О свет! Ты чудо из чудес
И вызываешь интерес.
Еще не раз умы людей
Займешь теорией своей.
Н.Д. Саблина.
Цель:
- повторить основные понятия темы “Геометрическая и волновая оптика”;
- развитие практических умений и навыков использования теоретических знаний при решении качественных и экспериментальных задач; развивать навыки коллективной работы;
- воспитание чувства прекрасного путем использования межпредметной связи: физика + литература.
Оборудование:
- 2 плоских зеркала,
- 2 листа с нарисованным квадратом,
- 2 свечи,
- 2 экрана,
- 2 стакана с водой,
- 2 рассеивающие линзы,
- 2 собирающие линзы,
- 2 деревянных бруска,
- 2 колбы плоскодонные с водой,
- 2 колбы плоскодонные со спиртом,
- штатив,
- шарик на нити,
- осветитель,
- учебник,
- мешочек с бочонками от игры “Лото” с цифрами от 1 до 6.
- презентация
- мультимедиапроектор + компьютер
Ход урока
Вступительное слово учителя:
Чудный дар природы вечной,
Дар бесценный и святой,
В нем источник бесконечный
Наслажденью красотой.Солнце, небо, звезд сиянье,
Море в блеске голубом,
Всю природу и созданья
Мы лишь в свете познаем.
Свет… Такое короткое и в тоже время такое емкое слово. “В слове свет заключена вся физика”, - говорил С.И. Вавилов. Выдающиеся мыслители и ученые осознавали его фундаментальную роль в природе задолго до выявления его истинной природы. Пифагор, Евклид, Птолемей, Декарт, Ньютон, Гюйгенс, Юнг, Френель. Все они придерживались разных точек зрения, но вместе с тем понимали, что свет значит для человека.
Сегодня мы повторим основные вопросы волновой и геометрической оптики: законы, принципы, формулы, свойства света. Наш урок пройдет в форме игры “Счастливый случай”.
1 гейм “Заморочки из бочки”
Команда вытягивает бочонки с номерами и отвечает на вопросы.
- Кульковский (прозвище шута Анны Иоанновны) ухаживал за пригожей и миловидной девицей. Однажды в разговоре сказала она, что хочет знать ту особу, которую он более всего любит. Кульковский долго отговаривался и, наконец, в удовлетворение ее любопытства, обещал прислать портрет той особы. Утром она получила сверток с небольшим зеркалом и, поглядевшись в него, узнала про его любовь к ней. Какое физическое явление использовал Кульковский для объяснения в любви? Сформулируйте закон, которому оно подчиняется.[2]
Сияя гладкой пленкой,
Растягиваясь вширь,
Выходит нежный, тонкий,
Раскрашенный пузырь.Горит, как хвост павлиний.
Каких цветов в нем нет:
Лиловый, красный, синий,
Зеленый, желтый цвет.Взлетает шар надутый,
Прозрачнее стекла.
Внутри его как будто
Сверкает зеркала. (С.Я. Маршак)
Какое явление делает мыльный пузырь достойным восхищения? При каком условии, возможно, это явление? В каком порядке располагаются цвета на пленке? Почему?
Заря сквозит оттенком алым,
Подернут блеском небывалым
Покрытый снегом косогор;
Еще леса стоят в дремоте,
Но тем слышнее в каждой ноте
Пернатых радость и задор. (А.Фет)
О каком явлении идет речь в этом стихотворении? (Рассеивание света в атмосфере.)
- Что такое силуэт? Каково происхождение этого слова? (Ответ: середина XVIII в. Французский министр финансов Этьен де Силуэт призывал к разумной бережливости и упрекал в чрезмерных тратах на портреты.)
- Двойные фонари карет
- Однажды сосед увидел, что Мола положил перед ослом вместо травы щепки, и спросил[2]:
Веселый изливают свет
И радуги на снег наводят… (“Евгений Онегин” А.С.
Пушкин)
О каком явлении идет речь в этих строках стихотворения? Где оно применяется? (Дифракция. Дифракция применяется для просветления оптики, определения длины волны света и т.д.)
- Ай, Мола, разве животное может, есть щепки?
- Я знаю, что не может, - ответил Мола, - но что мне делать? Травы нет, а бедный осел голоден.
- Ты, что же, хочешь обмануть его? – спросил сосед. – Он же не дурак, чтобы вместо травы есть щепки.
- Я не позволю ему поступать так, как он хочет, - возразил Мола. – Сейчас он будет есть.
И Мола надел ослу очки с зеленными стеклами.
Какого цвета покажутся предметы белого, синего, красного цветов через зеленые очки? Почему? (Белые будут зелеными, синие и красные почти черными.)
2 гейм “Темная лошадка” (узнай по описанию)
- Великий английский ученый.
- Дал название камню.
- Наблюдается при смотрении в воду.
Ввел понятие сила.
Откорректировал закон Кеплера.
Для изучения одного из явлений ему потребовалось яблоко.
Оказывает большое влияние на Мировой океан.
Собаки и волки к нему не равнодушны.
Видимая часть называется месяц.
Приносит больше пользы, чем вреда.
Изучено Брюстером.
Используется в волоконной оптике.
3 гейм “…Опыт, сын ошибок трудных” [3]
1. Как можно собирающую линзу отличить от рассеивающей? Продемонстрируйте.
Оборудование:
- свеча,
- экран,
- рассеивающая и собирающая линзы.
(На ощупь: собирающая линза – тонкая по краям, толстая посередине, рассеивающая – толстая по краям, тонкая посередине. И другой, получить изображение на экране. Собирающая линза дает действительное изображение, а рассеивающая – нет.)
2. Как нужно поставить плоское зеркало на нарисованный квадрат, чтобы получилось изображение треугольника? Четырехугольника? Пятиугольника?
Оборудование:
- плоское зеркало,
- лист с нарисованным квадратом. (См. рисунок 1.)
Рис. 1. Варианты расположения зеркала по отношению к нарисованному квадрату.
- Объясните потемнение бруска из дерева после его смачивания
Оборудование:
- стакан с водой,
- деревянный брусок.
Рис. 2. Сухой и намоченный бруски.
(Чем больше света отражает предмет, тем светлее он кажется. Интенсивность светового потока при каждом проходе сквозь пленку воды уменьшается, кроме того, часть лучей испытывает полное внутренне отражение.)
- В двух закрытых одинаковых плоскодонных колбах находятся спирт и вода. Как, пользуясь только листом бумаги с текстом, определить в какой колбе находится спирт, а в какой – вода?
Оборудование:
- две колбы (одна с водой, другая со спиртом),
- книга. (Показатели преломления для воды и спирта разные. Для спирта 1,36, а для воды 1,33. Буквы в колбе с водой будут крупнее.)
- Объясните колебание тени неподвижного предмета при прохождении света через воздух над горящей свечой.
Оборудование:
- штатив,
- шарик на нити,
- свеча,
- экран,
- осветитель. (Теплые слои воздуха поднимаются вверх, плотность воздуха изменяется, скорость движения луча – тоже, это создает ощущение движения тени неподвижного предмета.)
- Стеклянную трубку с одной стороны закройте плотно пальцем, а другим концом опустите с воду. Почем трубка кажется заполненной ртутью? Если убрать палец, то трубка перестанет блестеть. Почему?
4 гейм “Проще простого” (аукцион)
Дать формулировки законов, принципов, написать на доске формулы.
5 гейм “Дальше, дальше…” (да или нет)
Вопросы командам читаются по очереди.
- Как была названа Ньютоном радужная полоска? (спектр)
- Зависимость показателя преломления света от цвета, т.е. частоты его колебаний, называется… (дисперсия)
- Если предмет поглощает почти все падающие на него лучи, он кажется… (черным)
- Трава и листья нам кажутся зелеными, потому что…(отражают свет зеленого цвета)
- Сложение в пространстве волн, при котором образуется постоянное во времени распределение амплитуд результирующих колебаний, называется… (интерференцией)
- Источники волн, имеющих одинаковую частоту и постоянную разность фаз. (когерентные)
- Разность расстояний от источника волн до точки в пространстве, куда эти волны пришли, называется… (разность хода)
- Явление отклонения распространения волн от прямолинейного, Огибание волнами препятствий. (дифракция)
- Кем был поставлен классический опыт по дифракции света? (Т. Юнгом)
- Кто сформулировал принцип: волновая поверхность в любой момент времени представляет собой не просто огибающую вторичных волн, а результат их интерференции? (Гюйгенс, Френель)
- Кто впервые объяснил прямолинейное распространение света в однородной среде на основе волновой теории? (Френель)
- Кем был проделан базовый опыт, подтверждающий наличие дисперсии света? (И. Ньютоном)
- Почему не могут интерферировать волны, идущие от двух независимых источников света? (Фазы относятся случайным образом.)
- Свет одного цвета называется … (монохроматичным)
- Совокупность большого числа очень узких щелей, разделенных непрозрачными промежутками, называется… (дифракционной решеткой)
- Устройство пропускающее свет в виде светофильтра в одной плоскости. (поляроид)
- Явление, доказывающее поперечность световых волн. (поляризация)
- Явление искривление лучей свет, идущих к наблюдателю от объектов, расположенных на земле. (миражи)
- Постоянная величина, входящая в закон преломления света. (показатель преломления среды)
- Среда с меньшим абсолютным показателем преломления принято называть… (оптически менее плотной)
- Чему равна скорость света в вакууме? (300000 км/с)
- Модно ли разжечь костер при помощи льда? (можно)
- Кто автор электромагнитной теории света? (Дж. Максвелл)
- Какие оптические приборы используются для наблюдения небесных тел? (бинокли, телескопы, подзорные трубы)
- Явление природы подтверждающее закон прямолинейного распространения света. (затмение луны и солнца, образование тени)
- Явление подтверждающее волновые свойства света. (интерференция, дифракция, дисперсия)
- Может ли стать темно там, где встречаются две световые волны? (может)
- У берегов какого государства раньше всего взошло солнце сегодня? (России)
- Чем объясняется видимая расцветка крыльев стрекоз, жуков, и некоторых других насекомых? (интерференцией в прозрачных пленках)
- Почему цвет одного и того же места поверхности мыльного пузыря непрерывно изменяется? (Вследствие стекания мыльной воды толщина стенок пузыря непрерывно меняется.)
- Какие лучи меньше всего рассеиваются в атмосфере? (Красные)
- Почему мерцают звезды? (Свет звезд преломляется в беспорядочно движущихся слоях нагретого воздуха.)
- Какие зонты наиболее практичны для защиты от солнечных лучей? (красные и белые.)
- Согласны ли вы с утверждением, что ночью все кошки серы? (Нет)
- Может ли человек обгонять свою тень при беге? (Да)
- Если на пуговицу нанести штриховку, то можно ли ее сделать перламутровой? (да)
- Угол преломления всегда меньше угла падения. (нет)
- Если закрыть верхнюю половину линзы, то получится изображение только половины предметы. (нет)
- Если изображение получается за сетчаткой глаза, то этот недостаток зрения называется близорукостью. (нет)
- Фокусное расстояние больше для фиолетовых лучей. (нет)
- Воздушные пузыри блестят вследствие полного отражения света от границы вода- воздух. (да)
- Любой водоем, дно которого видно, кажется глубже, чем есть на самом деле. (нет)
- Что происходит со скоростью света при переходе из вакуума в среду? (уменьшается)
- Какие волновые свойства могут быть доказаны на основе принципа Гюйгенса? (Отражение, преломление)
Итоги и Домашнее задание.
Свет – “чудный дар природа вечной”. Свет ежедневно, ежечасно дарит нам волшебные мгновения “наслаждения красотой”!
Гаснет день. В соборе все поблекло.
Дымный камень миловат и сер.
И цветами отцветают стекла
В глубине готических пещер.Темным светом вытканные ткани,
Страстных душ венчальная фата,
В них рубин вина, возникший в Канне,
Алость роз, расцветших у креста.Хризолит осенний и пьянящий,
Мед полудней – царственный янтарь,
Аметист – молитвенный алтарь,
И сапфир испуганный и зрящий.В них горит вечерний океан,
В них призыв далекого набат,
В них глухой, торжественный орган,
В них душа стоцветная распята.Тем, чей путь томления суров,
Чья душа тоскою осияна,
Вы – цветы осенних вечеров,
Поздних зорь далекая Осанна.
М. Волошин.
Вот и закончился наш урок. Спасибо за внимание и работоспособность. Надеюсь, что Вы почувствовали себя немного знатоками. Так держать.
Думаю, что домашнее задание (заранее написано на доске) у вас не вызовет сложностей. На доске написаны формулы, указать учащимся на них для повторения. (На следующем уроке будет контрольная работа.) Упр. 10 (2).
- Мякишев Г.Я, Б.Б. Буховцев. Физика: учеб. Для 11 кл. общеобразоват. Учреждений. – М.: Просвещение, 2002.
- Бурлакова И. Волновые свойства света. - “Первое сентября. Физика” № 4, 1998.
- Шалавина А.В. Геометрическая оптика. - “Первое сентября. Физика” № 2, 1999.
- Ланина И.Я. 100 игр по физике: Кн. для учителя. – М.: Просвещение, 1995.
- Шахмаев Н.М., Шахмаев С.Н., Шодиев Д.Ш. Физика: учебник для 11 кл. средней школы. – М.: Просвещение, 1991.
Литература