Обобщающий урок по физике на тему: "Геометрическая оптика". 11-й класс

Кабанова Елена Викторовна

Разделы: Физика

Класс: 11

Цели урока:

Повторить основные формулы и законы геометрической оптики: закон отражения, закон синуса, формулы тонкой линзы.
Закрепить у учащихся навыки решения задач темы
Развивать умение объяснять окружающие явления.

I этап. Задание на доске (оформлены заранее)

Задание 1. Сопоставить (указать стрелками) основные законы и формулы.

Закон отражения D =
Закон Снеллиуса n =
Фокус
Оптическая сила
Абсолютный показатель преломления Г =
Формула тонкой линзы F =
Увеличение

Дополнительный вопрос: Докажите, что именно эта формула определяет фокус линзы, т.е. укажите её из основной формулы.

Ответ:

F =

Задание 2. Предмет находится двойным фокусным расстоянием линзы. Построить его изображения. (см. Приложение, рисунок 1)

Дополнительный вопрос: Где используется такое изображение?

Ответ: в фотоаппарате.

Задание 3. По положению предмета и его изображению (параллельны) восстановить положение линзы и её главных фокусов. (Приложение, рисунок 2.1 (I способ), рисунок 2.1 (II способ)

Дополнительный вопрос: Почему линза располагается именно в такой плоскости. Как можно её наклонить, что бы она тоже проходила через оптический центр?

Ответ: т.к. предмет и его изображение параллельны друг другу, следовательно, и линза находится в плоскости и параллельно им.(Если наклеить линзу, то формула тонкой линзы не будет работать).

Дополнительный вопрос: Какое свойство линзы позволяет широко использовать их в оптических приборах?

Ответ: Свойство изменять направление лучей, или, как говорят, световыми пучками (основано на явлениях отражения и преломления).

Во время решения этих заданий фронтальный опрос:

1. На какие два фундаментальных закона опирается геометрическая оптика?

Ответ: Закон отражения, закон преломления.

2. Сформулируйте законы отражения света.

Ответ:

Угол падения, равен углу отражения;
;
Свойство обратимости лучей.

3. Приведите краткие исторические факты из истории открытия закона преломления света.

Ответ: 1620 г. астроном и математик Снеллиус открыл закон. Ранее в трудах Декарта выведен с помощью принципа Гюйгенса.

4. В чём заключается принцип Гюйгенса?

Ответ: Каждая точка среды до которой дошло возмущение, сама становится источником вторичных волн.

5. Сформулируйте закон преломления.

Ответ: = n = =

6. В чём заключается физический смысл показателя преломления?

Ответ: Он равен отношению скоростей света в средах на границы, между которыми происходит преломление.

7. Что показывает абсолютный показатель преломления среды?

Ответ: это показатель преломления среды относительно вакуума. n₁ =

– Итак, всё, что мы сейчас с вами повторили, обобщим в задании 1.

Проверка задания на доске.

II этап урока: Решаем задачи на применение законов отражения и преломления

Задача 1. Луч света падает на границу раздела двух сред под углом 30 градусов. Показатель преломления первой среды равен 2,0. Определите показатель преломления второй среды, если известно, что отражённые и преломлённые лучи перпендикулярны друг другу.

Дано:

^о;
n₁ = 2,0;
= 90^о. (см. Приложение, рисунок 3)
________
n₂ – ?

Решение:

+ + = 180^о;
так как = , , = 180^о – ( + ) = 180^о– ( + ).

Из закона Снеллиуса следует, что , , n₂= n₁

Вывод: вторая среда оптически менее плотная.

Дополнительный вопрос: От каких факторов зависит абсолютный показатель преломления среды?

Ответ: Во-первых, абсолютный показатель преломления определяется скоростью распространения света в среде, следовательно, как и его скорость зависит от физического состояния среды: от температуры вещества, его плотности и зависит от характеристик самого света (?).

Задача 2. Кажущаяся глубина водоёма h = 6 м. Определите истинную глубину водоёма h_0.

Дано:

h = 6 м;
h = 1,33 м. (см. Приложение, рисунок 4)
________
h₀– ?

Решение:

(1)
треугольник КВ^'C KC = h tg;
треугольник КВС КС = h₀ tg;
tg= h₀ tg
h₀ = = h = h n = 6м 1, 33 8 (м)
tg sin
tg sin для малых углов.

Ответ: h₀ = 8 м.

Вывод: кажущаяся глубина водоёма меньше истинной глубины.

Дополнительный вопрос: Если поверхность воды колеблется, то изображение предметов в воде принимают причудливые формы. Почему?

Ответ: Колеблющаяся поверхность воды представляет собой ряд вогнутых и выпуклых зеркал самой различной формы, дающие разные изображения.

Учитель показывает сферические зеркала.

Учитель: Источники света, падая на эти зеркала, дают разные изображения. Подобно этим сферическим зеркалам.

Имеются двояковыпуклые и вогнутые линзы, которые имеют радиусы кривизны сферических поверхностей. Мы решали задачи на применение формулы, и рассчитывали радиус кривизны.

Формула: D = (n – 1) ()

Вопрос: Что эта за формула? Что мы рассчитываем по этой формуле?

Ответ: Формула тонкой линзы.

Учитель: Верно. Но есть и другая запись формулы тонкой линзы (где не учитывается R)

III этап: Решения задач (одновременно у доски)

Задача 3 (I вариант)

Рассматривая предмет в собирающую линзу, и располагая его на расстоянии 4 см от неё, получают его линейное изображение, в 5 раз больше самого предмета. Какова оптическая сила линзы?

Дано:

d = 4 см = 0,04 м;
Г = 5
_______________
D – ?

Решение:

D = –
D = (1)
Г = (2)
Из (1) следует f =
Г =
Г(1 – Dd) = 1
Г – ГDd = 1
ГDd = Г – 1

Ответ: 20 (дптр)

Дополнительный вопрос: В магазине в отделе “Оптика” выставлены очки. Около них находятся таблички с надписями +2 дптр, – 4 дптр. Какие недостатки зрения исправляют эти очки?

Ответ: Очки D = + 2 дптр исправляют дальнозоркость, в очках используют собирающие линзы. У дальнозоркого глаза фокус за сетчаткой. Чтобы изображение попало на сетчатку глаза, усиливают оптическую силу, применяют собирающуюся линзу. Очки – 4 дптр исправляют близорукость, в очках используют рассеивающую линзу, уменьшают оптическую силу. У близорукого глаза изображение получается впереди сетчатки, чтобы оно передвинулось на сетчатку, оптическую силу уменьшают, применяют рассеивающую линзу.

Задача 3 (II вариант)

В трубку вставлены две собирающиеся линзы на расстоянии 20 см одна от другой. Фокусное расстояние первой линзы 10 см, второй – 4 см. предмет находится на расстоянии 30 см от первой линзы. На каком расстоянии от второй линзы получится действительное изображение?

Дано:

а = 20 см = 0,2 м;
F₁ = 10 см = 0,1 м;
F₂= 4 см = 0, 04 м;
d₁= 30 см = 0,3 м
__________________
f₂ – ?

Решение:

f₁=
f₁=
d₂= а – f₁ = 0,2 м – 0,15 м = 0,05 м
f₂=

Ответ: f₂ = 0,2 м.

Дополнительный вопрос: Почему сидя у горящего костра, мы видим предметы, расположенные по другую сторону костра, колеблющимися?

Ответ: вследствие изменения температуры воздуха, изменяется его показатель преломления, следовательно, изменяется и сама среда.

Домашнее задание: № 1121, № 1124, № 1127. (Рымкевич “Сборник задач по физике”)

Итог урока: тест (4 мин.)

I вариант

1. В каком случае угол преломления равен углу падения?

А. Только тогда, когда показатели преломления двух сред одинаковы.
Б. Только тогда, когда падающий луч перпендикулярен к поверхности раздела.
В. Когда показатели преломления двух сред одинаковы; падающий луч перпендикулярен к поверхности раздела сред.

2. Каким равенством выражается закон преломления ?