1 – Giocare con le lenti
Questo filmato mostra la sequenza di esperimenti del laboratorio sull’ottica geometrica proposto agli studenti. Può essere utilizzato come alternativa agli esperimenti:
- nel caso in cui non sia possible la realizzazione degli esperimenti in aula, il docente lo può mostrare passo passo e far compilare alla classe le domande
- come documento di lavoro a casa per l’attività di flipped, abbinata alla lettura di documenti (capitolo del libro, appunti on-line…) su cui i ragazzi dovranno costruire una scheda di comprensione dei fenomeni con domande specifiche sugli argomenti (vedi anche la guida docente del laboratorio ottica geometrica).
- 1. porre l’oggetto esattamente nel fuoco F’ della lente e registrare cosa accade:dove di forma l’immagine? E’ diritta o capovolta?
- 2. porre l’oggetto ad sinistra del fuoco F’ della lente e registrare cosa accade
- 3. porre l’oggetto tra il fuoco F’ della lente e la lente stessa e registrare cosa accade
- distanza fra le due lenti O-O2
- distanza focale della lente obiettivo
- distanza focale della lente oculare
- distanza dell’oggetto dalla lente obiettivo
- altezza dell’oggetto
- f1 minore di f2 oggetto vicino ad F1
- f1 minore di f2 oggetto lontano ad F1
- aumentare il valore di f1
- cambiare la distanza fra le lenti
- cambiare l’altezza dell’oggetto
- cercare la condizione di massimo ingrandimento
- lente sottile
- microscopio composto
- telescopio
2 – Simulazione lente convergente
Simulazione della lente convergente realizzata con Geogebra
Gli studenti possono utilizzare questa simulazione per approfondire i concetti di fuoco di una lente e per simulare la costruzione geometrica dell’immagine nel caso di lente convergente, possono variare la distanza focale della lente e la posizione dell’oggetto e possono calcolare l’ingrandimento verificando la relazione fra i parametri geometrici.
Si consiglia in particolare di:
Questi tre brevi esperimenti aiuteranno a capire meglio anche il filmato successivo.
3 – Immagine reale ed immagine virtuale
Cosa significa che l’immagine di una lente è reale? Cosa la differenzia da un’immagine virtuale? Brevi esperimenti per toccare con mano questa differenza.
Si consiglia di guardare il filmato poi di riflettere tenendo i considerazione gli esperimenti proposti ai punti 1,2 e 3 della sezione B sulla simulazione della lente convergente.
4 – Dentro al Microscopio
Un banco ottico e due lenti ci permettono di capire come si forma l’immagine in un microscopio composto, la differenza fra immagine reale e virtuale e il significato di ingrandimento. Si consiglia la visione del filamto poi l’utilizzo della simulazione proposta nel successivo punto E
5 – Simulazione del microscopio
Simulazione del microscopio composto,
La simulazione realizzata con Geogebra, permette di “entrare” virtualmente nel microscopio sulla sinistra si trovano dei “cursori virtuali” agendo sui quali si possono variare i seguenti parametri del sistema:
Si consiglia di provare alcune condizioni e di registrare i risultati in particolare:
In alternativa è disponibile il filmato che mostra il funzionamento delle tre simulazioni:
6 – Microscopio recupero lente da DVD
Video velocizzato delle fasi di recupero della lente da un vecchio lettore DVD da computer. La lente può essere recuperata anche da un puntatore laser, l’importante è che abbia una focale molto corta e sia una lente di buona qualità.
7 – Microscopio con lo smartphone-Assemblaggio
Il microscopio viene realizzato ponendo la lente su un supporto, un piano con 4 piedin, in cui viene inserita, sotto al piano, in corrispondenza della lente si metterà un sistema di messa a fuoco composto da un tubo telescopico su cui si pone il campione da vedere, il sistema telescopico permette di avvicinare o allontanare il campione alla lente e realizzare la messa a fuoco. Nel caso del geckscope i ragazzi hanno utilizzato come sistema di avvicinamento una vite.
Lo smartphone poggia sul piano e la sua fotocamera viene posta in asse con la lente del dvd. Nel video velocizzato potete vedere il montaggio del microscopio “GeckScope”-studenti del gruppo ASL FIM 2018.
Nel video successivo invece vedrete un micoscopio, sempre autoassemblato, che utilizza la messa a fuoco con un sistema telescopico
8 – Taratura e funzionamento step by step
Il microscopio viene tarato usando un righello e mettendo a fuoco il mm, lo stesso si può fare usando un reticolo di diffrazione. Nel video si vede anche come va posizionato il cellulare: appoggiato al piano in modo che la fotocamera del cellulare centri la lente del DVD. la messa a fuoco è realizzata agendo su una ghiera che fa alzare o abbassare il supporto sottostante. Sul supporto vien messo il righello per la taratura e il gecko tape per la misura
9 -Funzionamento del Microscopio
Il microscopio spiegato dagli studenti; in questo video si vedono il posizionamento del cellulare e la messa a fuoco del campione
10 -Il Microscopio ottico e il microscopio Elettronico
Si possono mostrare agli studenti le foto nei due casi e confrontarle approfondendo anche il concetto di profondità di campo.
Nella foto che segue sono state riportate le immagini al microscopio ottico su diversi piani di messa a fuoco, si vede l’effetto della bassa profondità di campo, tipica di questo strumento: nell’immagine 1 si vedono a fuoco solo delle “punte” poi da 2 a 6 si mettono a fuoco i punti dei piani sottostanti (o soprastanti?) evidenziando prima che la punta si “allarga” poi che compaiono altre forme che fanno immaginare strutture dimensioni non uniformi. L’ideale è che gli studenti possano effettivamente maneggiare un microscopio e verificare come l’immagine cambi man mano che loro spostano il punto di messa a fuoco.
A questo punto si mostrano agli studenti alcune immagini del Gecko Tape ottenute con il microscopio elettronico che, grazie alla sua elevata profondità di campo consente di ottenere un’immagine tridimensionale del materiale. Risulta quindi evidente la struttura a colonne con sezione variabile; a partire da questa immagine si può ragionare con gli studenti sulle immagini del microscopio ottico che altro non sono che sezioni trasversali corrispondenti ai piani paralleli, delle fette come quelle delle immagini delle TAC mediche.
La foto (a) è presa dall’alto mostra come la sommità delle punte del gecko Tape non sia perfettamente piatta. Nella foto (b) si vede a sezione laterale del gecko tape e si nota che un lato è liscio ( a sinistra) mentre l’altro presenta queste microstrutture a forma di punta che però non hanno sezione rettangolare bensì un po’ irregolare con uns sorta di piccolo piatto sula sommità.
Dal confronto fra la foto ESEM (b) e la foto del microscopio ottico (c) si può desumere che molto probabilmente quello che mette a fuoco la foto 1 sono le sommità delle punte poi, man mano che si passa alle foto successive del microscopio ottico,2,3… si iniziano a vedere le zone sottostanti. Si può far costruire un modello agli studenti, ad esempio con del didò, per capire meglio cosa si vede su ogni “fetta”