Методическая разработка открытого урока "Интерференция".

Министерство образования и науки Хабаровского края

Краевое государственное бюджетное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Дальневосточный техникум геодезии и картографии (ДВТГиК)»

Предметно-цикловая комиссия

 «Математических и естественнонаучных дисциплин»

ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА

Методическая разработка открытого урока

для преподавателей

Составитель: Лешкевич О.П.,

преподаватель физики

г. Хабаровск

2013

Оглавление

Аннотация                                                                                                 2ст.

Введение                                                                                                   3  ст

Ход урока                                                                                                 6 ст

Список литературы.                                                                                15 ст.

Аннотация

Данная методическая разработка предназначена для преподавателей.  Она показывает и раскрывает одну из форм занятий « Урок – игра». Урок обобщения знаний комбинированный урок по теме « Интерференция света»

Данная методика позволяет систематизировать большой объем знаний по данной теме, формирует практический взгляд на теоретическую тему « геометрическая и волновая физика». Данный урок производится по учебной дисциплине « Физика» на первом курсе 2 семестре «Отражение света. Преломление света. Интерференция. Когерентность». Урок производится во всех группах  1 курса:

021301. Картография

120101. Прикладная геодезия.

230401. Информационные системы (по отраслям).

Введение

Современный  человек постоянно  накапливает  знания об этом удивительном  физическом свойстве волн, как интерференция волн. Примерно с начало средних веков оптика начала проникать в жизнь человеческой цивилизации. В первую очередь оно стало использоваться для приготовления увеличительных стекол в примитивных астрономических приборах – телескопах, которые использовал Галилео Галилей и Коперник, в подзорах трубах которые использовали мореплаватели. Но когда была изобретена линза и  с её помощью стали  получать  новую информацию о световой волне и её физических свойствах на больших расстояниях влияния различных сред прохождения света: появилось и объяснение этому в законах Томаса Юнга, Исаака Ньютона, Христьяна Гюйгенса. Но отдельное внимание заслуживает явление такое, как интерференция, которая представляется как явление возникающие при наложении волн света  ( свет, тень) или отставании ( игра света) двух волн от различных источников.   

Одно из важнейших практических применений просветление оптики. правленое на увеличение или уменьшение интенсивности света, отражающегося от поверхности  деталей  ( линз, призм, зеркал) или частей механизмов.

Так особое место в применении  интерференции занимает место при прохождении света через линзы или призмы. Так, например, в подводных лодках при установлении перископов  было установлено, что свет, проходя через сложную систему линз, отражается от многих поверхностей и теряется до 50% в  системах линз при вхождении в них света.  В результате этого, ухудшается качество изображения. 

Для устранения этого дефекта оптической системы и применялся метод просветления оптики. Сущность заключается в том, что поверхности оптических приборов покрываются тонкими пленками, создающие  интерференционные явления.

  Так же интерференция используется для проверки качества обработки поверхностей и  является  основой рентгеноструктурного анализа решеток твердых тел, сплавов и чистых веществ.

Так же успешно интерференция успешно применяется в голографии.  Явление интерференции  дает возможность объемных изображений предметов – голографии., Голография – способ записи и восстановления поля волн на основе интерференции их (опорного и предметного пучка). Для записи нужны когерентные волны, например, лазера. Одна волна идет от источника прямо, вторая– отстает  от предмета и интерферирует с первой или отражаемой зеркалом. Ее информация о предмете записывается на фотопластинку в виде интерференционной картины – голограммы. Для восстановления изображения, закодированного в ней, ее освещают тем же когерентным светом, что и при записи. Для цветного изображения используют три  монохроматические волны . Голограммы с тонким фотослоем называют двухмерными. Трехмерные – объемные голограммы благодаря интерференции через пластину восстанавливаются и обычным светом. Сейчас уже на батарейках телефонов (Нокиа и др.) против подделки помещают голограмму с информацией, которая дает объемный вид в обычном свете. Оптическая голография используется также для изучения поверхностей и деформаций, в без линзовой оптике, для фокусирования пучков светадо10 м диаметра. Кром Световые волны используются и акустические, звуковые и ультразвуковые, проникающие сквозь непрозрачные предметы, в медицине и технике, геофизике, для изучения внутренних органов, сосудов и опухолей, земной коры и морского дна, поиска ископаемых. .

И на сегодняшний  день трудно представить работу фотоаппаратов и кинопроекторов, и других оптических приборов содержащих оптические устройства без интерференции.

Так как же происходит процесс интерференции?. 

Проще всего понять природу интерференции света опираясь на колебательные процессы сомой волны. Которые создают когерентные волны основываясь на условиях максимумов и минимумов.

.Это расширяет возможности человека, совершенствует его инструменты и гарантирует ему постоянное развитие и движение вперёд в будущее, а многие задачи со временем уже перестают казаться невыполнимыми.

Тема урока Интерференция света.

 Тип урока:  изучение нового материала.
 

Форма урока: комбинированный урок. 

Место проведения:  кабинет

Цель:  дать понятие когерентности волн, интерференции волн, разъяснить условия максимума и минимума и интерференции картин в проходящем и отражающем свете.

• Задачи:
  образовательные: организовать деятельность учащихся на получение знаний учащихся об особенностях распространения света на границе раздела двух сред, познакомить учащихся с законами преломления света. Закрепление навыков решения качественных, расчетных и экспериментальных задач. Формирование умения применять теоретические знания для решения практических задач; проводить наблюдения, планировать и выполнять эксперименты, выдвигать гипотезы и строить модели, применять полученные знания по физике для объяснения разнообразных физических явлений и свойств веществ; практического использования физических знаний; оценивать достоверность естественнонаучной информации;

Развивающие:

• формирование  качественного  мышления;

воспитывающие:

• развитие интереса к предмету и потребности к углублению и расширению знаний. развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в процессе приобретения знаний и умений по физике с использованием различных источников информации и современных информационных технологий;
• воспитание убежденности в возможности познания законов природы; использования достижений физики на благо развития человеческой цивилизации; необходимости сотрудничества в процессе совместного выполнения задач, уважительного отношения к мнению оппонента при обсуждении проблем естественнонаучного содержания; готовности к морально-этической оценке использования научных достижений, чувства ответственности за защиту окружающей среды;

Оборудование: мультимедиа – проектор,  акварельные краски, глицерин, одноразовая посуда, химическая  посуда, мыльный раствор.

 Этапы хода урока

1. Организационный период:

Цель. Нацеливание учащихся на работу в  группах. Группа  заранее поделена на  подгруппы. В подгруппе по 4 человека  (7 минут)

Преподаватель

Здравствуйте. Без физических знаний человек не может сформироваться как гармоническая личность. Поэтому давайте продолжим осваивать физику, каждый раз добывая новые и новые знания, которые помогут в изучении других предметов и в нашей практической жизни.

Далее читает четверостишье.

На берегу сидим вдвоем, 
Глядим в прозрачный водоем.
Песчинка дна - и та видна. 
Скажи: какая глубина?

Далее обучающийся зачитывает:
«Здесь мне по шею», - я сказал.
Прыг вниз, а дна-то не достал.
Вот вынырнул из-под воды.…Но почему ошибся вдруг?

Преподаватель:

Как вы думаете, почему это произошло?
Какова тема нашего сегодняшнего урока? ……..

Учащиеся повторяют тему урока.

2. Подготовительный период 15 мин

Преподаватель:

Давайте рассмотрим те предметы, которые расположены у нас на партах.

Это тюбики с акварельными красками, емкости различные по объёму. Емкость с шампунем или жидким мылом. Ёмкость с глицерином. Тесты с заданиями с вопросами по « Закону распространения света»  «Дисперсия света»

6 вопросов по 1,5 -2 мин на каждый ответ

Учащиеся знакомятся с заданием.

Преподаватель

Прежде чем преступить к новому уроку, давайте вспомним, что мы проходи ли на предыдущих уроках в этом нам поможет тест.

Учащиеся в течении 10минут работают над тестом1. Угол падения луча на зеркало 30⁰. Угол отражения луча равен. (1 балл)                1,5 мин

1 0 ⁰       2.30⁰      3 45 ⁰  4. 60⁰

2. Относительный  показатель  преломления  равен отношению: (2 балла)                  2 мин

1 угла падения к углу преломлен                                                                        16          2)  синус угла преломления к синусу угла падения                                                        3) косинус угла падения к косинусу угла преломления                                                4) синус угла падения к синусу угла преломления

3. Скорость света в вакууме  (1балл)  1мен

1. 2,4 x 10 ³м/с     2. 3 x 10⁶ км/с      3. 3,6 x 10 ⁶ м/с    4. 10 x 10 ⁶ м/с

4Длина световой волны 6 * 10 ^-3 .Частота колебания светового вектора  в ней равна? (2 балла) 3 мин

1. 1. 8 x 10 ¹⁵  Гц  2. 2.5 x 10 ¹⁶ Гц    3 .9 x 10 ¹² Гц       4 .5 x 10 ⁹ Гц

5. Наибольшей частотой обладают волны (2 балла) 2,5 мин

1. синего цвета. 2. оранжевого цвета.     3.зелёного цвета. 4. Желтого цвета

После работы над тестом учитель говорит (5 минут)

- Доварите сравним  ответы друг у друга.

( после сравнения ответов)

А теперь я зачитаю правильные ответы.

У кого сошлись все 6 ответа  оценка  -«5»

 4 – 5  ответа  оценка  - «4»

 3ответа оценка  соответственно

3.Введение нового материала  (20 минут)

Дается понятие преломления света. Формулируются законы преломления

Преподаватель с помощью мультимедиа

Объясняет новый материал.
Информационная деятельность.
Преподаватель  сообщает, что при переходе из одной среды в другую луч света меняет направление на границе этих сред и подтверждает свои слова демонстрационным экспериментом или мультмедийном изображением эксперимента.              

 

1802г. Английский физик Томас Юнг поставил опыт, в котором наблюдалась интерференция света. 

По ходу объяснения материала  преподавателем учащиеся изображают у себя в конспектах. Воспринимают информацию, сообщаемую учителем

Далее рассматриваются особенности перехода луча из одной среды в другую, различные по плотности.

 (рис. 2.Переход лучей из оптически менее плотной среды в  оптически более плотную)
                 

  Рис. 3.  Переход лучей из оптически более плотной среды в менее плотную

Рис. 4. Ход лучей перпендикулярно поверхности

   

Интерференция волн 

– это явление наложения когерентных волн
- свойственно волнам любой природы (механическим, электромагнитным и т.д.)

Когерентные волны - это волны, испускаемые источниками, имеющими одинаковую частоту и  постоянную разность фаз.

При наложении когерентных волн в какой-либо точке пространства амплитуда колебаний (смещения) этой точки будет зависеть от разности расстояний от источников до рассматриваемой точки. Эта разность расстояний называется разностью хода.
При наложении когерентных волн возможны два предельных случая:
Условие максимума:

4. Демонстрационные  опыты  (20 минут)

Преподаватель говорит после презентации фильма о дифракции света

Теперь давайте проведем пару опытов по  преломлению света в различных средах.

Опыт 1

 1) Учащиеся смешивают простую  воду, находящуюся в одноразовых стаканах с мыльным раствором испускают мыльные пузыри. (У какой группы получаются пузыри  большие и дольше сохраняются, та подгруппа получает соответствующий балл).

Преподаватель.

Ну вот,  Вы видите пример дифракции света. Мыльный пузырь. Лучи  света, преломляясь на границе двух сред играют разными цветами радуги. Давайте, продолжим наш опыт.

1) Необходимо смешать мыльный раствор с глицерином и снова выдувать пузыри.          Результат они должны получится,  более плотными  и не взрываться при попадании на пол.

Опыт 2

Берётся прозрачный  химический стакан с прозрачной водой, и окрашиваем его в красный цвет. Внутрь этой жидкости помещаем капиллярную трубку с окрашенным синим раствором. Задание, какой цвет мы получили. Можно   п экспериментировать   с различными цветами.

 Закрепление нового материала. (На каждый вопрос  по 1.5 минуты обдумывания)

1. Какие волны являются когерентными?

2. Условия максимума и минимума когерентных волн?

3. Что называют интерференцией света?

4.Могут ли интерферировать световые волны,  идущие от двух электрических ламп накаливания?

6.Формулирование выводов урока

Узнали ли мы сегодня что-то новое?
- Легко ли справились с заданиями?
- Какие  были затруднения?                                                                                          - Что вам непонятно по данной теме?

7.Постановка дом. задания.

А) Изобразите луч, входящий из воздуха в воду.

Б)  Изобразите входящий изо   льда в воду

 В)  Изобразите луч, входящий в призму и   выходящий из призмы.

Литература.

1. В. Ф Дмитриева « Физика».  12 –е издание издательский центр «Академия» 2010г.

2. О.Ф Кабордин. Справочное пособие по физике»  издательство «Экзамен» Москва 2013г.

3. Касаткина И. Л. « Физика для абитуриентов»   издательство « Феникс» Растов – на – Дону.

4. Г.Я Мякишев « Физика -11» издательство  « Просвещение» Москва. 2010г