Фрагмент урока по физике в 11 классе «Дифракция света»
Фрагмент урока по физике в 11 классе «Дифракция света»
( по учебнику «Физика 11», Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев)
ТИП УРОКА: УИНФМ
ОБОРУДОВАНИЕ:
- мультимедийное (проектор, ноутбук, экран);
- оборудование для демонстрации дифракции света на тумане (см. карточку эксперимента №1)
ЦЕЛЬ:
Учащиеся должны усвоить, что:
- дифракция присуща любому волновому движению;
- классический опыт по дифракции – «опыт Юнга»;
- волновая поверхность в любой момент времени представляет собой не просто огибающую вторичных волн, а результат их интерференции (принцип Гюйгенс- Френеля);
- для отчетливого наблюдения дифракции нужно либо использовать очень маленькие препятствия, либо же располагать экран далеко от препятствий;
- закон прямолинейного распространения света и другие законы геометрической оптики выполняются достаточно точно лишь в том случае, если размеры препятствий на пути распространения света много больше длины световой волны;
- огибание светом препятствий налагает предел на разрешающую способность важнейших оптических инструментов – телескопа и микроскопа;
Учащиеся должны научиться:
- описывать и объяснять «опыт Юнга»;
- применять принцип Гюйгенса-Френеля при объяснение распространения света от точечного источника;
- наблюдать дифракцию света;
Учащиеся должны убедиться в том, что:
- все физические теории отражают происходящие в природе процессы приближенно, следовательно, для любой теории могут быть указаны определенные границы её применимости;
- геометрическая оптика – приближенный предельный случай волновой теории;
- дифракция определяет границы применимости геометрической оптики;
- действие оптических приборов описывается законами геометрической оптики, но лишь волновая теория света позволяет разобраться в причинах предела разрешающей способности оптических приборов;
СТРУКТУРА УРОКА
1. Орг. начало
2. Этап актуализации прежних знаний учащихся
3. Этап мотивации
4. Этап создания нового знания (изучения нового материала, восприятия)
5. Этап применения нового знания (осмысления)
6. Домашнее задание
После объяснения нового материла: введение понятия дифракция света и условий её наблюдения и рассмотрения границ применимости геометрической оптики, учитель переходит к следующему важному пункту урока – «Этап применения нового знания».
Этап применении нового знания
Учитель: Ребята, мы с вами сегодня познакомились с новым понятием дифракция света, а так же рассмотрели условия наблюдения дифракции. Давайте ещё раз их проговорим!
Ученик: для наблюдения дифракции нужно либо использовать очень маленькие препятствия, либо же располагать экран достаточно далеко от препятствий.
Учитель: Хорошо, а как можно объяснить, что размер препятствий должен быть маленьким?
Ученик: Это объясняется тем, что волны отклоняются от прямолинейного распространения на заметные углы только на препятствиях, размеры которых сравнимы с длиной волны, а длина световой волны очень мала.
Учитель: Всё правильно, а сейчас, ребята, внимание на демонстрационный стол. Попробуем пронаблюдать явление дифракции света. Я проведу опыт, а позже вы опишите мне, что наблюдали и объясните, те физические явления, которые происходили во время опыта.
Итак, начнем с того, что перечислим, те предметы, которые нам понадобятся в ходе эксперимента. Какие приборы вы видите?
Ученик: (перечисляет приборы и если есть необходимость, учитель, поправляет ученика)
Учитель: А теперь, внимание на колбу, для реализации опыта мне необходимо внутреннюю часть колбы ополоснуть холодной водой, что бы внутри неё остались мелкие капельки воды. Затем, я вдуваю в колбу дым от горящей спички и плотно закрываю колбу резиновой пробкой. Теперь, наша демонстрация готова!
Проведение опыта (карточка эксперимента №1)
Опишите мне, что вы наблюдали!
Ученик: При сжимании груши, в колбе образовывался белесый туман, а на экране мы могли наблюдать дифракцию.
Учитель: А дифракцию от чего?
Ученик: от источника света (диапроектора).
Учитель: А теперь, попробуйте, более подробно объяснить, что происходило в колбе при нажатии и отпускании груши, почему образовывался туман?
Ученик (с помощью учителя): При нажатии на грушу, давление в колбе повышается, и в ней находится вода, воздух и насыщенный водяной пар. Когда вы отпускаете грушу, давление резко падает, температура внутри колбы понижается, и пар становится пересыщенным. Пересыщенный пар конденсируется на любых неоднородностях в воздухе. В нашем случае конденсация происходит на мельчайших частичках дыма, которые вы вдули в бутылку в начале опыта. Так образуется туман – множество взвешенных в воздухе капелек воды.
Учитель: Проанализируем результаты эксперимента и подумаем, каковы размеры капелек тумана? Они имеют одинаковый размер?
Ученик:они очень маленькие и все почти одинакового размера.
Учитель: В самом деле, частички дыма, на которых происходит конденсация, настолько малы, что не видны невооруженным глазом, а сам дым настолько редок, что свет на нем почти не рассеивается. Таким образом, мы создали условия, при которых возможна конденсация. Очевидно, эти условия во всех частях колбы одинаковы, значит, разные капли на разных центрах конденсации растут одинаково и в результате вырастают до одинаковых размеров.
А как вы думаете капельки тумана меньше или больше длины волны?
Ученик: Капельки тумана меньше длинны волны.
Учитель: Верно! Попробуем это объяснить. При прохождение света через туман, что происходит со светом?
Ученик: Он рассеивается.
Учитель: А рассеянный свет, как и падающий, является белым, значит, все длины волн, входящие в состав белого света, рассеиваются в равной степени. И если капельки тумана изначально меньше длины световой волны, то при их росте должны наблюдаться дифрагирующие пучки. Дифракция же света выражена тем сильнее, чем больше длина световой волны. Отсюда следует, что при увеличении размеров капелек тумана нужно ожидать появления цветовых эффектов. Что мы с вами и наблюдали!
