Презентация по физике на тему "Геометрическая оптика вокруг нас" 11 класс

Методическая разработка по предмету

ФИЗИКА

урок по теме

 "Законы отражения и преломления света. Обобщение"

составитель: учитель

 высшей квалификационной категории

Кожевникова Наталия Григорьевна

 МОУ "СОШ № 1" г.о. Электросталь

Тема урока: «Законы отражения и преломления света. Обобщение».

Цель урока: обеспечить в ходе урока повторение основных понятий геометрической оптики, законов распространения, отражения и преломления света.

Образовательная: дать обобщение законов отражения и преломления света; закрепить материал с помощью решения задач и проверочных тестов; увидеть практическое проявление законов оптики в окружающем мире.
Развивающая: продолжить формирование умений устанавливать причинно-следственные связи между фактами, выдвигать гипотезы, их обосновывать и проверять достоверность.
Воспитательная: продолжить формирование познавательного интереса к изучению  физики; коммуникативных умений.
Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, на каждой парте -  материалы для решения задач по ходу урока и проведения тестов (приложения 1 и 2) - распечатано на листах бумаги,  компьютерная презентация.

Ход урока.

Организационный момент.

Сегодня на уроке мы закрепим полученный материал по теме "Законы отражения и преломления света". Вам будут предложены сначала вопросы к параграфам, затем, после прохождения теста по теме, попробуем увидеть, как порой неожиданно и увлекательно проявляются эти физические законы в окружающем нас мире.

1 этап. Опрос (для всех учащихся).

1. Привести определения законов отражения и преломления света.

2.  Почему нельзя использовать плоское зеркало в качестве киноэкрана?

3. Каков физический смысл показателя преломления? Чем отличается относительный показатель преломления от абсолютного?

4. Почему тень ног человека на земле от фонаря резко очерчена, а тень головы более расплывчата?

2 этап. Решение тематического теста (для всех учащихся), приложение №1.

3 этап. Рассмотрение интересных примеров проявления законов геометрической оптики в природе и в быту. Презентация.

Каждый слайд этой презентации ставит перед вами вопрос-загадку, которую вы должны разгадать, пользуясь полученными знаниями по данной теме. Попробуйте рассуждать при ответе, применяя понятия законов отражения, преломления света, коэффициента преломления, зеркального отражения.

слайд 1 - название.

слайд 2 - вопрос о человеке-невидимке.

слайд 3 - пояснение: Человек мог бы стать невидимым, если бы коэффициент преломления его тела оказался равным коэффициенту преломления воздуха (который чуть больше 1). 
При большем коэффициенте преломления тела лучи света, проходящие сквозь человека-невидимку, несколько преломлялись бы и искажение изображений находящихся за человеком предметов (особенно заметное при его движении) делало бы его присутствие заметным. Для того чтобы человек мог видеть, он должен поглощать некоторое количество света. Такое поглощение должно быть достаточно малым, чтобы человек не был виден как какая-то «тень». Таким образом, чтобы человек мог видеть, но не быть видимым, коэффициент преломления его тела должен выражаться комплексным числом, действительная часть которого близка к 1, а мнимая достаточна для того, чтобы поглощалось количество света, необходимое для зрения, но не слишком велика, т. е. чтобы поглощение света телом не стало заметным. 

Слайд 4 - пояснение:  Плащ-невидимка работает совсем не так, как шапка или эликсир: не меняя свойств предмета, он может направить лучи света в обход и заставить стороннего наблюдателя видеть только то, что находится позади. Сегодня субстанции с такими свойствами уже есть: это метаматериалы с отрицательным углом преломления, который заставляет лучи света огибать объект и делает его невидимым глазу.

Первопроходцем в области создания таких метаматериалов стал физик Имперского колледжа в Лондоне, сэр Джон Пендри. В середине 90-х он предположил, что достижение нужного угла преломления возможно не столько за счет химического состава молекул, сколько за счет их расположения. Ученый исходил из всем известного факта: на границе сред волны могут отражаться или преломляться, а внутри среды — поглощаться или проходить сквозь нее. Он предложил использовать материалы, в состав которых входит металл (проводник электричества) и диэлектрик. Тем не менее, когда в 2006 году дошло до опытов, выяснилось, что метаматериалы Пендри делают предметы невидимыми только в инфракрасном диапазоне. Тогда профессора Мичиганского университета Елена Семушкина и Сян Чжан предложили отказаться от металла и использовать только диаэлектрики: например, одноосные кристаллы, для которых характерно двойное лучепреломление при всех направлениях падающего света, кроме одного.

Чтобы сделать плащ-невидимку, такие кристаллы начали исследовать физики из Бирмингема. Вскоре им удалось создать материал с одноосными кристаллами нитрида кремния на прозрачной нанопористой подложке оксида кремния. Когда все кристаллы оказались на подложке, в них проделали отверстия нанометрового диаметра. В результате получилось гладкое оптическое зеркало, которое способно скрывать объекты в видимом диапазоне. Именно такую технологию, возможно, использовали канадские создатели военных «исчезающих плащей», которые пока держат состав своего материала в секрете.

Слайд 5 - Вопрос о расстоянии до рыбы под водой.

Слайд 6 - Объяснение данного явления. Предложено решение задачи 1 из приложения 2.

Слайд 7 - Действие большинства «односторонних» зеркал обусловлено тем, что одна их сторона (скажем, обращенная в комнату, где находится допрашиваемый) освещена ярче, чем другая (обращенная в комнату, где находится человек, наблюдающий за преступником). Часть света, падающего на стекло из ярко освещенной комнаты, отражается передней и задней поверхностями стекла. Если с другой стороны стекла достаточно темно, то преступник видит только отраженный свет, и стекло кажется ему зеркальным (Слабое изображение наблюдающего теряется на фоне мощного светового потока, отраженного стеклом.). К наблюдающему же сквозь стекло приходит достаточное количество света, и он отчетливо видит преступника. Зеркальный эффект еще более усиливается, если стекло покрыто тонким слоем металла. Благодаря этому увеличивается количество света, отраженного к преступнику, но вместе с тем количество проходящего света оказывается достаточным для наблюдения. 

Слайд 8 -вопрос о искривлении лазерного луча в воде с сахаром.

Слайд 9 - объяснение данного явления. Решение задачи 2 из приложения 2.

Слайд 10 - вопрос о пеликане.

Слайд 11 - объяснение.

4 этап. Завершение. Рефлексия.

Сегодня на уроке мы постарались узнать еще раз то, что уже знаем, то есть углубить и оживить имеющиеся у нас сведения из учебника, научиться распоряжаться этими знаниями и постараться их применить к некоторым необычным ситуациям. Надеюсь, что вам это удалось.

Домашнее задание. Повторить § 45-48, стр. 178 - задачи 4,5,стр. 190- задача 6.

Приложение № 1

Тест “ Законы отражения и преломления света»

1.Каким должен быть угол падения светового луча, чтобы отраженный луч составлял с падающим угол 50°?

А. 20°. Б. 50°. В. 25°.

2. Перед вертикально поставленным плоским зеркалом стоит человек. Как изменится расстояние между человеком и его изображением, если человек приблизится к плоскости зеркала на 1 м?

А. Увеличится на 1 м.

Б. Уменьшится на 1 м.

В. Уменьшится на 2 м.

3. При переходе луча света из первой среды во вторую угол падения равен 60°, а угол преломления 30°. Каков относительный показатель преломления второй среды по ношению к первой?

А. 2. Б. √3. В. 0,5.

4. Показатели преломления воды, стекла и алмаза отно­сительно воздуха равны: 1,33; 1,5; 2,42. В каком из этих веществ предельный угол полного внутреннего отраже­ния имеет минимальное значение?

А. В воде. Б. В стекле. В. В алмазе.

5. Под каким углом из вакуума должен падать световой луч на поверхность вещества с показателем преломле­ния, равным √3, чтобы угол преломления был в 2 раза меньше угла падения?

А. 60°. Б. 30°. В. 90°.

6. Как изменится угол между падающим и отраженным лучами света, если угол падения уменьшится на 10°?

А. Уменьшится на 5°. Б. Уменьшится на 20°. В. Увеличится на 10°.

7. Предмет находится от плоского зеркала на расстоянии 10 см. На каком расстоянии от предмета окажется его изо­бражение, если предмет отодвинуть от зеркала еще на 15см?

А. 0,2 м. Б. 0,5 м. В. 0,7 м

Приложение № 2

Задача 1. Мальчик старается попасть палкой в предмет, находящийся на дне ручья глубиной 40 см. На каком расстоянии от предмета палка попадет в дно ручья, если мальчик, точно прицелившись, двигает палку под углом 45⁰ к поверхности воды?

Задача 2. Вечером луч света от уличного фонаря падал под некоторым углом на поверхность воды в пруду. В морозную ночь пруд стал покрываться слоем прозрачного льда, который постепенно нарастал. Как изменялся ход луча в воде? Показатель преломления льда несколько меньше, чем воды.