Электромагнитная природа света / электромагнитная природа света
.docx|
Тема: Тип занятия: Цель: Задачи:
Оборудование:
Литература:
Словесный – рассказ
Словесный - беседа В
О
В О
О
У
Видео «Интерференция»
Видео «Интерференция в мыльной пленке»
Видео «Дисперсия»
Совместное решение задачи с объяснением |
Электромагнитная природа света. Урок изучения нового материала. Получить представление о свете, как электромагнитной волне. Образовательные:
Развивающие:
Воспитательные:
Компьютер, проектор ЦОР: презентация «электромагнитная природа света» Видео: «Дисперсия» «Интерференция» «Интерференция в мыльной пленке»
1. Перышкин А.В. Гутник Е.М. Физика – 9, М – «Просвещение » 2. Покровский А.А. Демонстрационный эксперимент по физике в средней школе. Часть I. 3. http://lib.znate.ru/docs/index-154177.html
Ход урока I. Организационный момент. Приветствие учащихся. Отметка присутствующих. Сегодня на уроке мы познакомимся с природой света. Рассмотрим такие понятия как Интерференция и дифракция. II. Изучение нового материала. С давних времен люди завались вопросом: что же такое свет? В античные времена Пифагорейцы впервые выдвинули гипотезу об особом флюиде, который испускается глазами и «ощупывает» как бы щупальцами предметы, давая их ощущение. Атомисты же были сторонниками испускания предметами «призраков» или «образов», которые, попадая в глаза приносят душе ощущение формы и цвета теория эта связывается с именем Платона. В средневековье. Наиболее ярким был, несомненно, период Альхазена. В своем первом фундаментальном постулате он утверждает: «Естественный свет и цветовые лучи воздействуют на глаза». «Зрительный образ получается с помощью пирамиды, вершина которой находится в глазу, а основание – на видимом теле». В XVII-XIX вв.В XVII веке почти одновременно начали своё существование совершенно различные теории о том, что такое свет, какова его природа. Ньютон придерживался корпускулярной теории, согласно которой свет – это поток частиц, идущих от источника во все стороны. Гюйгенс же утверждал, что свет – это волны, распространяющиеся в особой, гипотетической среде - эфире, заполняющим пространство и проникающим во внутрь всех тел. Обе теории длительное время существовали параллельно. Ни одна из них не могла одержать решительную победу. Такое неопределённое положение относительно природы света длилось до начала XIX века, когда были изучены явления интерференции и дифракции. Эти явления присущи только волновому процессу. Работами Максвелла были заложены основы электромагнитной теории света. В основе этой теории лежит факт совпадения скорости света со скоростью распространения электромагнитных волн. Из теории Максвелла вытекало, что электромагнитные волны поперечны. К тому времени было известно, что световые волны поперечны (экспериментально доказано). После экспериментов Герца теория света получила первое экспериментальное подтверждение. Было доказано, что электромагнитные волны при своём распространении обнаруживают те же свойства, что и световые. Световые волны – это электромагнитные волны. Современные представления о природе света Квантовая теория света возникла в начале XX века. Она была сформулирована в 1900 году, а обоснована в 1905 году. Основоположниками квантовой теории света являются Планк и Эйнштейн. Согласно этой теории, световое излучение испускается и поглощается частицами вещества не непрерывно, а дискретно, то есть отдельными порциями – квантами света. Квантовая теория как бы в новой форме возродила корпускулярную теорию света, по существу же она явилась развитием единства волновых и корпускулярных явлений. Таким образом, в начале ХХ века оказалось, что при излучении и поглощении свет ведёт себя подобно потоку частиц. Были обнаружены квантовые свойства света. Подробнее об этом вы будете говорить в 11 классе. Давайте попробуем с вами вспомнить какими свойствами обладает волна? Отражение Преломление Поглощение Рассеяние Интерференция (наложение) Дифракция (огибание препятствий) На сегодняшнем уроке мы рассмотрим лишь отражение и преломление, интерференцию и дифракцию. Давайте с вами вспомним, что такое отражение и преломление: Что происходит с лучом на границе раздела двух сред? Часть волны отражается, а часть проходит в другую среду преломляясь. Итак, давайте с вами вспомним основные законы отражения и преломления: При отражении: угол падения = углу отражения луч падающий, перпендикуляр(опущенный в точку падения), луч преломленный находятся в одной плоскости. При преломлении: угол падения ≠ углу преломления луч падающий, перпендикуляр (опущенный в точку падения), луч преломленный находятся в одной плоскости. Абсолютный показатель преломления среды n=c/v Отношение скорости распространения волны в вакууме к скорости распространения волны в среде. Изменение угла падения при преломлении(при переходе из одной среды в другую) Из менее плотной в более плотную: угол падения‹угла преломления из более плотной в менее плотную: угол падения›угла преломления Интерференция. Интерференция – одно из ярких проявлений волновой природы света. Это интересное и красивое явление наблюдается при наложении двух или нескольких световых пучков. На прошлом уроке мы выяснили что волна при взаимодействии имеет свойства частицы. Поэтому для того чтобы разобраться как ведет себя волна при наложении друг на друга проведем следующий эксперимент: Для начала посмотрим как будут вести себя частицы при прохождении через одну и через две щели. Теперь давайте с Вами посмотрим как будут вести себя волны. При прохождении щели они прошли и распространились, на экране мы увидели светлую полосу, т.е. в этом месте волны ударяются с наибольшей интенсивностью, строго по линии щели. Теперь мы добавим вторую щель. В момент когда волны проходят через щели и встречаются они гасят друг друга. В итоге на экране мы увидим интерференционный узор, состоящий из светлых и темных полос. Пересечение вершин волн дает наивысшую интенсивность и мы видим яркие полосы, а там где волны гасят друг друга темные полосы. Т.е. при прохождении частицами двух щелей мы видим лишь две полосы, а при прохождении волны через две щели мы видим интерференционную картину. Интерференцию вы могли наблюдать когда делали мыльные пузыри, цвета масляных пятен на асфальте, окраска замерзающих оконных стекол, причудливые цветные рисунки на крыльях некоторых бабочек и жуков. Сейчас посмотрим опыт по интерференции света в мыльной пленке: Если свет представляет собой волновой процесс, то на ряду с интерференцией должна наблюдаться и дифракция света. Ведь дифракция – огибание волнами краев препятствий – присуща любому волновому движению. Но наблюдать дифракцию света не легко. Дело в том, что волны отклоняются от прямолинейного распространения на заметные углы только на препятствиях, размеры которых сравнимы с длиной волны, а длина световой волны очень мала. Как и почему происходит дифракция? Как только волна дойдет до щели, каждая точка среды между краями щели станет самостоятельным источником вторичных волн. Новый фронт волны образуется в результате интерференции вторичных волн. При прохождении через препятствие, волны, имеющие одинаковые фазы усиливают друг друга (яркая линия). Такие волны называются когерентными – имеющими одинаковые фазу и частоту. При прохождении препятствия, волны, имеющие различные фазы будут заглушать друг друга (темная полоса) Давайте разберемся что же такое дисперсия! Наблюдая за звездами через телескоп Исаак Ньютон обратил внимание на радужную окраску изображений звезд, над чем он задумался. У вас наверное так же возникали вопросы: почему небо голубое? Почему трава именно зеленая, а не красная? Ученики предлагают свои варианты ответа Для того что бы в этом разобраться давайте с вами превратимся в Ньютонов и повторим его опыт. Для этого нам потребуется источник света призма и экран. Ньютон направил белый луч на стеклянную призму. Как только видимый свет попадает в призму, он преломляется и разлагается в радужную полоску, которая называется спектр, Белый цвет условно делится на семь цветов. Как показал опыт каждый цвет имеет свой показатель преломления: наибольший - фиолетовый, наименьший - красный. Как мы уже знаем из опытов по дифракции света, цвета имеют различные длины волн. Свет, проходя через трехгранную призму, преломляется и при выходе из призмы отклоняется от своего первоначального направления к основанию призмы. Величина отклонения луча зависит от показателя преломления вещества призмы, и, как показывают опыты, показатель преломления зависит от частоты света. Спектр – разложение видимого света на цвета, каждый цвет имеет свой показатель преломления. Наибольший у фиолетового. Показатель преломления зависит от частоты света. Цвет зависит от физических характеристик световой волны: частоты колебаний или длины волны. Наибольшую длину волны имеет красный свет, наименьшую – фиолетовый. Юнг смог измерить длину волны. Оказалось, что свету различных цветов соответствуют разные интервалы длин волн. Мы знаем, что частота обратно пропорциональна длине волны ν
=
Поэтому свету с наибольшей длиной волны соответствуют наименьшие частоты по сравнению с другими цветами Каждый цвет спектра является монохроматическим. Монохроматический свет – одноцветный свет. Свет разных цветов – это электромагнитные волны различной длины и частоты. Монохроматический свет – одноцветный свет, каждой цветности соответствует своя длина и частота волны (в вакууме) IV. Домашнее задание. §57,58,59,60 вопросы после параграфа V. Закрепление На тетради написано красным карандашом «отлично» и зеленым «хорошо». Имеются два стекла – зеленое и красное. Через какое стекло нужно смотреть, чтобы увидеть слово «отлично»?
|
