ГАПОУ СО «Энгельсский колледж профессиональных технологий»
Урок физики на 1 курсе по теме «Дисперсия света»
преподаватель физики
Тема урока «Дисперсия света»
Цели урока:
Образовательная: на основе полученных раннее знаний рассмотреть явление дисперсии света и объяснить ее с точки зрения электромагнитной теории.
Задачи:
· обеспечить в ходе занятия усвоение понятия дисперсии как зависимости показателя преломления света от частоты колебаний;
· учить приводить примеры практического использования физических знаний.
· формировать современную научную картину мира.
Развивающая: способствовать развитию диалектического мышления.
Задачи:
· формировать умение выделять главное, сравнивать изучаемые явления, находить аналогии, устанавливать взаимосвязи явлений природы с физическими законами;
· выработка у учащихся представлений о ступенях познания и путях достижения истины;
· содействовать формированию научного мировоззрения.
Воспитательная: формирование профессиональной направленности личности будущего специалиста.
Задачи:
· содействовать осознанию необходимости политехнических знаний и умений;
· воспитывать стремление к сознательному и прочному усвоению основ физики;
· воспитывать чувство прекрасного.
Оборудование: компьютер, проектор, экран, презентация по теме.
Тип урока: урок изучения нового материала.
Вид урока: обзорная лекция с проблемным подходом.
План урока.
1. Организационный момент.
2. Постановка цели урока, мотивация.
3. Актуализация знаний.
4. Ознакомление с новым материалом.
5. Физический диктант.
6. Итог урока.
7. Задание на дом.
Ход урока
I.Организационный момент.
Приветствие, проверка отсутствующих.
II. Постановка цели урока, мотивация.
Слайд 1.
Преподаватель. Тема урока «Дисперсия света».
Слайд 2.
Преподаватель. По библейской легенде Бог после Всемирного потопа повесил на небе Знак, означающий, что Он больше не станет так жестоко карать людей: «Я полагаю Знак мой в облаке, чтобы он был знамением вечного согласия между Мною и между землею».
С давних времен у людей существует поверье, будто в том месте, где этот божественный знак как бы уходит одним из своих концов в землю, можно откопать горшок с золотом. А чтобы до окончания жизни быть счастливым и удачливым во всех делах, достаточно хотя бы раз пройти под этим знаком босиком. Это удивительное по своей красоте «мимолетное виденье» буквально тает на ваших глазах, оставляя чувство светлой грусти. Что это? (Ответ: радуга.)
Слайды 3-4.
Преподаватель. Окружающий нас мир играет красками. Все имеют представление о том, что такое цвет. Это одно из свойств материальных объектов, воспринимаемое как осознанное зрительное ощущение. И, наверное, каждый из нас хоть раз в жизни задавался вопросами: «Почему небо голубое, а трава и деревья зеленые? Как получается радуга и почему по ней нельзя ходить?».
Слайд 5.
Преподаватель.
Звучит симфоническая поэма «Прометей». Звуки музыки сопровождаются соответствующими звуковыми эффектами.
-Что вы видите на экране и одновременно слышите? (Ответ: цветомузыку.)
-Почему музыку соединили с цветом и почему в зависимости от звука цветовые эффекты все время меняются? (Ответ: пока неизвестен.)
Слайд 6.
Преподаватель.
Цель урока: получить знания, которые помогут с научной точки зрения объяснить многие явления природы и ответить на вопросы: «А как наш глаз различает цвета и от чего зависит цвет тел? Какая связь между музыкой и цветом?
III. Актуализация знаний.
Слайд 7.
Преподаватель.
Повторяем закон преломления света и физический смысл показателя преломления.
1.Падающий луч, луч преломленный и перпендикуляр, восставленный в точке падения лежат в одной плоскости.
2. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух сред.
, где n-показатель преломления 2-ой среды относительно первой (относительный показатель). Относительно вакуума 
, где с-скорость света в вакууме, v-скорость света в среде.
Слайд 8.
Преподаватель.
Решаем задачу. Найти абсолютный показатель преломления фиолетового света относительно воды, если его скорость в воде равна 223000 км/с? Как изменилась скорость фиолетового света?
Решение:
=
.
Скорость фиолетового света уменьшилась в 1,3 раза.
IV. Ознакомление с новым материалом.
Слайд 9.
Преподаватель.
На могиле Ньютона в Вестминистерском аббатстве (Лондон, Англия) написано: «…Он первый исследовал разнообразие световых лучей
И проистекающие особенности цветов,
Которых до того времени даже никто не подозревал….»
Слайд 10.
Преподаватель.
Занимаясь усовершенствованием телескопов, Ньютон обратил внимание на то, что изображение даваемое объективом, по краям окрашено.
Он заинтересовался этим. Радужную окраску изображения, даваемого линзой или призмой, наблюдали и до него. Но Ньютон догадался направить световой пучок на призму. Его опыт был гениально прост. Пучок солнечного света проходил в затемненную комнату через маленькое отверстие в ставне. Падая на стеклянную призму, он преломлялся и давал на противоположной стене удлиненное изображение с радужным чередованием цветов.
Слайд 11.
Преподаватель.
Следуя многовековой традиции, согласно которой радуга считалась состоящей из семи основных цветов, Ньютон тоже выделил 7 цветов: фиолетовый, синий, голубой, зеленый, желтый, оранжевый и красный. Радужную полоску Ньютон назвал спектром
Слайд 12.
Преподаватель.
Наиболее сильно преломляются фиолетовые лучи, меньше других –красные.
Слайд 13.
Преподаватель.
Закрыв отверстие красным стеклом, Ньютон наблюдал на стене красное пятно, закрыв синим стеклом, наблюдал синее пятно и т. д. Отсюда следовало, что не призма окрашивает белый свет, как предполагалось раньше. Призма не изменяет цвет, а лишь разлагает его на составные части.
Слайд 14.
Преподаватель.
Ньютон сделал следующий вывод:
Белый свет имеет сложную структуру. Из него можно выделить пучки различных цветов, и лишь совместное их действие вызывает у нас впечатление белого света. В самом деле, если с помощью второй призмы собрать все пучки спектра, то опять получится белый свет.
Другой важный вывод, к которому пришел Ньютон, был сформулирован им в трактате по «Оптике» следующим образом: «Световые пучки, отличающиеся по цвету, отличаются по степени преломляемости». Зависимость показателя преломления света от его цвета Ньютон назвал дисперсией (от латинского слова dispersio - рассеяние).
Слайд 15.
Преподаватель.
Но мы знаем, что показатель преломления зависит от скорости света в веществе, например, для красного цвета он равен 
, а для фиолетового
. Из опыта следует, что nкр˂ nф, значит, 
˂
, т. е. vкр ˃vф-скорость лучей красного цвета больше скорости лучей фиолетового цвета.
Слайд 16.
Преподаватель.
Впоследствии было выяснено, что скорость цветных волн зависит от их частоты колебаний.
Определение. Дисперсия света – зависимость показателя преломления света от частоты его колебаний.
Слайд 17.
Преподаватель.
Опытным путем было доказано, что при переходе света из одной среды в другую изменяется в n раз длина волны, а не частота.
Слайд 18.
Преподаватель.
Открытие Ньютоном того, что белый свет получается из смешения различных цветов солнечного спектра, повлекло за собой много новых экспериментов.
Вот примеры таких экспериментов: определяли какой цвет получится, если сложить какие –нибудь два– три или более цветов.
Ньютон назвал два цвета, дающие при сложении белый свет, дополнительными цветам.
Слайд 19.
Преподаватель.
Например, Томас Юнг –этот молодой гений, который фактически обосновал волновую теории света, обнаружил, что белый цвет можно получить комбинацией красного, зеленого и голубого цветов и что все другие цвета видимого спектра можно получить различными комбинациями этих трех цветов.
Красный, зеленый и голубой цвета были названы первичными цветами света.
Слайд 20.
Преподаватель.
Для того, чтобы показать, какой цвет получится при сложении любых других цветов, Ньютон сделал таблицу из которой видно, каков будет результирующий цвет. В настоящее время применяется много различных видоизменений этой таблицы
Слайды 21-24.
1 учащийся. Как глаз различает цвета.
Слайд 21. На сетчатке глаза расположены светочувствительные элементы, называемые «палочками» и «колбочками».
Слайд 22. Все палочки одного типа: они различают только степень освещенности, зато колбочек существует три типа. Условно назовем их «красными», «зелеными» и «синими», так как «красные» колбочки наиболее чувствительны к красному свету. «зеленые» - к зеленому, а «синие»- к синему.
Все многообразие видимых нами цветов обусловлено сигналaми, посылаемыми в мозг всего этими тремя типами колбочек. Если в глаз попадает чистый желтый цвет, то «красные» и «зеленые» колбочки реагируют одинаково и получается ощущение желтого цвета, если попадают спектрально чистый фиолетовый цвет, то реагируют «красные» и «синие» колбочки и т. д.
Слайд 23. У некоторых людей один тип колбочек не реагирует на цветовое раздражение. Бывают люди слепые на красный, зеленый или голубые цвета. Такое расстройство называется дальтонизм (цветовой слепотой). Чаще всего встречается слепота на красный цвет. Из мужчин около 4% общего количества являются дальтониками, из женщин - только около 0,5. Однако, как оказывается дальтонизм передается по наследству от одного поколения к следующему по женской линии.
Слайд 24. Компания UNISignal из Южной Кореи создала такой уличный светофор, который смогут использовать американские водители-дальтоники. Они сделали знак запрещающий движение в треугольном виде, а разрешающий ехать в квадратном. Поэтому перепутать сигнал движения и остановки теперь не под силу даже дальтонику.
Плюс к этому, психологи говорят, что новый вид светофора уменьшает количество времени, которое нужно потратить для того, чтобы принять решение – это касается и здорововидящих людей.
Слайды 25-26.
2 учащийся. Сколько цветов на экране телевизора и дисплее компьютера?
Слайд 25. Свойство глаза «расскладывать» все цвета на красный, зеленый и синий используют при разработке цветных телевизоров и мониторов (дисплеев) компьютеров. Любое цветное изображение состоит из светящихся точек всего трех цветов - красных, зеленых и синих - как раз тех, к которым наиболее чувствительны различные типы колбочек в глазу.
Слайд 26. Чтобы увидеть, каковы цвета на экране на самом деле, нанесите на экран капельку воды: она будет играть роль маленькой, но довольно сильной линзы. С ее помощью вы увидите, что любое цветное изображение состоит из светящихся точек всего трех цветов - красных, зеленых и синих - как раз тех, к которым наиболее чувствительны различные типы колбочек в глазу.
И там, где на экране белый цвет, эти три точки будут иметь примерно одинаковую яркость. А там, где цвет на экране желтый, вы увидите только красную и зеленую точки.
Слайды 27-28.
3 учащийся. Цвета тел.
Слайд 27. Если белый цвет падает на лист бумаги или книги, то он кажется белым. Но почему?
Оказывается цвет тела, определяется его составом, строением, внешними условиями и процессами, протекающими в этом теле. От этого зависит способность тела поглощать падающие на него лучи свет определенной длины. Это свойство называют избирательным поглощением.
Пусть, например, белый свет падает на предмет, который поглощает «красные» лучи, а все остальные –отражает. Этот отраженный свет будет попадать нам в глаза и восприниматься зеленоватым, т. к. в нем не хватает красной части спектра.
Лист бумаги кажется нам белым потому, что он отражает все падающие на него лучи различных цветов.
Слайд 28. Покрывая бумагу слоем красной краски, мы меняем свойство избирательного поглощения бумаги - все лучи, кроме красного, поглотятся слоем краски, отражаться теперь будут только красные лучи. Поэтому бумага будет казаться красной.
Трава и листья кажутся нам зелеными потому, что органическое соединение хлорофилл, находящийся в них, поглощает красные и синие лучи. В результате отраженный от растения «остаток» солнечного спектра приобретает зеленую окраску.
Если посмотреть на траву через красное стекло, пропускающее лишь красные лучи, то она будет казаться почти черной.
Слайды 29-33.
4 учащийся. Почему небо голубое? Как возникает радуга?
Слайд 29. Почему небо голубое? Дело в том, что мы смотрим на небо со дна окружающего Землю воздушного океана. Солнечные лучи рассеиваются на микроскопических неровностях атмосферы, например, на скоплениях молекул.
Слайд 30. Волны фиолетового и синего цвета рассеиваются сильнее других волн. Это приводит к тому, что из солнечного свет к нам в глаза попадают все лучи, кроме синего и фиолетового, поэтому солнце кажется нам желтоватым. Но синие лучи солнечного спектра не попадают: они попадают в наши глаза со всего неба, многократно рассеиваясь в атмосфере. Это придает небу голубой цвет.
Слайд 31. Радуга бывает видна, когда наблюдатель смотрит по направлению от солнца и в воздухе есть водяные капли. После дождя в воздухе остается много мельчайших капелек воды, имеющих форму шара. Когда луч света попадает на такую капельку, он преломляется на поверхности капельки, затем отражается от ее внутренней поверхности и при выходе из воды в воздух преломляется еще раз.
Слайд 32. При этом вследствие дисперсии лучи, соответствующие различным цветам, преломляются по-разному. В результате, выйдя из капли, красный луч пойдет под углом 430, а фиолетовый около 410. Следовательно, в глаз наблюдателя красный и фиолетовый лучи попадут из разных капель.
Слайд 33. Солнечные лучи можно считать параллельными. Поэтому получается, что все «красные» капли наблюдатель будет видеть под одним и тем же углом, поэтому они будут казаться ему расположенными на дуге окружности, вследствие чего эта дуга будет окрашена в красный цвет. «Оранжевые» капли наблюдатель увидит на соседней дуге меньшего радиуса и так далее –вплоть до капель, образующих фиолетовую дугу, расположенную внутри всех остальных цветных дуг.
Так возникает радуга.
Слайды 34-39.
5 учащийся. Правильное и неправильное сочетание цветов.
Дома костюмы, шляпы, платья, хотя бы и очень дорогие, могут казаться очень простыми и даже смешными, если в них неправильно применены комбинации цветов. С другой стороны. Хорошее сочетание цветов может значительно усилить очарование и привлекательность вещей. Многим из вас интересно узнать: какие цвета можно сочетать друг с другом?
Слайд 34. Различные тона и оттенки какого-либо одного цвета заведомо гармонируют друг с другом в костюме или в отделке дома. Но некоторое добавление белого, черного, или обоих вместе значительно оживит это сочетание (рис.1).
Слайд 35. Так, например, костюм, имеющий несколько оттенков красного цвета очень привлекателен, но он будет улучшен добавлением черного или белого или обоих вместе (рис.2).
Слайд 36. Цвета, расположенные рядом в цветовом треугольнике и имеющие в своем составе общий цвет, обычно хорошо сочетаются друг с другом. Примером может служить сочетание зеленого, желтого и оранжевого (рис.3,рис.4).
Слайд 37. Яркие дополнительные цвета резко дисгармонируют и очень неприятны. Но если уменьшить их интенсивность и значительно сократить площадь, занимаемую одним цветом, по отношению к площади другого, то один цвет будет обогащать противоположный ему и создавать одно из наилучших сочетаний (рис.5,рис.6).
Слайд 38. Имеются два основных закона гармонического сочетания цветов:
1). Цвета должны быть в каком - нибудь определенном отношении родственны.
2). Один, цвет должен быть господствующим. Если только нет желания специально бить на эффект, то следует возможно реже применять яркие цвета. Да и в этих случаях нужно сочетать их с белым, черным или серым цветом.
Слайд 39.
Преподаватель.
Что общего между гаммой звука и спектром белого света? Ломоносов об этом сказал так: «Что в звуке гамма, то в свете –цвет».
Современник эту же мысль выразил в таких словах: «Ничто так не способно разъяснить природу световых ощущений, как прекрасная аналогия между зрением и слухом. Какое значение имеют по отношению к уху различные тона музыки, такое для глаза имеют цвета. Цвета разнятся между собой так же, как разнятся друг от друга высокие и низкие тона. Но мы знаем, что высота в области звука зависит от числа колебаний, действующих на ухо в продолжении определенного времени, и что природа каждого звука определяется числом колебаний в секунду. Отсюда можно заключить, что каждый цвет также соответствует определенному числу колебаний, действующих на глаз».
Т. е. используя аналогию между звуком и цветом, Эйлер дал современное толкование такого явления, как дисперсия света.
Слайд 40.
Преподаватель.
Семь тонов (нот) в гамме, семь цветов в спектре. Среди учеников популярно забавное мнемоническое правило для запоминания последовательности цветов спектра по начальным буквам слов в фразе: «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан».
Слайд 41.
Преподаватель.
В течение нескольких столетий учеными делались попытки установить связь между восприятием света и восприятием звука. Было обнаружено, что восприимчивость глаза к отдельным цветам под влиянием слуховых раздражений изменяется, а восприятие звуков наоборот зависит от изменения яркости, оттенка и глубины цвета.
На советской выставке в Лондоне в 1961 г. экспонировалась первая в мире опытная установка для демонстрации «цветомузыки».
Слайд 42.
Преподаватель.
Выдающийся русский композитор (умер в 1915 г.) глубоко чувствовал определенную «световую окраску» различных тонов. На основе этого он в своей симфонической поэме «Прометей» ввел так называемую световую партию, в которой музыкальные созвучия должны сопровождаться световыми эффектами·различных оттенков, различной интенсивности и скорости последовательной смены. Композитор имел при этом в виду погружение всего зала в цвета, указанные им в световой партии.
Слайд 43.
Преподаватель.
"Вы знаете, у меня в "Прометее" будет... свет! Я хочу, чтобы были симфонии огней. Вся зала будет в переменных светах. Вот тут они разгораются, эти огненные языки, видите, как тут и в музыке огни..."
Слайд 44.
Преподаватель.
Однако установление закономерных связей между звуком и цветом стало возможным лишь с применением средств современной электроники, кибернетики и автоматики.
Музыка в сочетании со свето - цветовым компонентом, позволяет соединить воедино в восприятии человека звук и цвет. Электроника, автоматика, новейшая светотехника позволяет с помощью микрофона преобразовать звуки исполняемого музыкального произведения в электрические сигналы, которые после ряда последующих превращений дают световые эффекты, соответствующие музыкальной партии.
Слайд 45.
Преподаватель.
Цветовая музыка дает широчайшие возможности в новом, прекрасном искусстве. Да и не только в искусстве, звуковые преобразователи нашли применение в самых различных областях - в психологии, педагогике, медицине и даже технике: применение в автоматике и телемеханике, управление машинами «С голоса», управление вниманием человека на заводе-автомате, на космическом корабле...
V. Физический диктант.
Преподаватель. Подведем итог нашему знакомству с дисперсией света - проводим физический диктант по 2 вариантам.
Слайд 46.
Задание. Поставьте знак «+» или «-» перед номером утверждения.
1 вариант 1. Дисперсия-это зависимость показателя преломления света от его частоты. 2. Скорость распространения красного и фиолетового излучения в вакууме одинакова. 3. При переходе зеленого излучения из света в воздух меняется длина волны. 4 Радуга объясняется дисперсией света. 5. Могут ли две одноцветные световые волны иметь разную длину волн? 6. Если посмотреть через красное стекло на зеленую траву, то она кажется красной. 7. Лист бумаги кажется белым, потому что он отражает все падающие на него лучи. | 2 вариант 1.Дисперсия-это зависимость показателя преломления от свойств среды. 2. Скорость распространения красного и фиолетового излучения в стекле одинакова. 3. При переходе желтого излучения из света в воздух меняется частота волны 4. Излучение света лампой накаливания объясняется дисперсией света. 5. Могут ли две разноцветные световые волны иметь разную длину волн? 6.Если посмотреть через красное стекло на белый светильник, то он кажется красным 7. Трава кажется зеленой, потому что она отражает зеленые лучи, поглощая все остальные. |
VI. Итог урока.
Слайд 48.
Что было изучено на уроке?
Как бы вы сформулировали тему сегодняшнего урока?
Что интересного запомнилось вам на уроке?
Что оказалось для вас полезным?
Выставление оценок.
VII. Задание на дом.
Слайд 49.
Учебник: , , . Физика 11.-М.: Просвещение.2010 г. § 66.
Перспективное домашнее задание: Вы узнали, что явление дисперсии света перестало существовать. Как, по вашему мнению, будет выглядеть наш мир? Подготовить проект как вернуть наш мир в прежнее состояние (срок 2 недели).
Литература:
1., , . Физика 11.-М.: Просвещение. 2010.
2., . Физика.-М.: Наука» 1995.
3.Л. Эллиот, У. Уилкокс. Физика.-М.: Наука. 1985.
4. . Глаз и солнце.-М.:Наука,1981
5.Блудов по физике.-М.: Просвещение,1975 .
Итернет- ресурсы:
1. http//*****//didakt/festy/index. htm
2. http//www. antula/ru/daltonism…
