Волновая и геометрическая оптика. Дифракция - разработка урока

Волновая и геометрическая оптика. Дифракция

Конспект урока по физике

Раздел: «Волновая и геометрическая оптика»

Тема урока:

«Дифракция»

Цели:

v а) раскрыть суть понятия «Дифракция», обучить основным способам наблюдения дифракции, отразить положительные и отрицательные стороны дифракции для человека;

v б) развивать умение использовать полученные знания для их дальнейшего применения, умение логически мыслить, переносить умения и навыки на смежные области жизнедеятельности, базовую культуру, компетентностный подход в обучении

v в) воспитывать трудолюбие, интерес к изучаемому предмету, базовую культуру.

Тип урока: комбинированный

Группа №1, курс II, профессия «Монтажник РЭА и П»

Распределение урока во времени:

1. Организационный момент - 2 мин.

2. Актуализация ранее полученных знаний - 5 мин.

3. Получение новых знаний, умений и навыков - 25 мин.

4. Самостоятельная работа учащихся (по ходу этапа 3) - 5 мин.

5. Систематизация полученных знаний - 6 мин.

6. Подведение итогов урока - 2 мин.

Лабораторное оборудование: штативы, стеклянная призма, дифракционная решетка, линейка, транспортир, источник света, набор по дифракции света.

Приборы: дифракционные очки, микроскоп.

ТСО: ПК, мультимедиапроектор, CD «Физика 10-11 класс».

Ход урока

1. Вхожу в класс, приветствую учащихся, отмечаю отсутствующих.

2. Сегодняшний наш урок является логическим продолжением большого физического раздела «Оптика». На доске ни случайно не обозначена тема занятия, но она готова появиться сразу же после того, как вы вспомните основные понятия, с которыми мы работали на протяжении последних уроков.

Итак, сейчас на экране появится кроссворд, отгадав основные слова в котором, вы узнаете ключевое слово, а оно-то и будет совпадать с темой сегодняшнего урока.

Я читаю определения основных слов, а тот, кто из вас догадался, о чем идет речь, поднимает руку и произносит свою версию, а кроссворд скажет нам прав этот учащийся или нет.

Рис.1 Анимационный кроссворд

Слово 1: зависимость показателя преломления, а также скорости света от его частоты (длины волны) - ДИСПЕРСИЯ. (демонстрируется опыт)

Слово 2: какая характеристика световой волны помимо частоты определяет цвет - ВОЛНА.

Слово 3: сложение двух (или нескольких) световых волн, при котором в одних точках пространства происходит усиление интенсивности, в других - ослабление - ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ.

Слово 4: световой луч какого цвета меньше всего преломляется - КРАСНЫЙ.

Слово 5: и свет, и звук, и электромагнитная, и морская - ВОЛНА.

Слово 6: приспособление, которое использовал при создании первого радиоприемника А.Попов, содержащее внутри себя металлические опилки. Слово является однокоренным со словом, раскрывающим природу некоторых волн - КОГЕРЕР.

Рис.2 Разгаданный кроссворд

Слово 7: Спутник какой планеты исследовал в своих опытах по определению скорости света датский физик Рёмер - ЮПИТЕР.

Итак, кроссворд разгадан, ключевое слово найдено, оно-то и определяет тему нашего сегодняшнего занятия.

Запишем в тетрадях тему - «Дифракция».

Для начала определим новое для нас понятие:

дифракция - это явление огибания световыми волнами препятствий, размеры которых сравнимы с длиной световой волны.

Это определение может вызвать как минимум два вопроса:

1. Как же всё-таки распространяется свет: прямолинейно или всё же непрямолинейно? (тем более что на одном из прошедших занятий мы изучали закон прямолинейного распространения света)

2. Если свет всё же способен огибать препятствия, почему же мы не видим того, что происходит за этим препятствием?

Ответы на эти вопросы нам даст небольшой эксперимент.

Итак, соберем установку, состоящую из источника света (с узким пучком), штатива, с закрепленным на нем диске с малым отверстием, и листа белой бумаги. Расположим источник света и штатив на расстоянии 1,5 - 2 м друг от друга. При включении источника света и направлении луча строго перпендикулярно отверстию на листе бумаги можно видеть светлое пятно, внутри которого появляется пятно темное или совокупность интерференционных полос.

Подтверждает ли этот опыт явление дифракции?

Подтверждает!

Значит ли это, что он опровергает закон прямолинейного распространения света? Да или нет, и почему?

Нет! Так как диск можно убрать и на листе окажется лишь светлое пятно строго напротив источника.

Таким образом, свет распространяется прямолинейно до встречи на своем пути препятствия столь малого, что его размеры сравнимы с длиной световой волны. Не видим же мы того, что происходит за препятствием, так как чаще всего размеры препятствий слишком велики для дифракции.

Похожий опыт и стал основой для открытия нового явления. Его автором в 1665 г. Стал итальянский священник Ф.Гримальди. Однако глубоко раскрыть суть явления ему не удалось, зато в 1815 году французский физик Огюстен Френель (дорожный инженер по образованию) развил идею дифракции света и получил формулу - условие наблюдения дифракции:

l ,

где l - расстояние от препятствия до экрана (места наблюдения дифракции), D - размер препятствия, - длина волны.

Свои результаты Френель представляет на конкурс во Французскую академию наук, где его работу сначала не приняли в серьёз и даже высмеяли Комиссии академии: «Месье Френель, из Вашей теории должно следовать, что если перед световым лучом установить малое препятствие, то за ним будет не его тень, а наоборот светлое пятно».

Френель продемонстрировал комиссии свои опыты, и каково же было удивление всех присутствующих, когда за препятствием на самом деле оказалось светлое пятно.

Мы с Вами уже убедились в этом (вспомним только что проведенный эксперимент).

Со времени открытия дифракции и описания её основных положений прошло 342 и 192 года соответственно. Какое же значение это открытие имеет для физики в частности и для жизни человека в целом, ведь физика призвана служить человечеству верой и правдой.

Учащимся предлагается заполнить таблицу «Плюсы и минусы дифракции для человека».

Первое - дифракция позволило измерить длину световой волны, а это в свою очередь позволило существенно усовершенствовать оптические приборы.

О приборе, который основан на явлении дифракции расскажет

Сизенева Екатерина.

Сообщение о дифракционной решетке

Во время сообщения собирается установка по измерению длины световой волны, а после сообщения проводятся измерения и расчеты, которые учащиеся фиксируют в тетрадях.

dsin=n

Второе - дифракция помогает лучше видеть людям с ослабленным зрением, причем одно и то же устройство без видоизменений пригодно как для близоруких, так и для дальнозорких (демонстрируются дифракционные очки). Демонстрируется презентация на м/мп.

Но дифракция может сыграть и негативную роль. Например, именно дифракция мешает нам увидеть в оптический микроскоп мельчайшие объекты, а именно то, из чего состоят все материальные объекты (какие?) - атомы, элементарные частицы.

Именно дифракция мешает нам четко видеть в оптический телескоп далекие планеты и звезды.

Именно дифракция не позволяет увидеть невооруженным глазом истинный цвет звезды, ведь на пути ее лучей встают мелкие препятствия - молекулы воздуха, которые непрерывно движутся.

Завершаем работу над таблицей.

4. Теперь - наши знания, умения и навыки не должны остаться на бумаге. Закрепим все то, над чем мы работали.

Два учащихся вызываются за ПК для работы над тестом