ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

миит

тамбовский железнодорожный техникум –

филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Московский государственный университет путей сообщения»

Методическая разработка

открытого урока

по дисциплине

ФИЗИКА

наименование дисциплины

«Изучение преломление света.

 Определение полного внутреннего отражения»

наименование темы урока

2014г

Автор методической разработки: Петрова Н.М.- преподаватель высшей категории Тамбовского ж.д. техникума - филиала МИИТ

Методическая разработка урока рекомендована цикловой комиссией общеобразовательных, математических и общих естественнонаучных дисциплин

Протокол № ____ от _________2014 г.

Председатель цикловой комиссии__________________/Шишкина Т.В./

                                                                                                      подпись ПЦК

СОДЕРЖАНИЕ

      АНОТАЦИЯ……………………………………………………………………...2

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………….3

1.     ОРГАНИЗАЦИЯ УРОКА…………………………………………………… 4

1.1 Цели проведения открытого урока, оснащение…………………………..4

2.     ХОД УРОКА…………………………………………………………………..5

2.1 Оценка и коррекция знаний (проверка домашнего задания)……………...5

2.2 Объяснение нового материала………………………………………………6

        2.2.1 Наблюдение преломления света (опыты)………………………………6

        2.2.2  Историческая справка (сообщение студента)………………………….6

        2.2.3 Закон преломления (видео- презентация)……………………………....6

        2.2.4 Работа с справочным материалом (таблица)…………………………...7

        2.2.5 Решение задач…………………………………………………………….8

        2.2.6 Наблюдения полного внутреннего отражения (опыты, видео)……….8

        2.2.7 Сообщения студентов…………………………………………………..10

        2.2.8 Исследовательская работа по группам ………………………………..10

     3. ОБОБЩЕНИЕ И СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ЗНАНИЙ………………………...11

        3.1 Фронтальный опрос……………………………………………………….11

        3.2 Письменная работа (допиши…)………………………………………….11

     4. ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ ЗАНЯТИЯ, РЕФЛЕКСИЯ, ИНФОРМАЦИЯ О       

         ДОМАШНЕМ ЗАДАНИИ…………………………………………………...12

     5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………….13

     6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………14

     7. ПРИЛОЖЕНИЯ

         Приложение 1.  Опорный конспект

         Приложение 2.  Проверочный тест

         Приложение 3.  Таблица синусов

         Приложение 4. Таблица показателя преломления веществ

         Приложение 5. Задания исследовательской работы

         Приложение 6.  Задания для письменной работы

         Приложение 7.  Презентация

         Приложение 8.  Сообщения студентов

АННОТАЦИЯ

     В данной методической разработке представлен материал для проведения урока физики по теме: «Изучение преломления света. Полное внутреннее отражение». На изучение данной темы отводится два часа.

    В содержание урока включен большой объем дополнительного теоретического материала, расширяющий кругозор студентов, много интересных опытов, активизирующих познавательную активность.

    Используемые приемы и методы обучения способствуют повышению учебной мотивации, в полной мере соответствуют требованиям современного урока. Урок будет интересен с любым типом мышления.

    На уроке используется фронтальная, индивидуальная и групповая работа. Урок сопровождается презентацией. Проверка полученных знаний проводится путем тестирования. В конце урока происходит рефлексия по самооценке полученных знаний.

ВВЕДЕНИЕ

Эпиграф:

Считай несчастным тот день или тот час, в который

ты не усвоил ничего нового и ничего не прибавил 
к своему образованию.

                                                           Я.  А.  Коменский

     Дисциплина «Физика» является общеобразовательным предметом, устанавливающим основные базовые знания, умения и навыки в области физики.

     Целью изучения дисциплины является овладение конкретными физическими знаниями, необходимыми для применения в практической деятельности, для изучения смежных дисциплин и продолжения образования, интеллектуальное развитие студентов, формирование качеств логики и мышления, характерных для физической деятельности и необходимых для повседневной жизни.                                      

     Методическая цель данного урока состоит в демонстрации деятельностного подхода в обучении через организацию проблемно-поисковой деятельности студентов на уроке. Урок содержит такие физические понятия как преломление света, скорость распространения света, абсолютный и относительный показатель преломления, полное внутреннее отражение, которые способствуют развитию навыков и умений применения физических знаний при решении физических и прикладных задач, отражает связь физики с профильными дисциплинами такими как, «Теория электросвязи», «Волоконно-оптические линии связи».

     В результате изучения темы «Изучение преломления света. Полное внутреннее отражение» студенты должны опытным путем изучить явление преломления света, полного внутреннего отражения, применить законы преломления и отражения света при решении задач, выяснить зависимость показателя преломления от среды, научиться строить ход лучей в двух средах.

      Современный урок – это, прежде всего урок, на котором преподаватель умело, использует все возможности для развития личности студента, его активного роста, осмысленного усвоения знаний, для формирования его нравственных основ.

    Все материалы урока могут быть использованы преподавателями физики.

1.ОРГАНИЗАЦИЯ УРОКА

1.1 Цели проведения открытого урока, оснащение

Методическая: демонстрация деятельностного подхода в обучении через

                             организацию  проблемно-поисковой деятельности студентов на уроке

Образовательные:

- закрепить полученные знания по теме: «Отражение света»;

- изучить явление преломления света, законы преломления;

- дать представление о полном внутреннем отражении.

Развивающие:

- развивать умение видеть физические явления в окружающем мире;

- способствовать обучению студентов умению устанавливать взаимосвязи в

  изучаемых явлениях;

- формировать умения применять теоретические знания для решения практических задач4

Воспитательные:

- воспитание самостоятельности, ответственности, взаимопомощи;

   - развитие интереса к предмету и потребности к углублению и расширению знаний.

Формируемые компетенции: ОК 1-10

Цели урока для студентов: опытным путем изучить явление преломления света, полного внутреннего отражения; применить законы преломления и отражения света при решении задач; выяснить зависимость показателя преломления от среды; научиться строить ход лучей в двух средах.

Межпредметные связи: физика, математика, литература, астрономия, история, теория электросвязи, волоконно-оптические линии связи

Тип урока: урок усвоения новых знаний

Оборудование: ЭВМ, презентация, таблица синусов, справочный материал, сборник

 задач, дидактический материал( карточки с заданиями, тест), приборы и оборудование

 для проведения экспериментов.

Демонстрация: Преломление света. Полное внутреннее отражение.

2.ХОД УРОКА.

2.1 Оценка и коррекция знаний (проверка домашнего задания)

      Мы с вами перешли к изучению раздела физики «Оптика», в которой изучаются законы распространения света в прозрачной среде на основе представлений о световом луче. Мы изучили явление  отражение света. Для закрепления пройденного материала ответьте на вопросы и решите тест

Фронтальный опрос

1. С какой скоростью распространяется свет в вакууме?

2. Сформулируйте закон распространения света.

3. Какое явление называют отражением света?

4. Что называют углом падения светового луча?

5. Сформулируйте пожалуйста, законы отражения.

6. Какие два вида отражений вам известны?

7. Начертить на доске диффузное и зеркальное отражение

8. Нарисуйте на доске световой луч, падающий на отражающую поверхность; угол падения; нарисуйте отраженный луч, угол отражения.

9. Как нужно расположить плоское зеркало, чтобы вертикальный луч стал отражаться горизонтально?

10. Будут ли параллельны отраженные лучи?

рис.1

11. Объясните с точки зрения физики наблюдаемое явление, описанное Буниным в четверостишии.

А в полдень лужи под окном
Так разливаются и блещут,
Что ярким солнечным пятном
По залу «зайчики» трепещут.
И.А. Бунин.

Проверочный тест: (Приложение 2)

 (Проверка теста по слайду в виде взаимоконтроля. Оценка «5» ставится за шесть верно решенных задач, «4»- за пять верно решенных задач, «3» - за четыре верно решенные задачи, «2» - менее четырех)

2.2 ОБЪЯСНЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА

     Природа света – электромагнитная. Одним доказательством этого является совпадение величин скоростей электромагнитных волн и света в вакууме. При распространении света в среде он поглощается и рассеивается, а на границе раздела сред – отражается и преломляется.

     Сегодня вы узнаете, что закон преломления волн справедлив и для света.

     Итак, цель сегодняшнего урока – изучение явления преломления света и полного внутреннего отражения, т.е.задача урока состоит в следующем: опытным путем изучить явление преломления света, применить законы преломления света для решения задач, сделать вывод зависимости n от среды, научиться строить ход лучей в двух различных средах.

Вопрос: что необходимо знать для построения хода лучей в среде?

 Говоря о распространении волн в пространстве, мы будем рассматривать световые волны видимого диапазона.(от780нм до 400нм)

  2.2.1 Наблюдение преломления света (опыты)

Выполните опыты «Наблюдение преломления света».

1.                  На середину дна пустого стакана поставьте карандаш вертикально и посмотрите на него так, чтобы его нижний конец, край стакана и глаз расположились на одной линии. Не меняя положения глаз, наливайте воду в стакан. Почему по мере повышения уровня воды в стакане видимая часть дна заметно увеличивается, а карандаш и дно кажутся приподнятыми?

2.                  Расположите карандаш наклонно в стакане с водой и посмотрите на него сверху, а затем сбоку. Почему при наблюдении сверху карандаш у поверхности воды кажется надломленным? 
Почему при наблюдении сбоку часть карандаша, расположенная в воде, кажется сдвинутой в сторону и увеличенной в диаметре? 
(Это все объясняется тем, что при переходе из одной прозрачной среды в другую световой луч преломляется.)

3.                  Наблюдение отклонения лучика лазерного фонарика при прохождении через плоскопараллельную пластину.

     На границе раздела двух сред свет, падающий из первой среды, отражается в нее обратно. Если вторая среда прозрачна, то свет частично может пройти через границу сред. При этом он меняет направление распространения и наблюдается кажущееся изменение размеров предмета, надлом, уменьшение глубины водоема, т.е. испытывает преломление.

    Изменение направления распространения волны при прохождении из одной среды в другую называется преломлением 

2.2.2 Историческая справка (сообщение студента) – приложение 8

2.2.3 Закон преломления (видео- презентация) – приложение 7

Рис.2  Преломление света

  1.   Падающий луч, преломленный луч и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости.

   2.   Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух сред, называемая относительным показателем преломления второй среды относительно первой

Показатель преломления относительно вакуума называется абсолютным показателем преломления.

Физический смысл показателя преломления состоит в том, что при переходе света из вакуума в среду скорость распространения уменьшается в n раз.

2.2.4 Работа с справочным материалом (таблица)

Работа с таблицей

     Вопрос: Посмотрите  таблицу «Показатель преломления веществ». Обратите внимание, что стекло, алмаз имеют больший показатель преломления, чем вода. Как вы думаете почему       

Таблица 1:  Показатель преломления различных веществ относительно воздуха

(Твердые тела имеют более плотную кристаллическую решетку, свету труднее пройти через неё, поэтому вещества имеют больший показатель преломления.)

Вывод: Вещество, имеющее больший показатель преломления n₁, называется оптически более плотной средой, если n₁> n₂. Вещество, имеющее меньший показатель преломления n₁, называется оптически менее плотной средой, если n₁ < n₂.

 Если луч света падает из оптически менее плотной среды, то угол преломления оказывается меньше угла падения. Преломленный луч ближе прижимается к перпендикуляру, чем падающий. Вследствие этого эффекта предметы, находящиеся в воде, кажутся расположенными на меньшей глубине, чем в действительности

Вывод:  1.  если n₁ <  n₂ , то a > b

2.     если n₁ > n₂, то a < b

Вопрос: Как вы думаете, в каких случаях луч не преломляется?

(Если одинаковые две среды, т.е. показатели преломления веществ или угол падения равен 0 градусам)

  Опыт изобретателя со стеклянной палочкой – «палочкой-невидимкой».

     В колбу с глицерином через пробку вставляется стеклянная палочка, часть палочки, погруженная в глицерин, становится невидимой. Если колбу перевернуть, то невидимой становится другая часть палочки. Наблюдаемый эффект легко объясняется. Показатель преломления стекла почти равен показателю преломления глицерина, поэтому на границе данных веществ не происходит ни преломления, ни отражения света.

2.2.5Решение задач

Задача Р№1035: Угол падения луча света на поверхность подсолнечного масла 60⁰, а угол преломления 36⁰. Найдите показатель преломления масла. (решается на доске)

Ответ: 1,47

Задача Р№1036: 1группа - стекло

                            2группа – алмаз

                            3 группа - глицерин

Ответ: 19⁰,    28⁰, 18⁰

2.2.6 Наблюдение полного внутреннего отражения (опыты, видео )

Опыты «Наблюдение полного отражения света».

1.  Расположите карандаш наклонно в стакане с водой, поднимите стакан выше уровня глаз и посмотрите снизу через стакан на поверхность воды. Почему при рассматривание снизу поверхность воды в стакане кажется зеркальной?

2. Опустите пустую пробирку в стакан с водой и посмотрите на неё сверху часть пробирки, погруженная в воду, кажется блестящей?

3. Через стеклянную призму направить пучок света. Добиться такого угла, чтобы луч света не выходил во вторую среду. (предельный угол)

Рис.3  Полное внутреннее отражение

     Если свет переходит из оптически более плотной среды в оптически менее плотную среду (на рисунке), то при некотором угле падения α₀ угол преломления β становится равным 90°. Интенсивность преломленного луча в этом случае становится равной нулю. Свет, падающий на границу раздела двух сред полностью отражается от неё. Происходит полное отражение.

     Угол падения α₀ , при котором наступает полное внутреннее отражение света, называется предельным углом полного внутреннего отражения. При всех углах падения, равных и больших α₀ , происходит полное отражение света.

Величина предельного угла находится из соотношения .

Если n₂=1 (вакуум, воздух), то .

Для границы раздела стекло-воздух угол полного внутреннего отражения равен: .

Предельные углы полного отражения.

Алмаз…24º
Бензин….45º
Глицерин…45º
Спирт…47º
Стекло различных сортов …30º-42º
Эфир…47º

Явление полного внутреннего отражения используется в волоконной оптике, в медицине, в призматических биноклях, перископах, зеркальных фотоаппаратах, а также в световращателях (катафотах) для безопасности движения автомобилей.

Рис.4  Полное отражение в световоде

Сообщения студентов

1.      Волоконная оптика в медицине (см.приложение 8)

2.      Волоконная оптика в проводной связи (см.приложение 8)

2.2.8 Исследовательская работа  

      А теперь проведем небольшое исследование «Отражение и преломление вокруг нас» 
(по группам) 
(1 группа) 

1. Зажгите свечу, посмотрите на окружающие тела через теплый воздух, поднимающийся от свечи. Что вы видите? Объясните явление. 
2.У вас на столе мыльные пузыри. Выдуйте пузырь, понаблюдайте за ним. Вода – прозрачная, воздух – прозрачный, а пузыри – нет. Почему? 

 3. Вопрос от литературного общества : В повести В.Катаева «Белеет парус одинокий» есть такие слова: «Ладони у Гаврика    приятно горели. Весло , опущенное в прозрачную зеленую воду, казалось сломанным». Почему весло казалось сломанным?

(2группа) 
1. Положите на дно чайной чашки монету, после чего расположите ее перед собой так, чтобы края чашки закрывали ее дно. Не меняя взаимного расположения чашки и глаз, налейте в нее воду. Что вы видите? Объясните явление. 
2.Возьмите воду и одеколон. Смешайте эти жидкости. Почему при соединении прозрачной воды и прозрачного одеколона получается непрозрачная смесь? 

 3. Задача хозяюшки: Почему маринованные фрукты и овощи, находящиеся в закрытой банке, выглядят    крупнее, чем на самом деле?
(3 группа) 
1. Опустите стекло в воду. Объясните, почему стекло «пропало»? 
2.У вас на столе лежит конверт, в нем письмо. Пропитайте конверт маслом. Почему сейчас не раскрывая конверта можно прочитать письмо? 
3. Задача туриста:  Почему, сидя у горящего костра, мы видим предметы по другую сторону от него    колеблющимися?

3.ОБОБЩЕНИЕ И СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ЗНАНИЙ

3.1 Фронтальный опрос

1.Что называется преломлением света?

2. Сформулируйте законы преломления.

3.Физический смысл показателя преломления.

4. В каком случае угол падения равен углу преломления?

5. Какая среда оптически более плотная?

     6. В каком случае угол падения, отражения и преломления между собой равны?

7. Что называется предельным углом?

8. Начертите в тетради ход лучей из стекла в воду. Что необходимо для этого знать?

   3.2 Письменная работа (допиши…)

Задание : Вставьте  пропущенные слова в предложения (приложение 6)

Объяснение природных явлений с точки зрения физики.

 Итак мы с вами рассмотрели явление преломления света. А не наблюдали ли вы природные явления, которые объясняются этим явлением?

4.ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ ЗАНЯТИЯ, РЕФЛЕКСИЯ, ДОМАШНЕЕ     ЗАДАНИЕ

     На сегодняшнем уроке мы познакомились с преломлением света, узнали, что такое показатель преломления, сделали вывод о зависимости распространения световых волн от данной среды, познакомились с понятием полного отражения, узнали о применение волоконной оптики.(выставление оценок)

Рефлексия

( студенты поднимают карточки определенного цвета: 1 – зеленая карточка, 2 – голубая карточка и 3 – красная карточка)

Как я усвоил новый материал?

1 – получил прочные знания, усвоил весь материал

2 – усвоил материал частично

3 – материал понял плохо

Как я работал?

Где были допущены ошибки?

1 – со всеми заданиями справился самостоятельно, удовлетворён своей работой

2 – допускал ошибки

3 – не справился с работой

Домашнее задание:  1.Выучить конспект

                                     2.В тетради начертить ход луча из алмаза (n=2,42) в воздух (n=1)

                                     3.Подготовить сообщение о физических явлениях: радуга или гало

                                        (по желанию)

       И свой урок я хочу закончить словами академика А.Н.Несмеянова: 
«Тысячи неразгаданных тайн таит в себе наука, и без вас, без вашей молодости, смелости. энтузиазма, они не будут разгаданы. Наука ждет вас друзья.» 
Спасибо за урок.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

         Воздействие учебного материала на студентов во многом зависит от степени и уровня иллюстративности учебного материала. Визуальная насыщенность учебного материала делает его ярким, убедительным, способствует лучшему его усвоению и запоминанию.

    Для повышения познавательной активности студентов и созданию хорошего эмоционального фона урока желательно использовать мультимедийные технологии, в данном случае презентацию. Особенностью применения электронных материалов является наличие ограничения времени демонстрации, сочетание устного лекционного материала с электронной демонстрацией позволяет концентрировать визуальное внимание студентов на особо значимых моментах учебного материала.

    Представленный материал в целом носит выраженный практический характер, имеет грамотно выстроенную методическую прогрессию, выполнен с использованием информационных технологий и в целом отвечает по форме и содержанию современным методическим подходам.

    Данный материал урока можно использовать при изучении раздела физики «Оптика».

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

     1. Пинский А.А. Физика: Учебник для студентов учреждений среднего

         профессионального образования – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2003.

2. Дмитриева В.Ф. Физика: учебник. — М., 2003

3. Дмитриева В.Ф. Задачи по физике: учеб. Пособие. — .М., 2003

4.Трофимова, Т. И. Физика в таблицах и формулах : учеб. пособие для

    техн.   специальностей вузов. – 2-е изд., испр. – М. : Дрофа, 2004. – 432 с. 

5.Демонстрационный эксперимент по физике в старших классах

   средней   школы. Т.2. Электричество. Оптика. Физика атома. Пособие

   для   учителей. Под ред. А.А. Покровского. – М.: Просвещение, 1972.- 448с

      6. Наливайко В.П. Об опыте организации исследовательской

         деятельности    учащихся. – Физика в школе, 2009.  – №1. – с.19..

     7. Оптика: образовательный сервер http://optics.ifmo.ru/

Исследовательская работа  

(1 группа) 

1. Зажгите свечу, посмотрите на окружающие тела через теплый воздух, поднимающийся от свечи. Что вы видите? Объясните явление. 

2.У вас на столе мыльные пузыри. Выдуйте пузырь, понаблюдайте за ним. Вода – прозрачная, воздух – прозрачный, а пузыри – нет. Почему? 

     3. Вопрос от литературного общества

        В повести В.Катаева «Белеет парус одинокий» есть такие слова: «Ладони у Гаврика    приятно горели. Весло , опущенное в прозрачную зеленую воду, казалось сломанным».

        Почему весло казалось сломанным?

Исследовательская работа  

(2группа) 

1. Положите на дно чайной чашки монету, после чего расположите ее перед собой так, чтобы края чашки закрывали ее дно. Не меняя взаимного расположения чашки и глаз, налейте в нее воду. Что вы видите? Объясните явление. 

2.Возьмите воду и одеколон. Смешайте эти жидкости. Почему при соединении прозрачной воды и прозрачного одеколона получается непрозрачная смесь? 

    3. Задача хозяюшки

       Почему маринованные фрукты и овощи, находящиеся в закрытой банке, выглядят    крупнее, чем на самом деле?

Исследовательская работа  

(3 группа) 

1. Опустите пробирку с водой  в воду. Объясните, почему ее не видно? 

2.У вас на столе лежит конверт, в нем письмо. Пропитайте конверт маслом. Почему сейчас не раскрывая конверта можно прочитать письмо? 

3. Задача туриста

         Почему, сидя у горящего костра, мы видим предметы по другую сторону от него    колеблющимися?

Приложение 1

Опорный конспект

 по теме: «Преломление света. Полное внутреннее отражение»

     Изменение направления распространения волны при прохождении из одной среды в другую называется преломлением 

 1.   Падающий луч, преломленный луч и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости.

   2.   Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух сред, называемая относительным показателем преломления второй среды относительно первой.

Показатель преломления относительно вакуума называется абсолютным показателем преломления.

Физический смысл показателя преломления состоит в том, что при переходе света из вакуума в среду скорость распространения уменьшается в n раз.

Вывод: Вещество, имеющее больший показатель преломления n₁, называется оптически более плотной средой, если n₁> n₂. Вещество, имеющее меньший показатель преломления n₁, называется оптически менее плотной средой, если n₁ < n₂.

 Вывод:  1.  если n₁ <  n₂ , то a > b                 2. если n₁ > n₂, то a < b

Угол падения α₀ , при котором наступает полное внутреннее отражение света, называется предельным углом полного внутреннего отражения. При всех углах падения, равных и больших α₀ , происходит полное отражение света.

Приложение 3

Таблица синусов углов от 1° до 180°

Приложение 4

Таблица 1:  Показатель преломления различных веществ относительно воздуха

Приложение 5

Исследовательская работа  

      А теперь проведем небольшое исследование «Отражение и преломление вокруг нас» 
(по группам) 

(1 группа) 

1. Зажгите свечу, посмотрите на окружающие тела через теплый воздух, поднимающийся от свечи. Что вы видите? Объясните явление. 
2.У вас на столе мыльные пузыри. Выдуйте пузырь, понаблюдайте за ним. Вода – прозрачная, воздух – прозрачный, а пузыри – нет. Почему? 

 3. Вопрос от литературного общества : В повести В.Катаева «Белеет парус одинокий» есть такие слова: «Ладони у Гаврика    приятно горели. Весло , опущенное в прозрачную зеленую воду, казалось сломанным». Почему весло казалось сломанным?

(2группа) 
1. Положите на дно чайной чашки монету, после чего расположите ее перед собой так, чтобы края чашки закрывали ее дно. Не меняя взаимного расположения чашки и глаз, налейте в нее воду. Что вы видите? Объясните явление. 
2.Возьмите воду и одеколон. Смешайте эти жидкости. Почему при соединении прозрачной воды и прозрачного одеколона получается непрозрачная смесь? 

 3. Задача хозяюшки: Почему маринованные фрукты и овощи, находящиеся в закрытой банке, выглядят    крупнее, чем на самом деле?

(3 группа) 
1. Опустите стекло в воду. Объясните, почему стекло «пропало»? 
2.У вас на столе лежит конверт, в нем письмо. Пропитайте конверт маслом. Почему сейчас не раскрывая конверта можно прочитать письмо? 
3. Задача туриста:  Почему, сидя у горящего костра, мы видим предметы по другую сторону от него    колеблющимися?

Приложение 8

    Волоконная оптика в проводной связи

Волоконная оптика - раздел оптики, рассматривающий распространение электромагнитных волн оптического диапазона по световодам - оптическим волокнам. Конструкция отдельно взятого оптического волокна достаточно проста. Сердечник из оптически более плотного материала окружен оболочкой с меньшим коэффициентом преломления и все это покрыто защитной оболочкой
 Оптическое волокно - типичный диэлектрический волновод электромагнитных волн.

Когда поток света пересекает границу раздела двух сред с показателями преломления n1 и n2 то, как известно, наблюдаются два явления: преломление и отражение. Если световой поток пересекает границу раздела со стороны оптически более плотной среды, то угол преломления больше угла падения. С ростом угла падения преломленный луч будет прижиматься к границе раздела.
И, наконец, при определенном угле падения, называемом критическим, преломленный луч начнет скользить вдоль поверхности раздела. При углах падения, больших критического, преломленный световой поток отсутствует (в идеализированном случае), поверхность раздела приобретает свойства зеркала
- вся переносимая лучом энергия остается в отраженном потоке. Это явление носит название полного внутреннего отражения . На эффекте полного внутреннего отражения построены все оптические волокна. Условно оптическим волокном называют световоды, диаметр которых менее 0.5 мм.

Традиционные проводные линии, коаксиальные кабели, СВЧ волноводы - все они требуют дорогих и дефицитных материалов, по меньшей мере, меди. Для изготовления стекловолокна нужны окислы кремния - самые распространенные на
Земле вещества. Волокна из прозрачных пластиков также почти не нуждаются в редких материалах. Таким образом, источники сырья для производства световолокон практически не ограничены. К этому следует добавить, что по диаметру оптические кабели существенно меньше металлических. Материалы оптических кабелей не подвержены коррозии и экологически безопасны.

Волоконно-оптические кабели не восприимчивы к помехам со стороны электромагнитных полей радиодиапазонов, и сами не создают таких помех.
Поэтому в плане электромагнитной совместимости - это идеальные средства передачи информации. Столь же совершенны они и по электробезопасности, поскольку переносимые в них мощности очень малы.

Для того чтобы передать свет на некоторое расстояние необходимо сохранить его мощность. Снизить потери при его передаче можно, во-первых, обеспечив достаточно оптически прозрачную среду распространения, тем самым, сведя к минимуму поглощение волны, и, во-вторых, обеспечить правильную траекторию движения луча. Первая задача в настоящее время решается с помощью применения высокотехнологичных материалов, таких как чистое кварцевое стекло. Вторая задача решается с помощью закона оптики, описанного выше.

И сердцевина, и оболочка изготавливаются из стекла или пластика.
Наиболее часто (вследствие лучших характеристик) используется оптоволокно типа "стекло-стекло", когда сердцевина и оболочка изготавливаются из особого кварцевого стекла. Понятно, что стекло, используемое для оболочки, должно иметь меньший показатель преломления, чем для сердцевины. Показатель преломления стекла регулируется с помощью легирующих добавок. В оптических волокнах показатели преломления сердцевины и оболочки различаются на величину порядка 1%.

Затухание в световоде, то есть потеря мощности светового сигнала происходит, в основном, по двум причинам: поглощение и рассеивание.

Поглощение связано с возбуждением в материале световода электронных переходов и резонансов. В результате этого увеличивается тепловая энергия, накапливаемая в оптическом волокне. Поглощение зависит как от свойств материала, из которого изготавливается оптоволокно, так и от длины волны источника света.

Рассеивание меньше зависит от свойств материала и, в основном, определяется нарушением геометрической формы оптического волокна.
Следствием этих нарушений является то, что часть лучей покидает оптоволокно. Интенсивность рассеивания зависит не только от качества материала, из которого изготавливается сердцевина волокна, но и от качества оболочки, так как часть сигнала, вопреки геометрической оптики, распространяется в ней (это явление связано с квантовой природой света).
Бороться с этим можно за счет нанесения на оболочку поглощающего покрытия.

Гибкие жгуты волокон используются для передачи изображения и света по протяженному каналу. Область применения - медицинские и технические эндоскопы, предназначенные для визуального наблюдения внутренних органов человека и животного, а также при осмотре деталей конструкций, находящихся в труднодоступных местах (например, двигатели самолетов и автомобилей).

Приложение 2

Проверочный тест

по теме: «Распространение и отражение света»

Вариант 1.

1.В однородной прозрачной среде свет распространяется

 
А )прямолинейно         Б) криволинейно. 

2.Скорость света в вакууме равна 

А) 300000000 м/с     Б) 500000 м/с        В) 30 * 10⁶  м/с 

3.Как изменится угол между падающим на зеркальную поверхность и отраженным лучами при уменьшении угла падения на 5°?

А) уменьшится на 5⁰        Б) увеличится на 10⁰                             В) уменьшится на 10⁰

4. Человек стоял перед зеркалом, затем отошел от него на расстояние 1 м. При этом расстояние между человеком и его изображением увеличилось на…

 
А) 2м             Б) 4 м                 В) 1м 

5. Луч света падает на поверхность зеркала под углом 30 градусов к горизонту, то угол отражения равен

А) 30 градусов                   Б) 60 градусов                           В) 90 градусов 

6. Постройте  отраженный луч на данном чертеже

Приложение 2

Проверочный тест

по теме: «Распространение и отражение света»

Вариант 2.

1.Скорость света в вакууме равна 

А) 300000   км/с     Б) 500000 м/с        В) 3 * 10⁶ м/с 

2. Угол падения на зеркальную поверхность 15°. Чему равен угол между падающим лучом  и поверхностью?

А)  30 градусов        Б)   60 градусов               В) 75 градусов

3. Угол между падающим и отраженными лучами 20°. Каким будет угол отражения, если угол падения увеличится на 5°?

А)   25 градусов               Б)  15 градусов                          В) 50 градусов

4. Человек находился перед зеркалом на расстоянии 2м., затем отошел от него на расстояние 1 м. При этом расстояние между человеком и его изображением стало

  
А) 3м                        Б) 6м               В) 4м 

5. На границе раздела двух сред свет частично 

А) отражается, б) преломляется, в) отражается и преломляется.

6. Постройте отражающую поверхность на данном чертеже

Сообщение студента о радуге

     Радуга – это непрерывный спектр солнечного света, образованный разложением света в каплях дождя как в призмах. Из дождевых капель под разными углами преломления выходят разноцветные световые пучки. Наблюдатель, находясь вне дождевой зоны, видит над горизонтом примерно на расстоянии 1-2 км радугу (в зоне дождя) в виде разноцветных дугообразных полос на фоне дождевых облаков, освещаемых Солнцем. Верхняя полоса радуги – красная – находится не выше 42 градусов над горизонтом, нижняя полоса – фиолетовая, а между ними располагаются все остальные участки спектра. В это время Солнце находится невысоко над горизонтом за спиной наблюдателя, а центр- радуги – под горизонтом. Чем выше Солнце над горизонтом, тем меньшую часть радуги мы видим. Если Солнце поднялось выше 43 градусов над горизонтом, то радуга не видна, в летний полдень она тоже не видна. Но если подняться высоко над земной поверхностью, то можно увидеть все радужное кольцо. При солнечном освещении радугу можно наблюдать иногда в брызгах водопада или фонтана, при работе поливочной машины. Удается видеть радугу на росе, покрывающей траву, – это так называемая росная радуга. Одну из первых попыток объяснить радугу как естественное природное явление сделал в 1611 г. итальянец Антонио Доменико. Его объяснении е противоречило библейскому, поэтому он был отлучен от церкви и приговорен к смертной казни, но в тюрьме помер, не дождавшись казни; его тело и рукописи были сожжены. Более полное объяснение дал французский ученый Рене Декарт в 1637 году; он опирался на идеи Доменико и законы преломления и отражения света в капельках дождя, но раскрыть, почему радуга цветная, а не черно-белая ученый не смог. Через 30 лет теория Декарта была дополнена английским физиком И.Ньютоном знаниями об явлении дисперсии.

Сообщение студента о гало

 Также одним из красивейших явлений природы является – гало . Если Солнце или Луна просвечивает через тонкие перисто-слоистые облака, состоящие из ледяных кристалликов на небе могут появиться световые явления – гало. Наиболее часто они имеют вид двух радужных кругов вокруг Солнца. Иногда виден горизонтальный круг, проходящий через Солнце; могут возникнуть на небе светлые дуги, столбы. Все формы гало – результат преломления солнечных или лунных лучей в ледяных кристалликах облака. Для возникновения гало необходимо, чтобы между Солнцем и наблюдателем была легкая пелена перистых облаков высокого яруса, состоящая из мельчайших ледяных кристалликов в форме шестигранных столбиков.