Урок физики в 11 классе по теме « Оптика. Скорость света. Электромагнитная природа света. Интерференция света»

Государственное учреждение образования

«Средняя школа № 4 г. Калинковичи»

Урок физики в 11 классе

по теме « Оптика. Скорость света. Электромагнитная природа света. Интерференция света»

,

учитель физики

2017

Цели урока:

образовательные (обучающие): создать условия для формирования знаний учащихся по теме «природа света», усвоения основных понятий темы: дисперсия, интерференция, когерентность волн, обсалютный показатель преломления среды;

развивающие: создать условия для развития у школьников исследовательской культуры (развитие умений использовать научные методы познаний (наблюдение, гипотеза, эксперимент);

воспитательные: развития у школьников коммуникативной культуры (умения общаться, монологическую и диалогическую речь).

Демонстрации и оборудование дня демонстрационного эксперимента. ЭСО «Физика. Волновая оптика», «Наглядная физика. Часть IV.»

Объявление темы урока

Сегодня мы начнем изучать новый раздел физики – «Оптика» (Оптика раздел физики, в котором изучают свойства света, его физическую природу и взаимодействие с веществом),поговорим об истории развития взглядов на природу света и о таких явлениях как дисперсия, интерференция света и условиями наблюдения интерференционной картины. Мы познакомимся с новыми физическими понятиями, такими как когерентность волн, и физической величиной, которая характеризует оптическую плотность  среды – абсолютный  показатель преломления.

Запишите в тетрадь тему нашего урока:

На доске выписаны основные понятия, с которыми мы знакомимся на уроке. Попробуйте сформулировать  задачи нашего урока: Ответить на вопрос «Что такое свет?», усвоить понятия дисперсия, интерференция света

Давайте договоримся, в процессе нашей работы очень важно:

•        Высказывать свою точку зрения свободно, без боязни ошибиться и быть исправленным.

•        Не торопиться

•        Быть активными

•        Уважать мнения и суждения других.

Актуализация знаний

Итак, что же представляет собой свет? Что это за понятие с точки зрения физики? Прежде чем приступить к изучению новой темы, давайте вспомним:

Что такое электромагнитная волна и чем она характеризуется? Что вы знаете о свете? С какой скоростью распространяется свет в вакууме?

Изучение нового материала

На протяжении всей жизни нас окружают удивительные вещи, предметы, места. Мы видим их, но вовсе не потому, что они существуют, а благодаря свету.

I. Развитие взглядов на природу света (работа в группах). Приложение 1.

В результате работы учащиеся отвечают на вопросы, делают сообщения.

1 группа:

Как  трактовали понятие свет ученые до  XIIV века как древние ученые и ученые средневековья отвечали на вопрос «Что такое свет?» и «Как человек видит окружающие его мир?».

2 группа

Раскройте понятие корпускулярная теория света. Назовите основные положения теории и ее недостатки. Как долго существовала корпускулярная теория?

3 группа

Когда возникла и как развивалась волновая теория? В чем заключается суть волновой теории света? Назовите  достоинства и недостатки волновой теории.

Выступление представителей групп.

Теперь мы можем подвести предварительные итоги  нашей работы

Записать в тетрадь:

Свет в физической оптике — электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом с частотами от 1,5∙1011 Гц до 3∙1016Гц.

Свет может рассматриваться либо как электромагнитная волна, скорость распространения в вакууме которой постоянна, либо как поток фотонов.

Одним из фактов, которые привели к победе волновой теории над корпускулярной и доказательством, что свет – это электромагнитная волна послужило определение скорости света и позже ее уточнение.

Видеоролик определение скорости света.

Первые попытки измерения скорости света на расстоянии нескольких километров, предпринятые Галилеем в 1607 г., не увенчались успехом в силу недостаточной точности хронометрирования (измерения времени).

Датский астроном Олаф Рёмер наблюдал в 1676 г. затмения спутника Юпитера Ио.

Американский физик Альберт Абрахам Майкельсон в 1926 г. для более точного измерения скорости света использовал метод вращающихся зеркал.

Измерения скорости света в различных прозрачных веществах показали, что она в них всегда меньше чем в вакууме.

Определение. Отношение скорости света с в вакууме к скорости света  в веществе

– абсолютный показатель среды

длина волны при переходе из одного вещества в другое меняется.

Это явление было изучено и описано еще И. Ньютоном в второй половине 17 века.

Демонстрация получение спектра с помощью призмы (Наглядная физика. часть IV)

Пронаблюдайте и сделайте вывод; объясняя увиденное вами явление.

Чем больше длина волны, тем на меньший угол откланяются лучи после преломления в призме. Следовательно,  показатель преломления  зависит от длины (частоты) волны.

Определение:

Зависимость показателя преломления вещества, а также скорости света от его частоты (длинны волны) называется дисперсией света и проявляется при распространении света в веществе.

Подчеркнем, что абсолютный показатель преломления вещества п зависит от частоты н волны.

Белый свет представляет собой совокупность волн всевозможных частот. Волна определенной частоты называется монохроматической. Цвет зависит от частоты световой волны, подобно тому как различным высотам звука соответствуют различные частоты звуковых волн.

  Ответьте на вопрос: Что мы получим если  свет + свет =?

Наблюдение интерференции при помощи ЭСО “Физика. Волновая оптика”

Пронаблюдайте и сделайте вывод; объясняя увиденное вами явление

при наложении двух или более волн с одинаковой частотой в различных точках пространства происходит усиление или ослабление результирующей амплитуды колебаний.

Интерференция (от латинских слов inter — взаимно, между собой и ferio — ударяю, поражаю) — явление, заключающееся в том, что при наложении двух или более волн с одинаковой частотой в различных точках пространства происходит усиление или ослабление результирующей амплитуды колебаний в зависимости от разности фаз колебаний волн в этих точках.

Волны, частота и разность фаз которых в данной точке пространства не изменяется с течением времени, называются когерентными

Интерференция — явление сложения двух или более когерентных волн, приводящее к образованию в пространстве устойчивой картины чередующихся максимумов и минимумов амплитуд результирующего колебания (рис. 53).

Устойчивое во времени распределение амплитуд колебаний в пространстве при интерференции называется интерференционной картиной.

Амплитуда результирующего колебания зависит от величины Дl=l1 – l2 называемой разностью хода волн от источников до точки наблюдения. При распространении волн в средах с различными показателями преломления п1 и п2 необходимо учитывать оптическую разность хода волн:

Если оптическая разность хода равна целому числу длин волн

В случае, когда разность хода равна нечетному числу полуволн

Явление интерференции не противоречит закону сохранения энергии, так как энергия колебаний в среднем остается равной сумме энергий интерферирующих волн и лишь перераспределяется в пространстве.

Аукцион «Угадай, что в черном ящике»

Подсказки:

Этот предмет позволяет провести опыт, позволяющий наблюдать интерференцию света. «Он, витая в воздухе, зажигается всеми оттенками цветов, присущими предметам. Он, пожалуй, самое изысканное «чудо природы»» - писал Марк Твен. Это игрушка. С ней знаком каждый ребенок и взрослый.

Цветовые разводы в мыльных пленках возникабют за счет светового явления, которое в физике называется  интерференицией.

Закрепление

Выполните тест:

Вариант 1

1.  Каково проявление явления интерференции света?

сложения двух или более когерентных волн, приводящее к образованию в пространстве устойчивой картины чередующихся максимумов и минимумов амплитуд результирующего колебания; Сложение интенсивностей в каждой точке области слияния световых пучков, исходящих из двух или нескольких источников когерентного света; Разложение белого света в спектр

2. Световые волны когерентны, если у них

совпадают амплитуды  совпадают частоты  постоянен сдвиг фаз  совпадают частоты и постоянен сдвиг фаз

3. При выдувании мыльного пузыря при некоторой толщине пленки он приобретает радужную окраску. Какое физическое явление лежит в основе этого наблюдения: 

интерференция  дисперсия  дифракция  поляризация

4. Волны, испускаемые естественными источниками, некогерентные потому что 

различаются частоты колебаний, испускаемых источником  разность фаз непрерывно меняется во времени направления колебаний векторов напряженности электрического и магнитного полей непрерывно меняются  разность фаз колебаний остается постоянной во времени

5. Когерентные волны можно получить с помощью

отражения волны  преломления волны  разделения волны с помощью двух щелей  поглощения волны

6. Наименьшую скорость распространения в веществе имеет свет

красного цвета зеленого цвета фиолетового цвета жёлтого цвета

7. Интерференционная картина наблюдается в белом свете. Как окрашен центральный (нулевой) максимум: 

белый цвет  красный цвет  синий цвет  фиолетовый цвет.

8. При наложении двух когерентных волн условие минимума интенсивности в точке наблюдения определяется выражением (д - оптическая разность хода волн):

Вариант 2

1. Явление дисперсии открыл

Гюйгенс Ньютон Юнг Ремер

2. Какие волны называются когерентными?

имеющие одинаковую частоту и разность фаз, не зависящую от времени имеющие одинаковую амплитуду имеющие одинаковую частоту и разность фаз, равную нулю имеющие одинаковую частоту и амплитуду

3. Сложение двух когерентных волн называется

дифракцией интерференцией дисперсией когерентностью поляризацией

4. Абсолютный показатель преломления среды равен

5. Зависимость показателя преломления вещества от частоты (длины) волны

дифракцией интерференцией дисперсией когерентностью поляризацией

6.Наибольшую скорость распространения в веществе имеет свет

красного цвета зеленого цвета фиолетового цвета жёлтого цвета

7.Среда, в которой свет распространяется с меньшей скоростью является

менее оптически плотной более оптически плотной свет в любых средах распространяется с одинаковой скоростью

8. Интерференционная картина наблюдается в красном свете. Как окрашен центральный (нулевой) максимум: 

белый цвет  красный цвет  синий цвет  фиолетовый цвет.

1	2	3	4	5	6	7	8
Вариант 1	Б	Г	А	Б	В	В	А	В
Вариант 2	В	А	Б	В	В	Д	Б	Б

Выставление отметок за урок.

Рефлексия.

Давайте проверим все ли намеченное в начале урока нами изучено.

Задание на дом: § 12,13