Классный час на тему "Оптические явления и их значение в жизни человека"

Цель классного часа: расширение границ восприятия окружающего мира посредствам наблюдений, постановки простейших опытов, моделирующих оптические явления в природе, и их научного объяснения.

Задачи классного часа:

• Развивающая: развивать мышление учащихся, формировать у них умения самостоятельно приобретать и применять знания, наблюдать и объяснять физические явления природы.
• Образовательная: формировать умения применять полученные знания для объяснения оптических явлений в природе, моделировать эти явления путем постановки простейших опытов.
• Воспитательная: формировать познавательный интерес к предмету, развивать творческие способности учащихся.

ХОД КЛАССНОГО ЧАСА

Дальтон сказал: «Если на клетке с тигром увидишь «лев» – не верь глазам своим!» Так как «Не глазом, а посредством глаза, смотреть на мир умеет разум…». (Слайд 2).
Поразительно, но человек часто не ценит то, что ему дано природой. 85% информации об окружающем мире человек получает благодаря зрению (слайд 4). Чтобы в нашем сознании сформировался четкий зрительный образ предмета, световые лучи должны пройти сложную оптическую систему глаз. Глаз реагирует на минимальное количество световой энергии (чтобы этим количеством энергии нагреть воду массой 1 грамм на 10^оС, нужно будет десяток лет). Благодаря органу зрения мы видим всю палитру красок, любуемся природой, и все это потому, что особые светочувствительные клетки глаза, колбочки, обеспечивают цветное зрение (слайд 5). Всё многообразие слагается из трёх цветов: красного, зелёного и синего.
Природа – это гигантская физическая лаборатория, демонстрирующая всевозможные физические явления. Многие из них вы наблюдали не раз: например, солнечный закат, облака, туман, радугу, молнию, о других – таких как, мираж, гало, зелёный луч, шаровая молния – знаете, скорее всего, понаслышке. Но задумывались ли вы когда-нибудь, в чем причина этих явлений, как они возникают? В природе причиной этих явлений является рефракция света.

Рефракция света – это искривление световых лучей при прохождении через атмосферу, вызванное оптической неоднородностью атмосферного воздуха (слайд 6). Сегодня мы постараемся разобраться в некоторых оптических явлениях природы

1. Сплюснутость заходящего солнечного диска (слайд 7)

Если посмотреть на заходящее солнце через закопченное стекло, нетрудно заметить, что цвет солнечного диска имеет разные оттенки в разных точках (слайд 8). У самой линии горизонта он краснее, а в верхней части имеет более светлые оттенок. Кроме этого можно заметить некоторую сплюснутость заходящего солнечного диска (слайд 9). В чём причина этого явления?
Представим себе, что атмосфера состоит из оптически однородных горизонтальных слоев; показатель преломления, которых меняется скачкообразно от слоя к слою, постепенно возрастая при переходе от верхних слоев к нижним. Поэтому траектория луча должна иметь вид ломаной линии(слайд 10). Но в действительности плотность атмосферы меняется не скачками, а непрерывно, поэтому световой луч представляет собой не ломанную, а кривую линию (слайд 11). Именно рефракция света дает вид сплюснутого солнечного диска (слайд 12).

2. Зелёный луч (слайд 13)

Иногда при закате можно наблюдать возникновение зелёного луча (слайд 14). Когда почти весь солнечный диск скрылся за горизонтом, на несколько секунд вспыхивает яркий зелёный свет.
Возникновение зелёного луча можно объяснить, если принять во внимание изменение показателя преломления с частотой света. Известно, что показатель преломления растет с увеличением частоты, следовательно, зелёный свет преломляется атмосферой сильнее, чем красный, оранжевый и жёлтый (слайд 15). Если предположить, что рефракция света в атмосфере есть, а рассеяния нет, а также что в спектре солнечного света имеются только два цвета – зелёный и красный, то заходящее солнце наблюдатель видел бы как на рисунке . Однако нужно учитывать и рассеяние света. Но если весь солнечный диск ушел за горизонт, стоит ясная и тихая погода, воздух чист (так что рассеяние света минимально), то можно увидеть ярко-зеленый край солнца вместе с россыпью ярко зеленых лучей (слайд 16).

3. Мираж (слайд 17)

Когда мы говорим о чём-то нереальном, неуловимом, пригрезившемся, мы используем слово «мираж». С одной стороны, трудно найти человека, который хоть раз в жизни видел бы самый простой мираж – голубое озерцо на раскаленном шоссе (слайд 18). Подобно сказке миражи восхищают нас, влекут к себе и бесследно исчезают, когда мы пробуем к нему приблизиться. Они позволяют видеть разнообразные предметы, подробности пейзажа, даже города, которые на самом деле находятся далеко от наблюдателя. Почему возникает мираж, попробуем разобраться. А связано это с процессами, происходящими в оптически неоднородной среде, где показатель преломления непрерывно меняется от слоя к слою, поэтому в такой среде световой луч плавно искривляется. Существует большое многообразие миражей, но мы рассмотрим несколько видов атмосферных миражей: 1) нижние (озерные) миражи; 2) верхние миражи; 3) миражи сверхдальнего видения.

1. Представьте себе раскаленную пустыню; кругом, куда ни посмотришь – горячий песок (слайд 19). И вдруг впереди, где – то у линии горизонта, возникает озеро. Это чудо представляется совершенно реальным. В воображении возникает даже плеск воды. Такие «озерные» миражи доводили до отчаяния путников пустыни, изнывавших от зноя и жажды. Они видели также в 2-3 километрах вожделенную воду, брели к ней из последних сил, но вода отступала, а потом точно растворялась в воздухе. В чём причина? Солнечные лучи накаляют почву, от которой нагревается нижний слой воздуха. Он в свою очередь устремляется вверх, тут же заменяясь новым, который нагревается и утекает вверх. Световые лучи всегда искривляются от теплых слоев в сторону более холодных. Это явление рефракции. Следовательно наблюдателю кажется, что он видит воду, а на самом деле видит участок неба, только ниже того места, где оно есть на самом деле. А эффект блеска и переливов вызван неоднородностью потоков теплого воздуха, поднимающегося от горячей поверхности. Миражи приводят к жертвам, чтобы уберечь людей попавших в пустыню от риска заблудится и погибнуть от жажды, составляются специальные карты с отметкой мест, где обычно наблюдаются миражи, на этих же картах указано, где могут привидеться колодцы, а где – пальмовые рощи.

2. Теперь рассмотрим, что воздух у самой поверхности земли или воды не нагрет, а напротив заметно охлажден, но сравнению с более высокими воздушными слоями (слайд 20). В этом случае его плотность будет значительно больше, чем в более высоких слоях.

2.1. Если показатель преломления воздуха уменьшается с высотой достаточно медленно, то возникает прямое изображение (слайд 21).

2.2. Если показатель преломления воздуха с увеличением высоты меняется достаточно быстро, то наблюдается перевернутое изображение (слайды 22, 23).

3. Наиболее загадочными являются миражи сверхдальнего видения (слайд 24). Тысячи людей наблюдали в небе буквально висящие города, причудливые замки и даже целые армии. Природа этих миражей еще плохо изучена, но ясно, что атмосфера должна быть прозрачной, свободной от загрязнений и водяных паров (слайд 25). На некоторой высоте над поверхностью земли должен образовываться устойчивый слой охлажденного воздуха. Световой луч, попавший внутрь плотного холодного слоя воздуха, оказывается как бы «запертым» внутри него. Давайте рассмотрим примеры миражей:

3.1. Из книги К. Фламмариона « Атмосфера»: « Опираясь на свидетельства нескольких лиц, заслуживающих доверия, я могу сообщить про мираж, который видели в г. Вервье (Бельгия) в июне 1815 г. Однажды утром жители города увидели в небе войско, и так ясно, что можно было различить костюмы артиллеристов и даже, например, пушку со сломанным колесом, которое вот – вот отвалится. Это было утро сражения при Ватерлоо!» (слайд 26)

3.2. Еще пример возникновения сверхдальнего миража (слайд 27).

4. Оптические иллюзии (слайд 28)

Оптические обманы – не случайные спутники нашего зрения: они сопровождают его при строго определенных условиях, с неизменным постоянством закономерного явления и имеют силу для каждого нормального человеческого глаза.
Оптической иллюзией называется несоответствующее действительности представление видимого явления или предмета вследствие особенностей строения нашего зрительного аппарата. Проще говоря – это неверное представление реальности.
Почему возникают оптические иллюзии? Зрительный аппарат человека – это сложно устроенная система. В нее входят: глаза, нервные клетки, по которым сигналы передаются от глаза к мозгу, и часть мозга, отвечающая за зрительное восприятие. В связи с этим выделяются три основные причины иллюзии (слайд 29):

• Наши глаза так воспринимают идущий от предмета свет, что в мозг приходит ошибочная информация;
• При нарушении передачи информационных сигналов по нервам происходят сбои, что опять же приводит к ошибочному восприятию;
• Мозг не всегда правильно реагирует на сигналы, приходящие от глаз;

Часто оптические иллюзии возникают сразу по двум причинам: являются результатом специфической работы глаза и ошибочного преобразования сигнала мозгом.

4.1. Рассмотрим самую распространенную иллюзию восприятие размера (слайд 30). Данная иллюзия приводит к совершенно неверным количественным оценкам реальных геометрических величин. Глазомерные оценки геометрических величин очень сильно зависят от характера фона изображения. Рассмотрим два квадрата на белом фоне, и на цветном. Какой из внутренних квадратов больше? То, что белый квадрат, кажется больше черного, это и есть иллюзия, на самом деле они одинаковы. Данное явление называется – иррадиацией. Иррадиация – иллюзия, в силу которой черные предметы кажутся нашему глазу меньше белых (слайд 31). Это можно объяснить тем, что светлая точка предмета дает на сетчатке нашего глаза не точку, а маленький кружок (вследствие сферической аберрации); поэтому светлая поверхность окаймляется на сетчатке светлой полоской, увеличивающей занимаемое ею место. Черные же поверхности дают изображения, уменьшенные за счет светлой каймы окружающего фона.

Эта иллюзия присуща всем людям, чтобы подтвердить провели такой эксперимент. Бригаде рабочих поручили переносить коробки одинаковых размеров и формы. Половину коробок выкрасили в белый цвет, а другую половину в черный цвет. Рабочие вначале перенесли все черные коробки. Объяснили же они это тем, что черные коробки кажутся меньше белых (слайды).

4.2. Смотрите на надпись одним глазом (слайд 32). Все ли буквы кажутся одинаково черными? Обычно одна из букв представляется более черной, нежели остальные. Но стоит повернуть надпись на 450 или 900 и теперь другая буква, кажется чернее других (слайд 33). Это явление объясняется астигматизмом. Астигматизм – глаз по различным направлениям неодинаково преломляет лучи (слайд 34).

Существуют много видов иллюзии: это иллюзии восприятия цвета, иллюзия движения, иллюзия движения волны, сейчас мы предлагаем посмотреть несколько примеров.

Иллюзия Мюллера-Лайера (слайды 35, 36)
Иллюзия заключается в том, что одна из стрелок визуально кажется длиннее другой, хотя в обоих случаях линии стрелок абсолютно одинаковой длинны.

Иллюзия Цёльнера (слайд 37)

Длинные параллельные линии, пересеченные серией коротких диагональных отрезков, кажутся расходящимися. Эту иллюзию ЦЁЛЬНЕР заметил в 1860 году случайно, рассматривая ткань.

Иллюзия Вундта-Фика или перевёрнутое “Т” (слайд 38)

Это вертикально-горизонтальная иллюзия. Обе линии имеют одинаковую длину, однако вертикальная линия кажется длиннее горизонтальной.

Иллюзия Эббингауза-Титченера – иллюзия контраста (слайд 39)

Иллюзия, при которой один и тот же предмет воспринимается как более крупный среди маленьких фоновых предметов и меньше среди больших фоновых предметов. Что бы убедиться, что круги одинаковые, конечно же, можете воспользоваться линейкой, но можно и без нее.
Закройте один глаз и посмотрите в условную точку посредине между кругами.
Несколько секунд спустя, вы увидите, что они одинаковые

Иллюзия Поггендорфа (слайд 40)
Эта иллюзия – искаженное восприятие направления концов диагонали,
имеющее место тогда, когда основная часть диагонали закрыта каким-нибудь объектом или поверхностью.

Иллюзия Фрейзера и Спираль Фрейзера (слайды 41, 42)

Эта иллюзия также называется "ложная спираль" или "свитая веревка". Спираль формируется свитыми жилами (веревками) разного цвета и, на самом деле, представляет собой концентрические окружности.

Иллюзия “Стена кафе” (слайды 43, 44)

Синяя линия кажется наклоненной влево-вниз и даже изогнутой,хотя, на самом деле, она строго горизонтальна. Эта иллюзия впервые была продемонстрирована Фрейзером (Fraser) в 1908 году. В 1979 году доктор Ричард Грегори (Richard Gregory) заметил этот любопытный эффект на стене кафе в Бристоле. Отсюда и название иллюзии.

Еще более эффективно зрительные иллюзии используются в изобразительном и цирковом искусстве. Зрительные иллюзии стали основой кинематографии и телевидения, учитываются в полиграфии и в военном деле. Создаваемая при помощи технических средств виртуальная зрительная реальность занимает в жизни современного человека огромное место и тесно переплетается с действительностью.

– Ну что, есть желание еще обмануть свои глаза? Тогда давайте смотреть… (слайды с 45 по 56)

90% информации приходит в наш мозг через глаза. Даже если человек живет без розовых очков, он не всегда сможет реально оценить увиденную ситуацию. Так устроен наш глаз. Не стоит забывать, что оптические иллюзии сопровождают нас в течение всей жизни. Поэтому знание их основных видов, причин и возможных последствий необходимо каждому человеку.

Мы часто говорим об «обмане зрения», «обмане слуха», но эти выражения неправильны. Обманов чувств нет! Философ Кант метко сказал по этому поводу: «Чувства не обманывают нас,– не потому, что они всегда правильно судят, а потому, что вовсе не судят». Что же тогда обманывает нас при этих так называемых обманах (слайд 57)?

Разумеется, то, что в данном случае «судит», это и есть наш собственный мозг. Действительно, большая часть обманов зрения зависит исключительно от того, что мы не только видим, но и бессознательно рассуждаем, причем невольно вводим себя в заблуждение (слайд 58).
Это – обманы суждения, а не чувств! Еще два тысячелетия назад древний поэт Лукреций писал: «Наши глаза познавать не умеют природу предметов. А потому не навязывай им заблуждений рассудка» (слайд 59).