Nádasi András: Demonstrációs eszközök az optikai alapjelenségek szemléltetéséhez

Nyomtatási nézet

A látványosan demonstrálható optikai ismeretek a természettan, majd fizika tantervekben évszázadok óta szerepelnek. A fénytani alapfogalmak – fényterjedés, visszaverődés, fénytörés, színbontás, képalkotás, fényinterferencia, fényelhajlás, polarizáció – szemléltetése, az optika törvényszerűségeinek vizsgálata, az optikai eszközök működési elvének bemutatása ma, a száloptikai hálózatok korában is, többnyire hagyományos taneszközök segítségével végzett kísérletekkel történik. A legtöbb kísérleti eszköz célszerű utánzat, modell vagy makett.

Fénytani készülékek és optikai padon végzett kísérlet ábrázolásai - MDCLXXXV

A geometriai és a fizikai optika törvényeinek és jelenségeinek szemléltetésére alkalmas, két legismertebb taneszköz az optikai pad és az optikai korong. A lencsék, tükrök és prizmák vizsgálatára használt optikai készülék Hartl-korong néven vált ismertté.

Optikai pad Leitz-féle összeállítása és Hartl korong a Calderoni Mű- és Tanszervállalat Rt. 71. számú árjegyzékéből (1890)

Az optikai pad már a XIX. században, az optikai korong a XX. század elejétől használt, iskolai demonstrációs eszköz. A hazai és külföldi taneszköz katalógusokban és árjegyzékekben mindig szerepel. Mindkét taneszköz-család, optikai készlet ma is fellelhető a múzeumokban, a régi szertárakban. Jelen van a metodikai ajánlásokban, illusztrációként a tankönyvekben, és persze a fizika órákon is.

Az optikai pad megalkotása nem egy személy nevéhez fűződik. Macedonio Melloni (1798-1854) itáliai fizikus, a fény és a hősugárzás hasonlóságait tárgyaló írásában egy karos mahagóni mérőpadot említ, amely feltehetően a mai optikai pad őse. A pad elemei, a mérőbeosztásos sín és az ezen csúsztatható, jellegzetes tartó-rudas lovasok, amelyekre a foglalatos lencsék, tükrök, ernyők illeszkedtek, kezdetben fából készültek, később sárgarézből.

Melloni készülék a hódmezővásárhelyi Bethlen Gábor Gimnázium szertárából

Mahagóni mérőpad az Ohio College of Wooster gyűjteményéből, ára az 1900-as Max Kohl katalógusban 40 DM

Az optikai pad igen sokoldalúan használható, egy alapkészlet segítségével a következő kísérleteket végezhetjük el: A fény terjedése; A kondenzor működése; Árnyékképződés; Lyukkamera; Visszaverődés tükrökről; Fénytörés; Gyűjtőlencsék; Szórólencsék; Vetítés gyűjtőlencsével; Emberi szem: akkomodáció, rövidlátás, távollátás, öregkori látáshiba; Csillagászati távcső; Diavetítő; Fényképezőgép; Mikroszkóp.

Az első optikai korong Hans Hartl (1840-1903) osztrák geodéta találmánya, amelynek egy másik változatát B. Kolbe szabadalmaztatta, 1910-ben. Leginkább a fénytörés és a fényvisszaverődés törvényének, a lencsék, tükrök, prizmák nevezetes sugármeneteinek szemléltetésére szolgál.

Az optikai eszközök sorában magyar találmány az első fotográfiai objektív, a Petzval-optika. Megalkotója Petzval József matematikus és fizikus (1807-1891), a pesti, majd a bécsi egyetem tanára. Kortársa, Jedlik Ányos István (1800-1895), Szent Benedek rendi fizikus, a pesti egyetem tanára – akit a dinamó, régiesen a forgony, feltalálójaként is tisztelünk – 1845-ben készítette el azt a precíziós rács-osztógépet, amellyel 1 mm-en 1200 karcolást tartalmazó optikai rácsot lehetett előállítani.

Greguss Pál (1921-2003), biofizikus, vegyész, vegytan-természettan szakos tanár, 1983-ban szabadalmaztatta körbelátó optikáját. A PAL optika az űrkutatás, a haditechnika, és – száloptikával kombinálva – a gyógyítás hasznos segédeszköze.

A univerzális optikai pad a következő elemekből áll: Sín mérőbeosztással, síntalp-pár szintezőcsavarokkal, rúdtartóval ellátott lovasok, optikai lámpa, különböző gyutávú lencsék foglalatban, síktükör, konvex-konkáv tükör, prizma, küvetta, prizmatartó, írisz-diafragma, rés-diafragmák, lyukdiafragma, árnyékvető gömb tartórúdon, diafragma-, diakeret-, ernyő- és tükörtartó, üveg és mattüveg ernyő, színszűrő-készlet, tartórekesz az optikai elemek számára, tartódoboz a diafragmák és a színszűrők számára.

Korszerű optikai pad az Almus Pater Rt. 2004. évi katalógusából

Hartl-korong és optikai készlet - 2004

Összeállítás a színszóródás demonstrálására

Az optikai padot a taneszközgyártók napjainkban már olyan speciális tartozékkal, érzékelőkkel és számítógépes szoftverekkel kiegészítve forgalmazzák, amelyek lehetőséget adnak a Newton-féle korpuszkuláris (1699), a Huygens hullámelmélet (1678), a Fresnel által leírt rugalmassági (1821), a Maxwell-féle elektromágneses fényelmélet (1865), az Einstein-alkotta foton (1905) és a Dirac-féle kvantumelektrodinamikai (1927) elmélet kísérleti megközelítésére, mérésre és szimulálására.

Vissza a tartalomjegyzékhez