Урок на тему Дисперсiя свiтла 11 клас

Тема:Дисперсія світла.

Мета: Сформувати уявлення про явище дисперсії світла, про спектральний склад бiлого свiтла, про кольори, розвивати вмiння учнiв самостiйно встановлювати зв’язки мiж предметами, виховувати акуратнiсть в роботi та повагу один до одного.

Тип уроку: урок вивчення нового матерiалу.

Завдання уроку: 1) встановити залежність швидкості світла (показника заломлення) від частоти світлових хвиль за допомогою призми Ньютона і засобів інтерактивної дошки; 2) пояснити дисперсію світла; 3) пояснити різноманітність кольорів тiл.

Обладнання для уроку: інтерактивна дошка, комп'ютер (программа мультимедійної презентації), проектор, плакат« Будова ока».

Хід уроку:

1. Організаційна частина:

Учитель: Доброго дня! Дозвольте почати урок з уривка з вірша Ф. І. Тютчева:

Как неожиданно и ярко

На влажной неба синеве

Воздушная воздвиглась арка

В своем минутном торжестве!

Один конец в леса вонзила,

Другим за облака ушла –

Она полнеба обхватила

И в высоте изнемогла.

- Звичайно ж, ви здогадалися, що так велично описує автор.

Учні:Це веселка.

2. Актуалiзацiя знань учнiв:

Учитель: Так. Але мова піде не стільки про саму веселку, скільки про фізичне явище, в результаті якого спостерігається це красивее видовище природи. (Слайд №1.) Це явище називається дисперсія світла. Це і є тема нашого уроку.

Сьогодні на уроці ми повинні:

 1. Вивчити дисперсію світла з допомогою призми Ньютона (слайд № 1а)    

2. Пояснити дане явище з точки     зору фізики (слайд № 1б).  

  3. З'ясувати, які відносини мають     один одному світло і колір (слайд №1в).

3. Вивчення нового матерiалу:

Слайд №2.

Учитель: Почнемо з імені вченого, якому ми зобов'язані за відкриття явища дисперсії світла. Це Великий англійський учений Ісаак Ньютон.

У 1666 році він провів дуже простий і геніальний експеримент: пропустив білий світ через скляну призму. (Слайд № 2а) На екрані з'явилися зображення щілини, пофарбовані в різні кольори.

Білий світ розклався на складові частини!

i: Інтерактивний режим: (галерея)

1. сторінка: Розкладання білого світла на складові.

2. сторінка: Суцільний спектр видимого випромінювання.

Плавно переходящi  одна в одну кольорові смуги називаються спектром. Доречi ,слово «спектр» в термінологію фізики ввів I.Ньютон. Він спочатку виділив всього 5 основних кольорів в спектрі, потім виділив 10, а потім зупинився на цифрі 7. Сім основних кольорів спектра поєднувалися (гармоніювали) з сімома нотами музичної гами. Як можна запам'ятати черговість кольорiв спектра?

Учні:Досить запам'ятати просте речення: «Кожен мисливець бажає знати, де сидить фазан».

Учитель: Чому така сувора черговість? Справа в тому, що світло – це електромагнітна хвиля в діапазоні частот від   4*10¹⁴Гц  до  8*10¹⁴Гц  (а довжина хвиль від 800нм до 400нм), і кожному кольору відповідає своя певна частота. Так, червонному відповідає  4*10¹⁴Гц  , зеленому - 6*10¹⁴Гц, ... фіолетовому - 8 *10¹⁴Гц   . (Повернемося до 1 сторінки!)

1. сторінка: Розкладання білого світла на складові.

Хочу звернути увагу на те, що скло неоднаково переломлює хвилі різних частот! Сильно переломлюється фіолетове світло, зовсім трохи - червоне. Це означає, що показник заломлення середовища прямо пропорційно залежить від частоти електромагнітної хвилі (n ~ ν). Чому?

Згадайте, що таке показник заломлення n?

Учні: Показник заломлення n - це відношення швидкості світла у вакуумі до швидкості світла в речовині (n = c / v).

Учитель: Ми можемо зробити висновок, що хвилі різних частот переломлюються в речовині неоднаково тому, що їх швидкості неоднакові: швидше за всіх хвиль поширюються червоні, а повільніше - фіолетові. Тобто швидкість світла в речовині обернено пропорційно залежить від його частоти (v ~ 1 / ν).

Це можна показати і на графіку.

Слайд №2б і №2в (висновок).

Учитель: Так що ж таке дисперсія світла? (Визначення було на нашiй презентацii)

Учні: Дисперсія світла — залежність показника заломлення (або діелектричної проникності) середовища від частоти світла. Внаслідок зміни показника заломлення змінюється також довжина хвилі.

Учитель:Так, це факт! Але чому ж швидкість світла в речовині зменшується? Пояснимо фізику цього процесу:

(Слайд №3 (а, б)). Розглянемо поширення світла в прозорому середовищі. Під дією напруженості Е1 електричного поля світлової хвилі валентні електрони атомів середовища починають здійснювати вимушені гармонійні коливання з частотою, рівній частоті коливань вектора Е1. Хиткі електрони починають з певним часом запізнювання випромінювати вторинні хвилі тієї ж частоти і напруженості Е2.

Результуюча хвиля (сума первинної Е1 і вторинної Е2 хвиль) також запізнюється в порівнянні з первинною хвилею. Чим більше амплітуда вторинної хвилі, тим більше час запізнювання, тим меньше швидкість поширення і більше абсолютний показник заломлення середовища. Слайд №4.  

Учитель:Дисперсія світла дозволяє нам пояснити колір різних тiл. Чому кофта червона, штани чорні; лист зелений, сніг білий ...? Це пояснюється поглинанням і відбиття мсвітла різними поверхнями. (Малювання):

Як пояснити, якщо тіло рожевого або коричневого кольору?

 Інтерактивний режим: (галерея)

3.сторiнка: Змішування світла різних кольорів

Учитель: У всьому цьому різноквітті геніально управляється наше око. Око - це дуже чутливий прилад! Як же він розрізняє кольори? Попросимо розповісти про це вашого товариша.

Учень 1: (Ілюстрація з плакату « Будова ока».)

Якщо для відповіді звернутися до анатомії ока, то перше, що є безперечно встановленим, це наявність двох видів світлочутливих елементів в сітчастої оболонці нашого ока: паличок і колбочок. Так називають закінчення нервових волокон зорового нерва за їх форми. число їх величезне: близько 7 млн. колбочок і більше 100 млн. паличок. Палички більш чутливі до світла, але вони не розрізняють кольорів, це справа колбочок.   З настанням вечора менш світлочутливі колбочки виходять з гри, і починається сутінковий, або палочковий, зір. Світ представляється нам тоді безбарвним, за приказкою «вночі всі кішки сірі». Маючи достатньо терпіння, ви можете перевірити це на досліді. З настанням сутінків, коли в кімнаті стає все темніше, тримайте перед очима кольорову картинку. Поступово строкаті фарби на вашій картинці будуть темніти, але все ще можна розрізнити кольори - червоний, жовтий ... і раптом відбувається щось вражаюче: обриси предметiв
на зображенні, ще можна ясно розрізнити, але фарби зникли, перед вами картинка в чорних і білих тонах, як на фотографії. Що трапилося, адже щойно ви бачили строкаті фарби картинки? Вийшли з ладу колбочки, нечутливі до слабкого освітлення. Увімкніть світло електричної лампи, і яскраві фарби спалахнуть перед вами знову. У багатьох тварин (собак, корів ...), виявилося, що колбочки не розвинені або просто відсутні. Це означає, що вони не розрізняють кольори, а сприймають весь світ чорно-білим. (Виступ взято з книги М.І.Блудова «Бесіди з фізики»)

Учитель: Дякую! І давайте нашим чутливим приладам, очам, дамо трохи відпочити! (Зарядка для очей. 1-2 хв)

Учитель: Ми почали урок з веселки! Повернемося до неї. Що ми знаємо про веселку? (Слайд №5.) З малюнка видно, що веселка являє собою коло конуса, вісь якого ОО1 проходить через сонце і спостерігача.

Точка О - спостерігач. Зрозуміло, спостерігач бачить не всю зазначену окружність, а тільки ту частину її, яка знаходиться над лінією горизонту. Положення веселки по відношенню до ландшафту залежить від положення спостерігача по відношенню до сонця, а кутові розміри веселки визначаються висотою сонця над горизонтом. При пересуваннях спостерігача вказаний конус, а значить, і веселка відповідним чином потрапляють (по Шиллеру: «Ідеш до нього – він геть прагне»). Тому марно полювати за обіцяним горщиком із золотом (за повір'ям), рівно як і марно намагатися пройти під веселкою. Але чим вище спостерігач, тим більшу частину цього кола над горизонтом можна побачити. А якщо спостерігач знаходиться в літаку, то в цьому випадку він може побачити веселку у вигляді повної окружності.

Слайд № 5а. Нерідко над веселкою виникає ще одна (додаткова) веселка - ширша і розмита. Кольори в додаткової веселці чергуються в зворотному порядку: від фіолетового (зовнішній край) до червоного (внутрішній край).

Як виникає веселка, розповість (учень …)

Слайд №6.

Учень 2: В 1571 р Флетчер з Бреслау опублікував роботу, де стверджував, що спостерігач бачить веселку в результаті в його очах світловi промені, кожен з яких зазнав дворазове переломлення в одній краплі дощу і подальше відображення від іншої краплі дощу (рис.1 ). Але це було неправильне уявлення. На початку 17c. італієць Антоніо Домініко запропонував інший (правильний) варіант проходження світлового променя до спостерігача. Він стверджував, що досить розглянути одну краплю дощу. Зображення веселки формується в результаті того, що світловий промінь зазнає

в краплі дощу дворазове переломлення і одне відображення (рис.2). В око спостерігача потрапляє промінь СС1. Він утворює з вихідним променем А1А кут γ = 42о; в результаті спостерігач бачить веселку під кутом 42о до напрямку падаючих сонячних променів. Слайд №7. Виникнення додаткової веселки пояснив Рене Декарт, розвиваючи уявлення Домініко. Декарт виходив при цьому з тієї ж схеми, що на рис.2. У кожній з точок А, В і С світловий промінь зазнає як переломлення, так і відображення. Правда, промінь, відбитий в А, а також промінь, заломлений в В, не беруть участі у формуванні зображення веселки і в данному випадку інтересу не представляють (штрихові лінії).

Луч, переломлений в точці С, бере участь у формуванні зображення основний веселки; промінь, відбитий в точці С, виходить після заломлення в точці Д з краплі і формує зображення додаткової веселки. Основну веселку спостерігач бачить під кутом γ = 42о, а додаткову під кутом γ = 53 °.

А в результаті дисперсії світла ми спостерігаємо саму веселку в кольорі (Слайди №6Б і №7б). (З книги Л.В.Тарасова «Фізика в природі»).

4.Узагальнення та закрiплення нового матерiалу:

Повторити висновки.

Учитель:Перевіримо, як ви засвоїли новий матеріал.

Виконати маленький тест.

Наприклад: Тест «Дисперсія світла»

1. Як змінитися швидкість поширення світла при переході з вакууму в прозоре середовище з абсолютним показником заломлення n = 2?         

А) збільшитися в 2 рази

Б) зменшитися в 2 рази

В) залишиться незмінною

Г) зміна залежить від кута падіння

2. Якого кольору буде напис, зроблений червоною пастою на білому папері, якщо на неї дивитися через зеленее скло?

А) чорного на зеленому тлі

Б) зеленого на червонному тлі

В) червоного на білому тлі

Г) білого на чорному тлі

3.Світло якого кольору заломлюється сильніше при дисперсії?

А) червоного

Б) фіолетового

В) жовтого

Г) зеленого

Перевірити. (1.б 2.а 3.б)

 Оцінити роботу (усні відповіді, міркування, виступи ...) учнів. Підвести підсумки уроку.

4. Домашняя робота:

Опрацювати матерiал з пiдручника та знайти цiкавi факти про веселку.

Використана література:

1.I. М. Гельфгат, М.О.Петракова, «Усi уроки фiзики 7 клас»,-Х.:Основа,2010.

2. В.Сиротюк,В.Баштовий, «Фiзика 11 клас»,-Х.:Сиция, 2011

3. М.І.Блудов, «Бесіди з фізики», - М .: Просвещение, 1992.

4. Електронний підручник «Біологія. Людина. 7-9 кл. »