Конспект урока на тему "Интерференция"

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

«Курганский промышленный техникум»

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА ЗАНЯТИЯ

на тему «Интерференция»

дисциплина: Физика

                                                  Разработал :Кучина Елена Викторовна,

                                                         преподаватель физики

2019

Пояснительная записка

Данный занятие по теме: «Интерференция» из раздела «Волновая оптика», проводиться для студентов 1 курса.

На занятии решаются следующие цели:

Образовательная - рассмотреть явления, подтверждающие волновые свойства света: независимость распространения световых пучков и интерференцию света.

Воспитательная- воспитание интереса к явлениям природы.

Развивающая - развитие навыков объяснения причин наблюдаемых явлений развитие умения наблюдать, рассуждать по аналогии;

В процессе занятия, формируются следующие общие и профессиональные компетенции:

ОК2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

Результатом данного занятия является  - повышения качества обучения; положительный отзыв студентов о проведенной работе, развитие познавательного интереса к практической деятельности.

Дисциплина: Физика

Группа

Дата

ПЛАН ЗАНЯТИЯ

Тема программы № 3.7: Волновая оптика

Тема занятия № 8: Интерференция

Цель: О:  Способствовать формированию понятия силы посредством, изучения действия магнитного поля на электрический заряд.

            В: Воспитание интереса к магнитным взаимодействиям.

            Р: Способствовать развитию аналитического мышления, умение синтезировать, анализировать и обобщать полученные знания.

Тип занятия: Учебная лекция

Материально-техническое обеспечение занятия:

Дидактическое обеспечение: презентация

Технические средства обучения: ПК, мультимедийный проектор, демонстрационный экран

Информационное обеспечение занятия:

Литература: Физика – 11 класс, Г.Я. Мякишев

Интернет-ресурсы: https://pedsovet.org/publikatsii/

Формирование компетенций в соответствии с ФГОС:

ОК.2.

Организовывать собственную  деятельность, выбирая типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивая их эффективность и качество.

Ход занятия

1. Организационный момент:

а) приветствие;

в) отметить отсутствующих;

2. Сообщение темы, цели занятия, критериев оценки (слайд 1-2)

3. Актуализация знаний (повторение изученного материала/внеаудиторной самостоятельной работы):

– Что называется дисперсией света?

– В каких пределах длин волн заключены длины волн видимого света?

– Какой свет называют монохромотичным?

– Почему белый свет проходя сквозь призму разлагается в цветной спектр?

– Какой свет будет распространяться в веществе с большей скоростью?

4. Объяснение нового материала:

1.Сложение волн от независимых точечных источников.

      При построении изображений предметов в геометрической оптике предполагалось, что каждая точка предмета является независимым источником света, излучающим расходящую­ся сферическую электромагнитную волну. В идеальной оп­тической системе всякой точке объекта соответствует одна определенная точка изображения.

      Одним из основных принципов геометрической оптики является принцип независимости световых пучков.

Световые пучки, встречаясь, не воздействуют друг на друга.(слайд 3)

Это свойство световых волн используют для показа кинофильмов в специальных кинотеатрах, где экраны расположены по кругу, и на каждый проецируется свой фрагмент фильма.

2.Интерференция (от лат. inter — взаимно и ferio — ударяю) — явление усиления колебаний в одних точках пространства и ослабление в других в результате наложения двух или нескольких волн, приходящих в эти точки (слайд 4)

   Интерференция — общее свойство волн любой природы.

 Можно наблюдать картину интерференции волн на поверхности воды в ванне.

 Для получения такой картины, когда мы наблюдаем расходящиеся лучами точки усиления и ослабления колебаний, необходимо выполнить определенные требования.

Устойчивая во времени интерференционная картина может наблюдаться только при сложении когерентных волн. (слайд 5)

Когерентные волны — волны с одинаковой длиной волны,  и примерно с одинаковой амплитудой. Волны должны быть согласованы по фазе.

3.Опыт Юнга.

Трудность в получении картины интерференции для световых волн оказалась в выполнении этих условий. (слайд 6,7)

Независимые источники естественного света не когерентны, поэтому от таких источников с помощью глаза невозможно наблюдать устойчивую интерференционную картину.

Однако любой источник естественного света может быть когерентен самому себе: одна часть его излучения может интерферировать с другой.

   Для этого световой поток, излучаемый источником, следует вначале пространственно разделить на два потока, идущих как бы от двух источников. Такие источники будут когерентны.

  Последующее наложение световых волн от этих источников создает устойчивую интерференционную картину.

Показать схему опыта:

    Впервые такое наблюдение интерференции света было проведено в 1800 г. английским ученым Томасом Юнгом. В опыте Юнга солнечный свет падал на экран с узкой щелью S (шириной около 1 мкм). Прошедшая через эту щель световая волна падала на экран с двумя щелями S_l и S₂ такой же ширины, находящимися друг от друга на расстоянии d порядка нескольких микрон.

   В результате деления фронта волны световые волны, идущие от щелей S₁ и S₂, оказывались «в фазе» (когерентными), создавая на экране устойчивую интерференционную картину.

Юнг впервые измерил длины волн в различных областях видимого спектра.

Рассмотрим, как это можно сделать. (слайд 8)

На схеме опыта видим, что расстояние от одной щели до точки максимума меньше, чем от второй.

Эту разность называют разность хода и обозначают Δd

Амплитуда колебаний среды в данной точке максимальна, если разность хода двух волн возбуждающих колебания в этой точке, равна целому числу длин волн:

 Δd = kλ            (1)                                       

Амплитуда колебаний среды в данной точке минимальна, если разность хода двух волн возбуждающих колебания в этой точке, равна нечетному числу полуволн:Δd = (2n + 1) λ /2,

где n = 0, ±1, ±2, ... .

На данной схеме мы видим, что разность хода можно выразить через тригонометрические соотношения. (слайд 9)

 

ℓ– расстояние между щелями (между когерентными источниками света),

L –  расстояние от источников до экрана,

Х_n –расстояние от центрального max до n- ого.

Используем формулу (1) и определим соотношение между длиной волны, расстоянием между щелями и расстоянием от щелей до экрана.

  4.Наблюдение интерференции света.

1.Разделение светового потока от источника естественного света для получения когерентных источников возможно и другими способами:

например с помощью  бипризмы Френеля(слайд 10).

2.Получение картины интерференции при помощи установки «Кольца Ньютона». (слайд 11, 12)

Когерентные волны возникают при отражении света от верхней поверхности линзы и от верхней поверхности пластины.

Можно рассмотреть картину при освещении установки светом разного цвета, т.е имеющим разную длину волны.

Таким образом можно проверять качество обработанной поверхности. Если кольца имеют правильную форму  и нет искажений , то нет и неровностей.

3.Картину интерференции можно наблюдать при наложении двух стеклянных пластин так, чтобы между ними возник воздушный клин. (слайд 13, 14)

4. Когерентные волны от одного источника возникают при отражении света от передней и задней   поверхностей тонких пленок (крылья насекомых, разноцветная переливающаяся окраска перьев птиц, перламутровая поверхность раковин и жемчужин, мыльные пузыри, линзы оптических приборов).

Интерференционная картина в тонкой пленке резко зависит от ее толщины.

Демонстрация слайдов.15- 23

5. Закрепление материала:

– Какие явления мы рассмотрели на уроке? (Независимость распространения световых пучков и интерференцию света.)

– Какие факты доказывают существование интерференции света? (Опыты Юнга.

Опыты с бипризмой Френеля, кольца Ньютона, интерференция в пленках.)

– Каким образом можно объяснить причины возникновения этого явления? При каких условиях интерференция волн проявляется осо­бенно отчетливо? (Выполняются условия интерференции, т.е. волны создаются когерентными источниками волн.)

–Какие  формулы  можно вывести для описания картины интерференции? Для max? Для  min?

(Условие max:

Δd = kλ     

Условие min:

Δd =(2n + 1)·λ/2,                       

n =0,±1,±2,…)

– Какие величины в них входят? (Δd - разность хода,  Δd = d₁ – d₂ ,  λ - длина волны)

– Как можно определить длину световой волны, используя установку для получения картины интерференции?

6. Подведение итогов занятия:

Наблюдение интерференции света доказывает, что свет при распростронении проявляет волновые свойства. Интерференционные опыты позволяют измерить длину световой волны.

7. Рефлексия:

Я узнал…

Мне понравилось…

Мне не понравилось…

8. Внеаудиторная самостоятельная работа:

Применение интерференции

9. Домашнее задание:

§ 68, конспект

Преподаватель: Кучина Елена Викторовна