Меню

Когда проявляются волновые свойства света



Естествознание. 11 класс

Конспект урока

Естествознание, 11 класс

Урок 20. Проявление волновых свойств света

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

  • Как зависит расстояние между интерференционными максимумами после прохождения дифракционной решётки от длины волны света и периода решётки?
  • В чём особенности CD и DVD дисков?

Глоссарий по теме:

Интерференция света – сложение двух когерентных волн, вследствие которого наблюдается усиление или ослабление результирующих световых колебаний в различных точках пространства.

Дифракция света – огибание электромагнитной волной препятствий соизмеримых с длиной волны.

Дифракционная решётка – оптический прибор, применяющийся для разложения светового излучения в спектр – это пластинка с большим числом чередующихся прозрачных и непрозрачных полос

Основная и дополнительная литература по теме урок:

Естествознание. 11 класс: Учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд. – М.: Просвещение, 2017 – §28, С. 104-105, 90-93.

Физика. 11 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. учреждений: базовый уровень; профильный уровень/А.В. Грачев, В.А. Погожев, А.М. Салецкий и др.- М.: Вентана-Граф, 2018. – 464 с.

Энциклопедия для детей. [Т. 16] Физика. В 2ч. – М.: Аванта +, 2008

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Мы много говорили на уроках о волновых свойствах света интерференции и дифракции. О приборах, которые используют эти свойства. Немного повторим, и начнём с интерференции света. При интерференции происходит усиление и ослабление волн при их наложении. Необходимо, чтобы волны были когерентны. Когерентность согласованность. В простейшем случае когерентными являются волны одинаковой длины, между которыми существует постоянная разность фаз. Для усиления волн необходима одинаковая фаза. Следовательно, разность хода должна быть кратной четному числу длин полуволн (формула 1).

Для ослабления волн они должны приходить в точку в противофазе. То есть для этого разность хода должна быть кратной нечетному числу длин полуволн (формула 2).

Различные цвета тонких пленок — результат интерференции двух волн, отражающихся от нижней и верхней поверхностей пленки. При отражении от верхней поверхности пленки происходит потеря полуволны. Следовательно, оптическая разность хода (формула 3)

Тогда условие максимального усиления интерферирующих лучей в отраженном свете следующее (формула 4)

Если потерю полуволны не учитывать, то (формула 5)

Проведём исследование интерференции света с помощью дифракционной решётки. Вспомним, что же такое дифракционная решётка. Дифракционная решётка – это пластинка с большим числом чередующихся прозрачных и непрозрачных полос. Проверим как зависит расстояние между интерференционными максимумами на экране от длины световой волны и периода дифракционной решётки. Увеличивая постепенно длину световой волны от 380 до 760 нм мы видим, что расстояние между максимумами интерференции увеличивается от 1,9 см до 3,8 см.

Можем сделать вывод, расстояние между интерференционными максимумами на экране прямо пропорционально длине световой волны.

Увеличивая период дифракционной решётки от 10мкм до 25мкм, мы наблюдает как уменьшается от 1,9 до 0,76см расстояние между интерференционными максимумами на экране, следовательно, можем сделать вывод, что расстояние между интерференционными максимумами на экране обратно пропорционально периоду дифракционной решётки.

Читайте также:  Как дистанционно включить свет дома

Обратимся к формуле дифракционной решётки и сравним полученные нами результаты с теорией (формула 6).

Смело можем утверждать, что расстояние между интерференционными максимумами прямо пропорционально длине волны падающего света и обратно пропорционально периоду дифракционной решётки.

Проведём второй опыт с CD и DVD дисками и лазерной указкой. Диски переливаются всеми цветами радуги. Вы видите цвет отраженного от них света из-за того, что диски представляют собой дифракционные решетки, работающие на отраженном свете. Положим диски на стол оптическими дорожками вверх, перпендикулярно поверхности стола установим экран. Направим луч от лазерной указки под углом около 45° к плоскости диска. На экране наблюдаем интерференционную картину. Опыт проведем поочерёдно с CD и DVD дисками и сравним результаты (рисунок 1).

Рис.1 Схема опыта с оптическим диском и лазерной указкой.

Для наглядности диск помещаем в аквариум с водой. От разных дисков луч отражается и образует максимумы интерференции под разными углами, которые различаются примерно в два раза (см. рисунок 2).

Рис. 2 Результаты опыта с лазерными дисками

Можно сделать вывод, что период дифракционной решётки, образованной DVD диском больше, чем период дифракционной решётки CD диска, то есть оптические дорожки на DVD диске расположены более плотно.

Проведите дома опыты самостоятельно, но будьте внимательны и осторожны, лазеры даже самой маленькой мощности могут представлять опасность для зрения. Попадая в глаза лазерный луч может привести к ожогу сетчатки и потере зрения. Зеркальные отражения лазерного луча также опасны, как и сам луч.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

1. Вставьте слова в предложение: «Расстояние между интерференционными максимумами прямо пропорционально___________ и обратно пропорционально________________.

Варианты ответа: скорости распространения волны, длине волны, периоду дифракционной решётки, расстоянию между штрихами дифракционной решётки

Правильный вариант/варианты (или правильные комбинации варианты) длине волны, периоду дифракционной решётки ИЛИ длине волны, расстоянию между штрихами дифракционной решётки

2. Ответьте на вопросы:

  1. В опыте с дифракционной решёткой максимумы для различных длин волн не совпадают. Но один из максимумов для всех длин волн расположен в одной точке. Что это за максимум?
  2. В опыте с дифракционной решёткой длина волны меняется с 500 нм на 650 нм. Как изменилось расстояние между максимумами на экране?
  3. На дифракционную решетку, имеющую 500 штрихов на 1 мм, падает монохроматический свет длиной волны 500 нм. Свет падает на решетку перпендикулярно. Какой наибольший порядок спектра можно наблюдать?

Если правильно ответите на все вопросы, появятся слова – волновые оптические явления

Источник

1. В каких явлениях проявляются волновые свойства света? Физика 11 класс Громов, Шаронова. Вопросы к параграфу 19

1. В каких явлениях проявляются волновые свойства света?

1. В дифракции и интерференции.

2. В чем заключается принцип Ферма?

Какой угол (в градусах) описывает минутная стрелка за 29 минут?
( Подробнее. )

Читайте также:  Включил свет пропала зарядка

В фирме «Эх, прокачу!» стоимость поездки на такси (в рублях) длительностью более 5 минут рассчитывается по формуле С = 150 + 11(t — 5), ( Подробнее. )

Источник

Интернет-урок по теме «Волновые свойства света»

Презентация к уроку

Тип урока: повторительно-обобщающий.

Цели урока:

  • Образовательные:
    • обобщить знания учащихся о явлениях волновой оптики;
    • проанализировать и объяснить примеры проявления и применения явлений волновой оптики в быту, природе и технике на основе законов волновой оптики.
  • Развивающие:
    • продолжить развитие познавательного интереса у учащихся;
    • продолжить формирование приемов умственной деятельности;
    • продолжить развитие коммуникативных компетенций;
    • активизация творческой деятельности учащихся;
    • продолжить развитие навыков работы в группе в ходе реализации групповых учебных проектов;
    • продолжить развитие навыков самостоятельной работы с доступными ресурсами сети Интернет, выполняющими функцию дополнительных ресурсов.
  • Воспитательные:
    • продолжить воспитание научного мировоззрения;
    • продолжить воспитание умения четко организовать самостоятельную и групповую работу;
    • продолжить воспитание чувства товарищества, взаимопомощи.

Предварительная подготовка к уроку:

1. Для организации совместной учебно-познавательной и творческой деятельности из обучающихся класса формируются малые группы по 5-6 человек. Каждая группа выбирает организатора, функцией которого является общее руководство работой, распределение обязанностей в группе, а также технического руководителя, который отвечает за наглядное представление проекта в виде презентации.

2. Учитель предварительно находит самые лучшие ресурсы и составляет список ссылок, которыми обучающиеся могут воспользоваться при осуществлении совместной деятельности на уроке. Кроме того, обучающиеся при домашней подготовке к уроку имеют возможность создать собственную базу ссылок на интернет-ресурсы. Данные ресурсы должны обеспечивать доступ к информации, не отраженной в традиционных источниках.

3. При планировании структуры урока с применением ресурсов сети необходимо учитывать техническое оснащение кабинета, качество работы сети Интернет. На организационном этапе урока для обеспечения быстрого включения всего класса в работу целесообразно назначать дежурного администратора, который подготовит компьютеры к использованию.

План урока:

  1. Организационный момент.
  2. Вступительное слово учителя с сообщением цели и плана урока.
  3. Выполнение учащимися заданий по поиску, систематизации, анализу информации научно-популярного содержания с использованием Интернет – ресурсов.
  4. Публичные выступления, демонстрация и защита проектов.
  5. Формулирование выводов по представленному группами материалу.
  6. Оценка результатов урока.
  7. Задание на дом по созданию общей презентации с использованием слайдов отдельных групповых презентаций. Возможна организация конкурса презентаций, созданных параллельными классами.

Вступительное слово учителя с сообщением цели и плана урока:

Природа не устает нас удивлять, демонстрируя нам свои тайны и загадки. Многое из того, что устрашало людей в прошлом, казалось им загадочным, мы, обладающие знанием и опытом, воспринимаем естественно и спокойно. Человеческое познание многих явлений происходит от незнания к знанию, через преодоление неизвестного и раскрытие его природной сути.
Сегодня на уроке мы проанализируем причины возникновения многих природных явлений с помощью законов волновой оптики, узнаем, как на основе этих законов были созданы сложнейшие приборы, нашедшие применение в разных областях человеческой деятельности.
Какие же явления объясняются волновыми свойствами света?
Интерференция света – явление сложения световых волн, приводящих к обpазованию чеpедующихся полос усиления и ослабления интенсивности света.
Дифракция света – явление огибания светом пpепятствий, соизмеримых с длиной волны.
Дисперсия света – это явление, обусловленное зависимостью абсолютного показателя преломления вещества от частоты (или длины волны) света.
Поляризация света – это ориентированность колебаний световой волны в пространстве.

Читайте также:  Что такое коэффициент отражения света

Выполнение учащимися заданий по поиску, систематизации, анализу информации научно-популярного содержания с использованием Интернет – ресурсов:

Для поиска информации о проявлении в природе, применении волновых явлений вы воспользуетесь интернет-ресурсами. Отбор, анализ, систематизацию учебного материала вы будете осуществлять путем организации работы в группе. В основе отбора информации будут лежать ключевые вопросы:

  • о явлении:

Каковы причины и механизм возникновения явления?
От каких факторов зависит наблюдаемая оптическая картина?

  • об устройстве, приборе:

В чем состоит принцип работы устройства?
В каких областях нашло применение данное устройство, прибор?

1. Выберите поисковую машину

2. Выясните, к какому разделу относится информация.

3. Выявите основные слова (или словосочетания), которые характерны для той информации, которую Вы ищите. Попробуйте выявить ключевые слова.

4. Формируйте свой запрос из двух-трех слов, не меньше. Задавая отдельные слова и фразы, учитывайте язык запросов, операторы поиска, логические связки искомых слов и т.п. элементы, которые делают поиск значительно более эффективным.

– указывайте зону поиска.
– запрашивайте конкретную форму слов. Для этого перед конкретной формой слова поставьте восклицательный знак.
– ранжируйте слова. Если одно из слов запроса для вас наиболее важно, поставьте перед ним знак «+».
– поисковые системы учитывают регистр, поэтому не злоупотребляйте прописными буквами – используйте их только при поиске имен собственных.
– используйте синонимы.
– если известна точная фраза из искомых материалов, используйте её как цитату.

5. После проведения предварительного поиска (или первой ступени поиска), если выдано довольно большое количество документов, Вы можете воспользоваться элементом уточнения: «Искать в избранном». При этом задание поиска следует обязательно уточнить, введя хотя бы одно новое слово или ограничение, которое по Вашему мнению поможет провести правильный отбор требуемого материала.

6. Грамотно располагайте материал и проводите его сортировку по удобным для Вас признакам. Это заметно ускорит последующую обработку материала.

7. Фиксируйте все интересные для Вас найденные адреса документов в Интернете (например, с помощью программы Блокнот). Затем выберите среди них нужные для выполнения конкретной работы адреса.

Задания для групп:

«Применение интерференции света»

  • Радужные цвета тонких пленок
  • Просветление оптики
  • Интерферометры
  • Голография

«Применение дифракции света»

  • Дифракционная решетка как спектральный прибор
  • Радужная окраска

«Применение дисперсии света»

  • Радуга
  • Гало
  • Голубой цвет неба
  • Закат
  • Спектральный анализ. Спектроскоп.

«Применение поляризации света»

  • Проявление поляризации в природе.
  • Поляроиды. Поляриметры.

По результатам работы с информацией каждая группа создает мини-презентацию в Microsoft PowerPoint, защищает свой проект в публичном выступлении.

После защиты проектов технические руководители и организаторы из каждой группы создают совместный информационный продукт – Презентация

Источник