Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технологии и методики демонстраций колебаний и волн различной природы. Учебно-методическое пособие
.pdf
Объясняя дифракционную картину, подчеркивают, что слабо окрашенная полоса в центре картины — нулевой порядок дифракции, в котором
разложения в спектр не происходит. Ширина спектра возрастает с ростом
его порядкового номера. Это приводит к тому, что спектры первого порядка четко видны, а второго, третьего и следующих порядков — частично
накладываются друг на друга и в них наблюдается искажение цветов.
Вместо решетки 50 шт./мм устанавливают решетку 150 шт./мм и повторяют опыт (яркость спектра повышают, увеличив вдвое ширину щели Д1).
Сопоставляют вид спектров в первом и втором случаях и делают вывод о
зависимости дифракционного угла от длины волны света и зависимости
разрешающей способности решетки от плотности штрихов.
5. Продемонстрируйте дифракцию монохроматического света.
Оборудование: лазер, дифракционные решетки 50 шт./мм и 150 шт./мм,
оправа с сеткой, подставки угловые (2 шт.), зажимы (2 шт.).
Для демонстрации дифракции света на одномерной решетке 50 шт./мм
собирают установку, схема которой представлена на рис. 47.
Рис. 47. Схема дифракции света
на одномерной решетке
Рис. 48. Схема дифракции света
на двумерной структуре
Получают на экране четкую дифракционную картину. Поворачивая
решетку относительно угловой подставки, демонстрируют, что дифракционная картина перпендикулярна направлению штрихов решетки.
Экспериментально доказывают справедливость формулы d·sin =
= n·, где d — период дифракционной решетки, — угол между нулевым
и n-м порядком дифракции, — длина волны лазера (650 нм). Для этого
измеряют расстояние между дифракционной решеткой и экраном, определяют пятно, соответствующее нулевому порядку дифракции, и рассчитывают значение sin для нескольких n. Вместо дифракционной решетки
50 шт./мм устанавливают решетку 150 шт./мм и повторяют измерения. Сопоставляют данные, полученные в обоих опытах.
Для демонстрации дифракции света на двумерной структуре устанавливают на пути луча две дифракционные решетки близко друг к другу,
так, чтобы штрихи одной из них находились в горизонтальной плоскости, а
другой — в вертикальной (рис. 48). На экране возникнет прямоугольная
4140
система дифракционных максимумов. Период решеток отличается в три
раза, это же соотношение наблюдается и в расположении пятен на экране.
Изменяют направление штрихов одной из решеток. В результате система точек на экране станет косоугольной. Делают вывод о том, что по наблюдаемой на экране дифракционной картине можно судить о внутренней структуре объекта, на котором осуществляется дифракция.
Вместо дифракционных решеток устанавливают оправу с сеткой. Получают четкую дифракционную картину. Определяют положение нулевого максимума и измеряют расстояние до первых максимумов по двум
координатам и расстояние между экраном и сеткой. Рассчитывают периоды структуры по двум направлениям (размеры ячейки) на основе формулы для дифракционной решетки.
Контрольные вопросы и задания
1. Объясните возникновение интерференционной картины в оптиче-
ских схемах Френеля, Ллойда, Юнга, а также в тонких пленках.
2. Объясните возникновение дифракционной картины в опытах с ни-
тью, щелью и круглым отверстием.
3. Объясните способ исследования напряжений в прозрачных матери-
алах с помощью поляризованного света.
4. Чем отличается сплошной спектр от линейчатого? С помощью каких
приборов его можно наблюдать?
5. Как доказать учащимся, что призма не окрашивает проходящий свет,
а разлагает его на составные части?
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Тема 1. Механические колебания
Математический маятник. Физический маятник. Пружинный маятник.
Периодическое движение. Колебательное движение. Вращательное движение. Свободные колебания. Вынужденные колебания. Гармонические
колебания. Приведенная длина маятника. Период. Частота. Амплитуда.
Смещение. Фаза. Резонанс. Энергия механических колебаний.
Тема 2. Механические волны
Волновая ванна. Волновая машина. Волновой процесс. Поперечная
механическая волна. Продольная механическая волна. Бегущая волна. Стоячая волна. Волновая поверхность. Фронт волны. Принцип Гюйгенса. Интерференция механических волн. Дифракция механических волн. Преломление механических волн. Отражение механических волн.
Тема 3. Электромагнитные волны
Генератор сантиметровых волн с мультивибратором. Приемник сантиметровых волн с рупорной антенной. Приемник с дипольной антенной.
Электромагнитная волна. Интерференция электромагнитных волн. Дифракция электромагнитных волн. Отражение электромагнитных волн. Преломление электромагнитных волн. Поглощение электромагнитных волн.
Опыт Ллойда. Опыт Френеля.
Тема 4. Волновые свойства света
Дисперсия света. Сплошной спектр. Линейчатый спектр. Поляризация
света. Поляризатор. Поляризованный свет. Интерференция света. Когерентные волны. Условия максимума и минимума для интерференции. Интерференционная схема Френеля. Интерференционная схема Ллойда. Интерференционная схема Юнга. Кольца Ньютона. Интерференция в тонких пленках. Дифракция света. Дифракционная решетка. Период дифракционной
решетки.
4342
ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
Тема 1. Механические колебания
1. Разработайте опорный конспект или схему обобщения материала
по теме «Колебания и волны».
2. Подготовьте доклад на тему «Математический маятник как предель-
ный случай физического» и разработайте электронную презентацию.
3. Разработайте задания для осуществления учебного проекта по теме
«Резонанс механических колебаний, положительное и отрицательное проявление резонанса в технике».
Тема 2. Механические волны
1. Изучите комплектацию, принцип работы и демонстрационные возможности установки ФПВ-02 для изучения волновых явлений на поверхности воды.
2. Разработайте фрагмент урока, посвященный изучению нового материала с применением исследовательского метода обучения по разделу
«Механические волны» (тема, класс, уровень изучения — по выбору студента).
3. Разработайте задания для осуществления учебного проекта по теме
«Цунами. Обеспечение безопасности прибрежных районов».
Тема 3. Электромагнитные волны
1. Изучите комплект приборов для демонстрации электромагнитных
волн (ПЭВ-1).
2. Разработайте электронную презентацию, которая отражала бы проблему обеспечения безопасности жизнедеятельности при использовании
электромагнитных волн для осуществления радио-, телекоммуникационной и сотовой связи.
3. Разработайте содержание лабораторной работы по теме «Сборка
детекторного приёмника».
Тема 4. Волновые свойства света
1. Разработайте конспект урока, посвященного изучению нового материала по разделу «Волновые свойства света» с электронной презентацией (тема, класс, уровень изучения по выбору студента).
2. Разработайте лабораторную работу исследовательского характера
«Дифракция света на компакт-диске».
3. Подготовьте доклад на тему «Использование волновых свойств света в технике и быту».
Литература
1. Каменецкий С. Е. Лабораторный практикум по теории и методике обучения физике в школе: учеб. пособие для студ. пед. вузов / С. Е. Каменецкий [и др.];
под ред. С. Е. Каменецкого, С. В. Степанова. М.: ИЦ «Академия», 2002. 304 с.
2. Поваляев О. А. Волновая оптика: руководство по выполнению демонстрационных экспериментов по физике (лаборатория L-микро) / О. А. Поваляев,
С. В. Хоменко. М.: ПФ РНПО «РОСУЧПРИБОР», 2001.
3. Каменецкий С. Е. Теория и методика обучения физике в школе: Общие
вопросы: учеб. пособие для студ. пед. вузов / С.Е. Каменецкий [и др.]; под ред.
С. Е. Каменецкого, Н. С. Пурышевой. М.: ИЦ «Академия», 2000. 368 с.
4. Каменецкий С. Е. Теория и методика обучения физике в школе: частные
вопросы: учеб. пособие для студ. пед. вузов / С.Е. Каменецкий [и др.]; под ред.
С. Е. Каменецкого. М.: ИЦ «Академия», 2000.
5. Учебники по физике, 7—11 классы, рекомендованные Министерством
образования РФ (последние годы издания).
6. Сериков В. В. Компетентностная модель содержания высшего образования — путь к новому качеству / В. В. Сериков // Управление качеством профессиональной подготовки специалистов в условиях перехода на многоуровневое
образование: сб. науч. ст. по итогам Всерос. науч.-практ. конф. Волгоград: Издво ВГПУ «Перемена», 2008. Ч. 1. С. 344.
4544
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ................................................................................................... 3
Тема 1. Механические колебания.......................................................... 5
Тема 2. Механические волны .............................................................. 11
Тема 3. Электромагнитные волны ....................................................... 16
Тема 4. Волновые свойства света ....................................................... 29
Ключевые слова .................................................................................... 43
Задания для самостоятельной работы студентов ................................ 44
Литература ............................................................................................. 45
Е. В. Донскова, Т. В. Клеветова
ТЕХНОЛОГИИ И МЕТОДИКИ ДЕМОНСТРАЦИЙ КОЛЕБАНИЙ И ВОЛН
РАЗЛИЧНОЙ ПРИРОДЫ
Учебно-методическое пособие
Подписано к печати 20.07.2009 г. Формат 6084/16. Печать офс.
Бум. офс. Усл. печ. л. 2,8. Уч.-изд. л. 3,0. Тираж 150 экз. Заказ .
ВГПУ. Издательство «Перемена»
Типография издательств а «Перемен а»
400131, Волгоград, пр. им. В. И. Ленина, 27
4746
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]