Урок по физике на тему «Интерференция света». 9-й класс

Разделы: Физика, Конкурс «Презентация к уроку»

Класс: 9


Презентация к уроку

Загрузить презентацию (6,3 МБ)

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.


Цели урока:

  • формирование целостного представления о мире и роли физики в создании современной естественно – научной картины мира; умения объяснять объекты и процессы окружающей действительности – природной, технической среды, используя для этого физические знания;
  • приобретение обучающимися опыта разнообразной деятельности, ключевых навыков, имеющих универсальное значение для различных видов деятельности, - навыков решения проблем, принятия решений, поиска, анализа и обработки информации, навыков сотрудничества.

Задачи:

образовательные:

  • повторить определения интерференции волн, когерентных волн, условия интерференционных максимумов и минимумов, распределение энергии волн в интерференционной картине;
  • показать наглядно примеры явления интерференции света в природе, быту, технике и некоторое ее применение;
  • познакомить как с некоторыми элементами истории создания волновой теории света, так и с ее основными положениями на примере интерференции света;
  • закрепить знания на примерах решения задач;
  • выполнить эксперимент и пронаблюдать интерференцию света, объяснить полученные результаты;

развивающие:

  • развивать умение анализировать, сравнивать, обобщать, делать выводы из экспериментов;
  • развивать логическое мышление, творческие способности, смекалку и сообразительность через познавательную деятельность учащихся;
  • развивать умения самостоятельно добывать и применять знания для решения как теоретических, так и практических задач;
  • познакомить с краткими историческими сведениями зарождения волновой теории света;

воспитательные:

  • формировать умение слушать и вступать в диалог, учитывая позицию оппонентов, и участвовать в коллективном обсуждении возникающих проблем;
  • повышать мотивацию к обучению через нетрадиционное проведение уроков;
  • воспитывать личностные качества, необходимые для самообразования;

Методы обучения: наглядно-иллюстративный, проблемно – исследовательский, репродуктивный, беседа, практическая работа.

Формы работы на уроке: классно-урочная, индивидуальная, фронтальная.

Тип урока: комбинированный.

Технические средства обучения: мультимедийный компьютер, проектор, экран.

Дополнительное оборудование и средства обучения: практический модуль “Интерференция света” (www:http://www.physicon.ru открытой образовательной модульной мультимедийной системы (ОМС); презентация “Интерференция света”, коллекция наглядных материалов по теме “Интерференция света”, перископ, объективы киноаппарата, фотоаппарата, диапроектора, оборудование для практической работы, распечатанные текстовые материалы для работы на уроке и текстовые материалы для работы дома (опорный конспект, листы для практической работы в классе и дома).

Актуальность использования средств ИКТ – наглядность и экономия времени за счет заранее подготовленного иллюстративного материала, зрительное восприятие способствует лучшему усвоению материала и разнообразит урок.

Продолжительность урока: 45 мин.

Ожидаемые результаты:

  • личностные:
  • формирование мотивации к учению и познанию;
  • предметные:
  • формирование умений устанавливать причинно – следственные связи.

План урока

I. Организационный момент (1 мин.)

II. Актуализация знаний учащихся (блиц-опрос “Интерференция волн”, фронтальная беседа) (2-3 мин.)

Учитель: Развлекаясь в детстве пусканием мыльных пузырей, вы наверняка замечали, что пузыри имеют радужную окраску. Марк Твен писал: “Мыльный пузырь, витая в воздухе... зажигается всеми оттенками цветов, присущим окружающим предметам. Мыльный пузырь, пожалуй, самое изысканное чудо природы”.  Именно интерференция делает мыльный пузырь достойным восхищения (Слайд 2).

Явление интерференции имеет место не только для механических волн, но и для волн любой природы. Давайте разберемся в сути этого явления, предварительно ответив на вопросы блиц – опроса.

Блиц-опрос

1. Что называют интерференцией волн? ( О: Интерференция – явление наложения когерентных волн, при котором образуется постоянное во времени распределение амплитуды результирующих колебаний в различных точках пространства).(Слайд  3)

2. Какие волны называются когерентными? (О: Волны одинаковой частоты и с постоянной разностью фаз называются когерентными). (Слайд  3)

3. В каких точках пространства  наблюдаются интерференционные максимумы? (О: Интерференционные максимумы наблюдаются в точках пространства, для которых геометрическая разность хода интерферирующих волн равна целому числу длин волн) img1.gif (86 bytes) = kimg2.gif (59 bytes), где к = 0,1,2... (Слайд 3)

4. В каких точках пространства  наблюдаются интерференционные минимумы? (О: Интерференционные минимумы наблюдаются в точках пространства, для которых геометрическая разность хода интерферирующих волн равна нечетному числу длин полуволн)

img1.gif (86 bytes) = (2k + 1) * img2.gif (59 bytes)/2, где к = 0,1,2,... (Слайд 4)

5. Куда исчезает энергия двух волн в местах интерференционных минимумов? (О: В местах интерференционных максимумов энергия результирующих колебаний превышает сумму энергий интерферирующих волн ровно на столько, на сколько уменьшилась энергия в местах интерференционных минимумов) (Слайд 4).

III. Изучение нового материала (13 мин)

Примеры интерференции света в природе, быту, технике.

Учитель: С интерференционными явлениями мы сталкиваемся довольно часто:

  • окраска крыльев и глаз некоторых насекомых (Слайд 5), (Слайд 6);
  • цвета нефтяных, масляных пятен на поверхности луж (Слайд 7);
  • игра света” на этикетках торговых фирм (Слайд 8);
  • цвета побежалости закаленных металлов (Слайд 9);
  • и оксидных пленок некоторых минералов (Слайд 10) -

- все это проявление интерференции света в тонких прозрачных пленках. 

Немного истории

Учитель.

Многие ученые пытались объяснить это интересное явление. (Слайд 11)

Итальянский ученый Ф. Гримальди проделал простой опыт по интерференции света: на пути солнечных лучей ставил диафрагму с двумя близкими отверстиями, получал два конуса световых лучей; помещая экран в том месте, где эти конусы накладываются друг на друга, заметил, что в некоторых местах освещенность экрана меньше, чем если бы его освещал только один световой конус. Из этого опыта Гримальди сделал вывод, что прибавление света к свету не всегда увеличивает освещенность.

Впервые явление интерференции в тонких пленках было независимо обнаружено английскими физиками Робертом Бойлем (1627—1691 гг.) и Робертом Гуком (1635—1703 гг.). Они наблюдали возникновение разноцветной окраски тонких плёнок (интерференционных полос), подобных масляным или бензиновым пятнам на поверхности воды.(Слайд 12)

Через сто с лишним лет Томас Юнг "пролил свет" на причину этого явления, назвав ее интерференцией. (Слайд 13)

Человек ярких дарований.

Томас Юнг (13.06.1773 – 10.05.1829) – английский ученый: известный врач и замечательный физик, астроном, механик, металлург и египтолог, океанограф и зоолог, востоковед и сатирик, геофизик и полиглот, знавший 14 языков (греческий, латинский, древнееврейский, французский, итальянский, арабский, персидский, английский,...); серьезный знаток музыки и искусный музыкант, игравший едва ли не на всех инструментах того времени; отличный живописец и даже незаурядный гимнаст, акробат и наездник. Юнг был человеком почти таких же универсальных дарований, как Леонардо да Винчи.

Ученик (краткая информация о человеческих качествах Т. Юнга) выступление (2 мин.)

Учитель объясняет суть опыта Юнга, интерференционную картину, условия интерференционных максимумов и минимумов, причину появления колец Ньютона (Слайд 14).

“Феномен Юнг” удивил весь научный мир своим простым опытом.

В 1801 г. английский ученый Т. Юнг объяснил явление интерференции света на основе принципа суперпозиции световых когерентных волн и ввел термин “интерференция” в науку.(Слайд 15)

Интерференция (лат.): “inter” между + “ferens” несущий, переносящий.

Интерференция света – это явление наложения световых волн друг на друга, приводящее к перераспределению энергии волн в пространстве, в результате чего происходит усиление или ослабление света.

Условие интерференции – когерентность (согласованность) источников.

Когерентные источники – это источники с одинаковой частотой и постоянной разностью фаз в любой точке пространства.

В природе нет когерентных источников света.

- условие интерференции.

Интерференционная картина на экране – это чередование светлых (цветных) и темных полос на экране, максимумов и минимумов. (Слайд 16)

По закону сохранения энергии: энергия световых волн никуда не исчезает, она только перераспределяется между максимумами и минимумами.

Монохроматичность – одноцветность (v = const): монос - один; хромос – цвет. Монохроматический свет – свет лазера; свет, пропущенный через светофильтр (цветное стекло).

Условие максимума:  (Слайд 17)

Условие минимума:  (Слайд 17)

Кольца Ньютона:  (Слайд 18)

Кольца Ньютона возникают при интерференции света, отраженного верхней и нижней границами воздушного зазора.

Волны когерентны: они имеют одинаковую длину и постоянную разность фаз, которая возникает из-за того, что волна 2 проходит больший путь, чем волна 1.

Волна 1 не изменяет своей фазы, а волна 2 при отражении от пластины возвращается в противофазе. Поэтому лучи гасят друг друга и наблюдается тёмное пятно.

В отраженном свете:

  • тёмные кольца возникают при выполнении условия MAX: разность хода равна целому числу длин волн;
  • светлые (цветные) кольца возникают там, где MIN: разность хода равна нечётному числу длин полуволн.

Если свет, освещающий установку, белый, то будут наблюдаться цветные кольца.

Кольца Ньютона – интерференционная картина , имеющая вид концентрических колец и возникающая в тонкой прослойке воздуха между стеклянной пластиной и положенной на нее плоско – выпуклой линзой, сферическая поверхность которой имеет большой радиус кривизны.(Слайд19), (Слайд 20)

Несмотря на название, первым опыт провел отнюдь не Исаак Ньютон. В 1663 г. другой англичанин, Роберт Бойль, первым обнаружил кольца Ньютона, а через два года опыт и открытие были независимо повторены Робертом Гуком. (Слайд 21)

И.Ньютон наблюдал и исследовал кольца не только в белом, но и при освещении линзы одноцветным (монохроматическим) светом. Удовлетворительно объяснить, почему возникают кольца, Ньютон не смог. Это удалось Юнгу. (Слайд 22)

Некоторое применение интерференции.

1 .“Просветление оптики” - уменьшение отражения света от поверхности линзы и призм в результате нанесения на нее специальной пленки с целью получения более четкого изображения. Фиолетовый или сиреневый оттенок объективов перископов, биноклей, диапроекторов, фотоаппаратов.(Слайд 23)

2. Проверка качества обработки поверхности. Неровности поверхности с точностью до 10-6 см вызывают искривления интерференционных полос при отражении света от контролируемой поверхности. (Слайд24)

Учитель. Просветление оптики

Широко применяется явление интерференции в тонких пленках для так называемой просветленной оптики. Объективы оптических приборов состоят из большого числа оптических стекол, линз, призм. Каждая отполированная поверхность стекла отражает около 5% падающего на него света. Чтобы уменьшить долю отраженного света, линзы покрывают тонкой кремнеорганической пленкой, показатель преломления которой меньше, чем показатель преломления стекла. Толщина пленки подбирается так, чтобы интерференция лучей, отраженных от передней и задней ее поверхностей, приводила к их взаимному “гашению”. Отраженные волны находятся в противофазе и ,складываясь, гасят друг друга. Происходит удивительное явление: свет гасится светом! А это значит, световая энергия не отражается от стекла и проходит вглубь оптической системы. Толщина пленки зависит от длины волны. Если на линзу падает белый свет, то он состоит из различных длин волн и осуществить гашение отраженных волн всех частот невозможно. Толщину пленки подбирают так, чтобы полное гашение при нормальном падении имело место для длин волн средней части спектра (зеленый цвет). Отражение света крайних участков спектра (красный и фиолетовый) ослабляется незначительно. Поэтому объектив с просветленной оптикой в отраженном свете имеет сиреневый оттенок.

Ответы на возникшие вопросы у учащихся при объяснении нового материала (2 мин)

IV. Закрепление нового материала (4 мин.)

Решите задачу. Две когерентные световые волны достигают некоторой точки пространства с разностью хода . Что произойдет в этой точке пространства усиление или ослабление света, если а) = /2; б) = ? (Слайд 25), (слайд 26).

V. Рефлексия (фронтальный опрос по теме: “Интерференция света” с использованием открытой образовательной модульной мультимедийной системы (ОМС)): http://www.physicon.ru модуль “Интерференция света” (ПРИЛОЖЕНИЕ 1) (5 мин.).

В практический модуль включены шесть интерактивных заданий различных типов с возможностью автоматической проверки для закрепления знаний по теме: “Интерференция света” (Слайд 27)

VI. А знаете ли вы? (1 мин.)

(Выдувание мыльных пузырей – это народная забава во всем мире) (Слайды 28-29)

VII. Домашнее задание (1-2 мин.) (Слайды 30-31), (ПРИЛОЖЕНИЕ 3)

  1. Параграф 57 (“Физика 9 класс: учебник для общеобразовательных учреждений” А. В. Перышкин, Е. М. Гутник , Москва, “Дрофа”, 2011.
  2. Знать ОК урока.
  3. ТЗ – 10, №14 (“Физика 9 класс: учебно – методическое пособие (дидактические материалы)” А. Е. Марон, Е. А. Марон, Москва, “Дрофа”, 2011.

II часть практической работы на специальных листах. (Слайд 32) ,(ПРИЛОЖЕНИЕ 2)

Выполните следующие задания.

1) Бритвенное лезвие нагрейте на спичке, сотрите тряпочкой копоть и рассмотрите образовавшуюся на лезвии пленку. Зарисуйте порядок появления цветных полос. Объясните результат опыта.

2) Опустите очень маленькую каплю скипидара с конца иголки на поверхность воды. Образовавшуюся пленку наблюдайте в отраженном свете и зарисуйте. Объясните результат опыта.

3) С помощью трубки выдуйте небольшой мыльный пузырь и пронаблюдайте за образованием цветных интерференционных колец в белом и монохроматическом свете (через цветную пленку).

Для желающих: подготовьте сообщение о мыльных пузырях: о приготовлении мыльных растворов, о способах выдувания больших мыльных пузырей, желающие могут на следующем уроке продемонстрировать и поделиться своим опытом.

VIII. Выполнение практической работы по теме: “Наблюдение интерференции света” на раздаточных листах с указаниями к работе (12 мин).

Учитель напоминает о соблюдении правил техники безопасности при работе со свечой (спички – не игрушка; волосы, бумагу - подальше от огня), со стеклом.

Учитель поясняет, как выполнять практическую работу (Слайды 33-36)

IX. Проверка выводов после сдачи листов с практической работой (1-2 мин).

Учитель показывает, как нужно было ответить на контрольные вопросы практической работы, сделать выводы. (Слайды 37-39)

X. Подведение итогов занятия (1 мин).

оценивает работу наиболее активных учащихся на уроке.

Спасибо за урок всем!

Литература.

1. Дягилев Ф. М. Из истории физики и жизни ее творцов. – М.: Просвещение, 1986;

2. Ландсберг Г. С. Параграф 126. Кольца Ньютона // Элементарный учебник физики. — 13-е изд. — М.: Физматлит, 2003. — Т. 3. Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика. — с. 249-266. — 656 с. — ISBN 5922103512.

3. Марон А. Е., Марон Е. А. “Физика. 9 класс: учебно – методическое пособие”, М.: Дрофа, 2011. -125 с.- (Дидактические материалы).

4. Касьянов В.А., Коровин В.А. “Физика.11 класс. Профильный уровень: тетрадь для лабораторных работ” М.: Дрофа,2007. - 44 с.

Сивухин Д. В. Общий курс физики — Издание 3-е, стереотипное. — М.: Физматлит, МФТИ, 2002. — Т. IV. Оптика. — 792 с.

6. Кабинет физических демонстраций физического факультета МГУ Д. Кондауров.

Интернет-ресурсы.

http://photo.peoples.ru/science/philosophy/bayle
http://www.artlib.ru/index.php?id=11&idp=0&fp=2&uid=1402&iid=60870
http://due1000dodici.altervista.org/blog/category/bibbia/page/9/
http://900igr.net/fotografii/fizika/Interferentsija-dvukh-voln/Interfe
http://kaf-fiz-1586.narod.ru/11bf/dop_uchebnik/in_dif.htm
http://www.l-microrus.ru/forum/forum1/topic2/
http://vk.com/stchemistry
http://www.blog.sololaki.ru/
http://www.darina.tv/pearls
http://tvov.ru/docs/100/index-2527.html
http://www.fromuz.com/forum/index.php?showtopic=8469&st=116100
http://900igr.net/kartinki/fizika/Interferentsija-sveta-i-ejo-primenen
http://900igr.net/kartinki/fizika/Optika-i-svet/021-Interferentsija-sv
http://atlant.ucoz.de/blog/podzornuju_trubu_analog_antenny_s_ochen
http://shag.zanud.ru/docs/300/index-2954508.html
http://rpp1.ru/weblinks/read/interferentsiya-sveta-fizika-11-klass.htm
http://seoproff.ucoz.es/blog/interferencija_sveta1/2013-05-31-18
http://900igr.net/kartinki/fizika/Interferentsija-sveta-i-ejo-primenen
http://kaf-fiz-1586.narod.ru/11bf/dop_uchebnik/in_dif.htm
http://allforchildren.ru/why/why107.php
http://solohub.ru/spb/number/interferentsiya-sveta-fizika-9-klass.html
http://fizikatut.ru/?m=201210
http://solohub.ru/spb/number/interferentsiya-sveta-fizika-9-klass.html
http://robertmsmythe.com/physics/VII PWD.htm
http://oadk.at.ua/load/fizika/33-2-2
http://ovisio.ucoz.co.uk/blog/optika_interferencija_i_difrakcija_ppt_9
http://withfriendship.com/user/Aligra/interference-(wave-propagation)
http://galileo.phys.virginia.edu/classes/USEM/SciImg/home_files/introd
http://bannerfabrikk.home.pl/car/constructive-interference-diagram
http://ppt4web.ru/fizika/interferencija-sveta1.html
http://900igr.net/kartinki/fizika/Interferentsija-voln/053-35.html
http://chemistry-chemists.com/N5_2011/U11/ChemistryAndChemists
http://kaf-fiz-1586.narod.ru/11bf/dop_uchebnik/in_dif.htm
http://portal.tpu.ru/SHARED/k/KONVAL/Glossaries/Tab1/phys_math
http://rpp.nashaucheba.ru/docs/index-159463.html
http://kk.convdocs.org/docs/index-7646.html
http://espacoeldorado.com.br/admin/constructive-interference
http://uch.znate.ru/docs/397/index-10906.html
http://grajner.eu/wp-includes/interference-picture
http://integra-sound.de/pics/1/two-examples-of-light-dispersion-by-dif
http://forums.studentdoctor.net/threads/holy-crap-my-worst-passage
http://glavnoe.ua/news/n102589
http://quizlet.com/5977365/mcat-physics-light-and-optics-flash-cards/
http://www.amigos.lv/en/blogs?id=362510
http://art-assorty.ru/2793-carly-waito.html
http://oktanta.ru/catalog/binokli-celestron
http://market.ihunter.ru/catalog/zritelnie_trubi/
http://clubs.ya.ru/4611686018427398229/replies.xml?item_no=15254
http://allforchildren.ru/why/where21.php
http://clubs.ya.ru/4611686018427421013/replies.xml?item_no=60711
http://www.bestgold.ru/blog/discussion/379/nezhnyy-perlamutr/p1
http://otvet.mail.ru/question/13363226
http://www.physicon.ru
class-fizika.narod.ru›
krugosvet.ru›enc…i_tehnika/himiya…ROBERT.html