Урок фізики "Дисперсія світла" (11 клас)

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема уроку: Урок-дослідження « Дисперсія світла» (11 клас)

Метауроку:

Навчальна Домогтися розуміння учнями явища дисперсії світла. Пояснити, що показник заломлення залежить від швидкості світла в речовині. Показати єдність матеріального світу,  роль спостережень і експерименту в його пізнанні.

Розвиваюча Розвивати пізнавальну активність, логічне мислення, уміння бачити прояви вивчених закономірностей в оточуючому житті, розв'язувати нестандартні задачі. Розвивати  комунікативні здібності учнів.

ВиховнаВиховання цілеспрямованості в досяганні поставленої мети, відповідальне відношення до праці. Естетичне та екологічне виховання.

 

Тип уроку: Вивчення нового матеріалу.

 

Наочність та обладнання:

• Проектор з мультимедійною дошкою; мультимедійна презентація;
• Лампа, скляна призма, екран, набір світлофільтрів;
• Відцентрова машина зі спектральним колом;
• Окуляри з кольоровими скельцями
• Набірсаморобних3D окулярівта  3D фото
• Прилади для демонстрації веселки: прозорий лоток з водою, ліхтар та дзеркальце;
• Прилади для демонстрації різного кольору неба: скляна банка з водою та розведеним молоком, ліхтарик;
• Три ліхтарики з фільтрами червоного, синього та зеленого кольорів.

 

Епіграф уроку: Даруй світло, -темрява зникне сама!

 

Зміст етапів уроку

№	Етапи уроку	Час(хв.)	Прийоми та методи роботи з класом
I	Повідомлення теми та мети уроку. Актуалізація опорних  знань учнів.	3	Повідомлення завдання та мети уроку; постановка проблемного запитання; завдання «Фізичне лото».
II	Сприйняття і усвідомлення нового матеріалу.	11	Проблемне викладення матеріалу; пояснювально-ілюстративний та проблемно-пошуковий метод; фронтальний експеримент; досліди у малих групах.
IІІ	Закріплення нового матеріалу шляхом виконання та пояснення експериментальних завдань (робота в парах).	28	Метод учнівських міні-проектів. Розв’язування якісних та експериментальних завдань  з використанням міжпредметних зв’язків.
ІV	Підведення підсумків уроку.	2	Аналіз роботи учнів - метод «Шкала успіху»
VI	Домашнє завдання.	1	Пояснення, інструктаж учителя

 

 

Хід уроку:

І. Організаційний момент.

(► 1)

ІІ. Актуалізація опорних  знань учнів.

(► 2)Завдання «Фізичне лото»

(Знайти відповідність між фізичними формулами та законамитак, щоб на слайді з’явився яскравий малюнок-пейзаж з девізом уроку)

Пригадаємо теорію:

 

 

 

 

 

 

 

 

ІІІ. Оголошення теми. Формування мети й завдання уроку.

Учитель:Чи замислювались ви, чому наш світ такий різнобарвний? Чому небо блакитне, трава зелена, а квіти червоні? Сьогодні на уроці ми розглянемо цікаве і незвичайне явище, завдякиякому можна бачити навколишній світ кольоровим. Щоб зрозуміти  це,  згадаємо  історію відкриття таємниці кольору.

IV. Сприйняття і усвідомлення нового матеріалу.

(► 3)

1. Досліди Ньютона з дисперсії світла.

Учитель: Давайте перенесемося у 1666 рік та заглянемо до кабінету І.Ньютона..Що ж зробив Ньютон? В своїй праці "Оптика" він описав свої дослідження так : "Я помістив у дуже темній кімнаті біля круглого отвору близько третини дюйма шириною в віконницях  скляну призму, завдяки чому пучок сонячного світла, що входить в цей отвір, міг переломлюватися вгору до протилежної стіни кімнати і утворював там кольорове зображення сонця... видовище живих і яскравих фарб, що вийшло при цьому, доставляло мені дуже приємне задоволення» Виконаємо цей дослід і ми.

 

Дослід: Розкладання білого світла трикутною призмою.

 

 

 

 

 

 

Учитель. Цей дослід говорить про те, що біле світло має складну структуру, воно складається з світлових хвиль різного кольору. (Учні виконуютьу зошитах малюнок, на якому показують хід променів світла.)

(► 8-10)

Учитель. Ньютон різнокольорову смужку, яка утворилася після проходження світла через призму назвав спектром (від лат. - spectrum, що означає "світло"), а явище розкладання світла призмою - дисперсією (від лат. - dispersion, що означає "розсіювання").  Спектр видимого світла - це розкладання білого світла на 7 променів різного кольору (Ч,О,Ж,З,Г,С,Ф).

Щоб запам’ятати порядок кольорів існують різні приказки:

Каждый Охотник Желает Знать Где Сидит Фазан..

Чарівна Олена та Жаба Зелена Багатьом Служили Фантастам.

Чарівна Осінь Жалкує – Зима Білий Світ Фарбує

.

Кожний колір спектра є монохроматичним.  Монохроматичне світло – однокольорове світло, кожному кольору відповідає своя довжина і частота хвилі.

(► 4)

 В газеті «Нью-Йорк Таймс» була опублікована стаття співробітника філософського факультету Нью-Йорка Роберта Криза і історика Брукхевенської Національної Лабораторії  Стоні Брук, які провели опитування серед американських фізиків, щоб визначити 10 найкрасивіших експериментів за всю історію цієї науки. І даний дослід І. Ньютона ввійшов в цю десятку найкрасивіших дослідів.»

 

(► 5)

2.Дисперсія світла

Учитель: Уважно подивіться на утворений спектр і скажіть, які за кольором  промені заломлюються більше, а які менше?

Учні: З досліду видно, що червоний колір заломлюється слабо, а фіолетовий заломлюється сильніше ніж інші.

Учитель: Це означає, що кольорові промені відрізняються між собою за ступінню заломлюваності, що кожному кольору відповідає своя довжина і частота хвилі..

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ми прийшли до висновку, що показник заломлення залежить від довжини (частоти) хвилі

Явище залежності показника заломлення від довжини хвилі називається дисперсією, або явище розкладання білого світла у спектр.

Учитель. При вивченні дисперсії було виявлено, що всі складові білого світла мають у повітрі (вакуумі) однакову швидкість, у той час як в інших середовищах їхні швидкості різні. Внаслідок того, що під час проходження світлом межі двох середовищ змінюється його швидкість, воно відхиляється від свого початкового напрямку.

Отже, явище дисперсії світла виникає внаслідок того, що швидкість поширення світла різних кольорів у даному середовищі є різною.

(► 6)

Давайте ще раз сформулюємо висновки, що випливають з дослідів Ньютона:

 

• Біле світло – сукупність електромагнітних монохроматичних хвиль
• Кожному кольору відповідає своя  довжина і частота хвилі
• Дисперсія - залежність показника заломлення світла від частоти  коливань (або довжини) хвилі

 

(► 7)

Відкриття Ньютоном явища дисперсії світла вважається одним із найважливіших його відкриттів. На надгробному пам’ятнику, поставленому в 1731 році, зображено фігури юнаків, які держать емблеми найважливіших відкриттів Ньютона. В руках одного із юнаків – призма, а в напису на пам’ятнику є такі слова: «Тут покоїться сер Ісаак Ньютон, дворянин. Він досліджував відмінності світловых променів та різні властивості кольорів, чого раніше ніхто не підозрював. Нехай смертні радіють, що існує така прикраса роду людського».

 

(► 10-11)

   Поглянемо ще раз на смугу спектру. Яке з природних явищ воно нам нагадує? Спробуємо пояснити загадку веселки.

 

Проект І .Як побачити веселку?

Уранці після сходу сонця, коли східні вітри підганяють дощові хмари на захід, або увечері, коли західні вітри женуть їх на схід, після або під час дощу на небі з боку, протилежного сонцю, можна спостерігати різнокольорову дугу – веселку. Вона забарвлена так, що концентричними смугами кольори переходять від одного до іншого: червоний, помаранчевий, жовтий, зелений, блакитний, синій, фіолетовий.

 У веселці на небі відбувається явище, подібне тому, яке спостерігається під час проходження променів через призму. Появу веселки пояснюють так: сонячний промінь входить у кожну краплину, заломлюючись у ній; а на протилежному внутрішньому боці краплини промінь відбивається від межі краплина-повітря всередину неї. Дійшовши до нової точки на внутрішній поверхні краплі, промінь виходить на зовні, знову заломлюючись. На цьому шляху «колишній білий»  виходить із кожної краплини вже як сніп різнокольорових променів, бо промені різних кольорів заломлюються під різними кутами. Тому від кожної краплини, що зависла в повітрі, в око спостерігача потрапляє тільки один кольоровий промінь: кожна краплина здається забарвленою в якийсь один колір веселки.

За яких умов спостерігається веселка? Веселка спостерігається на тлі дощових хмар або дощу, проти Сонця. Чим ближче буде Сонце до горизонту, тим повніша веселка. Коли Сонце буде ближче до зеніту,  веселка не спостерігається. В око спостерігача потрапляють лише ті розкладені промені, які утворюють із напрямком «Сонце-спостерігач» цілком певний кут 42°.

 

Дослід: «Творці веселки» (потрібні ліхтар, лоток з водою, дзеркало). Наповнюємо неглибоку посудину водою та поставимо біля світлої стіни. На дно посудини поміщаємо плоске дзеркало під певним кутом. Спрямуємо на дзеркало світло від ліхтарика та побачимо на стіні яскравий спектр.

(► 12)

4.Чому світ різнокольоровий?

Біле світло є складним. Світло здатне частково відбиватися, поглинатися і заломлюватися залежно від оптичних властивостей матеріалу. Забарвлення предметів дістають з двох причин:

1. Вилучення якого - небудь кольору (або кольорів) зі складу білого світла під час поглинання речовиною світлових хвиль із певною довжиною хвилі. У результаті, відбите від речовини або заломлене нею світло, дістає забарвлення
2. Розділення кольорів у пучку білого світла через те, що хвилі з різною довжиною хвилі заломлюються або розсіюються речовиною по-різному,а також у результаті інтерференції або дифракції  через те, що хвилі з різною довжиною хвилі по-різному розсіюються скупченнями молекул у повітрі, виникає блакитний колір неба..

 

(► 13-14)

Томас Юнг у 1807 році довів: Змішуючи лише три кольори можна отримати всі кольори спектруЧервоне + Зелене + Голубе(Сине)=Біле світло

На накладанні трьох основних спектральних кольорів у різних співвідношеннях грунтується створення кольорового зображення на екрані комп'ютера, телевізора, телефону.

 

(►15)

Досліди:

1) Спектральне коло прикріплюємо до відцентрової машини та розкручуємо ії. При накладанні всі кольори «зливаються» і коло здаватиметься майже білим.

 

2) «Кольорова дзига».Схожий ефект отримаємо, коли для кожного учня зробимо «дзигу»з невеликого спектрального кола та зубочистки.

 

3) Спрямовуємо світло від трьох ліхтариків з  основними спектральними кольорами на екран і розглядаємо колір,який утворився у місці їх накладання.

 

4) «Колір неба вдень та ввечері». Наповнимо банку водою, додамо кілька крапель молока. Якщо світло від ліхтарика направити зверху вниз, то вода матиме блакитнуватий колір. А якщо направити промінь на стінку банки збоку, то проходачи крізь воду світло набуватиме рожевуватого кольору. Це відбувається тому, що вода, забілена молоком, по-різному заломлює та розсіює промені, так само як атмосфера залежно від положення сонця на небі.

 

 

(►16)

Імпресіонізм – мистецтво надавати враження кольором

Застосування окремих мазків чистих фарб, що зливаються на відстані, створюючи враження мінливості. Намагання схопити і зафіксувати миттєве враження

 

 (► 17-18)

5. «Погляд крізь рожеві окуляри» - колір прозорих предметів.

Учитель: А ви дивилися на світ через рожеві окуляри? Давайте подивимося. Чому ми так бачимо оточуючи предмети? (Використовуємо різні світофільтри).

Як можна пояснити кольори прозорих тіл ?

Кольорове скло, через яке проходить біле світло,пропускає лише той колір, в яке пофарбовано. Ця властивість використовується в різних світлофільтрах.

 Дослід: На аркуш паперу з кольоровими малюнками направимо світло через різні фільтри Висновок: Червоний фільтр пропускає тільки червоні промені, а інші поглинає, тому інші малюнки виглядають чорними.

Поглянемо на ці малюнки через зелене скло. Білий колір став зеленим, червоний – чорним, а зелений зберіг свій колір.

Висновок:Білий колір можна «пофарбувати», затримуючи фільтром всі інші кольори спектра, крім одного.

 

(► 19-23)

Середньовічні вітражі у соборі Нотр-Дам у Парижі – це дивовижна гра світла, яку утворюють безліч зібраних у величезні картини шматочків різнокольорового скла.

 

 

(►16)

Проект ІІ. «3D - окуляри – вихід в іншу реальність»

Учень: Знаючи, як «працюють» світлофільтри, пояснимо як утворюється об'ємне стереозображення при перегляді 3D- фото та відео у спеціальних окулярах

(Учні отримують  саморобні 3D- окуляри, переглядають фото на дошці та слухають пояснення,. чому для перегляду фільмів з об’ємним зображенням використовують окуляри з синьо-червоними скельцями)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(►25) Розвязати задачі:

1. Світлофор дає три сигнали, а лампа всередині нього біла. Поясніть з точки зору оптики, як утворюються різні сигнали світлофора.
2. На аркуші написано червоним олівцем «відмінно» та зеленим  «добре». Маємо два скла – зелене та червоне. Через яке скло потрібно дивитися, щоб побачити слово «відмінно»?
3. На сірому тлі сцени знаходиться фігура у червоному. Яким кольором потрібно ії освітити, щоб здавалося, що воназникла?

V. Узагальнення знань. (Запис у зошитах висновків)

• Явище дисперсії  пояснює різноманіття кольорів навколо нас
• Колір непрозорих предметів обумовлений здатністю поверхні

відбивати та поглинати промені світла різних частот

• Колір прозорих предметів визначається здатністю пропускати промені тільки того кольору,  який вони мають

 

 

VI. Підсумок уроку і домашнє завдання.

Вчитель:Сьогодні ми дали відповіді на запитання: «Чому ми  можемо бачити красиві кольори, дивовижні картини? Чому світ дарує нам цілу гаму різних по красоті і неповторності пейзажів?». І оскільки ми весь час говорили про світло, нехай вашим життєвим девізом стане східне прислів'я:

 

Коли зранку сходить сонце, - дозволь йому зійти і у твоїй душі!

 

Домашнє завдання:Опрацювати §59;Придумати вислови для запам’ятовування порядку кольоріву спектрі.

 

Список використаної літератури та електронних ресурсів

1. Фізика: 11 кл.: підруч. для  загальноосвіт. навч. закл.: рівень стандарту / Є.В.Коршак, О.І. Ляшенко, В.Ф. Савченко. – К. : Генеза, 2011. – 256 с.
2. Фізика: підруч. для 9 кл. загальноосвіт. навч. закл. :/ за ред. В.Г.Бар'яхтара,

           С.О. Довгого. – Харків: Вид-во «Ранок», 2017. – 272 с.

3. Велика книга експериментів для школярів / За ред. Антонелли Мейяні; Пер. з італ. В.Середи. - К.: ТОВ «Перо», 2008. – 264 с.
4. Девнина  Т.А. Урок по физике в 11-м классе по теме "Дисперсия света" [Електронний ресурс] / Режим доступу:

http://открытыйурок.рф/%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%82%D1%8C%D0%B8/507395/