Волновые свойства света

Разделы: Физика

Урок 1

Показываем образование тени и полутени и рассматриваем образование солнечных и лунных затмений, сопровождая рассказ учебным кинофильмом “Солнечные и лунные затмения” или соответствующим диафильмом. При анализе просмотренных фильмов делаем акцент на проявлении прямолинейности распространения света и формируем закон прямолинейного распространения света: “Свет в прозрачной однородной среде распространяется по прямым линиям”.

Даем понятие о луче света: линия, вдоль которой распространяется свет. Тень – это пространство, в которое попадает свет от источника света S. Источники бывают точечные и протяженные. Источник света называется точечным, если его размеры много меньше, чем расстояние от него до экрана. Источник света называется протяженным, если его размеры сравнимы с расстоянием от него до экрана. Схематично, с помощью рисунков, поясняем образование солнечных и лунных затмений.

Урок 2

Изучаем законы отражения света и их применение, включая построение изображения в плоском зеркале. В начале урока показываем опыт с оптической шайбой, в центр которой помещаем плоское зеркало. Изменяя угол падения, доказываем, что угол отражения тоже изменяется, при этом “луч падающий и луч отраженный лежат в одной плоскости с перпендикуляром к отражающей поверхности, восстановленным к точке падения луча; и угол падения равен углу отражения”.

Рассматриваем свойство обратимости падающего и отраженного лучей. Измеряем углы (падения и отражения) транспортиром и определяем отношение

Урок 3

Изучаем построение изображения в плоском зеркале. Раздаем плоские зеркала и свечи на каждую парту. Задание: построить в плоском зеркале изображение светящейся точки и доказать, что расстояние от предмета до зеркала равно расстоянию от зеркала до изображения; рассмотреть равенство треугольников OSO1 и S1OO1 и доказать, что SO = S1O.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

Тема: “Получение изображения в плоском зеркале”. Оборудование: свеча, плоское зеркало, линейка.

Ход работы

  1. Поставьте свечу и зеркало в вертикальной плоскости, получите изображение свечи.
  2. Измерьте расстояние от свечи до изображения свечи.
  3. Убедитесь, что эти расстояния одинаковы.
  4. Постройте изображение свечи.

Урок 4

Изучаем преломление света. На оптической шайбе заменяем плоское зеркало прозрачной плоскопараллельной пластиной. Изменяя угол падения луча от 0 до 900, следим за ходом преломленного луча, измеряя каждый раз углы падения и преломления. Даем определение углу преломления, записываем его обозначение (?), записываем соотношения между углами падения (?) и соответствующими углами преломления (?). Делаем соответствующие рисунки, обращая внимание на то, что луч падающий, луч преломленный и перпендикуляр, проведенный в точку падения луча, лежат в одной плоскости и что отношение величин этих углов больше единицы. Раздаем на каждую парту по призме и по экрану со щелью и предлагаем учащимся пронаблюдать ход луча.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

Тема: “Измерение угла падения и угла преломления света”.

Оборудование: лампа накаливания на 3,5 В с колпачком, экран со щелью, транспортир, карандаш, лист белой бумаги, призма.

Ход работы

  1. зажгите лампу и положите ее на колпачок с одной стороны экрана. С другой стороны экрана положите лист белой бумаги, а на него призму.
  2. Направьте луч свет, вышедшего из щели экрана, перпендикулярно верхней грани призмы. Убедитесь, что при этом луч при переходе из воздуха в стекло не преломляется.
  3. Измените положение призмы так, чтобы луч света падал на верхнюю грань под острым углом.
  4. Обведите контуры призмы карандашом. Отметьте точку падения луча, обозначьте ее буквой А и проведите линию вдоль падающего луча. Отметьте точку выхода луча из призмы буквой В и проведите линию вдоль вышедшего луча.
  5. Пронаблюдайте, как идет луч в призме.
  6. Сняв призму, проведите перпендикуляры к граням в точках А и В, соедините их прямой, обозначьте угол падения (), а угол преломления () и угол , образованный вышедшим из призмы лучом.
  7. Измерьте транспортиром углы ? ,? и ? и запишите в таблицу. Изменяя угол падения, проследите за изменением положения преломленного луча.
Опыт Вывод Вывод
1          
2          
3          

Определите соотношения:

и сделайте вывод.

Контрольный вопрос. Как пойдет преломленный луч, если падающий луч направить в т. В вдоль прямой DB? Какой вывод можно сделать? (Ответ: луч обладает свойством обратимости.)

Примечание: если нет лампы накаливания, можно использовать дневной свет от окна.

Урок 5

Изучаем дисперсию (от лат. dispersion – рассеяние) света. С помощью ФОС и трехгранной призмы из флинта или крона получаем спектр. Записываем, в каком порядке расположены цветные полосы: 1) красная…7) фиолетовая. Делаем рисунок.

Раздаем на парты трехгранные призмы и предлагаем учащимся получить спектр белого света. Обращаем внимание на то, что меньше всего преломляются красные лучи, а больше всего – фиолетовые. Делаем вывод, что показатель преломления для красного света меньше, чем для фиолетового. Опираясь на опыты с призмами, делаем вывод: белый свет состоит из смеси лучей разного цвета.

Ставим вопрос: что такое белый свет и что такое цвет луча? Разложение белого света на составляющие его цветные лучи и есть дисперсия. Впервые дисперсию света получил английский ученый И. Ньютон.

Вводим понятие об электромагнитной волне. При наблюдении дисперсии белого света невольно возникает вопрос: а что представляет собой луч белого света в понимании физиков? Впервые о природе света высказался английский ученый Дж. Максвелл: “Свет – это электромагнитная волна, распространяющая в пространстве со скоростью 300 000км/с”.

Что такое электромагнитная волна? Как известно, существуют электрическое и магнитное поля. Силовой характеристикой электрического поля является вектор напряженности Е.

Но если заряд движется, т.е. есть электрический ток, то появляется и магнитное поле.

Силовой характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции В. Если электрическое поле изменяется, то возникает переменное магнитное поле, и наоборот.

Дж. Максвелл сказал: “Изменяясь во времени, магнитное поле порождает электрическое поле”. Изменения во времени напряженности электрического поля и индукции магнитного поля образуют электромагнитную волну. Каждая электромагнитная волна имеет определенную волну и соответственно частоту. Так, например, длина волны красного света 7,5*10-7м, а длина волны фиолетового света 4*10-7м. графически электромагнитная волна представляется двумя синусоидами, расположенными в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

Урок 6

Изучаем интерференцию (от лат. inter- ударяю и ferio – взаимно) электромагнитные волны одинаковой длины волны, не изменяющейся со временем, при встрече друг с другом могут усиливаться или ослабляться. Например, если встречаются два таких луча красного света, то образуются ярко-красные и темные кольца. Показываем кольца Ньютона сначала в красном свете, затем в белом.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

Тема: “Наблюдение интерференции света”

Оборудование: мыльный раствор, трубка, проволочное кольцо с ручкой, листок черной бумаги, два хорошо протертых спиртом предметных зеркала, ФОС, светофильтр.

Ход работы

  1. получите мыльный пузырь и посмотрите, как он переливается всеми цветами при освещении белым светом.
  2. опустите проволочное кольцо в мыльный раствор, расположив его вертикально, посмотрите через пленку на источник белого света, пронаблюдайте цветные полосы.
  3. Наложите предметное стекло на лист черной бумаги, на него наложите второе предметное стекло, нажмите на стекло и добейтесь получения цветных колец или полос. Сделайте вывод.

Урок 7

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

Тема: “Наблюдение дифракции и поляризации света”.

Оборудование: ФОС, диск, проволка, фильтры, два поляроида, штангенциркуль или лист алюминиевой фольги со щелью, капроновый лоскут.

Ход работы

1. Демонстрация: используя ФОС, фильтр и диск, показываем образование светлого пятна за диском на темном фоне и образование темного пятна за круглым отверстием. Поясняем: свет огибает непрозрачный диск и заходит в тень диска; это явление называется дифракцией.

2.Демонстрация: ставим на демонстративный стол лампу накаливания с вертикальной нитью и предлагаем учащимся посмотреть через узкую щель на эту лампу – по обе стороны от щели видны радужные полосы.

3.Фронтальный эксперимент: наблюдаем дифракционный спектр в свете, проходящем через лоскутки капрона

Фронтальный эксперимент: наблюдаем дифракционный спектр в свете, отраженном под скользящим углом от грампластинки (грампластинку следует расположить на уровне глаз, пред лампой, почти горизонтально).

Фронтальный эксперимент: пронаблюдаем прохождение света через два поляроида, поворачивая их друг относительно друга. Делаем вывод: поляроиды пропускают свет только в одной плоскости. Это и есть поляризация света.

На экране светлое пятно.

Светлое пятно исчезает.

Урок 8

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

  1. Что такое свет?
  2. Какими свойствами обладает свет?
  3. Какие опыты подтверждают прямолинейность распространения света?
  4. Как читается закон отражения света?
  5. Как читается закон преломления света?
  6. Что такое дисперсия света?
  7. Что такое электромагнитная волна?
  8. Какие опыты показывают интерференцию, дифракцию и поляризацию света?

После этого продолжаем изучение геометрической оптики по стандартной программе.