Урок з фізики: "Цікава оптика: спостерігаємо інтерференцію 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=_kf7guE1AMw

Явище інтерференції світла.

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

Спостереження інтерференції та дифракції світла.

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

Обладнання: дві скляні пластини, дротяна рамка на підставці, мильна вода, екран, кольорові олівці, кільця Ньютона, комп’ютерна  підтримка уроку, електронна презентація, проектор, підручник з фізики (В. Сиротюк, В. Баштовий, §33). Інтерактивна лабораторія PHET:

https://phet.colorado.edu/sims/html/wave-interference/latest/wave-interference_uk.html

Стисла теорія: інтерференція світла належить до явищ, дослідження  яких відіграло істотну роль у розвитку вчення про природу світла. Завдяки цьому явищу Д. Араго і О. Френель підтвердили не тільки хвильову теорію світла, а й довели, що світлові хвилі поперечні.

       Інтерференція – це додавання у просторі двох (або кількох) хвиль, при якому  відбувається постійний у часі розподіл амплітуд результуючих коливань у різних точках простору.

      Стійку інтерференційну картину можна створити за наявності когерентних джерел світла (таких, що мають однакову частоту, а фази їх коливань повинні збігатися або розрізнятися на деяку сталу (незалежну від часу) величину).

О₁ і О₂ – когерентні джерела світла;

d₁ і d₂ - шляхи поширення хвиль від джерел;

∆d – різниця ходу хвиль;

l – відстань між джерелами;

М – будь-яка точка середовища, де відбувається накладання світлових хвиль.

    Умова максимуму: амплітуда коливань середовища в даній точці буде максимальною, якщо різниця ходу двох хвиль, що збуджують коливання в цій точці, дорівнює цілому числу довжин хвиль.

де k=0,1,2, …

      Умова мінімуму: амплітуда коливань середовища в даній точці буде мінімальною, якщо різниця ходу двох хвиль, що збуджують коливання в цій точці, дорівнює непарному числу півхвиль.

.

      Внаслідок інтерференції енергія перерозподіляється у просторі.

Хід експерименту

Завдання

1. Дослідити інтерференцію світла у двох скляних пластинках.
2. Спостерігати кільця Ньютона.
3. Дослідити інтерференцію світла у мильному розчині.

Гіпотеза досягнення результату

 На простих дослідах можна легко показати учням як можна самостійно відтворити явище інтерференції.

Запитання класу в ході експерименту

1. Що ви спостерігаєте під час дослідів ?

2. Яким чином інтерферує світло?

3. Як змінюється інтерференційна картина у мильному розчині? Від чого це залежить?

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

Орієнтовані дії дитини

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

"Спостереження інтерференції світла"

Інструктаж з БЖД під час проведення експериментальних завдань

Мета: спостерігати інтерференцію світла у склі, мильному розчині, через шматочки тканин; пояснити явище.

Необхідні матеріали

Хід роботи

1. Дві скляні пластини.

2. Дротяна рамка на підставці.

3. Мильна вода.

4. Екран.

5. Кольорові олівці.

6. Шматочки щовкових тканин або капрон.

7. Кільця Ньютона.

Альтернатива:

Інтерактивна лабораторія PHET.

https://phet.colorado.edu/sims/html/wave-interference/latest/wave-interference_uk.html -

дослідження явища інтерференції.

І. Дослідити інтерференцію світла у двох скляних пластинках та за допомогою кілець Ньютона.

1. Скласти разом дві скляні пластинки і стиснути пальцями (або обережно закріпити у тримачі).
2. У відбитому світлі на темному фоні спостерігати кольорові.
3. Звернути увагу на те, що в місцях дотику пластинок виникають кільцеподібної форми смуги. Замалювати кольоровими олівцями у зошити інтерференційну картину.
4. Змінивши ступінь стискання пластин, розглянути зміну форми й розміщення смуг. Занотувати результат спостереження у зошит.
5. Розглянути інтерференційну картину за допомогою кілець Ньютона. Намалювати у зошити спостережувану картину.

ІІ. Виявити інтерференцію у мильних плівках.

1. Створити мильну плівку у дротяній рамці, або видути мильну бульку і прикріпити її на підставку (баночку).
2. Спрямувавши на мильну плівку світло, спостерігати виникнення в ній інтерференційних горизонтальних смуг (або кільцеподібних смуг у бульбашці).
3. Зробити у зошиті малюнок.

Приклади спостережуваних явищ:

І.

ІІ.

Спостереження:

1. Як пояснити райдужні смуги, що спостерігаються у склі (тонкому шарі гасу, розлитому на поверхні води)?

2. Що необхідно для утворення стійкої інтерференційної картини?

Зробіть загальний висновок: