Главная Работы на конкурс Предметное образование Физико-математические дисциплины
Исследовательский проект «Экспериментальное исследование оптических характеристик камеры-обскуры и создание её действующей модели»
Автор: Атналеев Михаил Сергеевич
Место работы/учебы (аффилиация): МАОУ "Лицей № 67 Г. Челябинска", г. Челябинск, Челябинская область, 8 Класс
Научный руководитель: Акимов Дмитрий Витальевич
Цель работы — провести комплексное теоретическое и экспериментальное исследование камеры-обскуры, включающее создание рабочей модели из подручных материалов и изучение зависимости характеристик изображения от ключевых геометрических параметров устройства.
Актуальность.
Камера-обскура — одно из фундаментальных устройств, положивших начало развитию оптики и фотографии. В условиях преобладания сложных цифровых технологий в образовании возрастает необходимость наглядной демонстрации базовых законов геометрической оптики на простых моделях. Изучение и собственноручное конструирование камеры-обскуры позволяет проследить связь между историей науки и современными инженерными решениями, делает абстрактные физические принципы (прямолинейное распространение света, формирование изображения) осязаемыми, развивает экспериментальные навыки и исследовательскую культуру учащихся.
Объект исследования — оптическое явление формирования изображения с помощью малого отверстия.
Предмет исследования — зависимость характеристик изображения (яркость, резкость, размер) от диаметра входного отверстия и расстояния до объекта в модели камеры-обскуры.
Задачи:
- Выполнить историко‑научный анализ эволюции камеры-обскуры от первых упоминаний до её использования как прообраза фотоаппарата.
- Изучить физические принципы работы устройства, основанные на законах геометрической оптики.
- Разработать конструкцию и изготовить работоспособную модель камеры-обскуры из доступных материалов.
- Экспериментально исследовать влияние диаметра отверстия (пинхола) и расстояния до объекта на яркость, резкость и размер изображения.
- Проанализировать результаты эксперимента, сопоставить их с теорией и оценить применимость модели в образовательном процессе.
Методы исследования:
- теоретические: анализ научной и учебно‑методической литературы, систематизация информации, сравнение исторических данных;
- эмпирические: наблюдение, прямое моделирование (создание физической модели), эксперимент с варьированием геометрических параметров;
- аналитические: сравнительный анализ полученных результатов, их обобщение и формулировка выводов.
Гипотеза исследования — характеристики изображения в камере-обскуре закономерно определяются её геометрическими параметрами: уменьшение диаметра входного отверстия повышает резкость, но снижает яркость изображения, а изменение расстояния от отверстия до экрана влияет на масштаб проекции. Эти зависимости могут быть наглядно подтверждены на самодельной модели и использованы как демонстрационный материал при изучении оптики.
Основные результаты.
— Создана работоспособная модель камеры-обскуры из подручных материалов (картонная коробка, фольга, бумага).
— Установлено, что уменьшение диаметра отверстия действительно повышает резкость, но приводит к снижению яркости изображения; увеличение расстояния до объекта уменьшает размер проекции на экране.
— Наблюдение чёткого перевёрнутого изображения подтвердило закон прямолинейного распространения света и продемонстрировало механизм формирования оптической проекции.
— Показано, что модель успешно выполняет функции демонстрационного пособия при изучении раздела «Оптика» и способствует развитию экспериментальных и проектных навыков.
Выводы и практическая значимость.
Гипотеза полностью подтвердилась: характеристики изображения, формируемого камерой-обскурой, закономерно зависят от диаметра отверстия и расстояния до объекта и могут быть исследованы на самодельной модели. Проект носит практико‑ориентированный характер, сочетая теоретическое изучение истории и физики устройства с самостоятельным конструированием и экспериментами. Созданная камера-обскура может использоваться как эффективное учебное пособие на уроках физики и во внеурочной деятельности.
Смотреть похожие работы
Исследовательская работа «Фигуры Хладни. Как стоячие волны и песок создают магию на глазах»
Исследовательский проект «Создание камеры-обскуры»
Исследовательский проект «Взгляд на зрение с точки зрения физики»
Научная статья «Система оптического спектрального контроля и управления, основанная на дифракционном спектрометре с многопорядковой решеткой»
Доступна к просмотру полнотекстовая версия работы
Добавить комментарий