Дисперсия света. Интерференция и дифракция механических волн. Интерференция и дифракция света

Задачи урока

• Начать формирование понятий дисперсия, интерференция, дифракция, когерентность; Выяснить особенности интерференции и дифракции света;
• Сформулировать условия max и min;
• В целях формирования научного мировоззрения показать универсальность понятий интерференции, дифракции, дисперсии для любых волновых процессов, определить границы применимости геометрической оптики;
• Объяснить закон прямолинейного распространения света с помощью принципа Гюйгенса-Френеля;
• Познакомить учащихся с устройством дифракционной решетки и способом измерения с ее помощью длины световой волны;

Преподавание ведется на базовом уровне (2 ч в неделю), учебник Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, В. М. Чаругин. Физика 11:М, Просвещение, 2010.

Программы общеобразовательных учреждений: Физика. Астрономия: 7-11 кл. /Сост. Ю. И. Дик, В. А. Коровин. 3-е изд. - М: Дрофа, 2002.

Этапы урока

1. Сообщение целей и задач урока.

2. Актуализация. Фронтальный опрос.

Сформулировать закон отражения света.

Сформулировать закон преломления света.

Показать на рисунке угол падения, отражения и преломления.

1. В чем состоит и когда может наблюдаться явление полного отражения.
2. Какие лучи используются для построения изображения в линзах.

3. Изучение нового материала.

Явление дисперсии было открыто Ньютоном при пропускании света через призму.

Слайд 2. Презентация. Наблюдение дисперсии света.

Записи в тетради: n_ф<n_кр; т.к. v=c/n, то v_ф<v_кр

Дисперсия - зависимость показателя преломления среды от частоты световой волны.

Белый свет имеет сложный состав.

Приложение 2. Файл интерференция когерентных волн с разным временем запаздывания.

Записи в тетради: Интерференция - сложение в пространстве волн, при котором образуется постоянное во времени распределение амплитуд результирующих колебаний.

Слайд 3. Презентация. Условие максимума.

Записи в тетради:

, где m=0,1,2: - условие max - амплитуда колебаний частиц среды в данной точке максимальна, если разность хода двух волн, возбуждающих колебания в данной точке, равна целому числу длин волн.

 Слайд 4. Презентация. Условие минимума.

Записи в тетради:, где m=0,1,2: - условие min - амплитуда колебаний частиц среды в данной точке минимальна, если разность хода двух волн, возбуждающих колебания в этой точке, равна нечетному числу полуволн.

Для образования устойчивой интерференционной картины необходимо, чтобы источники вол были когерентными.

Записи в тетради: Условие когерентности - источники волн имеют одинаковую частоту и разность фаз их колебаний постоянна.

Особенности наблюдения интерференции света:

Интерференция в тонких пластинах. Слайд 5. Презентация. Просмотр видеофрагмента.

Кольца Ньютона. Слайд 6. Презентация. Наблюдение колец Ньютона

Слайд 7. Презентация. Кольца Ньютона в зеленом и красном свете.

Опыт Юнга. Слайд 8. Презентация. Схема опыта Юнга.

Дифракция механических волн. Приложение 2. Файл дифракция волн в волновой ванне.

Записи в тетради: дифракция - отклонение от прямолинейного распространения волн, огибание волнами препятствий. Наблюдается, если размеры препятствия меньше длины волны или сравнима с ней.

Приложение 2. Файл опыт Юнга. Анализ опыта Юнга. Обратить внимание на то, что в опыте наблюдается и интерференция и дифракция света.

Слайд 9. Презентация. Видеофрагмент. Дифракция на щели.

Слайд 10. Презентация. Дифракционная картина от круглого отверстия и экрана.

Записи в тетради: принцип Гюйгенса-Френеля - каждая точка волнового франта является источником вторичных волн, причем все вторичные источники когерентны. Объяснить с помощью принципа Гюйгенса-Френеля закон прямолинейного распространения света.

Границы применимости геометрической оптики: размеры препятствий на пути распространения света много больше длины световой волны.

Дифракционная решетка. Слайд 11.

Записи в тетради: совокупность большого числа щелей, разделенных непрозрачными промежутками.

4. Выполнение тестовой работы. Тест работы распечатан на листах для каждого учащегося.

Приложение 3. Тест.

1. Какое из приведенных ниже выражений определяет понятие дисперсия? Укажите все правильные утверждения.
А. Наложение когерентных волн.
Б. Разложение света в спектр при преломлении.
В. Огибание волной препятствия

2. Какое из наблюдаемых явлений объясняется дисперсией света?
А. Излучение света лампой накаливания.
Б. Радужная окраска мыльных пузырей.
В. Радуга.

3. Как изменится частота зеленого излучения при переходе света из воздуха в воду? Укажите все правильные утверждения.
А. Уменьшается.
Б. Увеличивается.
В. Не изменяется.

4. Чем объясняется дисперсия белого света? Укажите все правильные утверждения.
А. Цвет света определяется длиной волны. В процессе преломления длина световой волны изменяется, поэтому происходит превращение белого света в разноцветный спектр.
Б. Белый свет есть смесь света разных частот, цвет определяется частотой, коэффициент преломления света зависит от частоты. Поэтому свет разного цвета идет по разным направлениям.
В. Призма поглощает белый свет одной длины волны, а излучает свет с разными длинами волн.

5. Какое из наблюдаемых явлений объясняется интерференцией света? Укажите все правильные ответы.
А. Излучение света лампой накаливания.
Б. Радужная окраска компакт-дисков.
В. Радужная окраска мыльных пузырей.

6. Какое из приведенных ниже выражений определяет понятие интерференции? Укажите все правильные ответы.
А. Наложение когерентных волн.
Б. Разложение света в спектр при преломлении.
В. Огибание волной препятствия.

7. Какое условие является необходимым для наблюдения устойчивой интерференционной картины? Укажите все правильные ответы.
А. Одинаковые амплитуды и частота колебаний.
Б. Одинаковая частота и постоянная разность фаз колебаний.
В. Одинаковые амплитуда и период колебаний.

8.Какое из наблюдаемых явлений объясняется дифракцией света? Укажите все правильные ответы.
А.Излучение света лампой накаливания
Б. Радужная окраска компакт-диска.
В. Получение изображения на киноэкране.

9. Какое из наблюдаемых явлений объясняется дифракцией света? Укажите все правильные ответы.
А. Радужная окраска тонких мыльных пленок.
Б. Появление светлого пятна в центре тени от малого непрозрачного диска.
В. Отклонение световых лучей в область геометрической тени.

10. Какие излучения из приведенных ниже обладают способностью к дифракции? Укажите все правильные ответы.
А. Видимый свет.
Б. Радиоволны.
В. Инфракрасные лучи.
Г. Любые электромагнитные волны.

5. Подведение итого урока. Домашнее задание. П. 66-72

6. Список использованной литературы.

1. Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, В. М. Чаругин. Физика 11:М - Просвещение, 2010.
2. В. А. Орлов. Тематические тесты по физике. 11 класс: М,Вербум -М, 2000
3. А. Е. Марон, Е. А. Марон Физика 11, дидактические материалы: М - Дрофа, 2004
4. Л. А. Кирик Физика 11, самостоятельные и контрольные работы: М - Илекса, 2004
5. Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов http://school-collection.edu.ru/catalog/rubr/?subject[0]=30
6. Интерактивная анимация на уроках физики http://somit.ru/
7. Плакаты и таблицы по физике http://www.labstend.ru/site/index/uch_tech/index_full.php?mode=full&id=369&id_cat=1504
8. Физика 7-11 классы. Библиотека электронных наглядных пособий