Урок предназначен для преподавания физики на базовом уровне. В учебном материале отводится на изучение явления интерференции всего два урока. На первом уроке была изучена интерференция механических волн, условия минимумов и максимумов, понятие когерентности источников и волн. Второй урок посвящен изучению интерференции света на основе уже имеющихся знаний по интерференции механических волн.
Весь новый материал разбивается на ряд фрагментов. При изучении каждого фрагмента учащиеся разными формами и методами привлекаются к добыванию знаний. (наблюдение, самостоятельная работа с дополнительным материалом, проблемные вопросы).
Ученику при изучении интерференции света невозможно понять суть этого явления без экспериментов. Поэтому в основе данного урока лежит наблюдение и изучение экспериментов. В качестве основного эксперимента по интерференции выбран опыт Юнга, кроме того рассматриваются опыты с бипризмой Френеля, зеркалом Ллойда и получение колец Ньютона.
В течение всего урока рассматривается вопрос о способах получения когерентных световых волн.
В конце урока учащиеся должны сделать два важных вывода:
- Явление интерференции света можно объяснить только на основе волновой теории, значит, свет имеет волновую природу.
- Это явление позволяет измерить длину световой волны.
Целеполагание для учащихся
- наблюдать, описывать и объяснять результаты наблюдений и экспериментов по интерференции света;
- познакомиться со способами получения когерентных световых волн;
- доказать на основе наблюдения интерференции волновую природу света;
- познакомиться с применением интерференции света в технике
Целеполагание для учителя:
- Предметные:
- помочь учащимся обобщить знания предыдущих уроков по интерференции механических волн;
- помочь усвоить способы получения когерентных световых волн;
- организовать деятельность по отработке навыков наблюдения физического эксперимента;
- помочь осознать роль физического эксперимента в разработке теоретических знаний по физике.
- Развивающие:
- организовать деятельность учеников по развитию логического и теоретического (абстрактного) мышления на базе учебного эксперимента;
- организовать работу учащихся с дополнительными источниками информации.
- Личностно-ориентированные (воспитательные,
социализирующие цели):
- помочь учащимся осознать ведущую роль физики и личности ученого- исследователяв создании современного мира техники;
- помочь учащимся формировать потребность в воспитании волевых качеств, необходимых для достижения результатов в научно-исследовательской деятельности;
- создать условия для реализации творческого потенциала обучающихся в различных видах деятельности.
Тип урока: изучение нового материала.
Оборудование: мультимедиа проектор, компьютерная презентация , тесты , таблицы для заполнения учащимися.
Содержание урока
| Деятельность учителя | Деятельность учеников |
| 1. Актуализация знаний и мотивация | |
| – На прошлом уроке мы изучали интерференцию механических волн. Вспомним, что такое интерференция? | – Сложение в пространстве волн, при котором образуется постоянное во времени усиление или ослабление результирующих колебаний, называется интерференцией. |
| – При каком условии волны максимально усиливают друг друга? | – При выполнении условия максимумов. Амплитуда колебаний среды в данной точке максимальна, если разность хода двух волн , возбуждающих колебания в этой точке, равна целому числу длин волн:  |
| – При каком условии волны максимально ослабляют друг друга? | – При выполнении условия минимумов. Амплитуда колебаний среды в данной точке минимальна, если разность хода двух волн , возбуждающих колебания в этой точке, равна нечетному числу полуволн:  |
| – Какими должны быть волны для образования устойчивой интерференционной картины? | – Волны должны быть когерентными, т.е. они должны иметь одинаковую частоту и постоянную разность фаз. |
| – Что доказывает нам обнаружение интерференционной картины? | – Доказывает, что мы имеем дело с волновым процессом. |
| – Получается, что если мы сможем наблюдать интерференцию света, то, таким образом, докажем, что свет– это волна. Согласны вы со мной? | – Да, согласны. |
| – Как вы думаете, чем мы будем заниматься сегодня на уроке? | – Самое главное, мы должны будем доказать или опровергнуть тот факт, что свет, это волна. А для этого выясним, можно ли наблюдать интерференцию света и каким образом, кто из ученых этим занимался и каков результат. |
| Тема урока «Интерференция света» <Слайд 1> | Записывают тему урока в тетради. |
| 2. Изучение нового материала | |
| – Для нас является привычным, что
световые пучки, распространяясь от различных
источников света, например от двух электрических
ламп, не влияют друг на друга. Они
распространяются через одну и ту же область
пространства без взаимных помех, без искажений. В
этом состоит закон независимости световых
пучков. Например: Световые пучки от двух проекторов могут пересекаться друг с другом, но это никак не повлияет на изображение от каждого из них. < Слайд 2> – Какой вывод отсюда следует? |
– Интерференцию света наблюдать нельзя |
| – А может быть мы слишком спешим с подобным выводом? Вспомним какими должны быть источники волн и волны для того чтобы наблюдалась интерференция? | – Волны должны быть когерентными. |
| – Какое предположение ещё можно сделать из закона независимости световых пучков? | – Может быть световые пучки от разных источников не являются когерентными и если получить когерентные лучи .то можно наблюдать интерференцию света. |
| – Как же можно получить когерентные
световые лучи? – Сегодня мы познакомимся с различными способами получения когерентных световых лучей. В 1802 году английский физик Томас Юнг < Слайд 3> выполнил первый демонстрационный эксперимент по наблюдению интерференции света, получив интерференцию от двух щелевых источников света. (Он также первым объяснил явление интерференции света, ввел термин «интерференция»). Схему этого опыта вы можете увидеть на экране. < Слайд 4> Источником света служит ярко освещенная щель S, от которой световая волна падает на две узкие равноудаленные щели S1 и S2 параллельные щели S. |
|
| – Сейчас мы посмотрим опыт Юнга. Убедимся, что действительно в данном опыте наблюдается интерференция света. Пока будите смотреть этот опыт, подумайте о способе получения когерентных световых лучей в этом опыте. <Слайд 5> | Наблюдают опыт и думают над вопросом. |
| – Как были получены когерентные световые лучи? | – Путем деления светового луча на два луча. |
| При проведении своего опыта Юнгу впервые удалось измерить длину световой волны. Как ему это удалось? Ответ на этот вопрос мы найдем прочитав учебник «Физика.11 класс» В.А.Касьянова стр. 294, 295 (рис. 229). У вас на местах имеются листы со схемами опытов, в которых вы будете вести записи в ходе нашего урока. <Приложение 1> | Самостоятельная работа с учебником
(работа в парах). Вывод формулы для расчета длины волны Разность хода между двумя когерентными лучами
|
| < Слайд 6> | Один ученик по желанию записывает вывод на доске, остальные проверяют (самопроверка и взаимопроверка) |
| – Как изменится интерференционная
картина на экране, если 1) не изменяя расстояния между источниками света, удалять их от экрана; 2) не изменяя расстояния до экрана, сближать источники света; 3)источники света будут испускать свет с меньшей длиной волны. |
– Из формулы  получаем  1) Если не изменяется d и увеличивается R, то ym увеличится, а это означает , что расстояние между максимумами освещенности увеличится. 2) Если не изменять R и уменьшить d, то расстояние между максимумами освещенности также увеличится. 3) Если уменьшить  ,
то расстояние между максимумами освещенности
уменьшится. |
| – Опыты по наблюдению интерференции
света проводились и другими учеными. Огюстен Жан Френель < Слайд 7> наблюдал интерференцию света на бипризме. < Слайд 8> Ллойд Хэмфри < Слайд 9> наблюдал интерференцию на зеркале. < Слайд 10> |
|
| – Прочитав учебник «Физика.11 класс.» В.А.Касьянова стр. 295 (рис.230), ответьте на вопрос: каким образом ученые получали когерентные источники света? | Самостоятельная работа с учебником. Ученики изучают схемы опытов и заполняют таблицу. – В опыте с зеркалом Ллойда когерентными оказываются сам источник и его мнимое изображение. – В опыте с бипризмой Френеля создаются два когерентных мнимых изображения источника света. |
| – Но еще раньше Исаак Ньютон
< Слайд 11> наблюдал, так называемые кольца Ньютона. Интерференционная картина возникает в тонкой прослойке воздуха между стеклянной пластинкой и положенной на нее плосковыпуклой линзой, сферическая поверхность которой имеет большой радиус кривизны. <Слайд 12> Но объяснить причину их появления Ньютон не смог. Объяснил это только Т. Юнг. Просмотрим получение колец Ньютона и подумаем, как образуются когерентные волны? Зная радиус
темных и светлых колец Ньютона . можно определить
длину световой волны. – Глядя на переливающийся различными цветами
мыльный пузырь, на радужные отблески масляных
или бензиновых пятен на поверхности воды, мы
наблюдаем ,оказывается, не что иное, как
интерференцию света! <Слайд 14> |
Наблюдают эксперимент.
|
| – Как получаются когерентные волны? <Слайд 15> | – Когерентные волны образуются при
отражении от наружной и от внутренней
поверхности тонкой пленки. Вода в пленке стекает вниз, нижняя часть утолщается, а верхняя становится все тоньше. На участках различной толщины различные условия интерференции. По мере стекания воды толщина пленки меняется и полосы перемещаются по пленке вниз. |
| – Сейчас мы будем наблюдать
интерференцию в тонких пленках. < Слайд 16> – Подумайте над вопросом: почему интерференционные полосы перемещаются вниз? |
|
| 3. Закрепление материала. Проведение теста | |
| – Итак, можно ли наблюдать
интерференцию света? – Что доказывает нам обнаружение интерференции света? – Назовите ,пожалуйста, фамилии ученых, которые занимались интерференцией света. – Что общего во всех способах получения когерентных световых волн? – А теперь проверим насколько внимательны вы были на уроке. – Вам предлагается тест. <Приложение 2> |
– Да, можно. – Свет имеет волновую природу – Юнг, Френель, Ллойд, Ньютон. – Когерентные волны получаются из одного
светового пучка путем деления. |
| 4. Рефлексия | |
| – Что заинтересовало вас на уроке? – Пригодятся ли вам знания, полученные сегодня? – Что бы вы еще хотели узнать по теме урока? |
Ученики отвечают |
| 5. Домашнее задание | |
| На дом § 68 учебника «Физика 11» (авторы
Г.Я. Мякишев, Б.Б.Буховцев, В.М. Чаругин) Пол желанию подготовить Сообщения, рефераты, доклады, презентации 1) об ученых, которые занимались интерференцией; 2) о применении интерференции света |
Ученики записывают домашнее задание. |
Используемая литература:
1. Г.Я. Мякишев, Б.Б.Буховцев, В.М. Чаругин.
Физика. 11 кл.: Учебник для общеобразовательных
учреждений. М.: Просвещение, 2010.–382с.
2. Касьянов В.А. Физика. 11 кл.: Учебник для
общеобразовательных учреждений – М.: АСТ:
Астрель, 2008. – 413 с.
3. Физика. Учебник для 11 класса школ и классов с
углубленным изучением физики. /А.Т.
Глазунов,О.Ф.Кабардин, А.Н. Малинин и др. Под
редакцией А.А.Пинского. М.: Просвещение, 2002.– 432с.
4. Л.И.Резников. Физическая оптика в средней
школе. Пособие для учителей.М.: Просвещение,
1971.–263 с.
5. С.П. Мясников, Т.Н. Осанова. Пособие по
физике: учебное пособие для подготовительных
отделений вузов. М.: Высшая школа, 1981. – 391 с.
6. Школьный физический эксперимент. Волновая
оптика. Мультимедиа продукт. Телекомпания «СГУ
ТВ», 2006
7. Физика. 11 класс. Электронное приложение к
учебнику Г.Я. Мякишева, Б.Б.Буховцева,
В.М.Чаругина. М: Просвещение, 2010
8. http://physik.ucoz.ru
9. http://physics.ru
10. http://900igr.net/kartinki/fizika/Interferentsija
11. http://class-fizika.narod.ru
12. http://ru.wikipedia.org