Конспект урока отражение света 11 класс
Обновлено: 05.07.2024
Краткое описание: Урок изучения нового материала. Включает следующие цели:Образовательная: сформировать понятие отражения света, раскрыть сущность законов отражения, доказать их на основе принципа Гюйгенса, рассмотреть практическое применение отражения света, продолжить подготовку к
Тема: Отражение света
Образовательная: сформировать понятие отражения света, раскрыть сущность законов отражения, доказать их на основе принципа Гюйгенса, рассмотреть практическое применение отражения света, продолжить подготовку к ЕГЭ.
Развивающая: продолжить учить анализировать, выделять главное, обобщать, объяснять понятия, доказывать на основе эксперимента.
Воспитательная: развитие эстетический гуманных отношений, дисциплинированности, бережного отношения к учебному пособию, укрепление здоровья учащихся.
Методы урока: частично-поисковые, исследовательские
Тип урока: комбинированный
Оборудование: компьютер (презентация, тест), графопроектор, плоское зеркало, сферическое зеркало, комплект демонстрационного оборудования по геометрической оптике.
2.Блок подготовки к ЕГЭ
3. Актуализация знаний учащихся
4.Формирование новых знаний
5. Первичное закрепление учебного материала
6.Информация о домашнем задании
7.Рефлексия (подведение итогов урока)
Чудный дар природы вечной , дар бесценный и святой.
В нём источник бесконечный наслажденье красотой.
Небо, Солнце, звёзд сиянье, море в блеске голубом.
Всю картину мирозданья мы лишь в свете познаём
-Итак, мы продолжаем изучать световые явления. Сегодня мы должны разобраться в особенностях отражения света, вспомнить закон отражения света и доказать его; рассмотреть практическое применение отражения света, ну и конечно, продолжить подготовку к ЕГЭ.
2.Блок подготовки к ЕГЭ
Вопросы к задаче № 1:
1.Какие разделы физики помогают решить данную задачу? (закон сохранения импульса, динамика, кинематика)
2.Что находим, применяя закон сохранения импульса? (Скорость бруска после взаимодействия с пулей)
3. Чем помог второй закон динамики? (Отыскать ускорение бруска после взаимодействия с пулей)
4. Для чего применяли кинематику? (чтобы отыскать искомое расстояние).
А теперь проверьте решение. Обратите внимание на второй способ решения.
Задача № 2 на термодинамику. Слайд с решением и задаются вопросы, указанные в скобках.
Теперь переходим к следующей части блока.
б) 6 учащихся готовятся к написанию теста на знание формул. Напоминаю , что тест регламентированный.
С остальными учащимися читаем графики.
На доске (боковой)
График 1 Какой из автомобилей прошёл наибольший путь
Задания: 1) Найти путь, пройденный телом за 2 первые
2) Найти весь путь, пройденный телом (7 м)
3)На каком промежутке времени ускорение тела
4) На каком участке времени равнодействующая сил, приложенных к телу равна нулю?
5) Найти равнодействующую силу на участке 0 -2 с для тела массой 1 кг.
Задания: 1)Найти работу газа на участке 1-2
2)Найти отношение работ А12/А23
Задания: Какой участок графика соответствует изобарному нагреванию?
Задание: Нf рисунке дан график зависимости координаты тела от времени.
Найти частоту колебаний
График 6. Нитяной маятник совершает свободные колебания.
На рисунке изображён график зависимости кинетической энергии
от времени колебания. Чему равна потенциальная энергия груза
через 1,5 с от начала наблюдения колебаний?
График 7. На рисунке приведён график гармонических колебаний
силы тока в колебательном контуре. Если катушку в этом контуре
заменить на другую, индуктивность которой в 16 раз меньше, то каков
будет период колебаний силы тока?
-Ребята, работающие по тесту сдают листочки и самопроверяются.
3.Актуализация знаний учащихся.
1.Что такое свет?
(Согласно теории корпускулярно-волнового дуализма, свет - это поток частиц, и в то же время свет - это электромагнитная волна, вызывающая у человека зрительные ощущения)
2.Чему равна скорость света, кто и какими способами её измерил?
( астрономическим методом датский учёный Рёмер в 1676 г., лабораторным методом фр.физик Физо в 1849 г, Майкельсон)
3. Сформулировать закон прямолинейного распространения света.
4. Что называется точечным источником света?
5. Что называется волновой поверхностью?
6.Что называется световым лучом?
7.Сформулировать принцип Ферма
8. Почему мы видим Луну на небосклоне, хотя она не является источником света?
4.Формирование новых знаний.
Посмотрите на предметы, окружающие вас, на природу за окном. Какое разнообразие. А в кромешной темноте вы бы увидели всё это?
Тогда назревает проблемный вопрос: Почему мы видим окружающий нас мир? Кто готов выдвинуть гипотезу?
(Мы видим окружающий нас мир благодаря отражению света. При попадании на поверхность часть света отражается от неё, а часть поглощается. Мы видим эту поверхность именно благодаря тому, что свет отражается от неё. Причём. Если отражается большая часть световой энергии, то эти предметы светлых оттенков, а если большая часть энергии поглощается, то эти предметы тёмных оттенков)
-То есть причина восприятия нами окружающего мира в отражении света.
Отражение света происходит по одному из законов геометрической оптики закону отражения Давайте вспомним его.( Слайд)
Вопросы: Что называется углом падения? Углом отражения?
Эти законы были открыты экспериментально. Пронаблюдать характер отражения света достаточно просто. Для этого понадобится источник света, дающий узкий пучок света и плоское зеркало.
(Демонстрация)Обращается внимание 1) на равенство углов
2) увеличение угла падения
3) поворот зеркала к чему приводит
4)луч идёт по нормали 0
5)Луч падает под углом 90
Вывод: они совпадут
Из закона отражения можно получить важное свойство световых лучей: их обратимость (слайд)
Поскольку свет является электромагнитной волной, то закон отражения можно вывести из одного общего принципа, который был впервые выдвинут современником Ньютона Христианом Гюйгенсом.(слайд)
Давайте рассмотрим его. В учебниках в П.60 найдите формулировку этого принципа (Слайд)
Рассмотрим как можно доказать закон отражения с помощью принципа Гюйгенса.
Как построить отраженный луч?
Вспомним какие бывают отражения?
_ Диффузное дают матовые и шероховатые поверхности, Световые лучи отражаются от таких поверхностей по всем направлениям, благодаря этому отражению мы видим окружающие нас тела.
-Зеркальное отражение. Его получают благодаря полированным поверхностям . В этом случае отражение света идёт в строго определённом направлении.
Подумайте над вопросом:
-Почему в свете фар автомобиля асфальт кажется светлее лужи на этой же дороге?
-А весь ли свет отражается при попадании на границу раздела двух сред?
(Нет.Часть его отразится, а часть поглотится.)
-От чего зависит степень отражения и поглощения света?
-От рода вещества, состояния поверхности, состава излучения, угла падения.
Расчёты показывают, что при нормально м падении света на границу раздела двух сред коэффициент отражения(то есть отношение интенсивности отражённого света к интенсивности падающего света) определяются выражением:
Где -скорости света в первой и второй средах. На границе воздух- стекло R =4%, воздух-вода R =2%.
Что это означает? Что ни вода, ни стекло не могут быть хорошими зеркалами.
СПРАВКА учащегося:Трудно себе представить жизнь без зеркал. Первые упоминания о зеркалах относятся к 1200 г до н.э. Сделаны они были из сплава олова и бронзы. Он назывался спекуллумом и является идеальным материалом для изготовления высококачественных зеркал. Это литые, очень дорогие зеркала. В практике мы используем зеркала стеклянные, где используется отражение света от задней поверхности стекла, покрытой слоем металла, так как отражательная способность металлов, например серебра, велика.
Кстати, зеркала бывают плоские и сферические. Своё изображение без искажения мы можем увидеть конечно же в плоском зеркале.
(Эксперимент) У вас на столах находятся плоские зеркала.
Попробуйте сделать анализ полученного изображения в плоском зеркале.
Мнимое , прямое, размер совпадает с размером предмета, симметричное (на равном расстоянии), меняет правое на левое.
Вспомним построение в плоском зеркале.
-Так как изображение симметрично, то можно при построении изображения воспользоваться алгоритмом построения симметричных фигур.
5. Формирование умений и навыков.
Итак, можем ли мы ответить на проблемный вопрос?
Проверим опорный конспект. (Читают записи) Через слайд демонстрируется примерный опорный конспект.
6. Первичное закрепление.
Выполняем тест на соответствие
1.Угол падения увеличили на 15. Угол отражения увеличился на…
2. Свет падает на поверхность под углом 60. каким будет угол падения?
3.Угол между падающим и отражённым лучом равен 120. Чему равен угол отражения?
4. Человек приближается к плоскому зеркалу со скоростью 1,5 м/с . С какой скоростью он приближается к своему изображению?
5. Угол между падающим и отражённым лучами 50. Каким будет угол отражения, если угол падения увеличить на 20
а 45 б 15 в 3 г 60 д 30 е 1,5
Ответы: 1 б 2 д 3 г 4 в 5 а
6. Домашнее задание.
1. Повторение. 1)Тело свободно падающее с некоторой высоты, первый участок пути проходит за 1 с, а такой же последний за 0,5 с. Найти полное время падения тела,если его начальная скорость равна нулю.
2) В идеальном колебательном контуре происходят гармонические колебания. Сравните энергию магнитного поля катушки и энергию электрического поля конденсатора в тот момент когда сила тока в контуре равна половине от действующего значения.
3.Требуется осветить дно колодца, направив на него солнечные лучи. Как надо расположить плоское зеркало, если лучи Солнца падают к земной поверхности под углом 60.
Наука давно перестала чуждаться жизни
и написала на своем знамени:
"Посев научный взойдет для жатвы народной".
Менделеев Д.И.
Цель – развитие познавательного интереса, умения составлять алгоритмы “переноса” - применения приобретенных знаний в нестандартной (новой) учебной ситуации; формирование учебно-познавательных и информационных компетенций учащихся.
создать условия для:
- формирования понятия о физическом явлении “полное внутреннее отражение света”;
- выяснить условия возникновения полного отражения;
- изучение практического применение этого физического явления;
- создать условия для формирования мировоззренческих понятий: о причинно-следственных связях в окружающем мире, о познаваемости окружающего мира и человечества;
- создать условия для развития умения анализировать, сопоставлять факты, выделять главное, устанавливать причинно – следственные связи, формировать умения работать с различными литературными источниками;
- создать условия для самоорганизации и коммуникативных умений при работе в парах, группах
- продолжить формирование научного мировоззрения учащихся на примере законов геометрической оптики.
Оборудование: мультимедийный проектор, интерактивная доска, интерактивный модуль “Геометрическая оптика” Г.В.Гордона [2], видеоролики домашнего эксперимента, презентация “Полное отражение света” [1], образец оптико-волоконного кабеля, новогодняя ёлка на светодиодах.
- Определение явлений по стихам
- Организация фронтальной беседы.
1.1.Отвечают на вопросы
1.2. Поднятие руки и обсуждение результатов
Организует решение задачи и постановку опытов: демонстрационного эксперимента и интерактивной модели.
Принимают участие в обсуждении нового материала и делают выводы. Формулируют цель урока.
3.1.Предоставляет план работы над физическим явлением.
3.2. Выполнение фронтального эксперимента.
3.3. Домашнее видео
3.4. Учитель рассказывает о проявлении данного явления в природе и технике.
3.1.Работа с текстом учебника, запись в тетради.
3.2. и 3.3. Фронтальная беседа по увиденному. Объяснение причин
3.4. Слушают и записывают
4.1.Выполняют тестирование и проверяют
5.1. Фронтальное решение задачи на полное отражение
5.1. Вывод решения на доске (поднятие руки)
Учитель: . Еще древнеримский ученый Плиний в своей “Естественной истории”, написанной около двух тысяч лет назад, рассказывал о ловцах жемчуга, набиравших в рот оливковое масло перед погружением и выпускавших его под водой. Растекавшаяся по поверхности моря масляная пленка, показатель преломления которой больше, чем у воды, резко уменьшала яркость бликов и улучшала условия видимости. Сегодня на уроке мы изучим новое явление, происходящее на границе раздела двух сред, выясним условия его возникновения, познакомимся с проявлением полного отражения в природе и технике.
А) Определите физическое явление, выраженное стихами:
Как неожиданно и ярко,
На влажной неба синеве,
Воздушная воздвиглась арка
В своём минутном торжестве!
Один конец в леса вонзила,
Другим за облака ушла –
Она полнеба обхватила
И в высоте изнемогла.
Где ночь в лесу всего длинней?
- Длинней? Наверно, у корней.
Вот у вершин другие ночи:
Там день длинней, а ночь короче!
В нём столько блеску было,
Была такая спесь,
А он – воды и мыла
Огнями на просторе
Играет лёгкий шар:
То в нём синеет море,
То в нём горит пожар.
Ах, как играет этот Север!
Ах, как пылает надо мной
Разнообразных радуг веер
В его короне ледяной!
Б) фронтальная беседа
1.Всегда ли световые лучи распространяются в среде прямолинейно?
2.Какие явления наблюдаются на границе раздела двух прозрачных сред?
( могут не сказать об отражении..)
3.Сформулируйте закон отражения света.
4.Сформулируйте закон преломления света.
5. Каков физический смысл абсолютного показателя преломления?
Работа по вариантам (ряды) см. Приложение1
Предлагается решить задачу, в которой рассматривается обратный ход луча из оптически более плотной среды в оптически менее плотную. Решая задачу, учащиеся приходят к парадоксальному явлению, не объясняемому с точки зрения математики.
Итак, возникла проблемная ситуация ! Для разрешения проблемы обратимся к опытам:
А) Рассмотрим ход лучей, направленных из воды в воздух (демонстрация: аквариум с водой, лазерная указка). Луч света направим из воды в воздух. Отмечаем, что при увеличении угла падения интенсивность преломленного и отраженного луча изменяются.
Несложное явление полного внутреннего отражения, впервые описанное Иоганном Кеплером в начале XVII века и, казалось бы, прекрасно изученное, сегодня стало объектом пристального внимания. А впервые эти эффекты исследовал русский физик Александр Александрович Эйхенвальд ровно более ста лет назад.
Вначале полное отражение представляло лишь любопытное явление. Сейчас оно постепенно приводит к революции. За “новаторские достижения в области передачи света по волокнам для оптической связи” Нобелевская премии по физике 2009 года присуждена Чарльзу Као. Открытие Као, которое он сделал в 1966 году, проложило дорогу оптическим волокнам, которые используются сегодня в области телевидения и интернет - связи. Ему удалось разработать метод производства сверхчистого оптического волокна, благодаря чему световые сигналы стало возможным передавать без искажений на расстояние до 100 км, по сравнению всего лишь с десятками метров, что было пределом на тот момент.
Учитель дает определение полного отражения света: полное отражение – это явление отражения света от оптически менее плотной среды, при котором отсутствует преломление света, а интенсивность отраженного света почти равна интенсивности падающего.
Б) Модель на интерактивной доске…
Выводы (делают дети):
- При определенном угле, вся энергия падающего луча полностью отражается внутрь среды, более оптически плотной. Это явление наблюдается только тогда, когда угол падения равен предельному углу полного отражения. Это угол падения света на границу раздела двух сред, при котором свет преломляется в оптически менее плотную среду под углом 90°, т.е. фактически отражается!
- Когда угол будет больше предельного угла, то луч полностью отражается.
3. Стадия реализации и осмысления
3.1. Организация работы с учебником:
ПЛАН ИЗУЧЕНИЯ ЯВЛЕНИЯ (это то, что должно остаться в тетради)
- Внешние признаки явления
- Условия, при которых протекает явления
- Механизм протекания явления
- Количественная характеристика явления. (Это то, что в учебнике)
- Практическая значимость явления (рассмотрим в дальнейшем)
А). Фронтальная беседа с классом по итогам прочтения текста учебника…
Б) Интерактивная модель перехода из разных сред в оптически менее плотную среду и определение предельного угла отражения света (таблица)
3.3. Фронтальный и демонстрационные эксперименты и их объяснения и применение:
А) химический стакан и пробирка
Учитель: рассказывает о явлениях в природе, связанных с полным отражением света:
- Полное внутреннее отражение можно наблюдать, если смотреть из-под воды на поверхность: при определенных углах на границе раздела наблюдается не внешняя часть (то, что в воздухе), а видно зеркальное отражение объектов, которые находятся в воде.
- Полным внутренним явлением объясняется явление миража. Мираж — оптическое явление в атмосфере: отражение света границей между резко разными по теплоте слоями воздуха. Для наблюдателя такое отражение заключается в том, что вместе с отдалённым объектом (или участком неба) видно его мнимое изображение, смещенное относительно предмета.
- Радуга. Чаще всего наблюдается первичная радуга, при которой свет претерпевает одно внутреннее отражение. Ход лучей показан на рисунке справа вверху. В первичной радуге красный цвет находится снаружи дуги, её угловой радиус составляет 40–42°.
- Сложное оптическое явление в атмосфере, состоящее из нескольких форм миражей, при котором отдалённые предметы видны многократно и с разнообразными искажениями. Фатаморгана возникает, когда в нижних слоях атмосферы образуется несколько чередующихся слоев воздуха различной плотности, способных давать зеркальные отражения. В результате отражения, а также преломления лучей реально существующие предметы дают на горизонте или над ним по нескольку искажённых изображений, частично налагающихся друг на друга и быстро меняющихся во времени, что и создаёт причудливую картину.
- Чем объяснить “игру камней”? В ювелирном деле огранка камней подбирается так, что на каждой грани наблюдается полное отражение света.
Учитель: На явлении полного внутреннего отражения основано появление раздела волоконной оптики. Волоконная оптика – это система передач оптических изображений с помощью стекловолокон (световодов)
Световод представляет собой нить из оптически прозрачного материала (стекло, пластик), используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения. Каждый световод состоит из центрального проводника света (сердцевины) – стеклянного волокна, и стеклянной оболочки, обладающей меньшим показателем преломления, чем сердцевина. Распространяясь по сердцевине, лучи света не выходят за ее пределы, отражаясь от покрывающего слоя оболочки. Высоко прозрачные световоды изготовляют из весьма чистых материалов. Основной метод этого производства – вытягивание световода из расплава кварцевого стекла; наружная оболочка из того же кварца легируется примесями, снижающими показатель преломления (бор, германий, фосфор). За счёт многократного полного отражения свет может быть направлен по любому пути, прямому и изогнутому. Волокна собираются в жгуты. При этом по каждому из волокон передаётся какой-нибудь элемент изображения. Луч света “посылается” к границе раздела двух сред под углом большим предельного угла. Благодаря этому он претерпевает полное отражение.
Учитель предлагает более подробно познакомиться с практическим применением волоконной оптики .
Учитель подводит итоги урока, оценивает подготовку и работу на уроке, сообщает домашнее задание .
4. Стадия рефлексии
индивидуальная работа (тестирование) см. Приложение 2 и взаимопроверка результатов, выставление отметок
Кто решит задачу на полное отражение света?!
При переходе из первой среды во вторую угол преломления равен 45° градусов, а при переходе из первой среды в третью угол преломления равен 30° (при том же угле падения). Определите предельный угол полного отражения для света, идущего из третьей среды во вторую.
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
β α β α β α 0 β =90 0 α β Полное внутреннее отражение α 0 – предельный угол полного отражения
Предельный угол полного отражения света
Вещество Абсолютный показатель преломления, n Предельный угол, α 0 Вода 1,33 49 0 Алмаз 2,44 24º Спирт 1,34 47º Стекло различных сортов 1,5 - 2 30º- 42º Лед 1,31 50 0 Таблица значений предельных углов полного внутреннего отражения
Световоды r R R ≈ 5-10 r r≈ 10 – 100 мкм n оболочки = 1,474 n сердцевины = 1,479 сердцевина ( кварц) оболочка (кварц+ B , Ge , P ) n сердцевины > n оболочки
Волоконная оптика в медицине Жгуты из волокон используются в медицине для исследования внутренних органов. Два световода можно закинуть в любое малодоступное место организма. С помощью одного световода освещают нужный объект, посредством другого передают его изображение в фотокамеру или глаз. Например, опуская световоды в желудок, медикам удаётся получить прекрасное изображение интересующей их области, несмотря на то, что световоды приходится перекручивать и изгибать самым причудливым образом. Оптическое волокно также используется для формирования изображения. Пучок света, передаваемый оптическим волокном, иногда используется совместно с линзами — например, в эндоскопе, который используется для просмотра объектов через маленькое отверстие.
Волоконная оптика в передаче информации Оптическое волокно считается одной из самых совершенных физических сред для передачи информации, а также самой перспективной средой для передачи больших объемов информации (в основном потоковой) на большие расстояния. Оптоволокно обладает отличными физическими характеристиками, очень высокой устойчивостью к электромагнитным и радиочастотным помехам .. Оптический Интернет?! Его название происходит от способа транспортировки информации в глобальной сети Интернет. Вместо обычных медных проводников используются нити оптоволоконного кабеля, который состоит из специальных кварцевых волокон, во многом схожих с обычным стеклом. Вместо обычных радиоволн в волокнах распространяется световое излучение, что позволяет достигать колоссальных скоростей передачи информации. Технология получила широкое распространение благодаря высокой масштабируемости . Масштабируемость в контексте - это слабая зависимость скорости передачи информации от самого транспорта - оптического волокна.
Волоконно-оптический датчик Оптическое волокно может быть использовано как датчик для измерения напряжения, температуры, давления и других параметров. Малый размер и фактическое отсутствие необходимости в электрической энергии, даёт волоконно-оптическим датчикам преимущество перед традиционными электрическими в определённых областях. Оптическое волокно используется в гидрофонах в сейсмических или гидролокационных приборах. Созданы системы с гидрофонами, в которых на волоконный кабель приходится более 100 датчиков. Системы с гидрофоновым датчиком используются в нефтедобывающей промышленности, а также флотом некоторых стран.
Волоконная оптика в современной архитектуре Диапазон областей применения оптоволоконного освещения настолько широк, что перечислить их все практически невозможно. Оптические волокна широко используются для освещения. В некоторых зданиях оптические волокна используются для обозначения маршрута с крыши в какую-нибудь часть здания. Оптические волокна как подсветка бассейнов. Волоконно-оптическое освещение также используется в декоративных целях, включая коммерческую рекламу, искусство и искусственные ёлки.
Волоконная оптика и оптические приборы Перспективная фара фирмы Valeo на основе светодиодов. Уникальный роботизированный комплекс на основе волоконных лазеров мощностью 0,4 кВт, 2 кВт 5кВт, способный производить 3– х мерную резку, сварку и закалку разнообразных деталей сложного профиля. Волоконно-оптический датчик механической деформации продольного растяжения/сжатия Микроскоп на основе волоконной оптики
Витрины и музейные экспонаты Это очень существенный аспект применения оптоволокна. Для музеев исключительно важно поддержание постоянных температуры и влажности, и применение галогенных ламп может быть нежелательным из-за большого количества выделяемого тепла. В этом случае оптоволоконная подсветка может быть лучшим решением, позволяющим полностью исключить нежелательное тепловое воздействие. Динамическое освещение панорамы. За определенный интервал, отведенный для рассказа экскурсовода, освещение панорамы меняется от ночного - лунная дорожка, звезды, горящий свет в окнах домов, к утреннему, с разгоранием красных прожекторов, далее к полуденному, с плавным нарастанием яркости прожекторов белого цвета (дневной солнечный свет) и, наконец, к закату. Все происходит в автоматическом режиме.
ЗАДАЧА При переходе из первой среды во вторую угол преломления равен 45° градусов, а при переходе из первой среды в третью угол преломления равен 30° (при том же угле падения). Определите предельный угол полного отражения для света, идущего из третьей среды во вторую.
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Конспект урока по физике 11 класс
Цели урока: ознакомиться с принципом Гюйгенса; изучить закон отражения света, используя принцип Гюйгенса; обучить учащихся решению оптических задач с использованием геометрических построений. Сформировать познавательный интерес учащихся; продолжить формирование представлений о единстве электромагнитных волн и света, навыков работы с книгой, эстетических навыков оформления записи на доске и в тетради. Способствовать развитию у учащихся логического мышления; выработать практические навыки в понимании законов физики через использование элементов проблемно-поискового метода.
1. Орг. момент.
2. Актуализация ранее полученных знаний.
Как называется раздел физики, изучающий световые явления?
Какие источники света вы знаете?
Какая среда называется оптически однородной?
Как распространяется свет в однородной оптической среде?
Какие опыты доказывают, что свет в оптически однородной среде распространяется прямолинейно?
Камера –обскура расположена на расстоянии 3 м от предмета, на который направлено ее отверстие, а расстояние от отверстия до задней стенки камеры – 15 см. Во сколько раз меньше предмета получается изображение?
3. Изучение нового материала на основе физического эксперимента через использование элементов проблемно-поискового метода.
1) Принцип Гюйгенса.
Законы отражения света можно вывести из принципа описывающего поведение волн. Этот принцип впервые был выдвинут современником Ньютона - Христианом Гюйгенсом.
Согласно принципу Гюйгенса, каждая точка среды, до которой дошло возмущение, сама становится источником вторичных волн.
Этот принцип пригоден для описания распространения волн любой природы: механических, световых.
MN - отражение поверхности; A1A и В1В - два луча падающей волны;
АС - волновая поверхность; α - угол падения.
Волновую поверхность отраженной волны можно получить, если провести огибающую вторичных волн, центры которых лежат на границе раздела сред. Различные участки волн поверхности АС достигают отражающей границы не одновременно. В точке А раньше, чем в точке В на время Когда волна достигает точки В, в этой точке начинается возбуждение вторичной волны с центром в точке А:
Отраженные лучи АА2 и ВВ2 перпендикулярны волновой поверхности BD. Угол γ - угол отражения. Так как AD = СВ, ΔADB и ΔАСВ - прямоугольники, то угол падения равен углу отражения.
Падающий луч, луч отраженный и перпендикуляр, поставленный в точке падения, лежат в одной плоскости. Это и есть закон отражения.
В середине XVII в. французский ученый П. Ферма выдвинул принцип, из которого вытекали все законы оптики.
Свет, идущий из одной точки пространства в другую, всегда распространяется по пути, требующему минимального времени.
Пусть на зеркальную поверхность падает свет из точки А. В точке А' собираются лучи, отраженные от зеркала.
Предположим, что свет из точки А в точку А’ может попасть двумя путями, отражаясь от точек O и O'. Время прохождения через точку O:
где v - скорость света.
Покажем, что время прохождения света по траектории АОА' меньше, чем по траектории АО'А'. Найдем производную и приравняем к нулю:
В зависимости от свойств и качества отражающей поверхности отражение может иметь различный характер. Различают отражение зеркальное (правильное) и рассеянное.
Если отражающая поверхность имеет вид поверхности, размеры неровностей которой меньше длины световой волны, то она называется зеркальной.
Если размеры неровностей соразмерны с длиной волны или ее превышают, такое отражение называют рассеянным или диффузным.
Диффузное отражение позволяет нам видеть предметы, оно имеет место в малой степени и при отражении от самой гладкой поверхности. Иначе мы не могли бы увидеть поверхность зеркала.
Плоское зеркало
Плоским зеркалом называют плоскую поверхность зеркально отражающую свет. Изображение предмета в плоском зеркале мнимое, симметричное предмету относительно зеркала. Изображение равно по размеру предмету.
Плоские зеркала имеют широкое применение. Устанавливаются в салонах автомобилей, для декоративного оформления внутри магазинов, в шкалах измерительных приборов высокой точности.
Широко применяется на практике устройство, состоящее из трех взаимно перпендикулярных зеркал. Устройство называют уголковым отражателем. Он обладает замечательным свойством: при любом угле падения луч падающий и луч, последовательно отразившийся от трех зеркал, - оказываются параллельными.
Уголковые отражатели доставлены на Луну и используются для точного измерения расстояния до нее с помощью лазерных лучей. Погрешность измерения составляет всего лишь 0,1 м.
Большое распространение получили катафоты - красные отражатели света, устанавливаемые на автомобилях, велосипедах и дорожных знаках. Катафот представляет собой мозаику трехгранных зеркальных углов.
2) Наблюдение отражения света:
Задача: исследовать отражение света
Вывод: Углы падения и углы отражения равны; (прорисовать примерное положение лучей на рисунке)
7)Использование отражение света:
4. Закрепление материала.
1) Задачи на построение. С помощью образовательного ресурса на компьютере:
2) Задача (самостоятельное решение на основании готового чертежа с последующей самопроверкой) : На какой высоте находится Солнце, если зеркало в которое наблюдается его изображение, расположено под углом 60° к горизонту
Понятие предельного угла полного отражения, значимость полного отражения в природе.
Оборудование:
- Стенд для демонстрации полного отражения света.
Главная проблема урока - всегда ли свет на границе двух сред будет преломляться?
Фундаментальный образовательный объект, в направлении которого планируется деятельность учеников – световые явления на границе раздела двух сред
Как именно на уроке предполагается достичь индивидуальной самореализации учеников – индивидуальная работа по изучению явления , выдвижение версий и их корректировка.
Учитель: Мы с вами уже изучили законы отражения и преломления. Сможем ли мы, используя эти знания, объяснить - почему блестят капельки росы на солнце, почему “играют” бриллианты”, сверкает хрусталь?
2. Уточнение образовательного объекта
Учитель: “Мы знаем, что при переходе света из одной среды в другую, он преломляется. Если среда, из которой выходит свет, будет менее плотная, чем среда, в которую он заходит, то угол преломления будет меньше угла падения. А если наоборот? Предложите свою версию.
3. Конкретизация задания
Перед вами стакан с водой и карандаш (ручка).
- каким способом можно продемонстрировать явление преломления?
Ответ: поместить карандаш в воду
- что произойдет с карандашом?
Ответ: на границе воздух вода он как бы преломится.
4. Решение ситуации
Поднимите мензурку на такой уровень, что вы не увидите карандаша, а увидите зеркальную поверхность воды.
Почему свет не проходит через слой воды?
Потому что мы смотрим под таким углом, под которым свет не преломляется, а отражается от поверхности воды, это и есть полное отражение света.
Демонстрация учителем явления полного отражения на стенде.
5. Демонстрация образовательной продукции
Учитель: “Перед вами таблица, попробуйте ее заполнить, опираясь на свои собственные знания и проведенный эксперимент. Записи можно делать кратко”.
Учитель: “Ребята, вы закончили выполнять задания, заполнили таблицу. Возможно, не на все вопросы вы сумели ответить. Я прошу желающих учеников зачитать ответы. Остальные, внимательно выслушав ответы, могут сравнить их со своими и, при необходимости, задать вопросы, выразив согласие или несогласие выступающим.
6. Систематизация полученной продукции
После обсуждения заполненной таблицы, обобщается изученный материал, выводится формула предельного угла полного отражения.
Указывается о применении явления полного отражения. Решение задач на полное отражение света
Что главное вы узнали на этом уроке? (Индивидуальные ответы).
Каковы ваши основные результаты? (Оцените выдвинутую вами версию, посмотрите на свою таблицу).
Что вам особенно понравилось на этом уроке? Что вам не удалось?
Таблица (заполняется учащимися)
Продолжите по смыслу предложения:
В основе геометрической оптики лежат 4 закона…
Угол падения – это угол между…
Угол отражения – это угол между…
Углом преломления называется угол между…
Закон преломления света символически можно записать…
Относительный показатель преломления показывает…
Если увеличить угол падения, то показатель среды…
Оптически более плотной называется среда, такая среда…
Полное отражение возможно при переходе…
Предельный угол полного отражения – это угол, при котором…
При полном отражении максимальный угол преломления равен…
Объясните: Почему блестят капельки росы на солнце, почему “играют” бриллианты”, сверкает хрусталь?
Тип урока: у рок изучения и перв ичного закрепле ния новых знани й.
изучить закон отражения света, исполь зуя принцип Гю йгенса;
обучить учащихс я решению оптическ их задач с ис пользованием
продолжить ф ормирование представлен ий о единстве
электромагнит ных волн и св ета, навыко в работы с книг ой,
эстетических навыков офо рмления записи на доске и в тетр ади .
способствовать разв итию у у чащихся логического м ышления ;
выработать практич еские навыки в пон имании зак онов физики
через использова ние элемент ов проблемно - поиск ового метода .
- урок пров одится в 11 классе в качестве необходимог о шага при
познакомились с одним из главных зак онов геометрическо й оптики – законом
прямолиней ного распрост ранения света. На данном уроке у чащимся пре дстоит
ознакомиться с о вторым за коном геомет рической оптики – законом отраж ения .
Глубокая и в сесторонняя от работка данн ой темы также создает хорошу ю основу
для понимани я учащимися в бу дущем боле е сложного за кона геометр ической
Читайте также: