Разработка урока "Дисперсия света"

Тема урока: Дисперсия света Данный урок проводится на II курсе при изучении темы «Дисперсия света». В основу этого урока изучения нового материала положена познавательная деятельность обучающихся. Для активизации деятельности урок разработан в форме сказки. Продолжительность урока 90 мин.

Цель урока: Сформировать у учащихся единое, целое представление о физической природе цвета на явлении дисперсии света и объяснить ее с точки зрения электромагнитной теории.

Задачи урока:

• Объяснить происхождение цветов окружающих нас тел

• Показать роль игровых моментов и наглядного материала для активизации учащихся;

• Объяснить, что белый свет имеет сложную структуру, показать его разложение при прохождении сквозь призму

• Развивать умение объяснять явления природы, логическое мышление, зрительную память;

• Прививать интерес к предмету через игровые моменты.

Оборудование:

Портрет Ньютона, компьютер, мультимедийный проектор, презентация по теме «Дисперсия света», светофильтры, поляна цветиков-семицветиков, мыльные пузыри, видеролики, спектральный круг, учебник физика – 11 класс, Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев

Презентация

(Слайд 1)

Ход урока

На экране слова: Открытый путь – нелёгкий путь
Но человеку – не свернуть
Что? Почему?
За ним следят, чтоб шёл вперёд,
А не назад.
Вот почему из года в год
Наука движется вперёд.

I. Организационный момент (2 минуты)

II . Мотивация знаний обучающихся (2 минуты)

Здравствуйте, ребята ! Сегодня у нас с вами необычный урок. Сегодня мы попадём в сказку. А называется она – путешествие в зазеркалье.

(Слайд 2)

И к нам на урок пришли необычные гости. А зовут их Белый кролик и Чеширский кот. Кролик, никак не может понять, почему он белый, а Чеширский кот всегда улыбается и от него всегда остаётся только одна улыбка.

(Слайд 3)

Они хотят пригласить вас в путешествие. Но только в том случае, если вы хорошо изучили предыдущие темы и подготовили домашнее задание. Вы готовы показать им свои знания?

Учащиеся: да, готовы

Тогда за дело.

III. Проверка домашнего задания

Три задания написаны на экране, но пока они закрыты листком бумаги. Это ТАЙНЫ !!! Раскроем мы их позже. А начнём с 4-го задания.

Слайд

4 задание: а) назовите лучи, точки, линии и углы, показанные на рисунке.

Ответ: (падающий луч, отражённый луч, перпендикуляр ОО¹, В-точка падения луча, альфа-угол падения, бета-угол отражения, МN- отражающая поверхность)

б) Сформулируйте закон отражения света.

Ответ: (Угол отражения равен углу падения)

Слайд

5 задание а) Определите угол отражения β, если луч падает на зеркало под углом α

б) Определите угол падения α, если луч отражается от зеркала под углом β

Ответы: а) Угол падения равен углу отражения т.е. α = β б) Угол отражения равен углу падения т.е. β = α

Слайд

6 задание. Исходя из закона преломления света, определите, какая среда оптически более плотная?

Ответ: Если луч света попадает из оптически менее плотной среды в более плотную, то преломленный луч «прижимается» к перпендикуляру, восстановленному в точке падения луча.

Значит :Рис а) вторая более плотная

Рис б) первая более плотная

Слайд

7задание: Как свет распространяется в однородной прозрачной среде? Ответ: (В однородной прозрачной среде свет распространяется прямолинейно)

Всегда ли свет распространяется прямолинейно? В каких случаях нет? Ответ: В неоднородной среде световые лучи преломляются, т.е. меняют направление своего распространения – преломляются.

Учитель:

Молодцы, хорошо справились с заданием. Вы выдержали испытания. Наши гости очень довольны вами и предлагают отправиться в путешествие - в зазеркалье. Согласны? Да? Тогда в путь !!!

(Звучит весёлая музыка, сверкают огоньки )

Слайд

А я пока расскажу вам об этом королевстве. Правят королевством король Линз Собирающий и королева Линза Рассеивающая. Все граждане королевства имеют прозрачные тела. И их основная работа – работа рассеивания света. В этом королевстве творятся разные чудеса. Какие? Это мы скоро узнаем.

Слайд

Белый кролик по секрету рассказал мне одну сказочку про своего друга, а я хочу рассказать её вам.

В некотором царстве, в некотором государстве жил– был Чеширский кот. Однажды пошел он на рыбалку. Вода была в реке чистая пречистая. Дно видно, как на ладони. Недалеко от берега лежал большущий сом и шевелил огромными усищами. “Вот подвезло! Рыбы надолго хватит” - подумал Кот. Достал он свой трезубец, прицелился и ...мимо! А сом только усом повел и сказал: “ Прост как белый свет”. Не зря от кота всегда остаётся только одна улыбка. В школу он не ходил, физику не учил, а о преломлении света и слыхом не слыхивал.

Учитель: Хороша сказка, да есть в ней одна серьезная физическая ошибка. Что бы найти ее, нам необходимо изучить еще одну тему. Вот тогда- то мы и сможем разгадать все тайны.

Слайд

Ежедневно по утрам
Он в окошко входит к нам.
Если он уже вошел
Значит, новый день пришел. (Свет)

Свет имеет очень много тайн. Одна из них – явление дисперсии.

Откройте тетради, запишите дату – сегодня 24 января и тему урока «Дисперсия света» (дата и тема на доске)

Слайд

Слово “дисперсия” происходит от латинского слова dispersio, что в буквальном переводе означает “рассеяние, развеивание”.

Дисперсия света – это зависимость показателя преломления света от частоты колебаний (или длины волны).

(Прочитать определение еще раз)

Вам что-нибудь стало понятно о дисперсии после этой фразы? Или для вас это звучит, как набор слов? Надеюсь, что после этого урока вы будете понимать эту фразу.

Слайд

Открываем Тайну 1. Вы не задумывались, почему бумага белая, а трава зелёная?

Эту тайну мы разгадаем, если внимательно разберём тему урока.

Слайд Ньютон

IV. Объяснение нового материала

В 1665-1667 годах в Англии свирепствовала эпидемия чумы, и молодой Исаак Ньютон решил укрыться от неё в своём родном Вулсторпе.

Перед отъездом в деревню он приобрёл стеклянные призмы, чтобы «произвести опыты со знаменитыми явлениями цветов». До этого он занимался усовершенствованием телескопов и обратил внимание на то, что изображение, даваемое объективом, по краям окрашено.

Опыт, который он поставил был гениально прост.

Слайд Стилистический рисунок опыта

Ньютон направил световой пучок малого поперечного сечения на призму. 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. Эту радужную полоску Ньютон назвал спектром (от лат. слова spectrum - “вuдение”).

Видео

Слайд спектр

Ньютон первоначально различал только пять цветов. Стремясь создать соответствие между числом цветов спектра и числом основных тонов музыкальной гаммы, Ньютон добавил к 5 перечисленным цветам спектра еще два. (7 чудес света, 7 дней недели, на 7 небе)

Пользуясь многовековой традицией – считалось, что радуга состоит из семи основных цветов, Ньютон выделил семь цветов. Красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый. Они не имеют резких границ, а переходят один в другой постепенно. Человеческий глаз способен различать 160 оттенков цветов. Последовательность цветов в спектре легко запоминается

• Каждый Охотник Желает Знать Где Сидит Фазан;

• Кроме Основных Жизненных Задач, Главное - Сдать Физику.

Слайд

Закрыв отверстие красным стеклом он наблюдал на стене только красное пятно, закрыв синим – только синее.

Видео

(Демонстрация: направляем на призму свет, пропущенный через красный светофильтр и синий светофильтр).

Значит, призма не изменяет свет, а разлагает его на составные части.

И лишь совместное их действие дает нам ощущение белого света. Если с помощью второй призмы собрать все пучки спектра, то на выходе получится белый свет.

Слайд

Объясните опыт: Вращающийся круг

Видео Белый свет

Работа с учебником. Стр 320 физика 11 Мякишев, Буховцев

Наиболее сильно преломляются фиолетовые лучи, меньше других – красные. Зависимость показателя преломления света от его цвета, Ньютон назвал дисперсией.

- Что такое свет с точки зрения физики? (О: это электромагнитная волна) с длинами волн от 380 до 760 нм. Свет разных цветов – это электромагнитные волны различной длины и частоты. Самая большая длина волны у красного цвета, наименьшая у фиолетового. Попадая на границу раздела воздух-стекло свет испытывает преломление. Показатель преломления зависит от скорости света в веществе. Луч красного цвета преломляется меньше из-за того, что красный цвет имеет в веществе наибольшую скорость. А скорость фиолетового луча наименьшая, поэтому он преломляется сильнее. Именно поэтому призма и разлагает свет. В пустоте скорости света разного цвета одинаковы.

Слайд

Монохроматический свет – одноцветный свет, каждой цветности соответствует своя длина и частота волны (в вакууме).

Сейчас уже можно дать более глубокое определение дисперсии, чем то, к которому пришёл Ньютон.

Запись в тетрадях.

Дисперсией называется зависимость показателя преломления света от частоты колебаний (или длины волны)

Теперь понятно, что означает это определение?

И теперь, зная, что белый свет имеет сложную структуру, можно объяснить разнообразие красок в природе: сияние бриллиантов, мыльных пузырей и т.д.

Слайд

Покрывая лист бумаги слоем красной краски, мы не создаём нового цвета, а задерживаем некоторую часть имеющегося.

Трава и листья деревьев кажутся нам зелёными потому, что из всех падающих на них солнечных лучей отражаются только зелёные и поглощаются все остальные.

Если посмотреть на предмет красного цвета через красный светофильтр, то он будет казаться нам белым.

А что вам напоминает эта радужная полоска – спектр?

Правильно, радугу.

Слайд

Открываем Тайну 2 Кто раскрасил радугу?

Со мной произошёл интересный случай, сказал Чеширский кот. Однажды мне захотелось нарисовать радугу. Я взял листочек, карандаши и начал рисовать. Разве это радуга? Раздался чей-то голос. Я оглянулся, но никого не увидел, только на стене танцевал весёлый солнечный зайчик.

-Здравствуй, кот, это говорю с тобой я, Солнечный луч. Ты не правильно раскрасил радугу.

-Откуда ты знаешь, как надо раскрасить радугу?

-Потому что радуга – это моя работа.

-Как же так, ты белый, а она разноцветная?

-Я только кажусь белым. На самом деле во мне смешалось много лучей разного цвета. Не веришь? Можешь убедиться в этом сам. Я только должен пройти через множество капелек воды.

Видео РАДУГА

1. Радуга появляется, только когда выглянуло из-за туч солнце и только в стороне, противоположной солнцу.
2. Радуга возникает, когда солнце освещает завесу дождя.
3. Радуга появляется при условии, что угловая высота солнца над горизонтом не превышает 42 градуса.

А сколько цветов вы видите? Каких?

Действительно, здесь не удается заметить даже и 5 оттенков. Обычно мы видим 3 цвета (красный, зеленый, фиолетовый), иногда различается желтый.

Но так как Исаак Ньютон решил, что в спектре 7 цветов, то мы вынуждены тоже так считать.

Хотя в 1807 году Томас Юнг сделал столь же важное открытие, что белый свет можно получить сложением красного, зеленого, голубого. Рассмотрите данную модель; действительно, сложение красного, зеленого и голубого дает белый цвет.

Но у нас осталась ещё одно не разгаданная тайна !!!

Открываем Тайну 3.

Слайд Цветики=семицветики

А теперь король и королева хотят показать вам необычную клумбу. На ней растут цветики – семицветики. Это очень красивые цветы, у них по 7 лепестков разного цвета :К, О, Ж, З, Г, С, Ф. Эти цветики не простые – они могут исполнить всё, что вы пожелаете. Только нужно сказать… Лети, лети лепесток, через запад на восток, через север через юг, возвращайся, сделав круг. Лишь коснёшься ты земли. Будь по моему вели.

Король и королева дарят вам по одному цветику на память о Королевстве.

И они очень надеются, что вы хорошо усвоили тему урока. И если Вы справитесь с последним заданием, то они сделают вам ещё один сюрприз.

ТЕСТ по теме:

V. Подведение итогов, оценки за работу.

Какие же выводы можно сделать из сегодняшнего урока?

Слайд Выводы:

• Дисперсия – явление разложения белого света в спектр.

• Белый свет – сложный, состоит из монохроматических цветов.

• Показатель преломления среды зависит от цвета света (фиолетовый, красный)

• Показатель преломления света в среде зависит от его частоты.

Домашнее задание

§ 66 Физика-11 Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев.

Ответить на вопросы к § (устно)

И напоследок подарок короля и королевы. Пусть у вас всегда будет хорошее настроение и вы будете совершать только хорошие поступки.

Видеоклип Цветик - семицветик

(Слайд 20) В 1807 году Томас Юнг сделал столь же важное открытие, что белый свет можно получить сложением красного, зеленого, голубого. Рассмотрите данную модель; действительно, сложение красного, зеленого и голубого дает белый цвет.

Явление дисперсии света наблюдается не только при прохождении света через призму, но и во многих других случаях преломления. (Слайд 23)

Вернемся к вопросу о радуге. Радуга является одним из самых красивых явлений. Радуга поэтизировалась многими народами.

Все лучи лесов зеленых,
Все болотные кувшинки,
На земле когда увянут,
Расцветают снова в небе.

Условия возникновения радуги:

1. Радуга появляется, только когда выглянуло из-за туч солнце и только в стороне, противопо-ложной солнцу.
2. Радуга возникает, когда солнце освещает завесу дождя.
3. Радуга появляется при условии, что угловая высота солнца над горизонтом не превышает 42 градуса.

Объясните, почему возникает радуга, какие явления наблюдаются при этом?. (О: в водяной капле происходят следующие оптические явления: преломление солнечного света в водяных каплях, образующихся в атмосфере; дисперсия света, т.е. разложение белого света на цветные лучи; отражение света) (Слайд 24)

Действительно, на каплю воды падает белый свет. Преломляясь, луч проходит в каплю и благодаря дисперсии разлагается на составляющие. Свет испытывает многократное внутреннее отражение, но часть энергии при каждом отражении выходит наружу. Вышедшие лучи – цветные. Лучи, испытавшие только одно отражение, образуют главную радугу; образование двойной радуги объясняется двумя внутренними отражениями и т.д. Чем больше отражений происходит, тем слабее радуга. Такие же радужные полосы можно наблюдать вокруг фонарей при тумане. Снаружи радуга всегда красная, внутри – фиолетовая.

(Слайд 25) Увидеть радугу можно и в брызгах водопада, фонтана, на росе и т.д. Радуга бывает и ночью (после ночного дождя, когда из-за туч появляется Луна). Но ночная радуга всегда слабее и наблюдать ее можно достаточно редко).

(Слайд 26) Именно дисперсия объясняет возникновение такого явления, как гало. Это явление можно наблюдать зимой в виде кругов, столбов, крестов вокруг Солнца и Луны. Здесь дисперсия наблюдается в ледяных кристалликах.

Зная, что белый свет имеет сложную структуру, можно объяснить удивительное многообразие красок в природе.

Давайте вспомним из 8 класса, почему мы видим окружающие тела? (О: Свет, падая на предметы, отражается и попадает в глаз человека). Откуда берется цвет непрозрачных предметов?

Трава и листья деревьев кажутся нам зелеными потому, что из всех падающих на них солнечных лучей они отражают лишь зеленые, поглощая остальные. Красный томат отражает только красные цвета, остальные же им поглощаются. (Слайд 27)

Цвета непрозрачных тел определяется цветом тех лучей, которые они отражают. Кстати, человеческий глаз способен различить 250 цветов, которые образуются при смешивании основных цветов.

Лист белой бумаги отражает все падающие на него лучи различных цветов. Лист черной бумаги поглощает все падающие на него лучи различных цветов.

Вне нас нет никаких красок, есть лишь волны разных длин.

Пробовали ли вы когда-нибудь смотреть на мир сквозь цветные стекла?

Давайте посмотрим. (Фотографии школы через разные светофильтры). (Слайд 28-32)

Почему мы так видим школу? (О: Из-за светофильтров)

(Слайд 33) А сейчас посмотрим на наш город через зеленые очки.

Как же можно объяснить цвета прозрачных тел?

При пропускании белого света через окрашенное стекло оно пропускает тот цвет, в который окрашено. Это свойство используется в различных светофильтрах.

Проделаем следующий опыт. Нам потребуются:

• Белый лист бумаги с цветными рисунками

• Светофильтры

На лист направить свет через разные светофильтры.

Вывод: Красный светофильтр пропускает только красные лучи, а остальные поглощает, поэтому другие картинки выглядят черными. Взглянем на эти картинки сквозь зеленое стекло. Белый цвет стал зеленым, красный – черным, а зеленый – сохранил свой цвет.

Опыт со спектральным кругом. (Слайд 34) Объясните, почему при вращении круг становится почти белым?

(Если останется время, то разобрать следующие вопросы:

1. Светофор дает три сигнала – красный, желтый, зеленый, а лампа внутри него белая. Объясните с точки зрения оптики, как получаются разноцветные сигналы светофора.

2. На тетради написано красным карандашом “отлично” и зеленым — “хорошо”. Имеются два стекла – зеленое и красное. Через какое стекло надо смотреть, чтобы увидеть слово “отлично”?

3. Почему только достаточно узкий световой пучок дает спектр после прохождения сквозь призму, а у широкого пучка окрашенными оказываются лишь края?

4. На сером фоне сцены находится фигура в красном. Каким светом её надо осветить, чтобы создать видимость исчезновения?)

Домашнее задание:

§ 66 Физика-11 Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев.

Ответить на вопросы к § (устно)

Рефлексия

-1. Что произойдет при соединении всех лучей спектра?

2. Решение задачи № 1080(Р)

3. Работа в мини группах.

Учащиеся выполняют задание № 4 из листочка:

1. На пути белого пучка поставили красный и зеленый светофильтры один за другим. Что получится на выходе? Проверьте свой ответ на опыте.

2. Объясните белый цвет снега, черный цвет сажи, красный цвет флага, зеленый цвет листьев.

3. Если бы Солнце имело монохроматическое излучение, например, красное, то были бы разноцветными тела на Земле?

4. На листе написано красными буквами «отлично» и зелеными «хорошо». Имеются два стекла красное и зеленое. Через какое надо смотреть, чтобы увидеть оценку отлично?

5. Почему в комнате с темными обоями темно, а со светлыми – светло?

PS

Открытие Ньютоном и изучение явления дисперсии света считается одним из важнейших его открытий. На надгробном памятнике, поставленном в 1731 году, изображены фигуры юношей, держащих в руках эмблемы самых важных открытий Ньютона. В руках одного из юношей - призма, а в надписи на памятнике есть такие слова: “Здесь покоится сэр Исаак Ньютон…. он исследовал различие световых лучей и проявляющиеся при этом различные свойства цветов, чего ранее никто не подозревал ... Пусть смертные радуются, что существует такое украшение рода человеческого”.