Урок физики в 11-м классе "Свет и цвет"

Задачи:

Учебные:

• Сформировать понятие “дисперсия света”, дать ее объяснение.
• Дать объяснение цветов тел.
• Сформировать понятия “оптическое и механическое смешение цветов” и дать их различия.

Развивающие:

• Показать красоту физики, ее связь с другими предметами.
• Развитие познавательного интереса к предметам.
• Расширение кругозора.
• Развитие умений применять знания в незнакомых ситуациях.

Воспитательные:

• Развитие эстетического вкуса, умения образно воспринимать окружающую жизнь и откликаться на ее красоту.

Оборудование:

1. Осветитель
2. Трехгранные призмы – 2 шт.
3. Светофильтры
4. Щели
5. Цветной круг
6. Центробежная машина
7. Спектроскопы
8. Ленты разных цветов
9. Фрагменты видеофильма “Дисперсия”

Ход урока

1. Вступление.

Сегодня у нас урок посвящен свету,

и начну его я стихотворными строками, которые являются гимном свету.

Чудный дар природы вечной,
Дар бесценный и святой.
В нем источник бесконечный
Наслажденья красотой.
Солнце, небо, звезд сиянье,
Море в блеске голубом,
Всю природу и созданья
Мы лишь в свете познаем.

Благодаря свету мы можем видеть окружающий мир, видеть красоту природы. Благодаря свету существует все живое на нашей планете. Но вопрос о том, что такое свет, не так то прост. Свет – это нечто неуловимое. Поймать его, взвесить и измерить, кажется совершенно невозможной задачей.

Ньютон был одним из первых, кто начал исследовать солнечный свет.

Был этот свет
Глубокой тьмой окутан.
Да будет свет!
И вот явился Ньютон.

(А. Поп, А. Эдингтон)

2. Открытие Ньютоном явления разложения света и выводы из опыта.

В 1666 – 1667 годах И. Ньютон, наблюдая звезды в телескоп, обнаружил радужную окраску их изображений по краям. Заинтересовавшись этим, он проводит ряд опытов с пропусканием пучка света через трехгранную стеклянную призму.

Опыт Ньютона.

Свет от источника в темном помещении направил сквозь узкую щель на стеклянную трехгранную призму.

Что должно произойти при этом с пучком света?

Он должен испытать двойное преломление: сначала на границе воздух – стекло, затем на границе стекло – воздух.

Но кроме этого Ньютон обнаружил еще одно явление.

Давайте пронаблюдаем это на опыте. Продемонстрировать.

Ньютон и мы с вами видим, что призма не только преломляет пучок света, но и разлагает его на 7 цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый.

Правило для заполнения цветов: “каждый охотник желает знать, где сидит фазан.”

Радужную полоску на экране Ньютон назвал спектром.

Какой вывод мы можем сделать из опыта?

Белый свет имеет сложный состав: он состоит из семи основных цветов.

Лучи какого цвета преломились сильнее?

Фиолетовые лучи преломляются сильнее, красные лучи слабее всех остальных.

Поэтому показатель преломления для фиолетовых лучей больше показателя преломления для красных лучей:

Т. е. скорость распространения красных лучей больше, чем фиолетовых. Поэтому красные лучи от Солнца в атмосфере меньше рассеиваются, а фиолетовые сильнее. А из формулы

= v * T, следует, что длина волны красных лучей больше, чем фиолетовы

х

На партах могут лежать таблички:

Зависимость показателя преломления света от его цвета или длины волны (или от скорости распространения) Ньютон назвал дисперсией.

Можно рассмотреть спектры через спектроскопы, которые стоят на партах, объяснить предварительно, что основная их часть трехгранная призма.

А можно ли из всех лучей разного цвета получить белый свет? Как?

1) Если на пути цветных лучей поставить еще одну трехгранную призму.

2) поставив собирающую линзу.

Продемонстрировать.

Вывод:

Белый свет разлагается на 7 цветов. При сложении лучей 7 цветов снова получается белый свет.

В подтверждении второго вывода продемонстрировать еще один опыт:

Взять круг, состоящий из семи секторов разного цвета и привести его в быстрое вращение, например, на центробежной машине или с помощью волчка. Наблюдается белый цвет круга.

А что будет на экране в опыте по разложению света, если на пути цветного спектра поставить красное стекло или синее стекло?

В первом случае будет только красное пятно там, где оно находилось раньше. А во втором случае – синее пятно. Это объясняется тем, что красное стекло пропускает только красные лучи, синее стекло пропускает только синие лучи.

Свет только одного цвета называется монохроматическим.

3. Цвета тел.

Окружающий мир красочен. Но как объяснить, что листья растений мы видим зелеными, подсолнечник – желтым, писчую бумагу белой, классную доску – черной?

Проделаем опыт.

Получим на экране с помощью стеклянной трехгранной призмы спектр и закроем его лентой красного цвета. Мы увидим, что лента только в красной части выглядит ярко-красной, во всех других частях она черная. Это происходит потому, что красная лента, на которую падает свет всех спектральных цветов отражает только красный свет, а свет других цветов поглощает. Если проделать опыт с зеленой лентой, то окажется, что она только в зеленой части выглядит зеленой, в других частях она темная.

Вывод: Цвет тела, освещаемого белым светом, зависит от того, свет какого цвета это тело отражает.

Вопросы:

Почему листья кажутся нам зелеными? (т. к. листья отражают зеленый свет, который попадает нам в глаза, остальные цветные лучи поглощаются)

Почему писчая бумага кажется белой (т. к. она равномерно отражает все составные части белого цвета)

Почему сажа или классная доска кажутся черными? (т. к. эти тела поглощают весь падающий на них свет).

4. Разбор качественных вопросов.

Раздаю по группам по 1 – 2 вопроса, они после минутного обсуждения дают свой ответ.

У Ф. И. Тютчева ест такие строки:

Как неожиданно и ярко
На влажной неба синеве
Воздушная воздвиглась арка
В своем минутном торжестве!
Один конец в леса вонзила,
Другим за облака ушла –
Она полнеба обхватила
И в высоте изнемогла.

О чем говорится в этих строках? Что является ее причиной?

Иногда в морозную погоду вокруг Луны или ламп уличного освещения мы видим радужные ореолы. Почему? (в морозную погоду происходит разложение света на кристалликах льда)

Почему для запрещающего сигнала светофора, а также предупреждающих огней заднего хода в автомобилях используют именно красный свет? (т. к. лучи красного цвета имеют большую скорость и меньше рассеиваются в атмосфере)

Почему небо голубое? (т. к. в атмосфере наиболее сильно рассеиваются короткие волны, т.е. фиолетовые, синие, голубые)

Почему заходящее Солнце кажется нам красным? (т. к. все лучи рассеиваются, кроме красных и в глаз наблюдателя попадают красные лучи)

Почему во время лунных затмений Луна кажется нам темно-красной?

5. Существует специальная наука о цвете – цветоведение, которая полезна дизайнерам и художникам.

Вообразите себе, что все цвета исчезли из окружающего мира, и мы видим его только серо-белым. Какая унылая, однообразная и непривычная картина получится! Оказывается, как много в нашей жизни значит цвет!

а) Оптическое смешение цветов

Белый цвет можно получить не только сложением семи цветов. В 1807 году Т. Юнг 9анг. Физик) заметил, что белый цвет можно получить сложением трех спектральных цветов - красного, зеленого и синего. Это можно увидеть в театре или в цирке, наблюдая за тремя лучами прожектора (красный, синий, зеленый).

В результате оптического сложения этих лучей получится белый цвет. В зависимости от того, в каких пропорциях складывать эти цвета можно получить разнообразные цвета и их оттенки, но красный, зеленый и синий цвета нельзя получить смешением других цветов. Поэтому эти три цвета были названы основными.

На сложении этих трех цветов основаны цветное кино, цветное телевидение, цветная фотография.

б) Механическое смешение цветов.

Механическое смешение цветов происходит тогда, когда мы смешиваем краски на палитре.

Основными красками являются малиновая, желтая и голубая, которые при смешении дают краску черного цвета.

Складывая желтый и голубой спектральных цвета (луча), мы получаем белый цвет, т. к. эти цвета дополнительные. Но смешивая желтую и голубую краски, мы получаем зеленую краску. Т. е. Оптическое сложение цветов не совпадает с механическим.

в) Психологическое воздействие цветов на человека.

“Цвет способен на все: он может успокоить и возбудить, он может создать гармонию или вызвать потрясение, от него можно ждать чудес, но он может вызвать и катастрофу” – так говорил французский ученый Жак Вьено.

Поэтому художникам, дизайнерам, модельерам следует это учитывать.

Красный, оранжевый, желтый и их оттенки человеческий глаз воспринимает как теплые; голубой, синий, фиолетовый – как холодные тона; зеленый цвет – нейтральный, хотя и у него есть холодные и теплые оттенки.

Теплые цвета, как правило, вызывают бодрое настроение – их очень часто называют активными, холодные же, наоборот, успокаивают, их называют пассивными.

Большая интенсивность цвета, действующая на человека длительное время, утомляет зрение, яркая окраска надоедает и раздражает. Помещение со слабым освещением лучше всего отделывать в светло-желтые и светло-розовые тона. Белый цвет значительно уступает этим цветам, т. к. при слабом освещении белые поверхности кажутся тусклыми и серыми. Хорошо освещенные помещения, обращенные на юг можно отделывать более темными и даже холодными цветами. Не следует забывать, что освещенность нижних этажей, всегда меньшая, чем верхних, поэтому цвет окраски нижних этажей должен быть светлее верхних.

Исследования показывают, что больше всего утомляет сетчатку глаза фиолетово-синий, несколько менее красный и менее всех – зеленый цвет.

Астрологи считают, что человек интуитивно, не осознавая этого, предрасположен к своему цвету согласно кольцу Зодиака:

Козерогу – белый, черный, лиловый

Водолею – фиолетовый

Рыбам – сине-зеленый

Овену – соответствует красный цвет

Тельцу – светло-зеленый

Близнецам – все цвета радуги

Раку – голубой

Льву – оранжевый, желтый, белый

Деве – синий

Весам – темно-зеленый

Скорпиону – пурпурный

Стрельцу – все цвета радуги

Предполагается, что наиболее комфортно человек должен себя чувствовать в своем цвете.

6. Итог урока.

“Наука и искусство также тесно связаны между собой, как легкие и сердце”.

Л. Н. Толстой.

“Чем дальше, тем искусство становится более научным, а наука более художественной, расставшись у основания они встретятся когда-нибудь на вершине”.

Г. Флобер.