Методика преподавания темы «Дифракция света» в школьном курсе физики

Методика преподавания темы "Дифракция света" в школьном курсе физики

Раздел «Колебания и волны» является одним из тех ярких разделов курса физики, который позволяет сформировать у школьников представления о физической картине мира на основе сочетания материала изучаемого в различных отраслях физики. Изучение особенностей механических, оптических и квантовых явлений целесообразно осуществлять с точки зрения выявления общих закономерностей, свойственных этим явлениям. При изучении колебаний и волн различной физичеcкой природы необходимо показать единство подхода к анализу явлений сходных по понятиям и терминам, что способствует развитию у школьников умения делать более широкие обобщения и осуществлять перенос знаний из одной области явлений на другие.
Важность изучения явлений дифракции определяется необходимостью формирования в сознании школьника образа единства дискретности и непрерывности, что способствует раскрытию смысла понятия «корпускулярно-волновой дуализм».
Задачами изучения явления дифракции в курсе физики средней школы являются:

• определение границ применимости законов прямолинейного распространения света (геометрической оптики);
• доказательство существования волновых свойств света с тем, чтобы в будущем сформировать у учащихся ясные представления о корпускулярно-волновом дуализме электромагнитного излучения, вещества и материи.
  

В школьном курсе физики 11 класса изучение дифракции света начинается с утверждения «Если свет - это волны (а интерференция света подтверждает это), то должна наблюдаться и дифракция света». Учащимся напоминают то, что они узнали при рассмотрении дифракции механических и электромагнитных волн. И поэтому, на первоначальном этапе объяснения данной темы целесообразно проводить аналогию с механическими волнами, поскольку в этом случае у школьников имеется возможность наглядно представить условия возникновения и развития данного явления в динамике.
В первую очередь напоминают основное условие, при выполнении которого возможно наблюдение дифракции волн (размеры препятствий должны быть соизмеримы с длиной волны). Затем, после короткого рассказа об истории открытия дифракции света, переходят к наблюдению дифракции света от щели и тонкой проволоки. Далее сообщают, что если волна (длина волны λ) проходит через отверстие или огибает препятствие (ширина щели, размеры препятствия D), от которого наблюдатель удален на расстояние L, то дифракцию наблюдают не только при условии, когда размеры препятствия подобны длине волны ,но и при более общем условии - размер препятствия в квадрате меньше или равен произведения расстояния до препятствия на длину волны.
Именно этот случай характерен для оптики, где размеры предметов, вызывающих дифракцию, в тысячи и миллионы раз больше длины световой волны и для наблюдения дифракционной картины нужно лишь расположить место наблюдения далеко от отверстия (или преграды). На этапе применения нового знания, с целью более глубокого осмысления новой темы желательно показать ученикам демонстрацию по дифракции света. В данной работе как пример такой демонстрации служит эксперимент «Дифракция света на тумане». Он не требует много времени для подготовки и какого-либо дополнительного оборудования. А для учеников он является достаточно ярким и запоминающимся. При проведении анализа эксперимента происходит осмысление учениками нового материала и его закрепление.