44°. Чему равен другой?

Решение. Обозначим градусную меру другого угла через x , тогда согласно теореме 1.
44° + х = 180°.
Решая полученное уравнение, находим, что х = 136°. Следовательно, другой угол равен 136°.

Пример 2. Пусть на рисунке 21 угол COD равен 45°. Чему равны углы АОВ и АОС?

Решение. Углы COD и АОВ вертикальные, следовательно, по теореме 1.2 они равны, т. е. ∠ АОВ = 45°. Угол АОС смежный с углом COD, значит, по теореме 1.
∠ АОС = 180° — ∠ COD = 180° — 45° = 135°.

Пример 3. Найти смежные углы, если один из них в 3 раза больше другого.

Решение. Обозначим градусную меру меньшего угла через х. Тогда градусная мера большего угла будет Зх. Так как сумма смежных углов равна 180° (теорема 1), то х + Зх = 180°, откуда х = 45°.
Значит, смежные углы равны 45° и 135°.

Пример 4. Сумма двух вертикальных углов равна 100°. Найти величину каждого из четырех углов.

Решение. Пусть условию задачи отвечает рисунок 2. Вертикальные углы COD к АОВ равны (теорема 2), значит, равны и их градусные меры. Поэтому ∠ COD = ∠ АОВ = 50° (их сумма по условию 100°). Угол BOD (также и угол АОС) смежный с углом COD, и, значит, по теореме 1
∠ BOD = ∠ АОС = 180° — 50° = 130°.

Что такое смежный угол

Угол – это геометрическая фигура (рис.1), образованная двумя лучами OA и OB (стороны угла), исходящими из одной точки O (вершина угла).


СМЕЖНЫЕ УГЛЫ — два угла, сумма которых равна 180°. Каждый из этих углов дополняет другой до развернутого угла.

Смежные углы — (Agles adjacets) такие, которые имеют общую вершину и общую сторону. Преимущественно под этим именем подразумеваются такие углы, которых остальные две стороны лежат по противоположным направлениям одной прямой, проведенной через.

Два угла называются смежными, если у них одна сторона общая, а другие стороны этих углов являются дополнительными полупрямыми.

рис. 2

На рисунке 2 углы a1b и a2b смежные. У них общая сторона b, а стороны a1, a2 — дополнительные полупрямые.

рис. 3

На рисунке 3 изображена прямая AB, точка C расположена между точками A и B. Точка D — точка не лежащая на прямой AB. Получается, что углы BCD и ACD смежные. У них общая сторона CD, а стороны CA и CB дополнительные полупрямые прямой AB, так как точки A, B разделены начальной точкой C.

Теорема о смежных углах

Теорема: сумма смежных углов равна 180°

Доказательство:
Углы a1b и a2b смежные (см. рис. 2) Луч b проходит между сторонами a1, и a2 развернутого угла. Следовательно, сумма углов a1b и a2b равна развернутому углу, то есть 180°. Теорема доказана.


Угол, равный 90° называется прямым. Из теоремы о сумме смежных углов следует, что угол, смежный с прямым углом также прямой угол. Угол, меньший 90° называется острым, а угол больше 90° — тупым. Так как сумма смежных углов равна 180°, значит угол, смежный с острым углом — тупой угол. А угол смежный с тупым углом — острый угол.

Смежные углы — два угла с общей вершиной, одна из сторон которых — общая, а оставшиеся стороны лежат на одной прямой (не совпадая). Сумма смежных углов равна 180°.

Определение 1. Углом называется часть плоскости, ограниченная двумя лучами с общим началом.

Определение 1.1. Углом называют фигуру, состоящую из точки — вершины угла — и двух различных полупрямых, исходящих из этой точки, — сторон угла.
Например, угол ВОС на рис1 Рассмотрим сначала две пересекающиеся прямые. При пересечении прямые образуют углы. Есть частные случаи:

Определение 2. Если стороны угла являются дополнительными полупрямыми одной прямой, то угол называется развернутым.

Определение 3. Прямой угол — это угол величиной в 90 градусов.

Определение 4. Угол, меньший 90 градусов, называется острым углом.

Определение 5. Угол, больший 90 градусов и меньший 180 градусов, называется тупым углом.
пересекающиеся прямые.

Определение 6. Два угла, одна сторона которых общая, а другие стороны лежат на одной прямой, называются смежными.

Определение 7. Углы, стороны которых продолжают друг друга, называются вертикальными углами.
На рисунке 1:
смежные: 1 и 2; 2 и 3; 3 и 4; 4 и 1
вертикальные: 1 и 3; 2 и 4
Теорема 1. Сумма смежных углов равна 180 градусов.
Для доказательства рассмотрим на рис. 4 смежные углы АОВ и ВОС. Их суммой является развернутый угол АОС. Поэтому сумма данных смежных углов равна 180 градусов.

рис. 4


Связь математики с музыкой

«Раздумывая об искусстве и науке, об их взаимных связях и противоречиях, я пришел к выводу, что математика и музыка находятся на крайних полюсах человеческого духа, что этими двумя антиподами ограничивается и определяется вся творческая духовная деятельность человека и, что между ними размещается все, что человечество создало в области науки и искусства.»
Г. Нейгауз
Казалось бы, искусство — весьма отвлеченная от математики область. Однако связь математики и музыки обусловлена как исторически, так и внутренне, несмотря на то, что математика — самая абстрактная из наук, а музыка — наиболее отвлеченный вид искусства.
Консонанс определяет приятное для слуха звучание струны
В основе этой музыкальной системы были два закона, которые носят имена двух великих ученых — Пифагора и Архита. Вот эти законы:
1. Две звучащие струны определяют консонанс, если их длины относятся как целые числа, образующие треугольное число 10=1+2+3+4, т.е. как 1:2, 2:3, 3:4. Причем, чем меньше число n в отношении n:(n+1) (n=1,2,3), тем созвучнее получающийся интервал.
2. Частота колебания w звучащей струны обратно пропорциональна ее длине l .
w = a: l ,
где а — коэффициент, характеризующий физические свойства струны.

Так же предложу вашему внимаю забавную пародию про спор двух математиков =)

Геометрия вокруг нас

Геометрия в нашей жизни имеет немаловажное значение. Ввиду того, что когда оглядеться вокруг, то не сложно будет заметить, что нас окружают различные геометрические фигуры. Мы с ними сталкиваемся повсюду: на улице, в классе, дома, в парке, в спортивном зале, в школьной столовой, в принципе везде, где бы мы с вами не находились. Но темой сегодняшнего урока являются смежные угли. Поэтому давайте оглянемся вокруг и попытаемся в этом окружении найти углы. Если вы внимательно посмотрите в окно, то можете увидеть, что некоторые ветки дерева образуют смежные углы, а в перегородках на воротах можно заметить множество вертикальных углов. Приведите свои примеры смежных углов, которые вы наблюдаете в окружающей обстановке.

Задание 1.

1. Вот на столе на книжной подставке стоит книга. Какой угол она образует?
2. А вот ученик работает за ноутбуком. Какой угол вы видите здесь?
3. Какой угол образует фото рамка на подставке?
4. Как вы думаете, возможно ли, чтобы два смежных угла были равными?

Задание 2.

Перед вами изображена геометрическая фигура. Что это за фигура, назовите ее? А теперь назовите все смежные углы, которые вы можете увидеть на этой геометрической фигуре.


Задание 3.

Перед вами изображение рисунка и картины. Рассмотрите их внимательно и скажите, какие виды улов вы видите на картине, а какие углы на рисунке.



Решение задач

1) Даны два угла, относящиеся друг к другу как 1: 2, а смежные с ними — как 7: 5. Нужно найти эти углы.
2) Известно, что один из смежных углов больше другого в 4 раза. Чему равны смежные углы?
3) Необходимо найти смежные углы, при условии, что один из них на 10 градусов больше от второго.


Математический диктант на повторение ранее выученного материала

1) Выполните рисунок: прямые a I b пересекаются в точке А. Отметьте меньший из образованных углов цифрой 1, а остальные углы – последовательно цифрами 2,3,4; дополняющие лучи прямой а — через а1 и а2, а прямой b — через b1 i b2.
2) Пользуясь выполненным рисунком, впишите нужные значения и объяснения в места пропусков в тексте:
а) угол 1 и угол …. смежные, поскольку…
б) угол 1 и угол …. вертикальные, поскольку…
в) если угол 1 = 60°, то угол 2 = …, потому что…
г) если угол 1 = 60°, то угол 3 = …, потому что…

Решите задачи:

1. Может ли сумма 3-х углов, образованных при пересечении 2-х прямых, равняться 100°? 370°?
2. На рисунке найдите все пары смежных углов. А теперь вертикальных углов. Назовите эти углы.



3. Нужно найти угол, когда он втрое больше, чем смежный с ним.
4. Две прямые пересеклись между собой. В результате этого пересечения образовались четыре угла. Определите величину любого из них, при условии что:

а) сумма 2-х углов из четырех 84°;
б) разность 2-х углов из них равна 45°;
в) один угол в 4 раза меньше чем второй;
г) сумма трех из данных углов равна 290°.

Итог урока

1. назовите углы, которые образуются при пересечении 2-х прямых?
2. Назовите все возможные пары углов, находящихся на рисунке, и определите их вид.



Домашнее задание:

1. Найдите отношение градусных мер смежных углов, когда один из них на 54° больше второго.
2. Найдите углы, которые образуются при пересечении 2-х прямых, при условии, что один из углов равняется сумме 2-х других углов, смежных с ним.
3. Необходимо найти смежные углы, когда биссектриса одного из них образует со стороной второго угол, который больше чем второй угол на 60°.
4. Разница 2-х смежных углов равна трети от суммы этих двух углов. Определите величины 2-х смежных углов.
5. Разница и сумма 2-х смежных углов относятся как 1: 5 соответственно. Найдите смежные углы.
6. Разница двух смежных составляет 25% от их суммы. Как относятся величины 2-х смежных углов? Определите величины 2-х смежных углов.

Вопросы:

  1. Что такое угол?
  2. Какие бывают типы углов?
  3. Какая особенность смежных углов?
Предмети > Математика > Математика 7 класс

5.3 Свойства света: доработка | Геометрическая оптика

Когда свет взаимодействует с объектами или средой, такой как стекло или вода, он отображает определенные свойства: может быть отражено , поглощено или передано .

Отражение (ESBN2)

Когда вы улыбаетесь в зеркало, вы видите свое собственное лицо, улыбающееся вам в ответ. Это вызвано отражение световых лучей на зеркале.Отражение происходит, когда входящий световой луч отскакивает от поверхности. На следующем рисунке тихое озеро отражает пейзаж. окружающий его.

Рисунок 5.2: Пейзажное отражение от тихого озера.

Для описания отражения света мы будем использовать следующую терминологию. Входящий световой луч называется падающим лучом .Луч света удаляется от поверхность — это отраженный луч . Самая важная характеристика эти лучи — это их углы по отношению к отражающей поверхности. Эти углы измеряется относительно нормали к поверхности. нормальный — это воображаемая линия, перпендикулярная поверхности. Угол падения , \ (\ theta_i \) измеряется между падающим лучом и поверхностью. обычный.Угол отражения , \ (\ theta_r \) измеряется между отраженный луч и нормаль к поверхности. Это показано на Рисунке 5.3.

Рисунок 5.3: Углы падения и отражения равны измеряется относительно нормали к поверхности.

Когда луч света отражается, отраженный луч лежит в той же плоскости, что и падающий. луч и нормальный.Эта плоскость называется плоскостью падения и является показано на рисунке 5.4.

Рисунок 5.4: Плоскость падения — это плоскость, включающая падающий луч и нормаль к поверхности. Отраженный луч также лежит в плоскость падения.
Закон отражения

Угол падения равен углу отражения:

\ [\ theta_ {i} = \ theta_ {r} \]

и падающий луч, отраженный луч и нормаль лежат в одном и том же самолет.

Самый простой пример закона отражения — если угол падения равен \ (\ текст {0} \) \ (\ текст {°} \). В этом случае угол отражения также равен \ (\ текст {0} \) \ (\ текст {°} \). Вы видите это, когда смотрите прямо в зеркало.

Рисунок 5.5: Когда луч света падает на поверхность справа углов к поверхности, то луч отражается прямо назад.

Применяя то, что мы знаем из закона отражения, если луч света падает на поверхность на \ (\ text {60} \) \ (\ text {°} \) к нормали к поверхности, затем угол, на который отраженный луч, сделанный по нормали, также должен быть \ (\ text {60} \) \ (\ text {°} \), как показано на рисунке 5.6.

Рисунок 5.6: Лучевая диаграмма, показывающая угол падения и угол. отражения.Закон отражения гласит, что когда луч света отражается от поверхность, угол отражения \ (\ theta_r \) такой же, как угол incidence \ (\ theta_i \). temp text
Реальные приложения отражения

Параболический отражатель — это зеркало или тарелка (например, спутниковая тарелка), имеющая параболическая форма. Некоторые примеры очень полезных параболических отражателей: автомобиль. фары, прожекторы, телескопы и спутниковые антенны.В случае автомобиля фары или прожекторы, исходящий свет лампы отражается параболическим зеркалом за колбой так, чтобы он выходил в виде коллимированного луча (т.е. все отраженные лучи параллельны). Обратная ситуация верна для телескоп, в который падающий свет от далеких объектов попадает в виде параллельных лучей и фокусируется параболическим зеркалом в точку, называемую фокусом, где изображение можно сделать.Поверхность такого рефлектора должна иметь очень хорошую форму. внимательно, чтобы все лучи попадали в одну и ту же точку фокусировки.

Рисунок 5.7: Слева представлена ​​диаграмма лучей, показывающая, как зеркало телескопа собирает падающий свет (параллельный лучи) от удаленного объекта, такого как звезда или галактика, и сфокусируйте лучи до точки, где детектор e.грамм. фотоаппарат, могу сделать изображение. В На диаграмме справа показано, как такой же параболический отражатель может причиной того, что свет, исходящий от автомобильной фары или лампы-прожектора, коллимированный. В этом случае отраженные лучи параллельны.

Лучи и отражение

Учебное упражнение 5.1

Реальны ли световые лучи? Объяснять.

Световые лучи не настоящие.

В физике мы используем идею светового луча для обозначения направление, в котором движется свет. В геометрической оптике мы изображаем световые лучи прямыми стрелками, чтобы показать, как свет распространяется.Световые лучи не точные описание света; скорее они показывают направление в котором движутся световые фронты.

На схеме изображена криволинейная поверхность.Нарисуйте нормали к поверхность в отмеченных точках.

Укажите закон отражения.Нарисуйте схему, пометьте подходящие углы и напишите математическое выражение для Закона Отражения.

Закон отражения гласит, что угол падения равен равный углу отражения и падающего луча, отраженный луч и нормаль лежат в одном самолет.

Мы можем записать это математически как: \ (θ_ {i} = θ_ {r} \).

Нарисуйте диаграмму лучей, чтобы показать взаимосвязь между углом падения и угла отражения.

На схеме показан падающий луч \ (I \). Какие из остальных 5 лучи (A, B, C, D, E) лучше всего представляют отраженный луч из \ (I \)?

Луч B выглядит так, как будто он отражается под тем же углом, что и падающий луч.

Луч света падает на поверхность \ (\ text {15} \) \ (\ text {°} \) к нормали к поверхность. Нарисуйте диаграмму лучей, показывающую падающий луч, отраженный луч и нормаль к поверхности.Рассчитать углы инцидентов и размышлений и заполните их на своем диаграмма.

Нам говорят, что луч света падает на поверхность в \ (\ text {15} \) \ (\ text {°} \) к нормали к поверхность, поэтому угол падения \ (\ text {15} \) \ (\ text {°} \).Поскольку угол падение равно углу отражения, угол отражения также \ (\ text {15} \) \ (\ text {°} \).

Нанесение на диаграмму лучей (не в масштабе!):

Луч света покидает поверхность на \ (\ text {45} \) \ (\ text {°} \) к нормали к поверхность.Нарисуйте диаграмму лучей, показывающую падающий луч, отраженный луч и нормаль к поверхности. Рассчитать углы инцидентов и размышлений и заполните их на своем диаграмма.

Нам говорят, что луч света покидает поверхность на \ (\ text {45} \) \ (\ text {°} \) к нормали к поверхность, поэтому угол отражения \ (\ text {45} \) \ (\ text {°} \).Поскольку угол отражение равно углу падения, угол инцидентности также \ (\ text {15} \) \ (\ text {°} \).

Нанесение на диаграмму лучей (не в масштабе!):

Луч света падает на поверхность \ (\ text {25} \) \ (\ text {°} \) на поверхность.Нарисовать лучевая диаграмма, показывающая падающий луч, отраженный луч и поверхность нормальная. Рассчитайте углы падения и отражение и заполните их на диаграмме.

Нам говорят, что луч света падает на поверхность в \ (\ text {25} \) \ (\ text {°} \) на поверхность.Найти угол падения заметим, что проведена нормаль в \ (\ text {90} \) \ (\ text {°} \) на поверхность. Так что угол падения \ (\ text {90} \ text {°} — \ text {25} \ text {°} = \ text {65} \ text {°} \). С угол падения равен углу отражение, угол отражения также \ (\ text {65} \) \ (\ text {°} \).

Нанесение на диаграмму лучей (не в масштабе!):

Луч света покидает поверхность на \ (\ text {65} \) \ (\ text {°} \) на поверхность.Нарисовать лучевая диаграмма, показывающая падающий луч, отраженный луч и поверхность нормальная. Рассчитайте углы падения и отражение и заполните их на диаграмме.

Нам говорят, что луч света покидает поверхность на \ (\ text {65} \) \ (\ text {°} \) на поверхность.Найти угол отражения заметим, что нарисована нормаль в \ (\ text {90} \) \ (\ text {°} \) на поверхность. Так что угол отражения \ (\ text {90} \ text {°} — \ text {65} \ text {°} = \ text {25} \ text {°} \). С угол отражения равен углу падения, угол падения также \ (\ текст {25} \) \ (\ текст {°} \).

Нанесение на диаграмму лучей (не в масштабе!):

Луч света (например, от фонаря) обычно не виден ночью, так как путешествует по воздуху.Попробуй это для себя. Однако, если вы осветите факел насквозь пыль, луч виден. Объясните, почему это происходит.

Чтобы увидеть луч от фонаря, световые лучи, испускаемые факел должен отражаться от чего-то, чтобы наш глаз видеть это.Ночью лучи света не отражаются выключено ничего и поэтому мы не видим луч фонаря. Если посветить факелом сквозь пыль, то мы увидим луч, поскольку световые лучи отражаются от частиц пыли.

Если луч фонаря освещает класс, только учащиеся по прямой линии луча можно было бы увидеть, что светит факел.Однако если луч попадает в стены, весь класс сможет увидеть сделанное у балки на стене. Объясните, почему это происходит.

Чтобы увидеть луч от фонаря, световые лучи, испускаемые факел должен отражаться от чего-то, чтобы наш глаз видеть это.Так что только ученики на прямом пути свет увидит, что факел светит. Однако как как только луч фонаря отражается от стены, все учащиеся могут видеть место, где луч отражает.

Будет ли она видеть свои ноги, если она отступит? из зеркала?

Она не сможет видеть свои ноги.Ваши взгляды вдоль линии, чтобы увидеть свои ноги. Эта строка должна пересечь зеркало.

Сплошные линии показывают путь света от нее. подол лабораторного халата до глаз, а пунктирная линия показывает путь, по которому должен пройти свет дотронься до ее глаз с ее ног.Как она движется подальше единственное, что меняется, — это углы падения и отражения.

Что, если она подойдет к зеркалу?

Она по-прежнему не видит своих ног.Твой глаз смотрит вдоль линии, чтобы увидеть свои ноги. Эта линия должен пересекать зеркало.

Сплошные линии показывают путь света от нее. подол лабораторного халата до глаз, а пунктирная линия показывает путь, по которому должен пройти свет дотронься до ее глаз с ее ног.Как она движется ближе единственное, что меняется, это углы падения и отражения.

Поглощение

Помимо отражения, свет может также поглощаться .Отзывать начиная с 10 класса, видимый свет охватывает диапазон длин волн в электромагнитный спектр. Цвета, которые мы видим глазами, соответствуют свету волны с разными длинами волн или частотами.

Представьте, что вы освещаете факелом или другим источником белого света белый кусок бумага.Свет отражается от бумаги в наши глаза, и мы видим цвет бумаги белый. Теперь, если бы мы пролили тот же свет на красный яблоко мы заметим, что цвет яблока кажется красным. Это означает, что поверхность яблока только отражает красный свет в наши глаза. Все другие длины волн падающего белого света поглощаются кожурой яблока.Если вы дотронетесь до яблока, оно станет теплым, потому что поглощает энергию. от всего света, который он поглощает. Благодаря поглощению и отражению мы можем воспринимать цвета разных предметов. Белые объекты отражают все или большую часть длины волн падающего на них света, цветные объекты отражают особые длины волн света и поглощают остальное.Черные предметы поглощают весь свет падает на них. Вот почему носить белую футболку на улице на солнце — это круче, чем носить черную футболку, потому что белая футболка отражает больше всего падающего на нее света, а черная футболка поглотит его и нагреется.

Трансмиссия

Еще одним свойством света является то, что он может пропускать через объекты или среда.Объекты, через которые может проходить свет, называются прозрачный и предметы, которые блокируют свет или не пропускают свет сквозные называются непрозрачными .

Например, стеклянные окна пропускают через них видимый свет, поэтому мы можно видеть сквозь окна. Световые лучи от вещей за окном могут проходить через стекло или передаваться в наши глаза.Кирпичные стены на другая сторона непрозрачна для видимого света. Мы не можем видеть сквозь кирпичные стены потому что свет не может проходить через стену в наши глаза. В передача света через объект зависит от длины волны света. Например, коротковолновый видимый свет не может быть передан через кирпичная стена, тогда как длинноволновые радиоволны могут легко проходить сквозь стены и быть полученным по радио или мобильному телефону.Другими словами, кирпичная стена — это прозрачен для радиоволн!

9.3.2: Линзы и трассировка лучей

В этом разделе мы узнаем, как использовать точки фокусировки, чтобы определить, как линзы изгибают световые лучи. Для каждой из наших линз есть три луча, которые легко найти, если мы знаем только точку фокусировки и положение объекта — мы называем эти специальные лучи основными лучами . Мы покажем, как найти главные лучи как для собирающей, так и для расходящейся линзы.

Начнем с некоторых общих замечаний, касающихся как собирающих, так и расходящихся линз. В задаче линзы мы начинаем с объекта , реального предмета, отражающего реальный свет. Обычно мы представляем этот объект в виде стрелки, чтобы по окончательному изображению можно было определить, перевернут ли объект линзой.

Мы обсудили, что является фокусом для объектива; для симметричной линзы у нас есть две точки фокусировки с каждой стороны. Для собирающей линзы лучи, параллельные оптической оси, падающие на правую сторону линзы, фокусируются слева, параллельные лучи слева фокусируются справа.

Фокусное расстояние объектива \ (f \) говорит нам, как далеко от объектива находятся точки фокусировки. Величина фокусного расстояния — это расстояние от линзы до каждой точки фокусировки, а знак сообщает нам, сходится ли линза или расходится. В качестве собирающей линзы возьмем \ (f> 0 \), а в качестве расходящейся линзы — \ (f <0 \). Типичная диаграмма объектива и его характеристики (т. Е. Точки фокусировки и оптическая ось) показаны ниже.

Как видно из рисунка выше, на визуальных схемах линз обычно не отображается вся линза.Мы делаем приближение, что линза тонкая и что преломление (изгиб) происходит только один раз в центре линзы. Чтобы прояснить это приближение, мы изображаем линзу вертикальной линией и стрелками, направленными наружу и внутрь, чтобы указать нам, сходится ли линза или расходится соответственно.

Как найти изображение по сформированному ниже объекту? А пока позвольте нам просто спросить о кончике стрелки. Мы знаем, что чтобы найти изображение точки, мы должны смотреть на несколько лучей из этой точки и видеть, куда они уходят.Начнем с рисования множества разных лучей, исходящих от объекта. Каждый из этих лучей преломляется. Из нарисованных падающих лучей есть три луча (обозначенные ниже 1, 2 и 3), для которых мы можем нарисовать преломленный луч, не выполняя никаких вычислений.

Луч 1 параллелен оптической оси; мы знаем, что лучи, параллельные оптической оси, падающие на линзу, преломляются через точку фокусировки на другой стороне линзы. Мы также обсудили, насколько тонкая линза, поэтому мы можем приблизительно представить луч 2, проходящий через центр, как проходящий через тонкий лист стекла; она не преломляется заметно.

Сделанные выше выводы можно отобразить визуально:

Луч, помеченный цифрой 3, требует большего внимания. Во-первых, вспомните из закона Снеллиуса, что преломление происходит симметрично в любом направлении (не имеет значения, какая среда имеет метку «1» или «2»; они обратимы). Как следствие, мы видим, что свет, который попадает в линзу с через точку фокусировки , преломляется в направлении , параллельном оптической оси .

На диаграмме ниже этот вывод явно показан на луче 3:

Обратите внимание, что все эти лучи пересекаются в определенном месте.Это то место, где острие стрелки будет казаться любому наблюдателю справа от линзы. Световые лучи, проходящие мимо этой точки, выглядят так, как если бы здесь был помещен настоящий наконечник стрелы. Поскольку разработчик линз (мы предполагаем) сделал линзу точно, все остальные световые лучи должны быть сфокусированы так же, как первые три, которые мы нарисовали. Рисуя все световые лучи, мы получаем картинку:

.

Обратите внимание, что из этого анализа мы видим только то, где будет изображение наконечника стрелки.Поскольку мы не знаем, где будет изображение базы, мы просто нарисовали вопросительные знаки внизу стрелки. Точки на оптической оси немного сложнее проследить лучи, потому что все основные лучи, представленные там, проходят через центр линзы. Мы вернемся к вопросу об оптической оси после обсуждения расходящихся линз. Поскольку в этом примере световые лучи фактически пересекаются, мы назвали бы это реальным изображением .

Если нас интересует только расположение изображения, то нам нужно только узнать, где пересекаются три главных луча.Три главных луча:

  1. Луч, попадающий в линзу параллельно оптической оси; этот луч изгибается, чтобы пройти через точку фокусировки.
  2. Луч, проходящий через центр; этот луч не гнет.
  3. Луч, проходящий через точку фокусировки в линзу; этот луч преломляется параллельно оптической оси.

В типичных оптических задачах мы будем рисовать только главные лучи, хотя важно понимать, что все световые лучи, которые проходят через линзу и отвечают за формирование изображения.

Наша процедура получения расходящихся линз аналогична описанной выше для собирающих линз. Сначала мы должны нарисовать три основных луча. Первый главный луч, луч 1, выходит из объекта параллельно оптической оси и изгибается так, что кажется, что луч исходит из точки фокусировки, как показано ниже. Пунктирный луч показывает, откуда, по-видимому, исходит световой луч. Мы также включаем луч 2, который проходит через центр без преломления.

Третий главный луч снова получается с учетом обратимости рефракции (и симметрии линзы). Мы знаем, что любой свет, идущий параллельно оптической оси, изгибается так, что кажется, что он исходит на из фокальной точки. Думая о свете, движущемся в другую сторону, мы можем видеть, что свет от стрелки, направленной в сторону фокуса с правой стороны, преломляется линзой, чтобы быть параллельным оптической оси. Мы показываем это ниже, где мы отмечаем, что пунктирная линия справа указывает, куда прошел бы световой луч , если бы там не было линзы.

Обычно мы не рисуем там, где бы прошел световой луч ; он полезен только для того, чтобы показать вам, где провести черту. Пунктирная линия слева, показывающая, откуда, по-видимому, исходит свет, невероятно важна; Человек, наблюдающий за светом справа от линзы, подумает, что этот луч движется параллельно оптической оси.

Сложим все три луча вместе:

Отметим, что в отличие от нашего предыдущего примера, световые лучи (сплошные линии) на самом деле нигде не пересекаются.Однако наблюдатель справа от нашей линзы может подумать, что свет исходит из точки пересечения пунктирных линий. Поскольку изображение расположено на пересечении воображаемых лучей, а не реальных световых лучей, мы называем это виртуальным изображением .

Чтобы было немного понятнее, почему изображение, которое видит человек справа, совпадает с маленькой стрелкой на пересечении пунктирных линий, полезно запомнить, что такое изображение. Мы могли бы спросить: «Если бы не было линзы, объект какого размера нам понадобился бы и где нам нужно было бы его разместить, чтобы свет, который доходит до нас, выглядел точно так же?» В приведенных выше примерах мы показываем, как найти эту информацию.

В обоих примерах вы можете заменить линзу и исходную стрелку стрелкой в ​​точке пересечения лучей. Мы видим, что эти конфигурации кажутся абсолютно одинаковыми любому наблюдателю справа. Если вы стоите справа, единственная информация, которую имеют ваши глаза, — это световые лучи, которые попадают в них, и у вас нет возможности различить эти две ситуации. Мы можем видеть, что световые лучи перед попаданием в линзу выглядят совершенно иначе, но это не влияет на наблюдателя справа от линзы.

Мы завершаем этот раздел, резюмируя, как найти три основных луча для расходящейся линзы:

  1. Луч, идущий параллельно оптической оси, преломляется так, что кажется, что он исходит из фокальной точки на стороне объектива линзы.
  2. Луч, проходящий через центр, не отклоняется.
  3. Луч, который прошел бы через точку фокусировки на дальней стороне линзы, преломляется и становится параллельным оптической оси.

Пока что мы нашли расположение изображения только для кончиков представленных стрелок.Попытка найти местоположение изображения для основания стрелки приводит к проблеме для рассмотренных до сих пор примеров, поскольку основание стрелки находилось на оптической оси. Как для собирающих, так и для расходящихся линз проблема связана с оптической осью. Причина в том, что луч, проходящий через центр линзы , также проходит через обе точки фокусировки. Наш метод построения трех главных лучей не работает ни в одной точке на оптической оси, поскольку все три главных луча одинаковы.

Однако мы знаем, что точки на оптической оси имеют изображения на оптической оси. Мы знаем это, потому что один главный луч, который мы можем нарисовать для точки на оптической оси, всегда находится на оптической оси, и мы знаем, что на изображении лучи, проходящие через ось, встречаются (или кажутся исходящими). Поскольку у нас есть один луч, который всегда находится на оптической оси, изображение также должно быть на оптической оси.

Итак, как нам найти , где вдоль оптической оси формируется изображение? Один из способов найти это — нарисовать точку, которая очень близко к оптической оси, но не совсем на ней, и вместо этого выполнить трассировку лучей для этой точки.Другой способ использует информацию, которую мы представим позже, — уравнение для тонкой линзы . Какой бы способ вы ни выбрали, в результате расстояние изображения для основания стрелки будет таким же, как расстояние изображения для кончика стрелки (при условии, что кончик исходной стрелки находится непосредственно над основанием). Отсюда мы будем рисовать наши изображения стрелок вниз (или вверх) от кончика к оптической оси. Если основание вашего объекта не находится на оптической оси, отдельная трассировка лучей для основы необходима для завершения всего изображения.

рентгеновских лучей | ARPANSA

Как и все формы ионизирующего излучения, рентгеновские лучи производят электроны и ионы, когда они проходят через материалы.

Рентгеновский луч — это пакет электромагнитной энергии (фотон), исходящий из электронного облака атома. Обычно это вызвано изменениями энергии электрона, который перемещается с более высокого энергетического уровня на более низкий, вызывая высвобождение избыточной энергии. Рентгеновские лучи похожи на гамма-лучи, однако главное отличие состоит в том, как они производятся. Рентгеновские лучи производятся электронами, находящимися вне ядра.Традиционно рентгеновские лучи имели более длинные волны и меньшую энергию, чем гамма-лучи, но это устарело с современными методами получения рентгеновских лучей.

Рентгеновские лучи — это форма электромагнитного излучения, похожая на радиоволны, микроволны, видимый свет и гамма-лучи. Рентгеновские фотоны обладают высокой энергией и обладают достаточной энергией, чтобы расщеплять молекулы и, следовательно, повреждать живые клетки. Когда рентгеновские лучи попадают в материал, одни поглощаются, а другие проходят. Как правило, чем выше энергия, тем больше рентгеновских лучей проходит (таблица 1).Именно эта проникающая способность позволяет нам делать внутренние образы человеческого тела или предметов. Рентгеновские лучи не могут управляться электрическими и магнитными полями, такими как альфа, бета или другие заряженные частицы.

Таблица 1
Энергия, переносимая каждым фотоном Частота электромагнитной волны (Гц) Длина волны (pm, 1pm = 10 -12 м) Толщина материала для уменьшения вдвое числа фотонов (половина значения толщины) (мм)
в электрон-вольтах (эВ) в джоулях (Дж) Бетон Свинец Ткани человека Алюминий
1 кэВ 1.602 Х 10 -16 2,418 Х 10 17 1240 0,0009 0,00012 0,0018 0,0022
10кэВ 1.602 Х 10 -15 2,418 Х 10 18 124 0,147 0,047 1,22 0,098
100кэВ 1.602 Х 10 -14 2,418 Х 10 19 12.4 17,3 0,110 38,6 15,1
1 МэВ 1.602 Х 10 -13 2,418 Х 10 20 1,24 46,4 8,60 93,3 41,8
10 МэВ 1.602 Х 10 -12 2,418 Х 10 21 0,124 132 12,3 298 90 300 111

Рентгеновские лучи обладают высокой проникающей способностью и взаимодействуют с веществом посредством ионизации через три процесса: фотоэлектрический эффект, комптоновское рассеяние или образование пар.Из-за их высокой проникающей способности воздействие рентгеновских лучей может происходить по всему телу, однако они менее ионизируют, чем альфа-частицы. Рентгеновские лучи считаются внешней опасностью с точки зрения радиационной защиты.

Подобно любому воздействию ионизирующего излучения, высокие дозы могут вызывать прямые острые эффекты в результате немедленного повреждения клеток. Низкие уровни воздействия несут стохастический риск для здоровья, при котором вероятность индукции рака увеличивается с увеличением воздействия.

Ключевое различие между гамма-лучами и рентгеновскими лучами заключается в том, как они производятся.Гамма-лучи возникают в процессе осаждения возбужденного ядра радионуклида после того, как оно подвергается радиоактивному распаду, тогда как рентгеновские лучи образуются, когда электроны поражают цель или когда электроны перестраиваются внутри атома.

Рентгеновские лучи обычно производятся в рентгеновских трубках путем ускорения электронов через разность потенциалов (падение напряжения) и направления их на материал мишени (например, вольфрам).

Поступающие электроны испускают рентгеновские лучи, когда они замедляются в цели (тормозное излучение или тормозное излучение).Рентгеновские фотоны, произведенные таким образом, имеют энергию от почти нуля до энергии электронов. Падающий электрон также может столкнуться с атомом в мишени, выбив электрон и оставив вакансию в одной из электронных оболочек атома. Другой электрон может заполнить вакансию и при этом испустить рентгеновский фотон определенной энергии (характеристическое рентгеновское излучение). Рентгеновский спектр, показанный на картинке, представляет собой график зависимости количества фотонов от энергии фотона.

Сканер компьютерной томографии (КТ) — это особый тип рентгеновского аппарата, в котором рентгеновская трубка создает луч в форме веера и перемещается вокруг пациента по кругу.Рентгеновские лучи регистрируются электронным способом, и компьютер использует эту информацию для восстановления изображения области обнаженного тела.

Рентгеновское излучение может также производиться синхротроном. Синхротрон — это устройство, которое ускоряет электроны в вакуумированном кольце (часто несколько десятков метров в диаметре), управляя ими с помощью магнитов. Управляя электронным пучком контролируемым образом с помощью магнитов, можно получить интенсивные пучки рентгеновских лучей. Установки синхротрона используются в исследовательских целях.

Рентгеновские лучи находят широкое применение в медицинских, промышленных и исследовательских целях.Диагностические медицинские рентгеновские лучи — это наиболее вероятный способ обнаружить рентгеновские лучи. Данные Комиссии по страхованию здоровья показывают, что каждый год в рамках программы Medicare поступает более 12 миллионов заявлений на обследования на рентгеновских аппаратах, а также более 2 миллионов заявлений на обследования с помощью компьютерной томографии (КТ). Лучевая терапия — еще один пример медицинского использования рентгеновских лучей для лечения рака.

В среднем каждый австралиец получает эффективную дозу около 1,7 мЗв в год от медицинских процедур, включая около 1,1 мЗв при компьютерной томографии.Это похоже на дозу, которую каждый получает от фонового излучения, которое есть и всегда было в нашей окружающей среде.

Использование рентгеновских лучей в промышленных и исследовательских целях включает рентгеновскую кристаллографию и рентгеноскопию, которые обычно используются для контроля качества материалов (т.е. качества металла) и исследования свойств материалов. Промышленная радиография может использовать рентгеновские или гамма-источники для анализа, чтобы искать трещины в зданиях, конструкциях или сосудах под давлением.

Рентгеновские лучи также используются в процессах безопасности при досмотре багажа / контейнеров в аэропортах и ​​портах.

Ускоряющее напряжение и материал мишени, используемый для получения рентгеновских лучей, различаются в зависимости от конкретного применения (таблица 2).

Таблица 2
Использование Ускоряющий потенциал Цель Тип источника Средняя энергия фотона
Рентгеновская кристаллография 40 кВ
60 кВ
Медь-молибден Трубка 8 кэВ — 17 кэВ
Дианостические рентгеновские лучи Маммография 26-30 кВ Родий-молибден Трубка 20 кэВ
Стоматологическая 60 кВ Вольфрам Трубка 30 кэВ
Общие 50 — 140 кВ Вольфрам Трубка 40 кэВ
CT 80 — 140 кВ Вольфрам Трубка 60 кэВ
Проверка багажа Ручная кладь / зарегистрированный багаж 80 — 160 кВ Вольфрам Трубка 80кэВ
Досмотр контейнеров 450кВ — 20МВ Вольфрам Трубка / линейный ускоритель 150 кэВ — 9 МэВ
Структурный анализ 150 — 450 кВ Вольфрам Трубка 100кэВ
Рентгенотерапия 10-25 МВ Вольфрам / материал с высоким Z Линейный ускоритель 3-10 МэВ

Как и для всех типов излучения, принципами защиты являются время, расстояние и экранирование.

Диагностический рентген должен быть выполнен для получения информации, которая поможет медицинскому персоналу надлежащим образом лечить состояние пациента. В общем, эта информация гораздо важнее для здоровья человека, чем небольшой расчетный риск (обычно менее 0,01%) вероятности развития рака в результате процедуры. Поскольку свинец является очень хорошим аттенюатором рентгеновских лучей (см. Таблицу 1), одежду, пропитанную небольшим количеством свинца, можно использовать для прикрытия чувствительных частей тела. Современное рентгеновское оборудование имеет множество функций, которые при правильном использовании могут ограничить облучаемую область и дозу до минимума, необходимого для получения диагностической информации.В некоторых случаях альтернативный тип визуализации (ультразвуковая или магнитно-резонансная томография) может предоставить искомую информацию и поэтому может использоваться вместо рентгеновского снимка.

Введение в Point, Ray, Line и Line-Segment — MathsTips.com

Point

Point — это основной строительный блок геометрии. Каждая форма создается путем объединения точек.

Маленькая точка, отмеченная карандашом, — это точка. У точки нет ни длины, ни ширины. У него нет толщины.Точка — это знак положения. Точка указывает точное местоположение. Точка обозначена точкой (.) И названа в алфавитном порядке.

На рисунке выше O — точка, так как на ней есть определенная отметка. Здесь это означает, что эта точка O расположена в центре плоскости. На рисунке ниже есть еще одна точка А. Она находится в правом нижнем углу плана.

Луч

Давайте представим факел. Световые лучи выходят из него и удаляются. Возьмем, к примеру, солнце.Лучи исходят от солнца и расходятся во все стороны, доходя до нас.

В геометрии луч также начинается из точки и может уходить в бесконечность. У него есть начальная точка, но нет конечной точки. Мы говорим, что луч имеет одну конечную точку и идет без конца в одном направлении.

На приведенном выше рисунке начинается с A, а стрелка означает, что он может уходить в бесконечность.

Его длину невозможно измерить. Неограниченное количество лучей может быть проведено в разные стороны от заданной точки

Лучи, исходящие от факела или солнца, являются примерами лучей.

Это луч, потому что луч имеет одну конечную точку и идет без конца в одном направлении

Строка

Посмотрите на рисунок выше. С двух сторон есть стрелки. Это означает, что он может идти дальше с обеих сторон без конца. Это называется линия.

Линия идет без конца в обоих направлениях. Оба конца линии могут уходить в бесконечность. Линия не имеет конечных точек. Длину линии невозможно измерить. Линия не имеет определенной длины.

Линия называется любыми двумя точками на ней и записывается как линия AB или линия PQ.Можно провести одну и только одну линию, проходящую через две заданные точки A и B. Эта линия называется AB. Его также можно назвать БА. Линия BA совпадает с линией AB. Оба проходят через одни и те же две точки A и B.

Через заданную точку A можно провести неограниченное количество линий.

Горизонтальная линия идет прямо влево или вправо. Вертикальная линия идет прямо вверх или вниз.

Диагональная линия может располагаться в любом направлении между горизонтальной линией и вертикальной линией.

Линейный сегмент

Теперь посмотрим на рисунок выше. Ни на одном конце стрелки нет. Он начинается с одной точки и заканчивается в другой точке. Это называется отрезком линии. Отрезок линии — это отрезок линии.

Линейный сегмент имеет две конечные точки. Отрезок — это прямая линия, соединяющая две точки. Это кратчайший путь между двумя точками. Отрезок линии имеет определенную длину. Его длину можно измерить.

Отметим две маленькие точки (.) карандашом как точки A и B. Соединим их, проведя прямую линию. Это образует линейный сегмент. Линейный сегмент называется по двум его конечным точкам и записывается как линейный сегмент AB или линейный сегмент PQ.

На рисунке выше отрезок AB имеет две конечные точки A и B. Он начинается из точки A и заканчивается в точке B. Один и только один отрезок прямой может находиться между двумя заданными точками A и B. называется AB. Его также можно назвать БА. Линия BA совпадает с линией AB.Оба проходят через одни и те же две точки A и B.

Отрезок линии также может быть частью линии, как показано на рисунке ниже.

Линейный сегмент также может быть частью луча. На рисунке ниже отрезок AB имеет две конечные точки A и B. Это часть луча, начинающегося с A.

Параллельные линии

Две линии в одной плоскости либо встречаются, либо не встречаются. Если две прямые на плоскости пересекаются, мы говорим, что две прямые пересекаются, и точка, в которой они встречаются, называется точкой пересечения.Если две линии не могут встретиться ни в одной точке, они называются параллельными линиями. Две точки не могут быть общими для двух параллельных линий.

На рисунке выше две линии не пересекаются. Даже если мы продолжим эти линии дальше, они не будут касаться и встречаться друг с другом. Это параллельные линии.

Пересечение линий

Давайте посмотрим на две линии AB и CD на рисунке выше. Они пересекаются в точке O. Следовательно, они не параллельные прямые.Точка O — это точка их пересечения.

Параллельные линии

Три или более прямых, проходящих через одну и ту же точку на плоскости, называются параллельными линиями. На рисунке ниже три прямые AB, CD и EF пересекаются друг с другом в точке O.

Коллинеарные точки

Три или более точки на плоскости * называются коллинеарными, если все они лежат на одной прямой.

На рисунке выше точки A, B и C находятся на одной линии.Следовательно, эти три точки A, B и C лежат на одной прямой.

* Плоская поверхность в геометрии называется плоскостью. Можно сказать, что листок из нашей тетради — это самолет.

Измерение отрезка

Линейка — геометрический инструмент. Мы используем линейку, чтобы нарисовать отрезок линии. Мы также используем его для измерения длины отрезка линии.

Линейка обычно имеет длину 1 фут (30 см) и называется одноногой линейкой. Иногда это просто называют масштабом. Некоторые линейки имеют длину шесть дюймов (15 см) и называются линейкой на полфута.На одном крае линейки нанесены шкалы в дюймах, а на другом — в сантиметрах.

Размещаем линейку краем вдоль отрезка AB с нулевой отметкой линейки в начальной точке A отрезка. Мы читаем метку на линейке в другой конечной точке B отрезка.

Что следует помнить

  1. Маленькая отмеченная точка — это точка.
  2. У точки нет длины, ширины или толщины.
  3. Точка указывает точное местоположение.
  4. Луч начинается из точки и уходит в бесконечность.
  5. Линия не имеет конечных точек.
  6. Линейный сегмент имеет две конечные точки.
  7. Линейный сегмент соединяет обе конечные точки.
  8. Если две прямые не могут пересечься ни в одной точке, они называются параллельными линиями.
  9. Три или более точки на одной прямой считаются коллинеарными точками
  10. Линейка используется для рисования отрезка и измерения его длины.

Вопросы и ответы

Вопрос 1 : Нарисуйте на бумаге две точки A и B и нарисуйте отрезок линии.

Ответ : Мы отмечаем точку A на странице письма, а затем отмечаем другую точку B на той же странице. Соединяем эти две точки линией. Это отрезок линии.

Вопрос 2: Нарисуйте две пересекающиеся линии.

Ответ: Берем линейку и проводим линию АВ. Затем слегка поворачиваем линейку и проводим еще одну линию CD таким образом, чтобы она проходила через любую точку линии AB.

Вопрос 3: Напишите два основных различия между линией и линейным сегментом.

Ответ:

  1. Линейный сегмент имеет две конечные точки. Линия не имеет конечной точки.
  2. Отрезок имеет определенную длину. Но у линии нет определенной длины.

Вопрос 4: Напишите два основных различия между линией и лучом.

Ответ:

  1. Линия идет без конца в обоих направлениях, но луч имеет одну конечную точку и идет без конца в одном направлении.
  2. Линия AB такая же, как линия BA.Но луч AB отличается от луча BA.

Вопрос 5: Что означают коллинеарные точки?

Ответ: Коллинеарные точки — это точки на одной прямой. Три или более точки на плоскости называются коллинеарными, если все они лежат на одной прямой.

Упражнение

1. Определите рисунок ниже?

  1. Луч
  2. Строка
  3. Отрезок линии

2. Определить рисунок ниже?

  1. Луч
  2. Строка
  3. Отрезок линии

3.Определите рисунок ниже?

  1. Луч
  2. Строка
  3. Отрезок линии

4. Что из следующего имеет определенную длину?

  1. Луч
  2. Строка
  3. Отрезок линии

Верно или неверно

5. Две линии на рисунке ниже — параллельные линии

  1. Истинно
  2. Ложь

6. Две линии на рисунке ниже являются параллельными линиями

  1. Истинно
  2. Ложь

Заполнить пропуски

7.………………… имеет определенную длину

  1. Луч
  2. Строка
  3. Отрезок линии

8. ………………… не имеет конечных точек

  1. Луч
  2. Строка
  3. Отрезок линии

9. Что из перечисленного является только одной конечной точкой?

  1. Луч
  2. Строка
  3. Отрезок линии

10. Какое из следующих утверждений НЕ правильно?

  1. Через точку можно провести неограниченное количество линий.
  2. Две линии всегда встречаются в какой-то момент.
  3. Линия длиннее отрезка.

Фотография 51, Розалинд Франклин (1952)

Фотография 51, Розалинд Франклин (1952)

6 мая 1952 года в Королевском колледже Лондона в Лондоне, Англия, Розалинда Франклин сфотографировала свою пятьдесят первую дифрактограмму рентгеновских лучей. дезоксирибозенуклеиновая кислота или ДНК. Фотография 51 или Фотография 51 раскрыла информацию о трехмерной структуре ДНК, показывая, как луч рентгеновских лучей рассеивается от чистого волокна ДНК.Франклин сделал фото 51 после того, как ученые подтвердили, что ДНК содержит гены. Морис Уилкинс, коллега Франклина, показал Джеймсу Уотсону и Фрэнсису Крику фото 51 без ведома Франклина. Уотсон и Крик использовали это изображение для разработки своей структурной модели ДНК. В 1962 году, после смерти Франклина, Уотсон, Крик и Уилкинс разделили Нобелевскую премию по физиологии и медицине за свои открытия относительно ДНК. Фотография Франклина 51 помогла ученым больше узнать о трехмерной структуре ДНК и позволила ученым понять роль ДНК в наследственности.

Рентгеновская кристаллография — метод, который Франклин использовал для получения фото 51 ДНК, — это метод, который ученые используют для определения трехмерной структуры кристалла. Кристаллы — это твердые тела с правильными повторяющимися звеньями атомов. Некоторые биологические макромолекулы, такие как ДНК, могут образовывать волокна, подходящие для анализа с использованием рентгеновской кристаллографии, поскольку их твердые формы состоят из атомов, расположенных в правильном порядке. На фото 51 использованы волокна ДНК, кристаллы ДНК, впервые полученные в 1970-х годах. Чтобы выполнить рентгеновскую кристаллографию, ученые вставляют очищенное волокно или кристалл в рентгеновскую трубку.Рентгеновская трубка генерирует рентгеновские лучи, которые попадают на очищенный материал. Рентгеновские лучи — это электромагнитные волны, которые имеют более короткую длину волны и большую энергию, чем видимый свет. Из-за своей короткой длины волны рентгеновские лучи могут проходить через кристалл и взаимодействовать с электронами атомов внутри кристалла. Когда рентгеновские лучи взаимодействуют с электронами в кристалле, они рассеиваются или дифрагируют под углами, которые указывают на расположение атомов в кристалле или его структуру. Когда рентгеновские лучи рассеиваются, они попадают на пленку, установленную за кристаллом, и оставляют узор из темных следов.Образец темных пятен на пленке дает ученым информацию о структуре кристалла.

Ученые начали собирать рентгеновские дифрактограммы ДНК в 1930-х годах, прежде чем они подтвердили, что ДНК содержит гены. Уильям Томас Астбери, кристаллограф из Университета Лидса в Лидсе, Англия, собрал первые дифракционные картины ДНК в 1937 году. Однако дифракционные картины Астбери были размытыми и трудными для интерпретации. Во время экспериментов Астбери ученые определили химический состав ДНК.Однако в то время ученые в целом согласились с тем, что ДНК просто обеспечивает структурную поддержку клеток и что белок должен быть генетическим материалом. В 1944 году Освальд Эйвери, Колин Маклауд и Маклин Маккарти опубликовали эксперимент, в котором выделяли ДНК как материал, содержащий гены.

Морис Уилкинс, ученый, работающий в Королевском колледже Лондона, собрал дифрактограммы рентгеновских лучей ДНК в 1950 году. Уилкинс и его аспирант Рэймонд Гослинг, позже аспирант Франклина, собрали дифрактограммы рентгеновских лучей очищенной ДНК. таким образом, чтобы получить более длинные волокна, чем те, которые доступны Астбери.При установке волокон ДНК для просмотра Уилкинс и Гослинг смогли связать множество тонких волокон вместе и плотно стянуть их, чтобы получить образец большего размера для лучшего дифракции рентгеновских лучей. Более того, два исследователя поддерживали влажность волокон ДНК во влажной среде. Полученная в результате картина дифракции рентгеновских лучей ДНК была более высокого качества, чем любые ранее полученные картины.

Франклин, специалист в области рентгеновской кристаллографии, продолжила предыдущие эксперименты по рентгеновской кристаллографии ДНК с Гослингом, когда она поступила в лабораторию Лондонского Королевского колледжа в 1951 году.Перед тем, как присоединиться к лаборатории, Франклин провел эксперименты по дифракции рентгеновских лучей на углеродных соединениях в правительственной лаборатории в Париже, Франция, и опубликовал несколько статей по рентгеновской кристаллографии угля и угольных соединений. На протяжении ранних работ Франклин в Королевском колледже Лондона она обнаружила, что волокна ДНК с более высоким содержанием воды дают другую картину дифракции, чем волокна ДНК с более низким содержанием воды, что указывает на то, что влажная и сухая ДНК принимают разные трехмерные конформации. Позднее Франклин определил более сухую конформацию ДНК как ДНК А-формы, а более влажную конформацию ДНК — как ДНК В-формы.С 2018 года ученые продолжают использовать обозначения A Form и B Form для двух конформаций ДНК. Помимо идентификации двух форм ДНК, Франклин определил, что дифракционные картины ДНК Эсбери получены из смеси А- и В-форм ДНК.

Усовершенствовав свои методы сбора изображений дифракции рентгеновских лучей ДНК, Франклин получила Фото 51 в ходе эксперимента по рентгеновской кристаллографии, который она провела 6 мая 1952 года. Во-первых, она минимизировала, насколько сильно рентгеновские лучи рассеиваются в воздухе, окружающем кристалл. прокачка газообразного водорода вокруг кристалла.Поскольку водород имеет только один электрон, он плохо рассеивает рентгеновские лучи. Она прокачивала водород через солевой раствор, чтобы поддерживать целевую гидратацию волокон ДНК. Франклин настроил концентрацию соли в растворе и влажность вокруг кристалла, чтобы ДНК полностью оставалась в B-форме. После воздействия рентгеновских лучей на волокна ДНК в течение шестидесяти двух часов Франклин собрал полученную дифракционную картину и назвал ее номером 51, которая стала фотографией 51.

Фотография 51 представляет собой четкую дифрактограмму B-формы ДНК.Внешний край дифракционной картины представляет собой черный ромб. Углы ромба закруглены, а самые темные углы расположены вверху и внизу пленки. Ромбовидная форма дифракционной картины ДНК состоит не из тонких четких линий, а из довольно толстых нечетких границ, которые меняются в темноте, так что границы исчезают на левой и правой сторонах пленки. Внутри ромба находится крест в форме буквы «Х». Форма X не состоит из непрерывных линий. Вместо этого вдоль каждой линии X расположены четыре горизонтальных черточки, называемые пятнами, которые становятся темнее по мере приближения к центру пленки.В центре пленки есть отверстие с темными пятнами, выстилающими его внешнюю сторону.

Исследователи могли интерпретировать картину дифракции рентгеновских лучей ДНК, зная о составе ДНК, которая была у ученых в то время, когда Франклин собирал фотографию 51. За годы до работы Франклина ученые определили, что ДНК состоит из цепочки повторяющихся единиц. называется нуклеотидами. У каждого нуклеотида есть три ключевых особенности. Каждый нуклеотид состоит из центрального сахарного кольца, называемого дезоксирибозой.К одному концу дезоксирибозного кольца присоединена отрицательно заряженная фосфатная группа, состоящая из атомов фосфора и кислорода. К другому концу дезоксирибозного кольца прикреплена молекула, называемая основанием, состоящая из одинарных или двойных колец углерода и азота. В ДНК есть четыре типа оснований.

Используя имеющиеся знания о составе ДНК и математических методах, Франклин узнал о некоторых ключевых особенностях структуры B-формы ДНК из фото 51.Наличие X-образной формы на дифрактограмме указывало Франклину на то, что цепи ДНК имеют спиралевидную форму. Каждая черта в форме X отмечает повторение атомов или атомных повторов в ДНК. Поэтому, основываясь на расстояниях между черточками, Франклин определил расстояние между нуклеотидами, наименьшими повторяющимися звеньями в ДНК. Углы X-образной формы показали Франклину радиус ДНК, или половину горизонтального расстояния от одной стороны молекулы до другой. Судя по расстоянию между верхом и низом внешней ромбовидной формы, Франклин обнаружил, что между каждым витком молекулы ДНК есть десять нуклеотидов.Наконец, более светлая природа алмаза наверху и внизу пленки показала Франклину, что основания ДНК обращены внутрь спирали, тогда как фосфатные группы обращены наружу. Зная плотность, массу на единицу объема ее образцов ДНК, Франклин также пришла к выводу, что ДНК содержит две цепи. Хотя Франклин получила Фото 51 в мае 1952 года, она не завершила свой анализ Фото 51 до начала 1953 года.

Используя имеющиеся знания о составе ДНК и математических методах, Франклин узнал о некоторых ключевых особенностях структуры B-формы ДНК из фото 51.Наличие X-образной формы на дифрактограмме указывало Франклину на то, что цепи ДНК имеют спиралевидную форму. Каждая черта в форме X отмечает повторение атомов или атомных повторов в ДНК. Поэтому, основываясь на расстояниях между черточками, Франклин определил расстояние между нуклеотидами, наименьшими повторяющимися звеньями в ДНК. Углы X-образной формы показали Франклину радиус ДНК, или половину горизонтального расстояния от одной стороны молекулы до другой. Судя по расстоянию между верхом и низом внешней ромбовидной формы, Франклин обнаружил, что между каждым витком молекулы ДНК есть десять нуклеотидов.Наконец, более светлая природа алмаза наверху и внизу пленки показала Франклину, что основания ДНК обращены внутрь спирали, тогда как фосфатные группы обращены наружу. Зная плотность, массу на единицу объема ее образцов ДНК, Франклин также пришла к выводу, что ДНК содержит две цепи. Хотя Франклин получила Фото 51 в мае 1952 года, она не завершила свой анализ Фото 51 до начала 1953 года.

В январе 1953 года Уотсон посетил Королевский колледж Лондона. Во время посещения Уилкинс показал Уотсону одно из рентгеновских изображений ДНК, сделанных Франклином, которое, как утверждают историки, было одним из самых четких изображений ДНК, фото 51, без ведома Франклина.По изображению Уотсон пришел к выводу, что ДНК имеет спиралевидную форму. Во время встречи с Уилкинсом Уотсон также получил необходимые размеры ДНК, полученные из Фото 51, которые он и Крик позже использовали для разработки предложенной ими структуры ДНК. Позже Уотсон и Крик получили отчет о внутреннем исследовании Королевского колледжа в Лондоне, написанный Франклин о ее дифракционных изображениях ДНК. Из этого отчета Крик определил, что ДНК состоит из двух цепей, каждая из которых проходит в противоположных направлениях.

Уотсон и Крик, два ученых из Кембриджского университета в Кембридже, Англия, опирались на фотографию Франклина 51, чтобы предложить трехмерную структуру ДНК, а в апреле 1953 года они предложили трехмерную структуру ДНК, частично основанную на Фото 51.Предложенная ими модель состояла из двух спиральных цепей повторяющихся нуклеотидов, намотанных друг на друга, образуя двойную спираль. Двойная спираль содержала по десять нуклеотидов между каждым витком. Фосфатные группы обращены за пределы двойной спирали, а основания ДНК обращены горизонтально внутрь спирали. Две нити удерживаются вместе за счет взаимодействия между основаниями каждой нити. Нити ДНК располагались в противоположных направлениях. По состоянию на 2019 год предложенная Уотсоном и Криком структура ДНК оставалась проверенной структурой с несколькими вариациями ДНК B-формы, основной формы ДНК в живых клетках.

Позже, в мае 1953 года, Уотсон и Крик предложили механизм репликации ДНК, используя их структуру ДНК. Их механизм репликации, позже названный полуконсервативной репликацией, описал, как копировать молекулу ДНК, содержащую гены, и передавать гены от клетки к клетке и от родителей к потомству. Многие особенности B-формы ДНК, представленные на фото 51, необходимы для полуконсервативной репликации, например, основания ДНК обращены горизонтально внутрь в двойной спирали.Кроме того, некоторые аспекты B-формы ДНК, как показано на фото 51, создают проблемы для полуконсервативной репликации. Уотсон и Крик предположили, что нити ДНК должны раскручиваться и разделяться для репликации. Однако из-за спиральной природы ДНК, как показано на дифрактограмме рентгеновских лучей на Фото 51, некоторые ученые утверждали, что нити ДНК будет слишком сложно раскрутить и разделить. Прошло несколько лет, прежде чем ученые согласились с полуконсервативной репликацией из-за кажущейся сложности раскручивания спиральных нитей.

За свои открытия, связанные с ДНК, Уотсон, Крик и Уилкинс получили Нобелевскую премию 1962 года по физиологии и медицине. Франклин также внесла свой вклад в понимание структуры ДНК, особенно благодаря своей коллекции фотографии 51. Она также определила многие важные особенности структуры ДНК независимо, используя фотографию 51. Нобелевская премия никогда не была присуждена посмертно, и Франклин умер в 1958 году, не дожив до награждения. Нобелевская премия 1962 года. Некоторые споры и предположения окружают Нобелевскую премию 1962 года относительно Франклин и ее вклада в модель ДНК Уотсона и Крика.Только после публикации книги Уотсона Двойная спираль: личный отчет об открытии структуры ДНК в 1968 году был осуществлен поворот, который Франклин сыграл в открытии структуры ДНК.

Фотография 51, четкая картина дифракции рентгеновских лучей ДНК, показала структурные особенности ДНК, необходимые для научного понимания трехмерной структуры ДНК. Понимая структуру ДНК, ученые могли узнать о том, как ДНК функционирует как генетический материал.Структура ДНК, показанная на фото 51, связывает основные функции гена, как его информация сохраняется и передается от клетки к клетке и от родителя к потомству.

Источники

  1. Эсбери, Уильям Томас, Сильвия Дикинсон и Кеннет Бейли. «Рентгеновская интерпретация денатурации и структуры глобулинов семян». Биохимический журнал 10 (1935): 2351–60. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1266766/
  2. Эйвери, Освальд, Теодор, Колин Манро Маклауд и Маклин Маккарти.«Исследования химической природы вещества, вызывающего трансформацию типов пневмококков: индукция трансформации фракцией дезоксирибонуклеиновой кислоты, выделенной из пневмококка типа III». Журнал экспериментальной медицины 79 (1944): 134–58. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2135445/pdf/137.pdf (по состоянию на 8 марта 2018 г.).
  3. Франклин, Розалинд Э., «Влияние связывающих электронов на рассеяние рентгеновских лучей углеродом». Nature 165 (1950): 71–2.
  4. Франклин, Розалинд Э. и Раймонд Г. Гослинг. «Молекулярная конфигурация в тимонуклеате натрия». Nature 171 (1953): 740–1.
  5. Гамильтон, Леонард Д., «ДНК: модели и реальность». Nature , 18 (1968): 633–7
  6. Джадсон, Гораций Фриланд. Восьмой день творения. Нью-Йорк: Колд-Спринг-Харбор: Лаборатория Колд-Спринг-Харбор, 1996.
  7. Клуг, Аарон. «Розалинда Франклин и открытие структуры ДНК.» Nature 219 (1968): 808–10 и 843–4.
  8. Клуг, Аарон. «Розалинда Франклин и двойная спираль». Nature 248 (1974): 787–8.
  9. Лукас, Аманд А. «A-ДНК и B-ДНК: сравнение их исторических рентгеновских дифракционных изображений». Журнал химического образования 85 (2008): 737.
  10. Лукас, Аманд. А. Филлипп Ламбен, Ришар Майрес и Мишель Мато. «Выявление основной структуры B-ДНК с помощью лазерно-оптического моделирования ее рентгеновской дифракционной диаграммы.» Журнал химического образования 76 (1999): 378.
  11. Мэддокс, Бренда. Розалинда Франклин: Темная леди ДНК. Лондон: HarperCollins Publishers, 2002.
  12. Мэддокс, Бренда. «Двойная спираль и« Обиженная героиня »». Nature 421 (2003): 407–8.
  13. Марш, Ричард Э. «Биографические воспоминания Роберта Брейнарда Кори». Национальная академия наук, 72 (1997) 51–69. https://www.nap.edu/read/5859/chapter/5 (по состоянию на 21 января 2019 г.).
  14. Сэйр, Энн. Розалинда Франклин и ДНК. Нью-Йорк: W. W. Norton & Company, 1975.
  15. Уотсон, Джеймс Д. Двойная спираль: личный отчет об открытии структуры ДНК. Нью-Йорк: Athenaeum Press, 1968.
  16. Уотсон, Джеймс Д. и Фрэнсис Х.С. Крик. «Молекулярная структура нуклеиновых кислот». Nature 171 (1953): 737–8. https://www.genome.gov/edkit/pdfs/1953.pdf (по состоянию на 21 января 2019 г.).
  17. Уотсон, Джеймс Д., и Фрэнсис Х. Крик. «Генетические последствия структуры дезоксирибонуклеиновой кислоты». Nature 171 (1953): 964–7. https://profiles.nlm.nih.gov/ps/access/SCBBYX.pdf (по состоянию на 21 января 2019 г.).

Эрнандес, Виктория, «Фотография 51, Розалинд Франклин (1952)».

(30.12.2019). ISSN: 1940-5030 http://embryo.asu.edu/handle/10776/13138.

Государственный университет Аризоны. Школа наук о жизни. Центр биологии и общества. Энциклопедия проекта эмбриона.

Авторские права Аризонский совет регентов под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-Share Alike 3.0 Unported (CC BY-NC-SA 3.0) http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/

Кристаллография, рентген; ДНК; Молекулярная структура; ДНК, B-форма; Молекулярная конформация; ДНК, А-форма; ДНК; ДНК-геликазы; TNA (нуклеиновая кислота; дезоксирибонуклеиновая кислота; рентгеновская кристаллография; тимонуклеиновая кислота; литература

Рентгенография почек, мочеточника и мочевого пузыря

Что такое рентген почек, мочеточника и мочевого пузыря?

Рентген почек, мочеточника и мочевого пузыря (KUB) может быть выполнен для оценки области живота на предмет причин боли в животе или для оценки органов и структур мочевыделительной и / или желудочно-кишечной (GI) системы.Рентген KUB может быть первой диагностической процедурой, используемой для оценки мочевыделительной системы.

Рентгеновские лучи используют невидимые лучи электромагнитной энергии для получения изображений внутренних тканей, костей и органов на пленке. Рентгеновские лучи производятся с использованием внешнего излучения для получения изображений тела, его органов и других внутренних структур в диагностических целях. Рентгеновские лучи проходят через ткани тела на специально обработанные пластинки (похожие на фотопленку) и получается изображение «негативного» типа (чем плотнее структура, тем белее она выглядит на пленке).Цифровые фильмы и цифровые носители сейчас используются чаще, чем кинематографические.

Другие связанные процедуры, которые могут использоваться для диагностики проблем мочевыводящих органов брюшной полости, включают компьютерную томографию (КТ) почек, УЗИ почек, сканирование почек, цистографию, цистометрию, цистоскопию, внутривенную пиелограмму, биопсию почки, магнитно-резонансную томографию. (МРТ), УЗИ простаты, ретроградная цистография, ретроградная пиелограмма, урофлоуметрия и почечная венограмма.

Как устроена мочевыводящая система?

Организм забирает питательные вещества из пищи и превращает их в энергию. После организм принял необходимые ему пищевые компоненты, продукты жизнедеятельности остаются в кишечнике и в крови.

Мочевыделительная система помогает организму выводить жидкие отходы в кровь называется мочевиной, и содержит химические вещества, такие как калий и натрий, и вода в балансе. Мочевина образуется, когда продукты, содержащие белок, такие как мясо, птица и некоторые овощи, расщепляются в тело.Мочевина переносится с кровотоком в почки, где находится выводится вместе с водой и другими отходами в виде мочи.

Части мочевыделительной системы и их функции:

Почки удаляют мочевину из крови через крошечные фильтрующие элементы, называемые нефроны. Каждый нефрон состоит из шара, образованного мелкой кровью. капилляры, называемые клубочками, и небольшая трубка, называемая почечными канальцами. Мочевина вместе с водой и другими отходами образует мочу. проходит через нефроны и вниз по почечным канальцам.

  • Два мочеточника. Эти узкие трубки переносят мочу из почек в мочевой пузырь. Мышцы стенок мочеточника постоянно напрягаются и расслабляются заставляя мочу опускаться вниз, от почек. Если моча скопилась, или ему дают стоять на месте, может развиться почечная инфекция. О каждые 10-15 секунд небольшое количество мочи сливается в мочевой пузырь от мочеточников.

  • Мочевой пузырь. Это полый орган треугольной формы, расположенный в тазу.Он удерживается на месте связками, которые прикреплены к другим органам. и кости таза. Стенки мочевого пузыря расслабляются и расширяются для хранения моча, сокращается и сплющивается, чтобы моча выводилась через уретру. Типичный мочевой пузырь здорового взрослого человека может вместить до двух чашек мочи. от двух до пяти часов.

  • Две мышцы сфинктера. Эти круговые мышцы помогают удерживать мочу от протекает, плотно закрывшись резинкой вокруг отверстия мочевой пузырь.

  • Нервы мочевого пузыря. Нервы предупреждают человека, когда пора помочиться или опорожнить мочевой пузырь.

  • Мочеиспускательный канал. Эта трубка позволяет мочи выходить за пределы тела. Мозг сигнализирует мышцам мочевого пузыря сжиматься, что выдавливает мочу из мочевой пузырь. В то же время мозг сигнализирует сфинктеру мышцы, чтобы расслабиться, чтобы моча вышла из мочевого пузыря через уретру. Когда все сигналы происходят в правильном порядке, мочеиспускание нормальное. происходит.

Факты о моче:

  • Взрослые выделяют около полутора литров мочи каждый день, в зависимости от о потребляемых жидкостях и продуктах питания.

  • Объем мочи, образующейся за ночь, составляет примерно половину от объема мочи, образовавшейся в дневное время.

  • Нормальная моча стерильна. Он содержит жидкости, соли и отходы продукты, но без бактерий, вирусов и грибков.

  • Ткани мочевого пузыря изолированы от мочи и токсичны. вещества с покрытием, которое препятствует прикреплению бактерий и растет на стенке мочевого пузыря.

Причины проведения процедуры

Рентген KUB может быть проведен, чтобы помочь диагностировать причину боли в животе, такие как образования, перфорации или препятствия. Рентген KUB можно сделать оцените мочевыводящие пути до того, как будут проводиться другие диагностические процедуры. выполненный.Основная информация о размере, форме и положении Почки, мочеточники и мочевой пузырь можно получить с помощью рентгеновского снимка KUB. В наличие кальцификатов ( камни в почках ) в почках или мочеточниках.

Ваш врач может порекомендовать рентгеновский снимок KUB по другим причинам.

Риски процедуры

Вы можете спросить своего врача о количестве радиации, используемой во время процедура и риски, связанные с вашей конкретной ситуацией. Это хорошая идея вести учет вашей прошлой истории радиационного облучения, например как предыдущие сканирования и другие виды рентгеновских лучей, чтобы вы могли сообщить своему доктор.Риски, связанные с облучением, могут быть связаны с совокупное количество рентгеновских обследований и / или курсов лечения за длительный период промежуток времени.

Сообщите своему врачу, если вы беременны или подозреваете, что вы может быть беременна. Облучение во время беременности может привести к родам дефекты.

Могут быть и другие риски в зависимости от вашего конкретного состояния здоровья. Быть Обязательно обсудите любые проблемы со своим врачом перед процедурой.

Определенные факторы или условия могут повлиять на точность KUB. Рентгеновский снимок.Эти факторы включают, помимо прочего, следующее:

Перед процедурой

  • Ваш врач объяснит вам процедуру и предложит возможность задать любые вопросы, которые могут у вас возникнуть по поводу процедура.

  • Как правило, предварительная подготовка, такая как голодание или седация, не проводится. требуется.

  • Сообщите рентгенологу, если вы беременны или подозреваете вы можете быть беременны.

  • Сообщите своему врачу и радиологу, если вы сделали лекарства, содержащие висмут, такие как пепто-бисмол, в прошлом четыре дня. Лекарства, содержащие висмут, могут мешать процедуры тестирования.

  • В зависимости от вашего состояния врач может запросить другие специфическая подготовка.

Во время процедуры

Рентген KUB может быть выполнен амбулаторно или как часть вашего пребывания. в больнице.Процедуры могут отличаться в зависимости от вашего состояния и вашего врачебная практика.

Как правило, рентгеновский снимок KUB следует за этим процессом:

  1. Вас попросят снять любую одежду, украшения или другие предметы. это может помешать процедуре.

  2. Если вас попросят снять одежду, вам дадут халат, чтобы носить.

  3. Вы будете расположены таким образом, чтобы деталь аккуратно размещалась брюшной полости, подлежащей рентгеновскому исследованию, между рентгеновским аппаратом и кассета, содержащая рентгеновскую пленку или цифровой носитель.Ты можешь быть попросили встать прямо, лечь на стол или лечь на сторона стола, в зависимости от рентгеновского снимка, полученного вашим врачом. просил. Вам могут сделать рентгеновские снимки более чем в одном положении.

  4. Части тела, на которых изображение не просматривается, могут быть закрыты свинцовым фартуком. (экран), чтобы избежать воздействия рентгеновских лучей.

  5. После того, как вас разместят, технолог-радиолог спросит вас: подождать несколько мгновений, пока делается рентгеновское излучение.

  6. Чрезвычайно важно оставаться полностью неподвижным, пока производится экспозиция, так как любое движение может исказить изображение и даже требуется сделать еще один рентгеновский снимок, чтобы получить четкое изображение рассматриваемая часть тела.

  7. Рентгеновский луч будет сфокусирован на фотографируемом участке.

  8. Радиолог выйдет за защитное окно пока делается снимок.

Хотя сама процедура рентгена не вызывает боли, манипуляции с ней исследуемая часть тела может вызвать некоторый дискомфорт или боль, особенно в случай недавней травмы или инвазивной процедуры, например хирургической операции. В технолог-радиолог применит все возможные меры комфорта и выполнит проведите процедуру как можно быстрее, чтобы свести к минимуму дискомфорт или боль.

После процедуры

Как правило, после рентгена KUB не требуется особого ухода.Тем не мение, Ваш врач может дать вам дополнительные или альтернативные инструкции после порядок действий, в зависимости от вашей конкретной ситуации.

Incident Ray — обзор

20.3 Тонкие линзы

Оптическая линза — это устройство, изготовленное из прозрачного материала, обычно стекла, которое предназначено для объединения или расхождения световых лучей. Линза имеет одну или несколько изогнутых поверхностей. Мы рассмотрим простые линзы, имеющие две поверхности, каждая из которых является частью сферы, как показано на рисунке 20.29. Линия, проходящая через центры двух сфер, называется оптической осью линзы . Мы сконцентрируемся на тонких линзах, предназначенных для использования в воздухе. Тонкая линза — это линза с толщиной t , которая пренебрежимо мала по сравнению с радиусом R 1 или R 2 любой из сферических поверхностей.

Рисунок 20.29. Оптическая линза, образованная двумя поверхностями, каждая из которых является частью сферы. Сферы имеют радиусы R 1 и R 2 , а линза имеет толщину t .

Мы можем связать оптические свойства тонкой линзы в воздухе ( n воздух = 1) с геометрией и показателем преломления n линзы, используя уравнение (20-37) для описания преломлений в каждой точке. поверхность линзы. На рисунке 20.30 показан произвольный луч от объекта O на оптической оси тонкой линзы, падающий на первую поверхность, которая имеет радиус R 1 . Расстояние объекта до первой поверхности p .Этот луч преломляется на первой поверхности в направлении изображения I 1 , расположенного на расстоянии q 1 от первой поверхности. Применение уравнения (20-37) к этой рефракции дает

Рисунок 20.30. Диаграмма, используемая при выводе уравнения производителя линз.

(20-38) 1P + nq1 = n − 1R1

Теперь используем изображение I 1 , образованное первой поверхностью, как объект преломления на второй поверхности с радиусом R 2 .Расстояние до объекта p 2 для преломления на второй поверхности, следовательно, равно — ( q 1 t ), что является отрицательной величиной, потому что лучи (произвольный луч и луч, идущий вдоль оптическая ось), падающие на вторую поверхность, сходятся к I 1 . Поскольку линза тонкая, толщиной t линзы можно пренебречь. Затем применение уравнения (20-37) к преломлению на второй поверхности дает

(20-39) n − q1 + 1q = 1 − nR2

, где q — расстояние от второй поверхности до конечного изображения I образован линзой.Исключение q 1 из уравнений (20-38) и (20-39) дает

(20-40) 1p + 1q = (n − 1) (1R1−1R2)

Мы вывели уравнение (20-40) для конкретного объектива, для которого R 1 является положительным, а R 2 отрицательным. Однако это уравнение связывает расстояние до объекта p , расстояние до изображения q , показатель преломления n материала линзы и сферические радиусы R 1 и R 2 для любой тонкой линзы. в воздухе — при условии, что мы применяем наши условные обозначения к знакам p , q , R 1 и R 2 .

Давайте теперь определим фокусное расстояние f тонкой линзы равным расстоянию до изображения q , которое получается, когда падающие лучи параллельны оптической оси, то есть когда p → ∞. Таким образом, если принять p → ∞ и q = f в уравнении (20-40), получим

(20-41) 1f = (n − 1) (1R1−1R2)

Уравнение (20- 41) называется уравнением производителя линз , потому что оно определяет, как линза может быть сформирована из материала с показателем преломления n путем шлифования поверхностей до радиусов R 1 и R 2 изготовить объектив с заданным фокусным расстоянием f .Линзы характеризуются как собирающие линзы , , для которых фокусные расстояния f, имеют положительные значения, или как расходящиеся линзы, , которые имеют отрицательные фокусные расстояния. На рис. 20.31 (а) показаны лучи, параллельные оптической оси, падающие на собирающую линзу. Объектив собирает лучи в фокусную точку F объектива. На рисунке 20.31 (b) показана расходящаяся линза, которая заставляет падающие лучи, параллельные оптической оси, расходиться от фокальной точки F этой линзы.

Рисунок 20.31. Световые лучи, параллельные оптической оси линзы (a) , сходятся к фокусной точке F собирающей линзы и (b) расходятся от фокальной точки F расходящейся линзы. Фокусное расстояние f каждого объектива — это расстояние от объектива до точки фокусировки.

Объединение уравнений (20-40) и (20-41) дает

(20-42) 1p + 1q = 1f

Уравнение (20-42) называется уравнением тонкой линзы и идентично уравнению (20-14), уравнение сферического зеркала.

Следующий пример демонстрирует, что тонкие линзы имеют вторую точку фокусировки, которая будет полезна при получении графических решений.

Пример 20.7
ПРОБЛЕМА

Покажите, что если лучи, падающие на тонкую линзу, образуют объект на расстоянии p , которое равно фокусному расстоянию f линзы, то выходящие лучи будут параллельны.

РЕШЕНИЕ

Если принять p = f в уравнении тонкой линзы, Уравнение (20-42), дает

1f + 1q = 1f

или

1q = 0

Таким образом, изображение находится на бесконечности , то есть выходящие лучи параллельны.Рисунок 20.32 (a) иллюстрирует эту ситуацию для собирающей линзы. Для такого объектива фокусное расстояние f положительное; расстояние до объекта, p = f , положительно; и падающие лучи, следовательно, расходятся от реального объекта в точке F ‘, как показано. Для расходящейся линзы ( f <0) расстояние до объекта, p = f , отрицательно; и падающие лучи должны сходиться на линзу к точке F ‘, как показано на рисунке 20.32 (б). В любом случае точка F ‘ называется вторичной точкой фокусировки линзы.

Рисунок 20.32. Пример 20.7

Таким образом, (основная) точка фокусировки F тонкой линзы — это точка изображения, которая получается, когда падающие лучи параллельны оптической оси линзы. Вторичная фокусная точка F ‘ тонкой линзы является той точкой объекта для падающих лучей, которая приводит к выходящим лучам, параллельным оптической оси линзы.▪

Хотя уравнение тонкой линзы, Уравнение (20-42), позволяет нам находить изображения аналитически для данной линзы или системы линз, графическое построение изображений не менее важно. На рисунке 20.33 (a) показан протяженный объект высотой h , расположенный на расстоянии p от собирающей линзы. Двух строительных лучей от кончика объектной стрелки достаточно, чтобы расположить изображение высотой h ‘ на расстоянии q от линзы:

Рис.20.33. Использование строительных лучей для определения местоположения изображения I протяженного объекта O для (a), — собирающая линза и (b) — рассеивающая линза. В каждом случае высота объекта составляет h, , а высота изображения — h ‘.

1.

Луч (1), параллельный оптической оси, преломляется линзой, так что проходит через (основную) точку фокусировки F этой линзы.

2.

Луч (2), проходящий через вторичную точку фокусировки F ‘, преломляется линзой и выходит параллельно оптической оси.

Третий луч (3), который может служить для проверки решения, полученного при взаимодействии лучей 1 и 2, проходит через вершину линзы без отклонения. Здесь мы используем результаты примера 20.5 и упражнения 20.15. В вершине тонкой линзы две преломляющие поверхности параллельны (выходящий луч параллелен падающему лучу), а толщина линзы считается незначительной (смещение выходящего луча относительно падающего луча равно нулю. ).

Аналогичным образом изображение, сформированное рассеивающейся линзой, может быть обнаружено и проверено путем построения трех лучей, показанных на рисунке 20.33 (b):

1.

Луч (1), параллельный оптической оси, преломляется объектив так, чтобы он расходился от (основной) точки фокусировки F объектива.

2.

Луч (2), направленный к вторичной фокусной точке F ‘, выйдет параллельно оптической оси.

3.

Луч (3) через вершину проходит через линзу без отклонения.

Как и для сферических зеркал, поперечное увеличение, м = ч ‘/ ч , создаваемое линзой, может быть найдено на Рисунке 20.33 (a) или (b), где аналогичные треугольники PVO и P’VI показывают, что

(20-43) m = h′h = −qp

На рисунке 20.33 (a) оба p и q положительны, поэтому m отрицательно , указывающий на то, что изображение перевернуто (указывает противоположное направлению стрелки объекта).На рисунке 20.33 (b), где p положительно, но q отрицательно, m имеет положительное значение, что указывает на прямое изображение (ориентированное в том же направлении, что и стрелка объекта).

Графические конструкции для линз и систем линз ясно показывают, являются ли изображения реальными или виртуальными. Лучи на самом деле проходят через реальное изображение на рис. 20.33 (a), но на рис. 20.33 (b) лучи, расходящиеся от виртуального изображения, на самом деле не исходят из изображения. Следующая задача показывает, как аналитические и графические методы полезны для характеристики изображения, сформированного системой линз.

Объект высотой 3,0 см расположен в 30 см слева от расходящейся линзы ( f = −20 см). Собирающая линза ( f = +10 см) размещается соосно с расходящейся линзой и на 10 см справа от нее. (а) Найдите изображение, создаваемое этой системой линз. б) Какова высота этого изображения? в) Какова природа этого изображения?

Графическое изображение этой оптической системы показано на рисунке 20.34. Начнем с рисования строительных лучей, обозначенных цифрами 1 и 2, от кончика стрелки объекта, чтобы сформировать изображение I 1 , создаваемое первой (расходящейся) линзой.Луч 1, параллельный оптической оси, преломляется первой линзой и расходится как луч 3 от фокальной точки F 1 первой линзы. Луч 2, проходящий через вершину первой линзы, не искажается. Лучи 1 и 3 прерываются на второй линзе, потому что в области между линзами они не параллельны оптической оси и не направлены к вершине второй линзы. Следовательно, лучи 1 и 3 не являются подходящими конструктивными лучами для формирования изображения, создаваемого второй линзой.Но мы можем построить луч, падающий на вторую линзу, который параллелен оси, признавая, что каждый луч между линзами должен быть в направлении, которое расходится с изображением I 1 . Луч 4 расположен между линзами так, что он расходится от I 1 и параллелен оси. Затем луч 4 преломляется второй линзой, так что он проходит через точку фокусировки F 2 второй линзы как луч 6. Точно так же луч 5 устроен так, что он расходится от I 1 и проходит через вершину второй линзы без отклонений.На пересечении лучей 5 и 6 расположим окончательное изображение I .

Рисунок 20.34. Графическое решение проблемы в тексте.

Графическое решение дает требуемый качественный ответ на часть (c) проблемы. Рисунок 20.34 показывает, что изображение инвертировано (относительно исходного объекта) и реальное (потому что каждый из лучей конструкции фактически проходит через изображение). Далее, предполагая, что эскиз конструкции на рис. 20.34 приблизительно соответствует масштабу, мы можем оценить количественные ответы на части (a) и (b).В частности, окончательное изображение кажется расположенным на расстоянии менее 20 см от собирающей линзы и составляет примерно одну треть высоты объекта. Тщательная конструкция позволяет точно определять ответы путем измерения с помощью шкалы. Но давайте определим местоположение и высоту изображения аналитически.

В первом объективе с фокусным расстоянием f 1 = −20 см расстояние до объекта составляет p 1 = +30 см. Тогда расстояние изображения q 1 от первой линзы до изображения I 1 может быть найдено с помощью уравнения тонкой линзы:

(20-44) 1p1 + 1q1 = 1f11 + 30 см + 1q1 = 1-20 смq1 = -12 см

Этот результат показывает, что изображение I 1 , сформированное первой линзой, является виртуальным изображением, расположенным в 12 см слева от первой линзы.В системе линз изображение первой линзы служит объектом для следующей линзы. Здесь лучи от изображения I 1 расходятся на вторую линзу с расстояния 22 см (расстояние от I 1 до первой линзы плюс расстояние, разделяющее линзы). Тогда расстояние до объекта p 2 до второй линзы положительное (+22 см). Применяя уравнение тонкой линзы ко второй линзе ( f 2 = +10 см), находим

(20-45) 1 + 22 см + 1q2 = 1 + 10 смq2 = 553 см = 18 см

Это положительное значение для q 2 указывает, что окончательное изображение является реальным и расположено в 18 см справа от собирающей линзы.Это решение согласуется с нашей оценкой, полученной из графического решения.

Чтобы определить высоту окончательного изображения, рассчитаем боковое увеличение, обеспечиваемое каждой линзой отдельно:

(20-46) m1 = −q1p1 = — (- 12 см) (+ 30 см) = + 25

(20-47) m2 = −q2p2 = — (55 3cm) (22 cm) = — 56

Общее боковое увеличение м системы линз равно произведению м 1 м 2 увеличения, создаваемого каждой линзой, или

(20-48) m = m1m2 = (+ 25) (- 56) = — 13

Из уравнения (20-43) мы можем найти высоту h ′ окончательного изображения в единицах м и заданном значении высоты объекта ( h = 3.0 см):

(20-49) h ′ = mh = (- 13) (3,0 см) = — 1,0 см

Отрицательный знак подтверждает, что окончательное изображение перевернуто и составляет одну треть высоты объекта, в результате мы ожидали от графического решения.

Пример 20.8
ПРОБЛЕМА

Если линзы только что завершенной задачи поменялись местами, определите окончательное изображение с помощью графических методов.

РЕШЕНИЕ

На рисунке 20.35 (a) изображена проблема с реальным объектом, расположенным на 30 см слева от системы линз, состоящей из собирающей линзы ( f 1 = +10 см) и расходящейся линзы ( f 2 = −20 см) на 10 см справа от собирающей линзы.

Рисунок 20.35. Пример 20.8

На рисунке 20.35 (b) показана конструкция луча, которая определяет изображение I 1 , сформированное первой линзой. (Можете ли вы объяснить, как устроен каждый луч?) Если бы второй линзы не было, это первое изображение было бы реальным, перевернутым и находилось бы примерно на 15 см за пределами первой линзы.

На рис. 20.35 (c) показана конструкция луча, определяющая изображение I 2 , сформированное второй линзой. Это окончательное изображение реальное, перевернутое, примерно две трети размера исходного объекта и примерно в 7 см справа от второй линзы.

Каждый луч, используемый в этом решении, показан на рис.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *