Урок з фізики: "Цікава оптика: спостерігаємо дифракцію світла"

№п/п

Назва

Уміння, ставлення учнів та навчальні ресурси:

Ключові компетентності:

1.

Математична

- застосовування математичних методів для опису й дослідження фізичних явищ, процесів; розв’язування фізичних задач, опрацювання та оцінювання результатів експерименту.

2.

Природнича

- вміння пояснювати природні явища і технологічні процеси;

- використання знань з фізики для вирішення завдань, пов'язаних із реальними об'єктами природи і техніки;

- здатність, за допомогою фізичних методів самостійно чи в групі досліджувати природу;

- оцінка значення фізики та технологій для формування цілісної наукової картини світу, сталого розвитку.

Навчальні ресурси: електронні презентації, конструкторські завдання, віртуальні цифрові лабораторії.

3.

Інформаційно-цифрова

- уміння використовувати сучасні пристрої для опрацювання, збереження, передачі та представлення інформації;

- використання сучасних цифрових технологій і пристроїв для вивчення фізичних явищ, для обробки результатів експериментів, моделювання фізичних явищ і процесів;

- ціннісні орієнтири у володінні навичками роботи з інформацією, сучасною цифровою технікою.

4.

Ініціативність і підприємливість

- уміння застосовувати фізичні знання для генерування ідей та ініціатив щодо проектної, конструкторської та винахідницької діяльності, для вирішення життєвих проблем, пов’язаних із матеріальними й енергетичними ресурсами;

- оцінювати можливість застосування набутих знань з фізики в майбутній професійній діяльності, для ефективного вирішення повсякденних проблем;

- оцінювати власні здібності щодо вибору майбутньої професії, пов’язаною з фізикою чи технікою;

- економно й ефективно використовувати сучасну техніку, матеріальні ресурси;

- ціннісне ставлення до фізичних знань, результатів власної праці та праці інших людей.

5.

Обізнаність і самовираження

- використання знань з фізики під час реалізації власних творчих ідей;

- усвідомлення гармонійної взаємодії людини і природи.

Предметні компетентності:

(суть розкривається в наскрізних змістових лініях)

1) уміння планувати, підготувати, спостерігати експеримент;

2) уміння вимірювати фізичні величини та обробляти результати експерименту;

3)уміння інтерпретувати результати експерименту.

1

"Екологічна безпека та сталий розвиток"

-    використовувати знання, отриманні на уроках фізики, для вирішення проблем довкілля;

2

"Громадянська відповідальність"

-  працювати в команді, приймати виважені рішення, що сприятимуть вирішенню науково-технологічних, економічних, соціальних чи інших проблем сучасного суспільства.

3

"Здоров’я і безпека"

•         дотримуватися правил безпеки життєдіяльності під час виконання навчальних експериментів, у надзвичайних ситуаціях природного чи техногенного характеру;
•         оцінювати позитивний потенціал та ризики використання надбань фізики, техніки і технологій для добробуту людини і безпеки суспільства та довкілля.

4

"Підприємливість та фінансова грамотність"

-  застосовувати фізичні знання для генерування ідей та ініціатив щодо проектної, конструкторської й винахідницької діяльності.

Зміст уроку

Час, хв

Прийоми і методи

І. Організаційний етап. Актуалізація опорних знань. Постановка навчальної проблеми.

5

Інструктаж з БЖД. Фронтальна бесіда; демонстрація.

II. Організація вивчення матеріалу:

• теоретичний блок;
• спостереження й аналіз явищ.

30

Пояснення вчителя, бесіда; демонстрація дослідів (виконання експериментальних завдань); спостереження й аналіз, виділення головного; записи у зошитах.

III. Закріплення нового матеріалу. Рефлексія.

5

Відповіді на контрольні запитання. Розв'язування якісних задач.  Бесіда.

IV. Домашнє завдання. Підведення підсумків уроку.

5

Коментар учителя; записи в зошитах та в щоденниках.

https://www.youtube.com/watch?v=vMdn-s6OelQ

Явище дифракції світла.

https://www.youtube.com/watch?v=P7HbG-iDi8s

Спостереження інтерференції та дифракції світла.

Мета: показати учням на практиці способи відтворення явища дифракції світла в лабораторних умовах.

Обладнання: електрична лампа з прямою ниткою розжарення (свічка, лампа розжарювання), екран, кольорові олівці, оптичний диск, шматочки шовкових тканин або капрон, кольорові світлофільтри, екран з щілиною, дифракційна гратка, лезо, шматочок картону, комп’ютерна  підтримка уроку (ППЗ "Віртуальна фізична лабораторія Фізика 10-11"); підручник з фізики, електронна презентація, проектор, підручник з фізики (В. Сиротюк, В. Баштовий, §34).

Стисла теорія: італійський вчений Гримальді у середині XVІІ ст. дослідив, що в однорідному середовищі світло не завжди поширюється прямолінійно. Якщо на шляху пучка світла розташувати непрозоре тіло, розміри якого порівняні з довжиною світлової хвилі, то світло, огинаючи краї цього тіла, буде відхилятися від прямолінійного поширення.

       Дифракція – це огинання хвилею перешкод, або відхилення від прямолінійного поширення світла.

Принцип Гюйгенса-Френеля: кожна точка хвильової поверхні є джерелом вторинної хвилі; вторинні джерела світла, котрі розташовані на одній хвильовій поверхні, є когерентними; хвильова поверхня у будь-який момент часу є результатом інтерференції вторинних хвиль.

      Дифракційна решітка – це спектральний прилад, що використовують для розкладання світла у спектр і вимірювання довжини хвилі.

d – період дифракційної решітки, d=a+b;

– кут, під яким поширюється хвилі після дифракції;

– довжина хвилі;

    Умова максимуму освітленості (взаємне посилення двох вторинних хвиль:

де k=0,1,2, …

      Положення максимумів світла не залежить від кількості щілин, а залежить тільки від довжини хвилі. Коли k=0 – максимум за напрямом =0 для всіх довжин хвиль.

Хід експерименту

Завдання

1. Дослідити дифракцію світла через тканину.
2. Дифракція від щілини.
3. Спостерігати дифракцію через дифракційну гратку.

Гіпотеза досягнення результату

 На простих дослідах можна легко показати учням як можна самостійно відтворити явище дифракції світла та довести основні закономірності його утворення.

Запитання класу в ході експерименту

1. За яких умов дифракція хвиль проявляється досить чітко?

2. Чому за допомогою мікроскопа не можна побачити атом?

3. Що таке пляма Пуассона?

4. Де в побуті ви могли відтворити або спостерігати дане явище самостійно?

Орієнтовані дії дитини

      Експеримент проводиться як в  шкільних так і в домашніх умовах. Дитина, спостерігаючи за ходом досліду і, беручи безпосередню участь у ньому, зможе легко засвоїти теоретичні відомості, що стосуються спостережуваного явища.

"Спостереження дифракції світла"

Інструктаж з БЖД під час проведення експериментальних завдань

Мета: спостерігати дифракцію світла; пояснити явище.

Необхідні матеріали

Хід роботи

1. Електрична лампа з прямою ниткою (свічка, лампа розжарювання, тощо).

2. Екран.

3. Кольорові олівці.

4. Кольорові світлофільтри.

5. Дифракційна решітка ()

6. Шматочки шовкових тканин або капрон.

7. Лезо та шматок картону (фольги, фотоплівки).

8. Тримач із щілиною.

І. Дослідити дифракцію світла через шматочки тканини.

1. Встановити на демонстраційному столі електричну лампу (свічку, лампа розжарювання, тощо).
2. Прикласти щільно до ока шматочок шовкової тканини (капрону) і спрямувати погляд на джерело світла (будьте обережними, щоб не пошкодити собі зір!).
3. Замалювати у зошит свої спостереження.

ІІ. Спостерігати дифракцію світла через щілину.

1. Обережно лезом зробити невелику прорізь у шматочку картону (або фотоплівки, фольги).
2. Прикласти щільно до ока утворену щілину на картоні і спрямувати погляд на джерело світла (будьте обережними, щоб не пошкодити собі зір!).
3. Описати явище. Замалювати кольоровими олівцями у зошит.
4. Встановити у тримачі зі щілиною почергово отвори шириною від 0,1 до 0,3 мм. Зазначити, як при цьому зміниться дифракційна картина.

ІІІ. Спостерігати дифракцію світла через дифракційну гратку.

1. Приставити до око дифракційну гратку ().
2. Спрямувати погляд на джерело світла. Розглянути одержану дифракційну картину. Зробити малюнок у зошиті.
3. Закрити нитку лампи світлофільтрами. Який вигляд при цьому матиме дифракційна картина?
4. Спостерігати у відбитому світлі дифракційну картину на оптичному диску. Зробити малюнок або фотознімок.

Приклади спостережуваних явищ:

І.

                   Приклади спостережень явища дифракції від щілини

Приклади спостережень явища дифракції через гратку і через різні  світлофільтри

Приклади спостережень явища дифракції на оптичному диску та через дифракційну гратку

Спостереження:

1. Що означає на дифракційній гратці напис ()?

             2) Що таке фронт хвилі?

             2) Як розташовані кольори в дифракційних картинах? Чи є деяка закономірність в цьому?

Зробіть загальний висновок: