Дисперсія світла. Дослід І. Ньютона

Про матеріал

Формування уявлення про явище дисперсії світла, про спектральний склад бiлого свiтла, про кольори.

Перегляд файлу

Тема уроку: Дисперсія світла

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Цілі уроку.

Освітня: сформувати уявлення про явище диcперсії світла, про спектр, утворення кольорів та їх сприймання. Показати міжпредметні зв'язки фізики з геометрією, малюванням, музикою. Наголосити практичнее застосування набутих знань.

Розвивальна: розвивати логічне мислення, робити висновки, узагальнення, вміння висловлювати свою думку.

Обладнання: мультимедійна установка, зафарбовані паперові диски, оптична лава, бі – призми, світлофільтри, ватман, фарби, пензлик.

Демонстрації: презентація "Дисперсія світла", дослід Ньютона з розкладанням білого світла, досліди зі зміною забарвленя диска при його обертанні.

Хід уроку

І Актуалізація опорних знань

1 Побудувати подальший хід світлових променів через призму.

2 Який фізичний зміст показника заломлення ? Записати формулу.

3 Яка природа світлової хвилі?

4 Чому дорівнює швидкість поширення світла у вакуумі ?

5 Як пов'язана швидкість поширення хвилі з довжиною, частотою? Записати формули.

ІІ Мотивація уроку

У молодших класах на уроках співів ви виконували музичну розспівку. Згадаємо її. Сім нот цієї розспівки складають гаму. Сучасна європейська гама нараховує 7 тонів. Якщо сім нот розмістити в певному положенні на нотному стані та програти їх на музичному інструменті, то почуємо мелодію.

ІІІ Новийматеріал

Але мова наша буде йти не про музичні гами, а про світло, точніше про спектр. Розв'яжемо таку задачу: учень взяв фарбу синього кольору й змішав її з фарбою жовтого кольору. Який колір утвориться ? (демонстрація)

Дослід 1: На ватмані пензликом нанесемо фарбу синього кольору, а потім, поверх нього нанесемо фарбу жовтого кольору.

Питання: Якого кольору стала поверхня?

Закріпемо диск на обертовій частині, попередньо поділившийого на 8 секторів, якізафарбовані у червоний, оранжевий, жовтий, зелений, блакитний, синій та фіолетовий кольори, один не зафарбований.

Дослід 2: Прикріпити диск до обертової частини. Обертати диск.

Питання: Якогокольору диск? Поясніть, чому диск став білого кольору? Чому так відбулося?

Завдання нашого уроку - з’ясувати, чому різнокольоровий диск при обертанні стає білим.

Тема уроку, "Дисперсія світла".

Звукові гамии були відомі людству ще 500 років до нашоїери, а от відкриття кольорової гамии належить Ісаку Ньютону. Ще за часів Піфагора люди помітили, що при проходженні світла через грані скляних предметів на стінаху творюються кольорові райдужні зайчики. Але вивчив і пояснив це явище Ньютон. Вдосконалюючи свій телескоп, він помітив, що зображення, яке дає об'єктив, по краях забарвлене. Основний дослід Ньютона бувпростий і геніальний. На скляну призму, розмішену серед кімнати, було направлено пучок світла з дуже малого отвору зачинених віконець. Падаючи на призму, пучок світла заломився і на протилежній стіні давав видовжене зображення з райдужним чергуванням кольорів: червоний, оранжевий, жовтий, зелений, блакитний та фіолетовий. Так як в англійській мові блакитний і синій позначаються одним словом – blue, то Ісак Ньютон для повної аналогії з музичною гаммою увів ще один колір – індиго, у нашіймові – синій.

Саму ж райдужну смужку він назвав спектром, а явище розкладання світлового променя

на гаму кольорів – дисперсією.

Спробуємо повторити геніальний дослід Ньютона і дати відповіді на ряд питань.

Дослід 3: а) на бі- призму направляється пучок світла;

б) перед першою призмою розміщуємо ще одну бі–призму, але перевернуту.

Запитання: 1Чому біле світло розклалося на спектр? Чи відбуваються зміни зі світлом?

2 Чому у спектрі червоний колір розміщується вище фіолетового?

3 Чому промені червонного кольору заломлюються менше, ніж промені

фіолетового?

4 Чому коли біля першої призми розмістити перевернуту другу призму,

спектр зникає?

(Використовуючи опорний конспект, з’ясовуються відповіді на дані питання)

Висновки:

1 Призма не змінює світла, а тільки розкладає його на складові частини. Білий промінь складний.

2 Світлові пучки різного кольору відрізняються ступенем заломлення. Найбільше заломлюються фіолетові промені, менше - червоні.

3 Показник заломлення визначає зміну швидкості світла при переході з одного середовища в інше.

4 Промінь червонного кольору заломлюється менше тому, що в речовині він поширюється з більшою швидкістю, а фіолетовий промінь – з меншою швидкістю, саме тому призма й розкладає біле світло.

Для кращого запам'ятовування, за яким кольором слідує інший, можна використати таке

жартівливе правило, деперша буква слова вказує на колір спектра

– ЧИ ОМЕЛЬКО ЖИТИ ЗМОЖЕ БЕЗ СВОЇХ ФАНТАЗІЙ ?

Згодом було виявлено залежність кольору від фізичних характеристик світлової хвилі – частоти та довжинихвилі.

Врахувавши формулу визначення довжини хвилі, можна сформувати визначення дисперсії світла.

Визначення дисперсії: Дисперсією називають залежність показника заломлення світла від частоти коливань або довжини хвилі.

Дослід 4: Повторюється дослід 3.Між призмою і екраном розміщуються світлофільтри червоного, синього, зеленого кольорів.

Запитання:

1Чому на екрані, після проходженнясвітла через фільтр, залишається частина спектра певного кольору, а інші зникають?

2 Чи змінюється частота коливань світлових променів при переході з одного середовища в інше?

Висновки:

1 При проходженні світлових променів через світлофільтр всі довжини хвиль поглинаються, крім певної, наприклад, червоної.

2 При переході променів через призму довжина хвилі зменшується, а частота коливань світлової хвилі залишається незмінною.

3 Колір променя залежить тільки від частоти коливань світлової хвилі.

З'ясуємо чому біле світло має складну структуру, чому в природі зустрічаються різноманітні кольори? Чому ми бачимо зеленее листя, білілілії, коричневу кору дерев?

Висновок: Ми бачимо предмети, які оточують нас, різного кольору тому, , що від поверхні предмета білого кольору відбиваються всі промені; поверхня зеленого кольору поглинає всі промені, крім зеленого; від поверхні коричневого кольору відбиваються червоний та зелений промені, а інші поглинаються; поверхня чорного кольору поглинає всі довжини світла.

Постає питання, а які кольори використали при створенні кольорових телевізорів, щоб при їх поєднанні утворювалася така різноманітна палітрав ідтінків зображень.

Дослід 5: використовуючи світлофільтри зеленого, червоного і синього кольорів, то при їх одночасному застосуванні спостегігається утворення білого світла.

У 1807р Томас Юнг провівши ряд досліджень, прийшов до висновку , що біле світло можна отримати, змішуючи три кольори, якібуло названо основними: червоний, синій і зелений.

Залишилося з'ясувати ще ряд питань:

1 Де в природі й коли можна спостерігати явище дисперсії? (веселка)

2 Пояснити фізичну суть появи веселки.

3 Де повинно розміщуватися Сонце, коли ти дивишся на веселку?

4 Чи доводилося вам спостерігати дві веселки? Яке розміщення кольорів у цих веселках?

Висновки:

Веселка з'являється в протилежному боці відносно Сонцяпід час дощу або після нього. Сонячні промені освітлюють крапельки води, заломлюються в них і розкладаються на сім кольорів. Веселку можна спостерігати в сонячний день у струменях фонтана і в бризках водопадів.

Подвійна веселка виникає часто, до того ж удругій, менш яскравій, розміщення кольорів протилежне.

ІV Розв'язування задач

Воду освітлено червоним світлом, для якого довжина хвилі в повітрі становить 0,7мкм. Яку довжину матиме хвиля у воді? Який колір побачить людина розплющивши очі під водою?