Урок в 9 классе : Дисперсия

Урок на тему "Дисперсия света. " 9 класс

учитель Тамарова Ирина Сергеевна

Цели урока:

 1. Образовательные:

• формирование понятий «абсолютный показатель преломления», «относительный показатель преломления», дисперсия света;
• формировать умение объяснять физические явления, зная закон преломления света;
• способствовать обучению школьников умению устанавливать взаимосвязи в изучаемых явлениях.

2. Развивающие:

• совершенствовать интеллектуальные способности и мыслительные умения учащихся;
• развивать умение видеть физические явления в окружающем мире.
• формирование умения применять теоретические знания для решения практических задач;

3. Воспитательные:

• формировать материалистическое мировоззрение учащихся, содействие в ходе урока формированию идеи познаваемости мира;
• воспитание самостоятельности, ответственности.
• развитие интереса к предмету и потребности к углублению и расширению знаний.

  Задачи:

• используя методы научного познания, объяснить природу дисперсионного спектра, применять полученные знания к объяснению атмосферных оптических явлений;
• формировать исследовательские умения: получать явление дисперсии, устанавливать причинно-следственные связи между фактами, выдвигать гипотезы, их обосновывать и проверять достоверность;
• реализовать потребности подростка  в общении, способствовать развитию качеств сотрудничества, мотивации в изучении физики;
• продолжить формирование образных и логических умений учащихся: анализировать, рассуждать, объяснять понятия, преобразовывать и творчески реконструировать учебный материал.

Оснащение урока:

• Оборудование: опыт по дисперсии света с призмами, ПК.

1. Мотивация познавательной деятельности

Как неожиданно и ярко, 
На влажной неба синеве,
Воздушная воздвиглась арка,
В своем минутном торжестве!
Один конец в леса вонзила,
Она полнеба обхватила,
И в высоте изнемогла.

– Как можно объяснить удивительное многообразие красок в природе?

– До 1666г считалось, что цвет – это свойство самого тела. С давних времен наблюдалось разделение цвета радуги, и было известно, что образование радуги связано с освещенностью дождевых капель. Существует поверье: кто пройдёт под радугой, тот на всю жизнь останется счастливым. Сказка это или быль? Можно ли пройти под радугой и стать СЧАСТЛИВЫМ? Разобраться в этом поможет одно удивительное физическое явление, благодаря которому можно видеть наш окружающий мир цветным. Почему  мы можем видеть красивыми цветы, удивительные краски картин художников: Почему мир дарит нам целую гамму различных по красоте и неповторимости пейзажей? Это явление – дисперсия. Давайте попробуем сформулировать тему нашего урока. (Учащиеся предлагают различные варианты темы урока)

Тема урока: Дисперсия света.

2. Актуализация знаний

Опыты  И.Ньютона  по дисперсии:– В 1666 году англ. физик Исаак Ньютон обратил внимание на радужную окраску изображений звезд в телескопе. Он заинтересовался этим явлением и поставил опыт.  Ньютон направил световой пучок малого поперечного сечения на призму. Пучок солнечного света проходил в затемненную комнату через маленькое отверстие в ставне. Падая на стеклянную призму, он преломлялся и давал на противоположной стене удлиненное изображение с радужным чередованием цветов.  Эту радужную полоску Ньютон назвал спектром (от лат.  слова spectrum - “вuдение”). Замечательно, что этот опыт пережил столетия, и его методика без существенных изменений используется до сих пор.

Около 300 лет назад Исаак Ньютон пропустил солнечные лучи через призму. Недаром на его надгробном памятнике, поставленном в 1731 году и украшенном фигурами юношей, которые держат в руках эмблемы его главнейших открытий, одна фигура держит призму, а в надписи на памятнике есть слова: «Он исследовал различие световых лучей и проявляющиеся при этом различные свойства, чего ранее никто не подозревал». Он открыл, что белый свет – это «чудесная смесь цветов».
Итак, что же сделал Ньютон? Повторим опыт Ньютона. Демонстрируется непрерывный спектр белого света.

Прежде чем разобраться в сути этого явления, давайте вспомним  о преломлении световых волн.

Фронтальный опрос:

• Какое явление называется преломлением света?
• Сформулируйте законы преломления света
• Чем вызвано преломление световых волн?
• Какую физическую величину называют абсолютным показателем преломления?
• Каков его физический смысл?
• Какая среда называется оптически более плотной или менее плотной?
• Как определяются показатели преломления через скорость света в средах?
• Где свет распространяется с большей скоростью?
• Какова причина уменьшения скорости света при его переходе из вакуума в среду, или из среды с меньшей оптической плотностью в среду с большей оптической плотностью?

– В чем состоит особенность прохождения светового пучка через призму?
1 вывод Ньютона: свет имеет сложную структуру, т.е. белый свет содержит электромагнитные волны разных частот.
2 вывод Ньютона: свет различного цвета отличается степенью преломляемости, т.е. характеризуется разными показателями преломления в данной среде.

Наиболее сильно преломляются фиолетовые лучи, меньше всего – красные.
Совокупность цветных изображений щели на экране и есть непрерывный спектр. Исаак Ньютон условно выделил в спектре семь основных цветов:
Порядок расположения цветов просто запомнить по аббревиатуре слов: каждый охотник желает знать, где сидит фазан. Резкой границы между цветами нет.
Различным цветам соответствуют волны различной длины. Никакой определенной длины волны белому свету не соответствует. Тем не менее, границы диапазонов белого света и составляющих его цветов принято характеризовать их длинами волн в вакууме. Таким образом, белый свет – это сложный свет, совокупность волн длинами от 380 до 760 нм.

4. Выводы из опытов:

• Скорость света зависит от среды.
• Призма разлагает свет.
• Белый свет – сложный свет, состоящий из световых волн различных цветов.

Дисперсия – зависимость показателя преломления и скорости света от частоты световой волны.

За счёт дисперсии происходит разложение белого света. В веществе же скорость света зависит от  частоты и показателя преломления.

n = c/v 

Вывод: В веществе скорость распространения коротковолнового излучения меньше, чем длинноволнового. Значит показатель преломления n для фиолетового света больше, чем для красного.
Механизм дисперсии объясняется следующим образом. Электромагнитная волна возбуждает в веществе вынужденные колебания электронов в атомах и молекулах. Так как дисперсия возникает вследствие взаимодействия частиц вещества со световой волной, то это явление связано с поглощением света – превращением энергии электромагнитной волны во внутреннюю энергию вещества. 
Разделение цветов в пучке белого света происходит из-за того, что волны разной длиной волны преломляются или рассеиваются веществом по-разному.

 При переходе волны из одной среды в другую изменяются и скорость, и длина волны, а частота колебаний остается неизменной.

Зная, что белый свет имеет сложную структуру, можно объяснить удивительное многообразие красок в природе.

Давайте вспомним,   почему мы видим окружающие тела? (О: Свет, падая на предметы, отражается и попадает в глаз человека). Откуда берется цвет непрозрачных предметов?

Трава и листья деревьев кажутся нам зелеными потому, что из всех падающих на них солнечных лучей они отражают лишь зеленые, поглощая остальные. Красный томат отражает только красные цвета, остальные же им поглощаются. 

Цвета непрозрачных тел определяется цветом тех лучей, которые они отражают. Кстати, человеческий глаз способен различить 250 цветов, которые образуются при смешивании основных цветов.

Лист белой бумаги отражает все падающие на него лучи различных цветов. Лист черной бумаги поглощает все падающие на него лучи различных цветов.

Вне нас нет никаких красок, есть лишь волны разных длин.

Пробовали ли вы когда-нибудь смотреть на мир сквозь цветные стекла?

 А сейчас посмотрим на наш город через зеленые очки.

Как же можно объяснить цвета прозрачных тел?

При пропускании белого света через окрашенное стекло оно пропускает тот цвет, в который окрашено. Это свойство используется в различных светофильтрах.

6. Первичный контроль усвоения знаний (Фронтальный опрос. Учащимся необходимо закончить утверждение)

• Призма не изменяет свет, а лишь… (разлагает)
• Белый свет как электромагнитная волна состоит из… (семи цветов)
• Световые пучки, отличающиеся по цвету, отличаются и по … (степени преломляемости)
• Наиболее сильно преломляется … (фиолетовый свет)
• Меньше преломляется… (красный свет)
• Красный свет, который меньше преломляется, имеет … в среде, а фиолетовый … (наибольшую скорость, наименьшую скорость)
• Фиолетовые лучи преломляются сильнее красных, следовательно, …(nф> nк)
• Дисперсия – зависимость … в веществе от частоты волны (скорости света). Зависимость показателя преломления света от … (частоты или длины волны) также называется дисперсией.

Вопросы для обсуждения:

• Как можно наблюдать явление дисперсии света?
• Чем объясняется разложение белого цвета на цветные пучки?
• На стеклянную призму направляют луч красного света. Будет ли наблюдаться разложение этого света на какие-либо цветные лучи?
• Наблюдается ли дисперсия света при прохождении через вакуум?
• Будет ли наблюдаться дисперсия, если свет переходит из одной среды в другую, обе среды имеют одинаковые показатели преломления?

Радуга — это оптическое явление, связанное с преломлением световых лучей на многочисленных капельках дождя. Однако далеко не все знают, как именно преломление света на капельках дождя приводит к возникновению на небосводе гигантской многоцветной дуги. 

        Дисперсия света в природе и искусстве

• Из-за дисперсии можно наблюдать разные цвета света.

После открытия дисперсии света основной величиной, определяющей цвет света, стала длина волны. Главный  цветоприемник – сетчатка глаза.

Цвет – есть ощущение, которое возникает в сетчатой оболочке глаза при её возбуждении световой волной определенной длины. Зная длину волны испущенного света и условия его распространения, можно наперед с  высокой степенью точности сказать, какой цвет увидит глаз.

Может быть так, что сетчатка глаза плохо воспринимает один из основных цветов или совсем на него не реагирует, тогда у этого человека нарушается цветоощущение. Такой недостаток зрения назван дальтонизмом.

• Радуга, чьи цвета обусловлены дисперсией, –  один из ключевых образов культуры и искусства.
• Благодаря дисперсии света, можно наблюдать цветную «игру света» на гранях бриллианта и других прозрачных гранёных предметов или материалов.
• В той или иной степени радужные эффекты обнаруживаются достаточно часто при прохождении света через почти любые прозрачные предметы. В искусстве они могут специально усиливаться, подчеркиваться.

8. Домашнее задание 

9.  Рефлексия (самооценка работы на уроке).

«Лист самооценки».

Попробуйте оценить свою работу на уроке по 10-бальной шкале.

1.Как я усвоил материал?

Получил прочные знания, усвоил весь материал -  9 - 10 баллов.

Усвоил новый материал частично - 7 - 8 баллов.

Мало, что понял, необходимо еще поработать - 4 – 5 баллов.

2.Как я работал? Где допустил ошибки?  Удовлетворен ли своей работой?

Со всеми заданиями справился сам, удовлетворен своей работой – 9 – 10 баллов.

Допустил ошибки – 7 – 8 баллов.

Не справился 4 – 6 баллов.