ДИФРАКЦИЯ СВЕТА. Урок – исследование. Серия «Творческая лаборатория».

Министерство образования и молодёжной политики Чувашской Республики

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 3 с углубленным изучением

отдельных предметов» г. Ядрина Чувашской Республики.

Урок – исследование. Серия «Творческая лаборатория».

Открытый урок по физике на тему:

ДИФРАКЦИЯ СВЕТА.

Учитель физики высшей категории:

Николаев Александр Михайлович

2015 г.

Форма урока: эксперимент, обучение исследованию при изучении волновых свойств света.

Цель обучения: усвоить роль эксперимента и измерения в научном познании в теории электромагнитных волн на примере волновых свойств света.

Цель воспитания: воспитание мотивов учения, положительного отношения к знаниям.

Цель развития: формирование умения выдвигать гипотезу и решать её, проводить опыты, делать обобщающие выводы; развитие коммуникативно-технических умений, умений действовать самостоятельно.

“Опыт – отец всякой достоверности.

Мудрость – дочь опыта”

Леонардо да Винчи

Шаги-этапы:

1. Столкновение с проблемой. Учитель объясняет правила взаимодействия, вводит ситуацию познавательного конфликта.

2. Сбор данных – подтверждение фактических сведений. Ученики проводят поиск достоверных сведений об объектах и явлениях:

Сбор данных – экспериментирование. Ученики выделяют изучаемые факты (исследуемые переменные), выдвигают гипотезы, проверяют предполагаемые причинно-следственные связи.

1. Построение объяснения. Ученики выдвигают (формируют) объяснение. В ходе обсуждения класс вырабатывает такое объяснение, которое полностью соответствует исходной ситуации.

Тема урока:

Определение длины волны видимого излучения.

План проведения урока:

1. Столкновение с проблемой.

2. Сбор данных: поиск достоверных сведений о проблеме.

3. Сбор данных – экспериментирование.

4. Построение объяснения.

5. Анализ хода исследования.

I. Проблема: определение длины волны полупроводникового лазера, длину волн видимого излучения.

Экспертные условия:

1. Используется полупроводниковый лазер, лампа накаливания.

2. Измерения выполняются доступными измерительными приборами.

3. Должны соблюдаться правила техники безопасности.

Правила ведения совместного исследования:

1. Можно задавать любые вопросы об объекте исследования, т.е. собирать информацию по проблеме, но подразумевающие ответ учителя “да” - “нет”.

2. Можно выдвигать любые предложения для решения проблемы, но с пояснениями.

II. Сбор данных: ученики проводят поиск достоверных сведений по проблеме, задавая вопросы.

Задача учителя: расширить поле познавательного поиска, объём и характер сведений. Характеристика объекта явления условия свойства.

III. Сбор данных – экспериментирование.

Далее вопросы по моделированию эксперимента, т.е. предварительное выдвижение гипотез. Задача учителя ответами “да” - “нет” нацелить на более интересные предложения.

IV. Анализ вопросов: выбор объективных данных.

V. Анализ выдвинутых гипотез, выбор тех, которые непосредственно решают проблему.

VI. Подведение итогов:

1. Отбор данных в соответствии с темой урока. Дифракционная решётка. Формула дифракционной решётки.

2. Отбор данных, которые не могут быть использованы при решении проблемы из-за недостатка теоретических знаний.

Вывод:

В сегодняшней школе в учебном познании по физике приоритетным является эмпирическое познание, в соответствии с этим экспериментальная проверка гипотез и теории– основной этап в схеме физического научного познания.

В модели “Обучение исследованию” формируются исследовательские навыки, опыт исследования как метод и существо научного познания. В условиях использования данного метода обучение служит не усвоению знаний как обобщений, принятых в настоящее время, а освоению самого процесса, в котором создаются и проверяются эти обобщения.

Отправной точкой при работе по этой модели является парадоксальная ситуация, порождающая познавательный конфликт. После предъявления проблемы (демонстрация опыта, теоретический фрагмент и т.д.) ученики могут задавать учителю вопросы. Однако выполняется правило – “запрещается” задавать вопросы, предлагающие объяснение явлений со стороны учителя. “Разрешены” вопросы, на которые можно ответить “да” или “нет”. При этом ученики стремятся к простраиванию взаимосвязи факторов. Следовательно, сведения, получаемые от учителя, служат проверке самостоятельно выдвинутой гипотезы. Средством добывания недостающих сведений служит постановка вопросов учителю. Учитель не комментирует предложения учеников, но приветствует каждую идею как отправной момент для дальнейшего исследования.

Дифракцией света называется явление отклонения света от прямолинейного направления распространения при прохождении вблизи препятствий. При дифракции световые волны огибают границы непрозрачных тел и могут проникать в область геометрической тени. Дифракция объясняется на основе принципа Гюйгенса–Френеля: каждая точка волнового фронта является источником вторичных волн. Дифракционная картина является результатом интерференции вторичных световых волн.

Дифракция от различных препятствий.

Дифракция хорошо наблюдается только на расстояниях

где R – характерные размеры препятствия. На меньших расстояниях применимы законы геометрической оптики. Явление дифракции накладывает ограничение на разрешающую способность оптических инструментов (например, телескопа). Вследствие ее в фокальной плоскости телескопа образуется сложная дифракционная картина. Угловой радиус дифракционного изображения звезды в телескопе с объективом диаметра D равен

На явлении дифракции основано устройство дифракционных решеток. Это совокупность большого количества узких щелей, повторяющихся через расстояние d. Дифракционные решетки делятся на отражательные (штрихи нанесены на металлическую поверхность) и прозрачные (штрихи нанесены на стеклянную поверхность). При прохождении через дифракционную решетку световая волна длиной λ на экране будет давать последовательность минимумов и максимумов интенсивности. Максимумы интенсивности будут наблюдаться под углом φ:

где m – целое число, называемое порядком дифракционного максимума.

Разложение света в дифракционной решётке.

Разложение белого света в спектр при помощи дифракционной решетки.

Группа №

Измерение длины волны с помощью дифракционной решетки.

Цель работы: длину волны заданного цвета (красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый).

Оборудование:, лампа, экран со щелью, дифракционная решётка, магнитный держатель, планшет, лист с разметкой.

Выполнение работы:

1. Рассматриваем дифракционную решетку и определяем ее период.

d =

1. На противоположной стороне планшета установите держатель с закрепленной на нем дифракционной решеткой. Центр дифракционной решетки должен располагаться на одной линии с центром нити накаливания лампы.

2. Посмотрев на лампу сквозь дифракционную решетку, наблюдаем дифракционные спектры первого порядка. Чтобы увидеть дифракционную картину необходимо смотреть на лампу под некоторым углом относительно линии, соединяющей решетку и лампу.

3. Измеряем расстояние от центра щели до линии спектра первого порядка заданного цвета.

a₁ = цвет __________________

1. Измеряем расстояние от решетки до экрана.

b₁ =

1. Рассчитываю длину волны.

₁ =

1. Повторяю те же измерения для волны ____________________ цвета.

a₂ = ,b₂ = ,₂ =

1. Обобщаем результаты своей работы.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________