Дисперсія. Розкладання світла на спектральний склад.

9-й клас

 Урок № 28

Тема. Розкладання білого світла на спектральний склад світла

Мета:

• Навчальна - ознайомити учнів із явищем дисперсії, навчити  характеризувати кольорову гаму світла, ввести поняття спектра; експериментально отримати кольорову гаму світла, звернути увагу учнів на практичне використання даного навчального матеріалу.
  Розвиваюча - розвиток загальних знань і цілісного уявлення про фізичні явища; сприяння розвитку волі, наполегливості під час навчання, розвитку пам’яті (уяви, технічного мислення, самостійності), формування ключових компетентностей: природничої, інформаційно-цифрової; предметної: природничо-наукової.
• Виховна- розвивати пізнавальні інтереси учнів, цікавість; виховувати цілеспрямованість, творче ставлення до роботи на уроці.
  Обладнання: джерело світла, щілина, скляні призми, мультимедійна презентація до уроку, посудина з водою, спектроскоп, фарби, смужки паперу трьох кольорів.

Тип уроку: урок вивчення та засвоєння нових знань та вмінь.

План уроку

1.Організаційний момент(1 хв.)

2. Оголошення теми уроку (2 хв)
3.  Актуалізація опорних знань (5 хв.)
4. Мотивація навчальної діяльності.(2 хв.)
5. Вивчення нового матеріалу(27 хв.)
6. Узагальнення, закріплення вивченого матеріалу (5 хв.)
7. Підсумок уроку (2 хв.)
8. Домашнє завдання(1 хв.)

Хід уроку

1 Організаційний момент.

Доброго дня, діти! Сьогодні урок фізики проведу у вас я. Мене звати Олена Олександрівна. Працювати будемо в групах. Назва груп відповідає обраній темі: зелені, червоні, сині.

2. Оголошення теми уроку

Діти, сьогодні на уроці ми  будемо говорити про кольори та світло.

Світло завжди зачаровувало людину і в той же час здавалося їй нерозгаданою загадкою. Ніщо в природі не було таким загадковим, жодний свій секрет природа не зберігала так старанно, як секрет про те, що ж являє собою світло насправді. Ось чому у фізиці його часто називають «найтемнішою плямою». На нашому уроці ми розкриємо таємниці світла. Тема нашого уроку
(учні записують тему уроку в робочі зошити) Дисперсія.

Звертаю вашу увагу на те, що під час уроку ви ознайомитесь з новими поняттями: дисперсія, спектр, доповняльні кольори, спектроскоп. Виконуючи різні види діяльності, зробіть спробу дати визначення даних понять самостійно.

3. Актуалізація опорних знань. Робота з навчальними картками.

Для того, щоб ви на належному рівні сприйняли новий матеріал, нам необхідно повторити вивчене на попередніх уроках. У вас на партах лежать навчальні карточки. Будь ласка, допишіть твердження.

1.Лінія вздовж якої поширюється світло називається…

2.В однорідному середовищі світло поширюється…

3. Що є доказом прямолінійного поширення світла?

4. Область простору ,де не потрапляє світло…

5. Промінь падаючий, промінь відбитий…

Учні здійснюють взаємоперевірку, посилаючись на правильні відповіді, що висвітлюються на слайді.

4. Мотивація навчальної діяльності.

Ми знаємо, що Сонце освітлює все білим світлом. Але довкола нас світ різнокольоровий. Ми не завжди звертаємо увагу на красу навколо нас. Проте спробуйте подумки замінити зелену траву, синє небо, розмаїття квітів на їх чорно-білі зображення! Ви відразу відчуєте, як змінився навколишній світ, наскільки біднішим він став. Що ж таке колір? Чому різні тіла відрізняються забарвленням?

5. Вивчення нового матеріалу:

 5.1. Розповідь вчителя з посиланням на мультимедійну презентацію

Багато сторіч люди робили спроби пояснити природу кольорів (червоного, зеленого, жовтого тощо). А от особливих питань щодо природи білого світла не було: біле світло здавалося найпростішим. Але тільки здавалося...

 Перший крок до розгадки кольорів зробив Ісак Ньютон. Удосконалюючи телескоп він звернув увагу на те, що зображення, яке дає об’єктив по краях забарвлене. 

Зацікавившись цим явищем, він вперше дослідив різноманітність світлових променів і зумовлені цим особливості кольорів, про які до того часу ніхто й гадки не мав. Райдужне забарвлення зображення, що його дає лінза, спостерігали звичайно й до нього .

 Помічали також, що райдужні краї мають предмети, коли на них дивитись через призму. Пучок світлових променів, що пройшов через призму, по краях забарвлюється. Його дослід був геніально простий.

Він  спрямував на призму світловий пучок малого поперечного перерізу. Пучок сонячного світла проходив у затемнену кімнату через малий отвір у віконниці.
     Падаючи на скляну призму, пучок заломлювався і на протилежній стіні давав дивовижне зображення з райдужним чергуванням кольорів.

     Дотримуючись багатовікової традиції, за якої вважалося, що веселка складається із семи кольорів, він виділив сім кольорів: фіолетовий, синій, голубий, зелений, жовтий, оранжевий, червоний.

А також, швидше за все, Ньютон знаходився під впливом європейської нумерології і ґрунтувався на аналогії з сімома нотами в октаві (також на той час було відомо лише 7 планет Сонячної системи). 

 Біле світло не є простим, воно є сумішшю всіх кольорів спектра. Саму ж смужку веселки він назвав спектром.

Призма не змінює світла, а тільки розкладає його на складові частини

Коли він закривав отвір червоним склом, то бачив на стіні червону пляму, закриваючи синім – синю і т.д.

Виходило, що не призма забарвлює білий промінь, як гадали раніше

5.2. Робота з поняттями та їх визначенням:

Спектр – розділення білого світла на смуги

5.3. Демонстраційний дослід з призмою прямого зору.

Світло червоного світла поширюється з найбільшою швидкістю, фіолетове – з найменшою

Отже, завітавши в гості до великого вченого, який висновок ми можемо з вами зробити?
Відповіді  дітей.

5.4. Розповідь вчителя(міні-лекція)

Біле світло складне. Воно складається з семи кольорів, які утворюють спектр.

Чому ж призма розкладає біле світло на спектри
   Промінь сонячного світла, пройшовши через призму, перетворюється на веселку. Ми з вами зробили висновок, що білий промінь складний, з нього можна виділити промені різних кольорів, і лише їх спільна дія створює в нас враження білого кольору. Справді, якщо за допомогою другої призми, повернутої на 180 градусів відносно першої, зібрати всі промені спектра, то знову матимемо біле світло.
    Ісаак Ньютон зробив важливий висновок із своїх дослідів: «Світлові пучки, які різняться кольором, відрізняються за ступенем заломлення». Тобто, проходячи через призму кожна складова білого світла по – різному заломлюється.

5.5. Перегляд відео

Висновок:

     Дисперсія - оптичне явище, обумовлене залежністю  швидкості поширення світла в певному середовищі від його кольору.

     Знаючи, що біле світло має складну структуру, можна пояснити велику різноманітність кольорів у природі.

• Якщо предмет, наприклад аркуш паперу, відбиває всі промені різних кольорів, то він здаватиметься білим.

• Якщо ж світло спрямувати на червоний папір, то тепер будуть відбиватися тільки промені червоного кольору , решта буде поглинатися поверхнею.
• Трава і листя дерев здаються нам зеленими тому, що з усіх падаючих на них сонячних променів вони відбивають лише зелені, поглинаючи решту.

Спектроскоп - прилад,  за допомогою якого візуально досліджують спектральний склад світла, що випромінюється деяким джерелом

 

5.6. Проведення демонстраційних дослідів:

Дослід № 1- Змішування кольорів + перегляд  відеороліка

У 1807 р. англійський учений Томас Юнг зробив ще одне важливе відкриття: біле світло можна отримати шляхом змішування тільки трьох основних спектральних кольорів – червоного, синього і зеленого.

Решту кольорів спектра, а також їх відтінки можна отримати, змішуючи червоний, зелений і синій кольори. На накладанні трьох основних спектральних кольорів у різних пропорціях ґрунтується кольорове зображення на екрані комп’ютера, телевізора, телефону.

В Англії основними кольорами довго вважали червоний, жовтий, синій і лише в 1860 році Максвел запровадив Адитивну систему RGB. Застосовують в телебаченні. 6. Змішування кольорів.

Особливе значення для кольорового зору має складання червоного, зеленого, синього кольорів. При їх складанні отримується біле світло. На цьому засновані кольорове кіно, кольорова фотографія, кольоровий друк, телебачення.

В Англії основними кольорами довго вважали червоний, жовтий і синій, лише в 1860 р. Максвелл запровадив адитивну систему RGB (червоний, зелений, синій).

 

 

 

 

 

 

 

5.7.Визначення поняття

Доповняльні пари кольорів – це пари кольорів, які у разі накладання один на одного утворюють білий колір

 

Відео

 

5.8. Дослід № 2 – Кольоровий волчок

Діти розфарбовують волчок фарбами 7 кольорів, розкручують утворюючи білий колір.

 

5.9. Пошукова робота учнів.

Група «зелені»: Знайдіть інформацію про веселку. Малюнки.

     Група «червоні»: Чому веселка має 7 кольорів.

Група «сині» Яку форму має веселка. Чому.

5.10. Дослід № 3 «Веселка в домашніх умовах»

 

 

(Як утворюється веселка? Першу ґрунтовну відповідь на це питання дав французький вчений Р. Декарт у 1637 році. Згідно з його вченням райдуга утворюється внаслідок заломлення сонячних променів на поверхні водяної краплі, їх відбивання від задньої поверхні  краплі і повторного заломлення при виході із краплі.

Чому веселка має форму дуги?

В око спостерігача потрапляють лише ті розкладені краплями води промені, які утворюють з напрямом Сонце-спостерігач цілком певний кут - 42°. Веселка виникає внаслідок дисперсії сонячних променів в крапельках води. У кожній крапельці промінь зазнає багаторазового внутрішнього відбиття, але при кожному відбитті частина енергії виходить назовні. Тому чим більше внутрішніх відбивань зазнають промені в краплі, тим слабша веселка. Спостерігати радугу можна, якщо Сонце знаходиться позаду спостерігача. Тому найяскравіша, первинна веселка формується з променів, які зазнають одне внутрішнє відбиття. Вони перетинають падаючі промені під кутом близько 42°. Геометричним місцем точок, розташованих під кутом 42° до падаючого променя, є конус, що сприймається оком в його вершині як коло. При освітленні білим світлом буде виходити кольорова смуга, причому червона дуга завжди вища фіолетової.

Тепер, знаючи, як виникає веселка, ми можемо поговорити про її формі. Насправді веселка – це не півколо, а окружність. Просто ми не бачимо цього в повному обсязі, тому що центр окружності веселки лежить на одній прямій із нашими очима. Ось, наприклад, з борту літака можна побачити повну, круглу веселку.

Так чому ж веселка має форму півкола? Все це тому, що краплі дощу, що утворюють веселку, являють собою згустки води із закругленою поверхнею. Світло, що виходить з цієї самої краплі, відображає її поверхню. Ось і весь секрет.

   

6. Узагальнення та систематизація знань.

СЕНКАН
ДО ТЕМИ УРОКУ

1. Дисперсія
2. Три прикметники, що характкризують тему
3. Два дієслова до теми
4. Фраза, що має певний сенс
5. Синонім

 

6. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Оцінювання роботи за навчальними картками відбувається за наступною схемою:

 

5-12 б

4-10 б

3- 8 б

2- 6 б

1- 4 б 

 

8. Домашнє завдання

Опрацювати § 17, знайти інформацію

Як бачу навколишній світ тварини.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Додаткові запитання.

1. Як пояснити: білий колір кота; чорний колір сажі; фіолетовий колір квітки?

Кіт білого кольору відбиває світло всіх кольорів; чорна сажа, навпаки, взагалі не відбиває світла, а повністю його поглинає; квітка має фіолетовий колір, тому що вона відбиває фіолетове світло і поглинає всі інші кольори.

 

2. Світлофор дає три сигнали: червоний, жовтий і зелений. Лампа всередині нього біла. Пояснить, як отримують різні сигнали світлофора?

Лампи в середині світлофору випромінюють біле світло, яке містить весь спектр. Колір прозорих тіл залежить від того, які промені світла проходять крізь них. Наприклад, червоне скло пропускає тільки червоні промені (всі інші поглинає), а жовте – тільки жовті (всі інші поглинає), що і зумовлює їх колір.

 

3. Коричневий колір відсутній у спектрі білого світла. Тоді як виникає цей колір?

Коричневий колір можна утворити накладанням двох основних кольорів, наприклад зеленого і червоного.

 

4. Визначте забарвлення цуценят.

Забарвлення цуценят чорно-біле. У всіх випадках цятки чорного кольору, це означає, що вони при сонячному освітленні також чорні бо чорний колір поглинає промені будь-якого кольору. А інші частини тіла білого кольору бо білий колір відбиває промені всіх кольорів, у тому числі й кольори кожного із світлофільтрів.

 

 

5.У склі поширюються пучки світла фіолетового, зеленого та блакитного кольорів. Швидкість поширення якого з пучків буде найменшою?

З дослідів відомо, що пучки світла, які мають меншу швидкість поширення в даному середовищі, заломлюються більше. Саме тому смужка фіолетового кольору в спектрі розташована нижче за інші кольори. Отже, швидкість поширення пучка фіолетового світла менша за швидкість поширення пучка зеленого та жовтого кольорів.