Конспект урока по физике "Повторение темы оптика" 12 класс

Тема урока: повторение и обобщение знаний по теме «Оптика»

Цели урока:

• Повторить и обобщить знания по теме «Геометрическая и волновая оптика»

• способствовать осознанию учениками волновой природы света;

•  продолжить формирование умения применять теоретические знания для объяснения явлений природы;

• способствовать формированию интереса к физике, развитию чувства ответственности, уверенности в себе;

• способствовать развитию самостоятельной познавательной активности учащихся.

Виды деятельности:

• Теоретическое исследование.

• Практический эксперимент.

• Библиографическое исследование.

• Лабораторный эксперимент.

• Синтез полученных знаний в форме структурно-логической схемы, таблицы.

Оборудование:приборы для наблюдения дифракции света, мыльная жидкость, компакт-диск с записью, прибор для определения длины волны с помощью дифракционной решётки, спектроскоп, компьютер с презентацией, таблицы по интерференции и дифракции света, их практическом применении,  портреты учёных.

ХОД ЗАНЯТИЯ

Чудный дар природы вечной,
Дар бесценный и святой,
В нём источник бесконечный
Наслажденья красотой!
Солнце, небо, звёзд сиянье,
Море в блеске голубом, –
Всю природу и созданья
Мы лишь в свете познаём!

Эпиграф нашего   урока: «Свет… такое короткое и в то же время такое ёмкое слово. «В слове «свет» заключена вся физика». (С.И. Вавилов.)

– Сегодня на уроках нам предстоит провести исследование и выяснить природу света.
Объект исследования: свет
Предмет исследования: волновые свойства света
Результатом работы станет структурная схема,  в которую вы запишите основные понятия урока, свойства и практическое применение свойств света. Короткий тест на понимание основных понятий. Выдающиеся мыслители и учёные осознавали фундаментальную роль света в окружающем нас мире задолго до выявления истинной природы света. Вот только некоторые из них: Пифагор, Евклид, Птолемей, Рене Декарт, Исаак Ньютон, Христиан Гюйгенс, Томас Юнг. Все они придерживались разных точек зрения, но вместе с тем понимали, что свет – чудный дар природы вечной.… 
Физика – это прежде всего опыт и эксперимент.
Предлагаю начать наш урок с попытки разрешить спор между двумя учёными мужами, знаменитыми в науке своими трудами и открытиями.

о двух видах передачи взаимодействия на расстояние. Ньютон и Гюйгенс 

Гипотеза: Свет – это волна. Свет – это поток частиц.

– Вспомним о том, что нам известно о свете из 8 класса?

Презентация геометрическая оптика

Учащиеся вспоминают о прямолинейном распространении света, о законах преломления и отражения, о понятии луча, о различных видах линз.

– Итак, геометрической оптикой называется раздел оптики, в котором изучаются законы распространения световой энергии в прозрачных средах на основе представления о световом луче.

Фрагменты видео об опытах Ньютона и дисперсии. предлагает всем посмотреть разложение света в треугольной призме на слайде презентации.

 А я предлагаю вам  посмотреть сплошной дисперсионный спектр с помощью спектроскопа – аппарата, позволяющего разделить волны различной длины и не допускающий перекрытия отдельных участков спектра.
Устройство и принцип работы ученик рассказывает и показывает. Затем предлагает всем присутствующим посмотреть дисперсионный спектр.

Фрагменты видео «Цвета радуги».

 Зная, что белый свет имеет сложную структуру, можно объяснить удивительное многообразие красок в природе. Если предмет, например лист бумаги, отражает все падающие на него лучи различных цветов, то он будет казаться белым.
Покрывая бумагу слоем красной краски, мы не создаём при этом свет нового цвета, но задерживаем на листе некоторую часть имеющегося. Отражаться теперь будут только красные лучи, остальные же поглотятся слоем краски. Трава и листья деревьев кажутся нам зелёными потому, что из всех падающих на них солнечных лучей они отражают лишь зелёные, поглощая остальные.

Фрагменты видео мыльные плёнки

Горит, как хвост павлиний,
Каких цветов в нём нет!
Лиловый, красный, синий,
Зелёный, жёлтый цвет.

С.Я.Маршак

– Мы предлагаем вам полюбоваться на это чудо, мыльные пузыри. Именно окраска мыльных пузырей натолкнула выдающегося физика Томаса Юнга на открытие явления интерференции в тонких плёнках и подтверждение волновой природы света. Мы видим, как меняется цвет пузыря со временем. 
– А почему это происходит?

 Я могу ответить на ваш вопрос. В мыльном пузыре мы наблюдаем интерференцию света в тонкой мыльной плёнке. Интерференция – это сложение двух волн, вследствие которого наблюдается устойчивая во времени картина усиления или ослабления результирующих световых колебаний в различных точках пространства.
Английский учёный Томас Юнг объяснил, что радужная окраска мыльных пузырей объясняется сложением волн 1 и 2 (по таблице «Волновая оптика»), одна из которых (1) отражается от наружной поверхности плёнки, а другая (2) – от внутренней. При этом происходит интерференция световых волн. Δ

Результат интерференции (усиление или ослабление результирующих колебаний) зависит

• от угла падения света на плёнку

• её толщины

• длины волны

Усиление света произойдёт в том случае, если преломлённая волна 2 отстанет от отражённой волны 1 на целое число длин волн, т. е.выполняется условие максимума

Δd = kλ,  где Δd – разность хода двух волн, λ – длина волны, k = 1,2,3…

Если же вторая волна отстанет от первой на половину длины волны или на нечётное число полуволн, то произойдёт ослабление света.

Δd = (2k +1)λ,
                     2

Когерентность волн, отражённых от наружной и внутренней поверхностей плёнки, обеспечивается тем, что они являются частями одного и того же светового пучка. Цуг волн от каждого излучающего атома разделяется плёнкой на два, а затем эти части сводятся вместе и нтерферируют.
Юнг так же понял, что различие в цвете связано с различием в длине волны (или частоте световых волн). Световым пучкам различного цвета соответствуют волны различной длины. Для взаимного усиления волн, отличающихся друг от друга длиной (углы падения предполагаются одинаковыми), требуется различная толщина плёнки. Следовательно, если плёнка имеет неодинаковую толщину, как у ваших пузырей, то при освещении её белым светом появляются различные цвета.     

 Простая интерференционная картина получается в тонкой плёнке воды между двумя стеклянными пластинами, у вас на столе лежат такие пластины, и вы можете наблюдать кольца Ньютона в отражённом свете на тёмном фоне. А так же  вы можете проверить зависимость наблюдаемой картины от угла падения света, от толщины плёнки.

«Почему за предметом образуется тень.?» Если свет – это волна, то  для него должна наблюдаться дифракция.

Дифракция – это огибание волнами краёв препятствий. Дифракция присуща любому волновому движению.
Но наблюдать дифракцию света нелегко. Дело в том, что волны отклоняются от прямолинейного распространения на заметные углы только на препятствиях, размеры которых сравнимы с длиной волны, а длина световых волн очень мала.
Опыты по дифракции в 1802 году провёл Томас Юнг.

Фрагменты видео «Опыт Юнга по дифракции».

 Дифракционную картину на различных препятствиях мы можем наблюдать с помощью диска, дифракционной решётки.
Дифракционная решётка – представляет собой совокупность большого числа очень узких щелей, разделённых непрозрачными промежутками.
Наши ресницы с промежутками между ними представляют собой грубую дифракционную решётку. Поэтому, если посмотреть, прищурившись, на яркий источник света, том можно обнаружить радужные цвета. Белый свет разлагается  в спектр при дифракции вокруг ресниц. Лазерный диск подобен отражательной дифракционной решётке.
Предлагаю всем посмотреть спектр, получаемый с помощью дифракционной решётки.

(Проводится наблюдение дифракционного спектра).

Закрепление.

– Мы рассмотрели с вами дисперсию, интерференцию и дифракцию световых волн, доказывая волновую природу света. Проверим, как нам удалось усвоить такой объём знаний. Вам предлагается тест .

Составление опорного конспекта. Фрагмент видео

Заключительное слово

– Итак, сегодня мы убедились на практике, что свет – это электромагнитные волны, поэтому, как и в случае любых других волн, наблюдается интерференция и дифракция света и ещё раз убедились, что свет – чудный дар природы вечной… 
Свет ежедневно, ежечасно дарит нам волшебные мгновенья «наслажденья красотой».