近視與遠視

從眼球構造開始談起...
這個單元學生很有興趣
畢竟眼睛是大家很重要的器官(好像沒有甚麼器官是不重要的...)
過程中不斷有學生提問
雖然花了比較多的時間討論，但這個時間花得值得

從光學路徑開始談起
利用雷射模擬近視眼和矯正之後的光學路徑
(攝影機很難拍，但眼睛觀察很清楚)

近視眼路徑

矯正後路徑

再用近視眼球模型模擬影像如何形成

近距離可以在視網膜上清楚成像

遠一點就不行了

實際成像的位置在視網膜前方

加上眼鏡(凹透鏡)之後，視網膜上的像又清晰了

遠視的光學路徑也用相同的方法呈現
但因為物體較近
入射的光不會接近平行光，會有一個發散的角度
因此遠視的眼睛焦點會在視網膜後方

加上老花(遠視)眼鏡(凸透鏡)
焦距就縮短了

光學路徑加上實際成像的結合
學生們看得津津有味
真的很有成就感，老師就這麼好騙...

眼球模型的製作可以看這篇

透鏡成像的觀察

有水晶寶寶對學生來說就是好玩~~(有點無言又無奈)
結合之前觀察凹面鏡的成像性質
這次再利用水晶寶寶觀察一次
以前讓學生直接用手拿，經常有人捏碎或變形
這次幫他們每人用瓶蓋做了一個支架
觀察起來就方便多了，也比較容易測量距離

細節可以看這篇
請學生紀錄"模糊"與"大小相同"這兩個距離也是重要的伏筆
再用聚光手電筒(效果較好)測量水晶寶寶的焦距

這個距離和剛剛測量的那兩個距離有沒有甚麼特殊的關係？
後續再用透鏡成像精緻並收斂所有觀察的結果

包含詳細的物距像距關係，不過這個部份很複雜，很多學生還是搞不定...
試想看看，利用以上這些概念
你還有哪些方法可以測量焦距？
觀察，對光學來說真的很重要
但...觀察甚麼？連結甚麼概念？有甚麼相對的關係
還是需要老師的協助了
紀錄單的成效沒有預期中的效果
還需要再修改了...

超簡單玄機杯

「A計畫成功了，我怎麼知道B計畫是甚麼？」
這是在製作教具時經常會出現的事...
但方法常常就是被逼出來的

之前利用燒杯和分裝罐做過玄機杯
但如果量大的研習，燒杯和分裝罐都不便宜
這樣就不適合了
因此又開始搜尋身邊有的東西
50cc的試飲杯也是我的好伙伴之一
也差不多薑薑好
塞入透鏡後再用瞬間膠將邊緣封住
這樣就幾乎不會透水
杯底再用美工刀劃開

用另一個試飲杯裝在底部加高，當然底部也是要劃開的
高度要多高呢？這就是要教學的歷程了

做好像這樣

沒裝水不清楚

裝水之後圖形就出現了

針孔成像

利用針孔成像要去間接說明光線是直線前進
其實對很多學生來說都是被動接受結果而已
除非透過作圖的引導(作圖其實不容易啊~)
很難想像成像倒立且不因距離而改變清晰度(完美針孔)
這樣就是光線直進的證據？
但這是課本的重點之一，還是要教的
因此今年嘗試看看用更精緻一點的紀錄和觀察
引導學生去思考這個問題

並融入科學方法的思維
找出變因，設計紀錄表格，試寫實驗結論
並利用作圖釐清光的行進路徑和實驗結果的關係
開放性的觀察也出現了一些有趣的答案
像距會影響清晰度嗎？
如何判斷影像是清晰度或是明暗的影響？
如何確定影像和物體大小相同？
在沒有太多提示的情況下
雖然學生表現並不如預期
但總是一個學習的歷程

最後再協助釐清每組出現的一些迷思概念
花了將近兩節課做這件事，到底好不好？
我也不能確定
但每次的實作練習總會有一些不同的感覺
慢慢磨，願意學習的學生總會有一些收穫的

史萊姆存錢筒

之前用這個存錢筒和學生說明凹面鏡的應用
因為是經過反射
所以內部需要有光源，史萊姆才會比較清楚
情急之下就先用手電筒照射
決定裝個照明燈就比較方便了

開關很重要
這時就要出動電熱刀才能裁出缺口了
不然這種爛塑膠很容易斷裂的

配線很簡單
白光LED放在上方也方便調整角度

打光前

打光後

內部其實就是史萊姆倒立裝在存錢筒下方
透過凹面鏡的反射變成了倒立實像

看影片就會更清楚來龍去脈了