Урок Волновая природа света

^{План - конспект урока «Волновая природа света».}

Тип урока: комбинированный урок.

Цели:

Образовательные: обобщить знания по теме «Геометрическая и волновая оптика»; способствовать осознанию учащимися волновой природы света; продолжить формирование умения применять теоретические знания для объяснения явлений природы; способствовать формированию интереса к физике.

Воспитательные: Воспитывать нравственные и эстетические представления, формировать систему взглядов на мир.

Развивающие: развивать чувство ответственности, взаимоответственности, уверенности в себе; способствовать развитию самостоятельной познавательной активности учеников, обогащению словарного запаса научной терминологией.

Оборудование к уроку: самодельные приборы для наблюдения дифракции света, мыльная жидкость, компакт-диск с записью, прибор для определения длины волны с помощью дифракционной решётки, компьютеры (компьютерные программы «Физика в картинках»), таблицы по интерференции и дифракции света, магнитофон.

План урока:

№

Этап урока

Время, мин

1

Вступительное слово учителя

2

2

Тест

5

3

Практическая работа

10

4

Проведение компьютерного эксперимента

15

5

Решение задач

10

6

Заключительное слово

2

7

Домашнее задание

1

Ход занятия

Учитель.

Свет... Такое короткое и в то же время такое ёмкое слово. «В слове «свет» заключена вся физика», - говорил С. И. Вавилов. Выдающиеся мыслители и учёные осознавали фундаментальную роль света в окружающем нас мире задолго до выявления истинной природы света. Вот только некоторые из них: Пифагор, Евклид, Птолемей, Р. Декарт, И. Ньютон, X. Гюйгенс, Т. Юнг. Все они придерживались разных точек зрения, но вместе с тем понимали, что свет - чудный дар природы вечной... Итак, тема нашего занятия «Волновая природа света».

Мы с вами уже выяснили, что свет является электромагнитной волной. Электромагнитные волны существуют в колоссальном интервале длин волн и частот.

А теперь - небольшая разминка. У каждого на столе лежит карточка, куда вы будете записывать заработанные баллы.

Фамилия ученика

№ группы. Полученная отметка.

1

2

3

4

5

6

7

8

Тест

Вопросы

Интерференция

Дифракция

Длина волны

Задачи

Творч. задачи

Тест: Поставьте в тетради только номера утверждений или вопросов и соответственно ответ - «да» или «нет».

Для точного определения показателя преломления вещества
необходим монохроматический свет. - Да.

Если на пуговицу нанести штриховку, то её можно сделать
«перламутровой». - Да.

Угол преломления света всегда меньше угла падения. - Нет.

Расцветку крыльев стрекозы можно объяснить только дисперсией. -
Нет.

Дисперсию можно наблюдать при прохождении белого света через
линзу. - Да.

Угол падения всегда равен углу отражения. - Да.

Различие в свете связано с длиной волны. - Да.

Могут ли интерферировать световые волны, идущие от двух
электрических ламп? - Нет.

Воздушные пузыри блестят вследствие полного отражения света от
границы вода - воздух. - Да.

10. Скорость света в вакууме - самая большая в природе. - Да.

Учитель.

На доске показаны правильные ответы. Подсчитайте количество набранных баллов (за каждый правильный ответ - 1 балл) и поставьте их в свою карточку.

Сейчас садитесь парами так, как вы хотите. Следующее задание. Каждая пара выбирает вопрос из представленных на карточках, которые находятся у вас на партах.

Примеры вопросов.

Почему фонари, рассматриваемые через иней на стекле, кажутся окружёнными кольцами, цвета которых чередуются в таком порядке: голубой, зеленый, оранжевый, красный?

Почему вокруг прищуренных ресниц видны радужные полоски?

Какое явление создаёт на небе радугу?

Капля бензина в лужах без красок рисует цветную картину. Как называется такое явление и где оно применятся?

Тонкий луч света скользнул через щель в ставне в тёмную комнату и, пролетев через графин с водой, рассыпался сотнями разноцветных искорок по стенам. Как называется это явление и где оно применятся?

Можно ли для определения длины световой волны использовать явление отражения и преломления света?

При освещении тонкой пленки параллельными белыми лучами наблюдается радужная окраска пленки. Чем это можно объяснить?

Почему красный свет рассеивается туманом меньше, чем свет другого цвета?

За правильный ответ - 1 балл.

Практическая работа

Задание 1: интерференция в тонких плёнках.

«Мыльный пузырь, витая в воздухе, зажигается всеми оттенками цветов, присущими окружающим предметам. Мыльный пузырь, пожалуй, самое изысканное «чудо природы», - писал Марк Твен.

Рассмотрите мыльный пузырь и ответьте:

Какое явление делает мыльный пузырь достойным восхищения?

При каком условии возможно это явление?

В каком порядке располагаются цвета на мыльной плёнке?
Почему?

Ребята работают под музыку.

За 3 правильных ответа - 2 балла, за 1-2 -1 балл.

Задание 2: наблюдение дифракции.

Посмотрите сквозь лоскуток капрона, перо, узкую и широкую щели на горящую свечу и ответьте:

Что вы наблюдаете по контуру пламени?

Как называется наблюдаемое явление?

В каком порядке располагаются цвета?

- Почему вы не видели дифракцию от широкой щели?
Ребята работают под музыку.

Критерии выставления оценок такие же, как в предыдущем случае.

Задание 3. Мы выяснили: белый свет - сложный, условно состоит из семи цветов; для лучей разного цвета показатель преломления вещества разный, т.е. он зависит от длины световой волны. Определим на опыте длину световой волны с помощью дифракционной решётки с известным периодом d= 0,00005 м.

Ребята по группам под музыку рассчитывают длины волн: по красному максимуму 1-го порядка, красному 2-го порядка; жёлтому 1-го порядка; жёлтому 2-го порядка.

Теперь проверим в компьютерном эксперименте правильность ваших расчётов. За правильные результаты поставьте себе в карточку 2 балла. Используя компьютерную программу «Физика в картинках» или «Открытая физика 2,5» раздел «Дифракционная решётка как спектральный прибор», проведите компьютерный эксперимент и ответьте на вопросы:

- От чего зависит положение дифракционных максимумов?

Может ли использоваться максимум нулевого порядка для разрешения
спектральных линий?

Когда дифракционные максимумы становятся более узкими?

Проверьте ваши ответы и поставьте оценку: 1 балл, если все правильные. Решите задачу (1 балл). Примеры задач:

Спектр получен с помощью дифракционной решётки с периодом 6 мкм. Дифракционный максимум 2-го порядка получен на расстоянии 1,3 см от центрального и на расстоянии 10 см от линзы до экрана. Определите длину световой волны?

Определите постоянную дифракционной решетки, если при ее освещении светом с длиной волны 656 нм второй спектр виден под углом 15⁰.

При помощи дифракционной решетки с периодом 0,02 мм получено первое дифракционное изображение на расстоянии з,6 см от центрального и на расстоянии 1,8 м от решетки. Найдите длину световой волны.

Какое число штрихов на единицу длины имеет дифракционная решетка, если зеленая линия ртути (нм) в спектре первого порядка наблюдается под углом 20⁰?

Задание 4. В рамках данной темы придумайте, сформулируйте и решите задачу. Проведите компьютерный эксперимент и проверьте ваш ответ.

Пример задачи, придуманной ребятами.

Длина волны жёлтого цвета равна 589 нм. Дифракционное изображение щели 3-го порядка оказалось расположенным на расстоянии 1,5 см от центрального изображения, а расстояние от линзы до экрана - 12 см. Каков период решётки?

Заключительное слово.

Учитель.

Итак, сегодня мы убедились на практике, что свет - это электромагнитные волны, поэтому, как и в случае любых других волн, наблюдается интерференция и дифракция света. Мы измерили длину волны с помощью спектрального прибора - дифракционной решётки - и ещё раз убедились, что свет - чудный дар природы вечной...

Свет ежедневно, ежечасно дарит нам волшебные мгновения «наслажденья красотой»

Учащиеся подсчитывают свои баллы и выставляют себе отметки: «5» за 20-22 балла; «4» - 17-19 баллов; «3» - 13-16 баллов).

ДЗ: Заполните таблицу. (Таблицы выдаются ученикам)

Таблица

Явление, связанное со светом

Определение

Теория, объясняющая явление

Проявления в природе, использование в технике

Интерференция

Дифракция

Дисперсия

Поляризация

Литература:

В.А. Касьянов. Физика 11 класс.

Г.Н. Степанова. Сборник задач по физике 9-11 класс.

А. П. Рымкевич. Сборник задач по физике 9-11 класс.

В.Г. Пайкес. Дидактические материалы по физике 11 класс.