Повторение по теме «Волновая оптика»

Повторение по теме «Волновая оптика»

Урок разработан учителем физики МБОУ СОШ №74

Бровко Надеждой Юрьевной

Цель урока: закрепить ранее изученный материал; продолжить формирование умений проведения  эксперимента; способствовать формированию у учащихся  творческих способностей и приемов логической деятельности.

Задачи урока:

Образовательные:

• повторить с  учащимися дисперсию света,
• повторить с  учащимися интерференцию света,
• повторить с  учащимися дифракцию света,
• продолжить формирование умений решать творческие задачи.

Развивающие:

• продолжить формирование умений устанавливать причинно-следственные связи между фактами, выдвигать гипотезы, обосновывать их и проверять достоверность,
• отработка элементов дедуктивного метода познания,
• развитие эмоций учащихся путем создания в ходе урока состояния занимательности, парадоксальности,
• способствовать выработке умений самостоятельно пополнять свои знания на примере работы с учебным оборудованием.

Воспитательные:

• содействовать формированию научного мировоззрения учащихся на основе обобщения результатов эксперимента,
• содействовать воспитанию коллективизма при работе учащихся в группах,
• содействовать в ходе урока формированию идеи позновательности мира.

Тип урока: урок углубления, обобщения и систематизации знаний.

Форма урока: урок-исследование.

Формы обучения:

·         фронтальная экспериментальная работа,

·         индивидуальная работа,

·         групповая работа.

Оборудование: оборудование для экспериментальных работ

Методы: проблемно-эвристические

·         Мозговой штурм,

·         Эвристическая беседа.

Ход урока:

1.Организационный момент.

Приветствие, сообщение целей урока.

    2.Актуализация знаний. Интересные задачи (Фронтальный опрос).

1. И нефть, попав из бака в водоем,

    Павлиний хвост внезапно распустила.

    Она об органическом своем

    Происхожденье снова загрустила.

                                       Л.Н.Мартынов. Гиперболы.

Почему нефть на поверхности воды окрашивается в радужные цвета?

2.Сомненье, вера, пыл живых страстей –

   Игра воздушных мыльных пузырей:

   Тот радугой блеснул, а этот – серый…

    И разлетятся все! Вот жизнь людей.

                                         Омар Хаям. Рубаи.

Почему одни мыльные пузыри имеют радужную окраску, а другие – нет?

(Пленка сначала бесцветная, так как имеет приблизительно равную толщину. Затем раствор во внутреннем слое пленки постепенно стекает вниз, нижняя часть пленки утолщается, а верхняя становится тоньше. В это время появляется радужная окраска).

3. Правитель города Гудвин на вопрос Элли, где он взял столько зеленого мрамора, отвечает: «В моем городе не больше зеленого, чем во всяком другом. Тут все дело в зеленых очках, которые никогда не снимают мои подданные».

Какого цвета кажутся красные цветы через зеленое стекло?

3. Решение экспериментальных задач.

3.1. Постановка познавательной задачи

Учитель: Луч света не проходит через два скрещенных поляроида. Но если между ними поместить листок чистого целлофана, то свет частично пройдет сквозь поляроиды, причем количество прошедшего света будет зависеть от ориентации листка целлофана. Если же вместо целлофана взять тонкую полиэтиленовую пленку, то свет будет проходить через скрещенные поляроиды очень слабо. Однако если пленку растянуть, то можно добиться довольно большого пропускания. Давайте проверим это на опыте.

3.2.Экспериментальная работа (индивидуальная работа).

Цель работы: наблюдение поляризации.

Оборудование: два поляроида, листок целлофана, тонкая полиэтиленовая пленка.

        1)Помещаем листок целлофана между скрещенными поляроидами; поворачиваем        целлофан и наблюдаем прохождение света.

        2)Помещаем между поляроидами полиэтиленовую пленку; затем немного растягиваем пленку и наблюдаем прохождение света.

3.3.Коллективное обсуждение результатов опытов под руководством учителя (эвристическая беседа).

Учитель: Давайте ответим на вопросы:

1. В чем принципиальное различие  между целлофаном и нерастянутой пленкой и чем можно объяснить разницу в пропускании ими света?
2. Как растягивание меняет оптические свойства пленки?

(Ответ:В листе целлофана можно выделить две характерные оси. Свет, поляризованный вдоль одной из них, преломляется с одним коэффициентом преломления; свет поляризованный вдоль другой, имеет коэффициент преломления, отличный от первого. Если направление поляризации падающего света лежит между этими осями, то в целлофане луч света расщепляется на два луча. При выходе из целлофана фазы этих двух лучей оказываются различными. Таким образом, целлофан поворачивает плоскость поляризации проходящего через него света. Если между поляроидами поместить целлофан, то плоскость поляризации света, прошедшего через первый поляроид, в целлофане повернется. По этому часть света пройдет через второй поляроид.

В нерастянутой полиэтиленовой пленке нельзя выделить такие же направления. Но когда пленку растягивают, молекулы в ней распутываются и вытягиваются в направлении растягивания пленки, превращаясь в поляризационные фильтры.)

3.4.Постановка новой познавательной задачи

Учитель: Если вы посмотрите на отражение в запыленном зеркале небольшой лампочки (она должна находиться прямо перед вами), то увидите, что это отражение окружено радужной каемкой. В чистом зеркале такая каемка не возникает – зеркало обязательно должно быть пыльным или слегка загрязненным.

3.5.Экспериментальная работа (индивидуальная работа).

Цель работы: наблюдение интерференции.

Оборудование: зеркало, по поверхности которого предварительно покатали шарик из пластилина, фонарик.

        1)Освещают зеркало фонариком и наблюдают радужную каемку вокруг отражения в зеркале.

3.6.Коллективное обсуждение результатов опытов под руководством учителя (эвристическая беседа).

Учитель: Давайте ответим на вопросы:

1. Почему появляется каемка?
2. Сколько в ней полосок каждого цвета?
3. Почему зеркало непременно должно быть пыльным или грязным?

(Ответ: Рассмотрим два луча. Один рассеивается на частице пыли, а затем отражается от зеркала, как обычно. Другой вначале отражается от зеркального слоя, а затем рассеивается на той же пылинке. В результате пути, которые походит каждый из лучей, различны. Поэтому на зеркале наблюдается интерференционная картина.)

3.7.Экспериментальная работа (индивидуальная работа).

Цель работы: наблюдение дифракции.

Оборудование: вилка, источник света.

         1) Сведите почти вплотную большой и указательный пальцы, посмотрите на источник рассеянного света, вы увидите темную линию.

         2) Множество таких темных линий вы можете увидеть, если посмотрите между зубцами вилки, поворачивая ее при этом.

3.8.Коллективное обсуждение результатов опытов под руководством учителя (эвристическая беседа).

Учитель: Давайте ответим на вопросы:

1. Чем объясняется появление этих темных линий?
2. Будут ли изменяться расстояния между линиями в зависимости от угла поворота вилки? Если да, то как?

(Ответ: Наблюдается интерференционная картина, возникающая при дифракции света на щели между пальцами. Свет, проходящий через один участок щели (непосредственно рядом с пальцем), ослабляется в результате интерференции со светом, проходящем через другой участок ( лежащий чуть дальше от пальца), и наблюдатель видит темную линию.)

4.Решение качественных задач. (Интересные задачи. Работа в группах).

4.1.Решение задач по группам.

Задача для 1-й группы:

       Если вы встанете на горе спиной к солнцу и посмотрите в расстилающийся перед вами густой туман, то увидите радужную каемку вокруг тени вашей головы. Эти цветные полоски могут даже иметь форму замкнутых колец. Они называются ореолом. Когда видишь это прекрасное  «священное» сияние, окружающее твою голову, на мгновение ощущаешь себя божеством.

• Как объяснить такое удивительное явление?
• Почему возникают ореолы?
• Почему ореол окружает тень головы?
• В какой последовательности расположены цвета в каждом кольце?

Задача для 2-й группы:

      Полупрозрачные белые облака медленно скользят перед Луной. И каждый раз, когда новое облако закрывает Луну, мы видим вокруг Луны чудесные разноцветные кольца, диаметр которых лишь в несколько раз больше диаметра Луны. Это венцы. Аналогичные явления можно видеть и вокруг фонарей и Солнца.  

• Почему Солнце и Луна порой бывают окружены яркой полоской – венцом?

Обычно венец – это просто белая полоска вокруг светила; однако иногда за белой полоской следует голубая, потом зеленая и красная. Если вам повезет, то вы сможете увидеть даже два таких спектра.

• Чем вызвано это свечение?
• Почему венец не всегда бывает многоцветным?
• Чем определяется ширина венца?
• Можно ли предсказать расположение цветов в венце?

Задача для 3-й группы:

      Если вы посмотрите на гладкий, матово – черный листок бумаги под углом 45 к направлению падающего солнечного света, то увидите разноцветные зернышки – точки, пляшущие по бумаге. Подобные узоры лучше наблюдать в луче лазера, но солнечный свет для нас гораздо доступнее. И в этом и в другом случае при повороте головы наблюдаемая картина смещается. Интересно заметить, что она может сдвигаться как в ту же сторону, куда поворачивается голова, так и в противоположную, и это зависит от того, какое у вас зрение: страдаете ли вы близорукостью, дальнозоркостью или имеете нормальное зрение.

• Чем вызываются точечные узоры и почему в солнечном свете они кажутся окрашенными?
• Как объяснить смещение узоров и его зависимость от характера вашего зрения?

Задача для 4-й группы:

        На оконном стекле  автобуса, троллейбуса можно наблюдать темные и светлые полосы.

• Как объяснить это явление?
• Почему у полос нет спектральной окраски?

4.2. Коллективное обсуждение результатов решения задач под руководством учителя (эвристическая беседа).

Учащиеся, помогая друг другу, отвечают на вопросы задач.

Ответы:

1-я группа: Ореол возникает в результате обратного обратного рассеяния света ( в сторону источника) малыми каплями воды, размеры которых близки к длине волны видимого света. Свет, который возвращается обратно к источнику, входит в каплю сбоку и сбоку же выходит, претерпев отражение внутри капли, а также обогнув каплю вдоль ее поверхности. Угол обратного рассеяния зависит в некоторой степени от длины падающего света, поэтому вокруг тени головы наблюдателя образуются отчетливо окрашенные кольца. Так как угол рассеяния зависит также от размера капель, цветные кольца не появляются в том случае, когда капли в облаке сильно отличаются по размерам.

2-я группа: Наблюдается дифракция света. Облака состоят из капелек воды. Проходя через капли, свет претерпевает дифракцию. Расхождение лучей при этом зависит от величины капли. Множество капель не изменяет картину, а только усиливает ее. Ширина ореола зависит от величины капель: чем меньше капельки, тем шире ореол. Если капли одинаковые по размеру, то удается различить кольца различных цветов, причем наружные кольца соответствуют более длинноволновому излучению (красный цвет), а внутренние – коротковолновому (синий цвет).

3-я группа: «Пляшущие» точки представляют собой интерференционную картину, которая создается параллельным пучком, диффузно рассеиваемым на очень тонкой структуре листа бумаги. Смещение картины при движении наблюдателя объясняется параллаксом, который обусловлен тем, что глаза наблюдателя не сфокусированы на рассеивающей поверхности. Например, если рассеивающая поверхность находится на расстоянии нескольких метров от наблюдателя, то его глаза сфокусированы перед рассеивателем.  Когда наблюдатель поворачивает голову, например влево, то из – за параллакса интерференционная картина сдвигается вправо.

4-я группа: На стекле  имеются царапины. Стекло с царапинами – это своеобразная дифракционная решетка, на которой дифрагирует свет фонарей, отклоняясь перпендикулярно им. В результате можно видеть два пучка света, исходящих от источника света. Окраски нет потому, что период рассматриваемой решетки непостоянен, в результате чего получается сложение спектральных цветов, дающее, как известно, белый цвет.

5.Подведение итогов урока. Рефлексия.

Учитель: Продолжите фразы:

·         Сегодня на уроке я узнал…

·         Больше всего мне сегодня запомнилось…

·         Самым интересным было…

·         Очень трудно было…

6. Домашнее задание:

• [ 1 ] – Повторить §66, 68,71,72,73.
• Составить задачи на основе литературных произведений.

Необходимые инструменты: оборудование для лабораторных работ (поляроиды, листок целлофана, тонкая полиэтиленовая пленка; зеркало, фонарик; вилка, источник света)

Литература:

• Физика. 11 класс: Учеб. для общеобразоват. учреждений: базовый и профил. уровни / Г.Я. Мякишев, Б.Б.Буховцев; под ред. В.И.Николаева, Н.А.Парфентьевой. – 17-е изд., перераб. И доп. – М.: Просвещение,2008.
• Булат В.Л. Оптические явления в природе. – М.: Просвещение,1974.
• Тарасов А.В. Физика в природе. – М.: Просвещение,1988.
• Уокер Дж. Физический фейерверк: – 2-е изд. Пер. с англ. Под ред. И. Ш. Слободецкого. – М.: Мир, 1988.