Повторительно-обобщающий урок – 80 мин
11 класс
Цели урока:
образовательные:
- обобщить сведения по световым волнам, показать, что световые волны – это разновидность электромагнитных волн, связать их свойства с общеволновыми; добиться понимания учащимися явлений интерференции и дифракции света; объяснить, что явления интерференции и дифракции света есть доказательства его волнового характера и принципа суперпозиции.
развивающие:
- расширить и закрепить знания учащихся, научить учащихся решать экспериментальные творческие задачи на волновые свойства света.
воспитательные:
- показать использование волновых свойств света в современной науке и технике, беспредельные возможности человеческой мысли в практическом применении явлений природы; объяснить важность наблюдения и эксперимента в познании.
Оборудование:
- На демонстрационном столе: телевизор, видеомагнитофон, графопроектор, кодопозитивы, таблица “Интерферометр Майкельсона”, видеофильм “Волновые свойства света”, компакт-диск.
- На ученических столах: прибор для определения длины световой волны, прибор “Кольца Ньютона”, кусок капроновой ткани, грампластинки на 78 об/мин и 33 об/мин, лезвие для безопасной бритвы, держатель, свеча на подставке, приспособление для индивидуального наблюдения интерференции света (пузырь с тончайшими стенками, полученный из стержня шариковой ручки).
Структура урока:
I. Постановка целей (1 мин)
II. Фронтальный опрос (23 мин)
III. Практическое применение волновых свойств света (15 мин)
IV. Решение задач (20 мин)
V. Закрепление изученного материала – Брейн-ринг (20 мин)
VI. Домашнее задание (1 мин)
Ход урока
I. Постановка целей:
Сегодня на уроке мы повторим материал по теме “Световые волны”, связав их свойства с общеволновыми на примере уже изученных диапазонов волн: механических, звуковых и радиоволн.
II. Фронтальный опрос:
Световые волны видимого спектра, которые занимают узкий диапазон длин волн l = (4–8)*10-7м и соответственно частот n =(4–7,5)*1014 Гц, играют важную и большую роль в жизни человека. Достаточно сказать, что сигналы из этого диапазона дают человеку 90% всей информации об окружающем мире. Ученикам предлагаются следующие вопросы.
1. Что такое дисперсия света?
2. Объясните, почему показатель преломления зависит от цвета светового пучка? (определяется зависимостью скорости волны от её частоты или длины волны)
3. В одном и том же веществе красный свет имеет наибольшую скорость, а фиолетовый – наименьшую, почему? (красный свет меньше преломляется в веществе, чем фиолетовый)
4. Длина волны красного света в воде равна длине волны зелёного света в воздухе. Какой цвет увидит человек под водой, если вода освещена красным светом? (красный, т.к. при переходе из одной среды в другую частота света не изменяется, а она и определяет цвет лучей)
5. Какие волны являются когерентными? (имеют одинаковую частоту и разность фаз их колебаний постоянна)
6. Как получают когерентные световые волны? (показать через графопроектор, используя готовые кодопозитивы)
7. В чём сущность явления интерференции света?
8. С какой физической характеристикой световых волн связано различие в цвете? (различие в длине волны или частоте; световым пучкам различного света соответствуют волны различной длины – Томас Юнг)
9. Какова причина возникновения “колец Ньютона”?
10. Задача.
Определить длину волны, если радиус тёмного кольца r=2мм, его порядковый номер n=4, радиус кривизны R=1,64м. (Решение задачи на местах на отдельных листочках)
11. При нагревании стальные изделия покрываются цветной плёнкой (цвета побежалости). Как объяснить это явление?
– фронтальный опыт;
– объяснение.
Радужные полосы образуются на весьма тонких слоях оксида железа после нагревания лезвия от безопасной бритвы в пламени спиртовки. После нагревания до 220–420оС стальные изделия приобретают окраску, зависящую от температуры. В опыте отдельные части стального лезвия нагреваются неодинаково, поэтому оно окрашивается в разные цвета. Например, температуре 220оС соответствует светло-жёлтый цвет, температуре 285оС – фиолетовый. Цвета тонких слоёв используются на практике для определения температуры отпуска стальных изделий.
12. Какое явление называется дифракцией волн? (отклонение от прямолинейного распространения волн, огибание волнами препятствий)
13. Почему звуковые волны могут огибать такое препятствие, как, например, раскрытый зонт, а световые волны не могут?
14. Что такое дифракционная решётка? Изготовление дифракционных решёток.
Просмотр фрагмента видеофильма “Волновые свойства света” (5мин.)
III. Практическое применение волновых свойств света:
Изучая электромагнитные волны, мы всегда отмечаем многообразие их практического применения. Одни и те же свойства используют в самых разных областях. Так, в основе спектрального анализа лежит дисперсия и дифракция световых волн; в основу точных измерений (до 10-8м), получение эталона длины, контроля чистоты обработки поверхности, просветлённой оптики положено такое свойство света, как интерференция; для испытаний механических свойств материалов, устранение ослепляющего действия автомобильных фар используют поляризацию света.
- Опыт Майкельсона.
- Просветление оптики.
- Контрольно-измерительные приборы.
- Применение дифракции. Дифракция электронов.
- Изготовление дифракционных решеток. (Приложение 1)
- Дифракция на грампластинках, дисках. (Приложение 2)
IV. Решение задач (задания спроецированы на экран).
Устно:
- Какова скорость света в алмазе, если при частоте 2,73*1014 Гц длина волны равна 450 нм?
- Длина волны голубых лучей в вакууме 500 нм. Какова длина их волны в воде?
- При переходе света из вакуума в некоторую среду длина волны уменьшилась в 1,3 раза. Из какого вещества состоит вторая среда?
В тетрадях: (Приложение 3).
V. Закрепление изученного материала провожу в виде игры “Брейн – ринг” (Приложение 4), что способствует лучшему усвоению материала.
Vi. Домашнее задание. Оформить лабораторную работу на тему: “Наблюдение явлений интерференции и дифракции света” (методические указания к работе выдаются каждому ученику).