Вход в Личный кабинет

Подписка

  • Цветной журнал с электронными приложениями;
  • Бумажные и электронные версии;
  • Скидки постоянным подписчикам.

Вы можете ознакомиться с номером журнала.

Оформить подписку

Тема урока: "Дисперсия света"

Разделы: Преподавание физики


Явление дисперсии света было открыто И.Ньютоном и считается одной из важнейших его научных заслуг. Недаром на его надгробном памятнике, поставленном в 1731 году и украшенном фигурами юношей, которые держат в руках эмблемы его главнейших открытий, одна фигура держит призму, а в надписи на памятнике есть слова: «Он исследовал различие световых лучей и появляющиеся при этом различные свойства цветов, чего ранее никто не подозревал». Последнее утверждение не совсем точно. Дисперсия была известна и ранее, но обстоятельно она не изучалась.

Урок изучения нового материала «Дисперсия света» проводится в виде лекции. Объяснение данного явления с точки зрения электромагнитной теории с использованием проблемных ситуаций и современной технологии с презентацией.

Тема: Дисперсия света. (Слайд 1)

Цели:

  • дать понятие о дисперсии света и объяснить ее с точки зрения электромагнитной теории.
  • способствовать обучению школьников умению устанавливать взаимосвязи в изучаемых явлениях;
  • выдвигать гипотезы и проверять их, используя физический эксперимент;
  • делать обобщения.
  • воспитание организованности, уверенности в себе, самостоятельности, взаимопроверки, ответственности.

ТСО: компьютер, мультимедийный проектор, приборы и материалы к проведению эксперимента.

План урока:

Изложение нового материала. (Слайд 2)

Дисперсия – звучит прекрасно слово,
Прекрасно и явление само
Оно нам с детства близко и знакомо,
Мы наблюдали сотни раз его!
Гром отгремел, стих летний ливень быстрый,
И над умытой свежею землей
Мостом бесплотным радуга повисла,
Пленяя нас своею красотой
Дисперсия здесь «руку приложила».
Обычный белый лучик световой
Она как будто в призме разложила
Во встреченной им капле дождевой.

1. Дисперсия света.

Перед изучением данной темы учащиеся повторяют материал о преломлении волн, в том числе световых, и ход лучей в треугольной призме.

Вспоминаем, как преломляет электромагнитные волны призма из диэлектрика и световые монохроматические пучки стеклянная призма. (опыт проводят учащиеся)

Опыт по преломлению монохроматического пучка ставим дважды, используя призмы из разного стекла (флинт и крон). Строим падающий и преломленный лучи и записываю соотношение sin/sin=n2/n1=c2/c1, где с1, с2 – скорость электромагнитных волн, в первой и второй средах соответственно.

Вывод: скорость электромагнитных волн зависит от среды.

Радугу в комнате получают при помощи призмы. (Слайд 3,4)

Именно опыт с призмой позволил Исааку Ньютону заключить в «Лекциях по оптике» в 1669 году и в мемуаре «Новая теория света и цветов», написанном в 1672 году: «Световые лучи различаются в их способности показывать ту или иную особую окраску, точно так же, как они различаются по степени преломляемости.

…Свойственные какому-либо роду лучей, они не могут быть изменены ни преломлением, ни какой-либо иной причиной…Поэтому мы должны различать два рода цветов: одни первоначальные и простые, другие же сложенные из них…В этом причина того, почему свет обыкновенно имеет белую окраску; ибо свет – запутанная смесь лучей всех видов и цветов, выбрасываемых из различных частей светящихся тел».

(Слайд 5)

Если в темной комнате толстую стеклянную пластину осветить пучком света от лампы накаливания, то присмотревшись, можно заметить, что в стекле на границе с воздухом пучок белого света расщепляется на множество плавно переходящих друг в друга цветных пучков. Это явление свидетельствует о дисперсии световых волн (от лат. disperqo – разбрасываю)

Явление дисперсии света первым начал изучать И.Ньютон (1666 год).

Замечательно, что этот опыт пережил столетия, и его методика без существенных изменений используется в физических лабораториях до сих пор. (Слайд 6)

Ньютон в темной комнате направил пучок солнечного света, прошедшего через отверстие в ставне, которым закрывалось окно, на треугольную призму. На противоположной стене Ньютон увидел яркую цветную полосу, состоящую из множества разноцветных полос, цвета которых, изменяясь плавно переходили от красного к оранжевому к желтому и до фиолетового.

Наблюдаемую на стене картину Ньютон назвал – спектром (от лат. spectrum – видение).

Если внимательно присмотреться к прохождению света через треугольную призму, то можно увидеть, что разложение белого света начинается сразу же, как только свет переходит из воздуха в стекло. В описанных опытах использовались пластина и призма, изготовленные из стекла. Вместо стекла можно взять и другие прозрачные для света материалы. Чем больше показатель преломления материала, тем ярче проявляется дисперсия света.

Среды, в которых наблюдается явление дисперсии называются – диспергирующими.

2. О чем свидетельствует явление дисперсии?

Белый свет имеет сложный состав, но это не ново. При изучении явления дифракции было установлено, что длины волн и их частоты различны для каждого цвета.

Явление дисперсии свидетельствует о том, что фазовые скорости волн входящих в состав белого света в стекле различны.

Фазовая скорость – скорость распространения фазы волны.

Действительно, непосредственно из опыта вытекает, что для показателей преломления справедливо следующее неравенство:

nк<nор<nж<nз<nг<nс<nф (Слайд 7)

Но показатель преломления равен отношению скоростей света в воздухе к фазовой скорости в стекле. Поэтому показатели преломления цветовых пучков можно выразить через их фазовые скорости:

n=c/к; n=c/о; n=c/ж…; n=c/ф

Подставив найденные значения показателей преломления в предыдущее неравенство получим:

с/к< с/о <с/ж < ….< с/ф или к>о>ж>….>ф

Таким образом, из явления дисперсии следует, что волны входящие в состав белого света, в веществе распространяются с различными скоростями: с наибольшей скоростью распространяются волны, которые мы воспринимаем как красный свет. И