План урока скорость распространения света
Обновлено: 02.07.2024
Цель: выяснить природу светового излучения, рассмотреть методы определения скорости света.
образовательные: сформировать представление о волновых и дискретных свойствах света, рассмотреть способы нахождения скорости света;
воспитательные: определить вклад ученых-физиков в развитие теории света;
развивающие: продолжить формирование умений анализировать, сравнивать, логически мыслить, делать выводы.
Оборудование: компьютер, мультимедиапроектор, экран.
Организационный момент (1 мин).
Постановка цели (4 мин).
Просмотр обучающего видео. (8 мин).
Заполнение таблицы (8 мин).
Проверочная работа (10 мин).
Итоги урока. Домашнее задание (2 мин).
Организационный момент (1 мин).
Мы начинаем изучать раздел физики –Оптика.
Выясняем значение света в жизни человека.
Рассказываем о представлениях ученых о природе света, начиная с IV - III веков до н.э.
Вопрос: можно ли объяснять все многообразие световых явлений, не понимая природу светового излучения?
Значит цель нашего сегодняшнего урока- (формулируем вместе)
Новый импульс учение о природе света получило в VII веке в трудах И. Ньютона и Х. Гюйгенса.
Сейчас мы просмотрим обучающий видеофильм, во время просмотра которого вы заполняете таблицу (карандашом), после остановки фильма вы продолжите заполнение таблицы.
Корпускулярная теория света
Волновая теория света
Ученые, продвигавшие теорию в науку
Опыты, подтверждавшие справедливость теории
Непреодолимые трудности, возникающие в рамках теории
Новые факты, подтверждающие справедливость теории
Современный взгляд на природу света
Подводим 1-й итог урока: свет обладает как волновыми, так и корпускулярными свойствами.
Огромную роль для физики сыграло определение скорости света. Во-первых, была подтверждена волновая теория света, во-вторых постоянство скорости света и знание о том, что это максимально возможная скорость в природе – стало одним из законов теории относительности Эйнштейна.
-Определение скорости света Майкельсоном.)
Подводим 2-й итог урока: скорость света постоянна и равна в вакууме с=3∙10 8 м/с.
Т.о подводя итоги этой части урока необходимо отметить, что развитие оптики, геометрической и волновой, открытие ее законов привело к созданию совершенных оптических инструментов, появились лазеры, стала возможна передача информации средствами волоконно-оптических систем, появилась возможность производить медицинские операции световым лучом и т.д.
Предлагаем самостоятельно решить по 1-2 задачи (В.П. Рымкевич, Физика: задачник, М, Дрофа, 2013 г., задания 1019-1022, стр. 137).
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.
24. Скорость распространения света. Законы отражения и преломления света. Полное отражение.
Давайте вспомним что мы знаем о колебаниях?
- какое движение называют колебательным? (Движение называется колебательным, если при движении происходит частичная или полная повторяемость состояния системы по времени. Если значения физических величин, характеризующих данное колебательное движение, повторяются через равные промежутки времени, колебания называют периодическими).
- виды колебаний? (свободные, вынужденные, автоколебания, параметрические)
- основные характеристики колебаний.
- амплитуда. ( наибольшее смещение из положения равновесия)
- период.( промежуток времени, в течение которого точка выполняет одно полное колебание. )
- частота.( число полных колебаний в единицу времени t. )
- фаза.( величина, стоящая под знаком синуса или косинуса [рад] )
- какие бывают волны? (поперечные, продольные)
- определение продольной волны. ( Волны, в которых колебания происходят вдоль направления их распространения)
- определение поперечной волны.( Волны, в которых колебания происходят перпендикулярно направлению их распространения)
- длина волны.
2. Изучение нового материала.
Оптика (от др. греч. . появление или взгляд) — раздел физики, изучающий природу света, световые явления, а также законы установленные для них.
Прежде чем говорить об оптике необходимо ответить на следующий вопрос: как человек получает информацию об окружающем мире, а именно при помощи какого органа чувств? ( Глаз)
Глаз есть ни что иное, как целая оптическая система!
В конце ХVII века почти одновременно били предложены две теории света: корпускулярная (1675 г., И. Ньютон) и волновая (1690 г., Х.Гюйгенс). Их возникновение обусловлено свойством света переносить энергию, что возможно или потоком частиц, корпускул, или волнами.
Корпускулярная теория объясняла такие экспериментальные факты:
1. Прямолинейность распространения света следует из 1-го закона Ньютона, закона инерции.
2. Законы отражения является следствием закона сохранения импульса.
3. Разные цвета объяснялись разным размером корпускул.
Но такие явления как интерференция, дифракция, преломление, не взаимодействие лучей света, которые пересекаются корпускулярная теория не смогла объяснить.
Объяснила их волновая теория. Но она имела существенное противоречие. По этой теории свет распространяется в особом упругой среде - эфире. Но так как был известен поперечный характер световых волн, которые могут распространяться в твердых телах, эфир, пронизывает все пространство должен был иметь свойство твердых тел, чтобы возможна была деформация сдвига. Это ставило под сомнение волновую теорию.
В середине XIX века Дж. Максвел предложил электромагнитную теорию света. Для распространения таких волн отпала необходимость эфира. По этой теории свет представляет собой электромагнитные волны определенного диапазона от 400 нм до 760 нм.
Но и эта теория не смогла объяснить такие экспериментальные факты:
1. Явление фотоэффекта.
2. Поглощение и рассеяние света.
3. Эффект Компотная.
В этих явлениях проявлялись корпускулярные свойства света. По современным воззрениям свет имеет двойственную природу, или ему характерный корпускулярно-волновой дуализм. В одних явлениях проявляются волновые свойства, а в других корпускулярные.
Вывод: свет имеет двойственную природу. При распространении и поглощении ведет себя как частица, а при взаимодействии с веществом, как волна.
Скорость света.
1. Первый исторически известный эксперимент по определению скорости света был выполнен Галилеем. Один из двух наблюдателей, расположенных на расстоянии нескольких километров открывал свой фонарь и начинал отсчёт времени. Другой наблюдатель, увидев свет, посылал световой сигнал обратно первому наблюдателю. Когда первый наблюдатель видел свет фонаря второго наблюдателя, он заканчивал отсчёт времени.
Скорость света определялась как отношение двойного расстояния между наблюдателями к промежутку времени между посылкой и приёмом сигнала.
2. Датский астроном Рёмер наблюдал затмения спутника Юпитера Ио. Рёмер измерял время между двумя последовательными появлениями спутника из тени Юпитера. Измерения проводились 2 раза: когда положения Земли и Юпитера на орбитах соответствовали их максимальному сближению и когда Земля удалилась от Юпитера на расстояние, равное диаметру своей орбиты. Во втором случае Ио в поле зрения телескопа появился на 22 мин позже.
υ = ≈ 230 000 км/с.
3. Первый лабораторный метод по определению скорости света выполнил французского физика Физо. Узкий световой пучок от источника после отражения от полупрозрачной пластинки направлялся на кромку вращающегося зубчатого колеса. Пройдя в прорезь между зубцами, свет падал на отдалённое зеркало, и отразившись, возвращался назад.
Смена зубцов происходит за время t = c = 2,395·10 –5 c .
Скорость света, полученная Физо: c = = ≈ 313 000 км/с
4. Более точный лабораторный метод определения скорости света был выполнен Майкельсоном. Прерывание света осуществлялось при помощи быстро вращающегося стального восьмигранного зеркала в форме призмы.
Свет прошёл суммарное расстояние, равное 70,7 км, за 1/8 оборота призмы.
Скорость света полученная Майкельсоном: с = 299 792 458 м/с. ± 1,2 м/с
Принцип Гюйгенса.
Каждая точка среды, до которой дошло возмущение, сама становится источником вторичных волн.
Частицы среды, до которых доходят колебания, в свою очередь, колеблясь, приводят в движения соседние частицы среды, с которыми они взаимодействуют.
Закон отражения.
Когда световые волны достигают границы раздела двух сред, направление их распространения изменяется. Если они остаются в той же среде, то происходит отражение света.
Отражение света — это изменение направления световой волны при падении на границу раздела двух сред, в результате чего волна продолжает распространяться в первой среде.
Закон отражения может быть выведен из принципа Гюйгенса.
Рассмотрим, как происходит отражение плоской волны.
Волна называется плоской, если поверхности равной фазы (волновые поверхности) представляют собой плоскости.
Угол α между падающим лучом и перпендикуляром к отражающей поверхности в точке падения называют углом падения.
Угол γ (гамма) между перпендикуляром к отражающей поверхности и отраженным лучом называют углом отражения.
Закон отражения света:
Падающий луч, перпендикуляр к границе раздела двух сред в точке падения и отраженный луч лежат в одной плоскости, причем угол падения равен углу отражения.
Закон преломления света.
Если световые волны достигают границы раздела двух сред и проникают в другую среду, то направление их распространения также изменяется — происходит преломление света.
Преломление света — это изменение направления распространения световой волны при переходе из одной прозрачной среды в другую.
Закон преломления гласит:
Падающий луч, перпендикуляр к границе раздела сред в точке падения и преломленный луч лежат в одной плоскости, причем отношение синуса угла падения к синусу угла преломления постоянно для данной пары сред и равно показателю преломления второй среды относительно первой
Здесь показатель преломления среды, в которой распространяется преломленная волна, показатель преломления среды, в которой распространяется падающая волна.
Полное внутреннее отражение (англ. total internal reflection) — это явление, при котором свет, падающий на границу двух сред из среды с большим показателем преломления под углом, превышающим предельный угол αпр , не преломляется, а полностью отражается, так что энергия падающего света отражается в первую среду.
Описание явления и формула
Свет, то есть электромагнитная волна в диапазоне от 380 нм до 780 нм, достигая границы сред, может претерпевать два явления: отражение и преломление (рис. 1.).
Рис. 1 .
Рис. 2.
Предельный угол αпр (или критический угол) — максимальный угол падения света на границе двух сред, при котором происходит явление преломления.
Если продолжать увеличивать угол падения, то явление преломления не произойдет. Мы будем наблюдать только отражение. Это называется полным внутренним отражением. Это явление было описано в первой половине 19 века независимо друг от друга Жаком Бабинэ и Жаном-Даниэлем Колладоном.
Рис. 3.
Если n1 > n2 и угол падения больше предельного угла αпр, то преломление отсутствует, т.е. происходит полное внутреннее отражение (см. рисунок 3).
Предельным углом для вычисления полного отражения является угол, обратный функции синуса и отношения показателей преломления оптически менее плотной и оптически более плотной среды, то есть αпр = arcsin (n2/n1).
Таким образом, если световая волна падает на границу двух сред таким образом, что угол падения больше arcsin ( n2 / n1 ), то мы говорим о полном внутреннем отражении света.
Явление полного отражения света используется в призмах, в волоконной оптике (световодах), в водолазном деле, в ювелирной промышленности.
Решение задач:
Задача 1.
В солнечный день длина тени от вертикально стоящей метровой линейки равна 90 см, а от дерева 6 м. Какова высота дерева?
Данные задачи: l (длина отвесно поставленной линейки) = 1 м; h (длина тени от линейки) = 90 см (в СИ h = 0,9 м); H (длина тени от дерева) = 6 м.
Высоту дерева можно выразить из соотношения: H / h = L / l, откуда L = H * l / h.
Выполним расчет: L = 6 * 1 / 0,9 = 6,67 м.
Ответ: Высота дерева равна 6,67 м.
Задача 2.
угол между падающим и отраженным лучами 30 градусов. Каким будет угол отражения если угол падения увеличить на 15 градусов?
Луч света падает на плоскую границу раздела двух сред. Угол падения равен 40°, угол между отраженным и преломленным лучом 110°. Чему равен угол преломления?
Найдите угол преломления луча падающего под углом 30° из воздуха на стекло с показателем преломления 1,6.
Задумывался ли кто-нибудь из вас, почему скорость света является максимальной, конечной и постоянной в нашем мире? Это действительно довольно таки интересный вопрос, и на этом уроке мы попытаемся дать на него ответ.
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока "Скорость света"
Огни небес, тот серебристый свет,
Что мы зовем мерцаньем звезд небесных, —
Порою только не угасший свет
Уже давно померкнувших планет,
Светил, давно забытых и безвестных.
Почему скорость света является максимальной, конечной и постоянной в нашем мире? Это действительно довольно интересный вопрос, и сразу можно сказать, что ответа на него, в действительности никто точно и не знает почему. Скорость света берется за константу, и на этом постулате, а также на идее о том, что все инерциальные системы отсчета являются равноправными, Альберт Эйнштейн и построил свою специальную теорию относительности, которая вот уже сто лет выводит ученых из равновесия и позволяет Эйнштейну безнаказанно показывать всему миру язык и ухмыляться над размерами той свиньи, которую он подложил всему человечеству.
Но почему же скорость света такая постоянная, максимальная и такая конечная? Ответа так и нет — это аксиома — принятое на веру утверждение, которое подтверждается лишь здравым смыслом и наблюдениями (наподобие того, как через любые две точки можно провести прямую и причем только одну), но никак не логически и не математически выводимое.
Если посмотреть в википедии или физическом справочнике, то можно увидеть, что скорость света определена как точное число: 299 792 458 м/с. Ну, если говорить примерно, то это будет 300000 км/с.
Встает вопрос, откуда же такая точность? Ведь любая физическая или математическая константа, например число p или основание натурального логарифма e, постоянная Планка или гравитационная постоянная, всегда содержат какие-то цифры после запятой. У p на сегодняшний момент определено около пяти триллионов таких цифр, а постоянная Планка и гравитационная постоянная вообще определяются периодической десятичной дробью.
Но скорость света в вакууме составляет ровно 299 792 458 метров в секунду, ни миллиметром больше, ни наносекундой меньше. Так откуда же такая точность?
Началось все как обычно с древних греков. В их времена науки, как таковой в современном ее понимании, еще не было, поэтому они себя называли философами, т.е. они сначала придумывали невероятную теорию у себя в голове, а потом при помощи логических умозаключений пытались эту теорию доказать или опровергнуть.
В средневековье, в период господства схоластики и инквизиции, в период рассвета лженаук, заметных исследований по оптике не было, а если и были, то их сожгли. Отметим лишь тот факт, что в этот период, где-то в 1285 году, итальянцем СальвиноД’Армате были изобретены очки для зрения. Поэтому мы опустим данный период.
Далее в западной Европе наступает эпоха Возрождения — период, характеризующийся общим подъемом экономики, культуры, техники и борьбой прогрессивных мировоззрений с схоластикой средневековья.
Однако многие ученые все еще продолжают считать, что скорость распространения света бесконечна. Среди них были такие известные ученые как, скажем, Декарт, Кеплер и Ферма.
Но некоторые, например Галилей, верили, что свет обладает конечной скоростью. Галилей даже пытался измерить ее.
В дальнейшем, Рене Декарт одним из первых предложил использовать для измерения скорости света огромные расстояния (например, астрономические), на преодоление которых свету потребуется значительное время.
Исторически первое экспериментальное определение скорости света в вакууме в 1676 году предпринял датский астроном Олаф Рёмер. К этому времени почти все астрономы были вооружены телескопами того самого Галилея, и с завидным постоянством наблюдали за четырьмя спутниками Юпитера — Ио, Европой, Каллисто и Ганимедом. Они даже определили примерный период вращения ближайшего к Юпитеру спутника — Ио, который составил около 42-х часов.
Рёмер, как и все ученые, также наблюдал за этим спутником и, примерно через полгода после начала наблюдений, обнаружил странную вещь. Оказалось, что момент затмения Ио запаздывает относительно вычисленного почти на 11 минут. Дальнейшие его наблюдения показали, что иногда Ио появляется с запаздыванием, а иногда с опережением, но всегда на 11 минут. Рёмер объяснил это опоздание конечностью скорости распространения света. Он рассуждал так: поскольку за полгода Земля переместилась из положения 1 в положение 2, то надо учитывать время, необходимое для того, чтобы свет прошел добавочное расстояние, примерно равное диаметру земной орбиты, а в те времена он уже был более-менее известен.
Так вот, просто поделив диаметр Земли на 22 минуты Рёмер получил, что скорость света составляет 220 000 км/с, примерно на треть не досчитавшись до истинного значения.
После Рёмера, а точнее в 1729 году, английский астроном Джеймс Брэдли, наблюдая за звездой гамма-дракона (Этамин), заметил, что данная звезда изменяет свое положение на небосклоне из-за движения Земли вокруг Солнца (эффект аберрации). Бредли решил, что из данного эффекта также можно вычислить скорость света. Сделав необходимые математические вычисления, он получил, что скорость света составляет примерно 301 000 км/с, что уже в пределах точности 1% от известной нам сегодня величины.
В те времена существовало две различные теории о том, что такое свет, которые возникли практически одновременно.
Первая теория, именуемая корпускулярной теорией света, связана с именем небезызвестного нам Исаака Ньютона, который считал, что свет — это поток частиц, идущих во все стороны.
Вторая теория света, волновая, была разработана Гюйгенсом, который считал свет волной, которая распространяется в какой-то гипотетической среде — светоносном эфире, который заполняет все пространство и проникает во внутрь любых тел.
И обе этих теории существовали довольно длительное время. И лишь авторитет Ньютона позволял переманивать ученых на сторону корпускулярной теории.
Эта неоднозначность в выборе теории света связана с тем, что известные в то время законы распространения света могли объясняться обеими теориями.
Например, прямолинейное распространение света и образование резкой тени за предметами, можно объяснить только на основе корпускулярных взглядов, согласно которым прямолинейное распространение света является просто следствием из закона инерции.
Но в тоже время, корпускулярная теория не могла объяснить, почему тогда световые пучки, пересекаясь в пространстве, не рассеиваются, а продолжают независимое движение. Волновая же теория это легко объясняла.
Однако в начале 19 века все меняется — открываются два новых световых явления, которые присущи только волновым процессам — дифракция и интерференция. Первое состоит в том, что свет способен огибать препятствия, соизмеримые с длиной волны, а второе — в явлении усиления или ослабления света при наложении световых пучков друг на друга.
Казалось бы, победа сторонников волновой теории уже близка. Тут еще и Максвелл публикует свою теорию электромагнетизма, в которой указывает на то, что свет является частным случаем электромагнитной волны. А после обнаружения Герцем этих самых волн, вообще не остается никаких сомнений в том, что свет имеет электромагнитную (а значит и волновую) природу.
Теперь, сторонники электромагнитной природы света из уравнений Максвелла могли легко посчитать значение скорости света из значений электрической и магнитной проницаемости среды, что и было сделано в 1907 году, уточнив значение скорости света до 299 788 км/с.
Но не все так просто в мире физики. В начале 20 века опять меняется представление о природе света. Оказалось, что отвергнутая корпускулярная теория имеет право на жизнь, ведь, например, при излучении или поглощении свет ведет себя подобно потоку частиц, что и продемонстрировал Лебедев в своих опытах с крутильными весами.
Возникла необычная ситуация: с одной стороны явления интерференции и дифракции по-прежнему можно объяснить только на основе волновых представлений о свете, а явления излучения и поглощения света только на основе корпускулярных. Поэтому, было решено в одних случаях рассматривать свет, как поток частиц, а в других — в виде электромагнитной волны. В настоящее время это называется корпускулярно-волновым дуализмом.
В 1905 году Альберт Эйнштейн создает свою специальную теорию относительности, где заявляет, что скорость света в вакууме — это константа и не зависит вообще ни от чего. Наоборот, все в мире относительно, а скорость света и есть та величина, относительно которой относительны все остальные вещи в нашем мире.
Однако точно определить скорость света все еще не могли. И весь 20 век ученые продолжали искать цифры после запятой в значении скорости света.
Здесь стоит обратить внимание на опыт американского физика Альберта Абрахама Майкельсона, который для более точного измерения скорости света использовал вращающуюся призму.
В 1924–1927 годах Майкельсон разработал схему, в котором луч света посылался с вершины горы Вильсон на вершину Сан-Антонио (расстояние порядка 35 км). В качестве вращающегося затвора было использовано вращающееся зеркало, изготовленное с чрезвычайной точностью и приводимое в движение специально разработанным высокоскоростным ротором, делающим до 528 оборотов в секунду. Изменяя частоту вращения ротора, наблюдатель добивался возникновения в окуляре устойчивого изображения источника света. Знание расстояния между установками и частоты вращения зеркала позволяли вычислить скорость света. Начиная с 1924 года и до начала 1927 года было проведено пять независимых серий наблюдений, повышалась точность измерения расстояния и частоты вращения ротора. Средний результат измерений составил 299 798 км/с. Результаты же всех измерений Майкельсона можно записать как 299796 ± 4 км/с.
В 1975 году Генеральная ассамблея мер и весов рекомендовала использовать в качестве значения скорости света в вакууме величину, равную 299 792 458 м/с, с абсолютной погрешностью ± 1,2 м/с.
Естественно предположить, что при решении задач по физике, такая большая точность не нужна, и будем пользоваться ее приближенным значением — 3 × 10 8 м/с.
Как оказалось, дальнейшее повышение точности измерений скорости света стало невозможным. Ограничивающим фактором стала величина неопределённости реализации определения метра, действовавшего в то время. Проще говоря, основной вклад в погрешность измерений скорости света вносила погрешность эталона метра. Исходя из этого, а также учитывая другие соображения, XVII Генеральная конференция по мерам и весам в 1983 году приняла новое определение метра, положив в его основу рекомендованное ранее значение скорости света и определив метр как расстояние, которое проходит свет в вакууме за промежуток времени, равный 1/299792458 секунды.
В заключение хотелось бы напомнить о том, что было известно о свете раньше из курса физики.
При первоначальном ознакомлении с оптическими явлениями в 8 классе было введено понятие светового луча — линии, указывающей направление распространения света, перпендикулярной фронту волны.
На основе определения светового луча и строилось изучение геометрической оптики — раздела оптики, в котором изучаются законы распространения света в прозрачных средах и законы его отражения от зеркальных поверхностей.
Так же стоит отметить, что одним из основных положений геометрической оптики является положение о прямолинейности распространения света.
Тема урока: Скорость света. Развитие представлений о природе света.
Цель урока: обеспечение восприятия и осмысления сущности природы света.
Оборудование: мультимедийный проектор, презентация к уроку, раздаточный материал.
Оформление: на доске написана дата и тема урока, столы расставлены для работы в группах (по 5-6 учащихся).
Подготовка к уроку: формируются группы, на столах рабочий материал (архив с необходимой литературой, документами и задание, которое НО должно выполнить). Учитель объясняет цели и задачи урока. В течение отведенного времени группы готовят задание.
Ход урока
I. Вводная часть урока
1. Организационный этап (1 мин)
Класс делится на 5 заранее сформированных учителем групп (научные общества (НО)), в каждой из которых есть руководитель НО, литературный сотрудник, научный сотрудник. Группы получают задание и необходимые для его выполнения источники информации.
2. Актуализация мыслительной деятельности (2 мин)
Учитель. Всем добрый день, садитесь!
Как прекрасен этот мир, наполненный светом! А что для вас свет? Какие ассоциации у вас вызывает слово свет? (на экране листаются слайды презентации с №1-8 с музыкальным сопровождением (при нажатии гиперссылки)).
Учитель. Свет - это лучистая энергия, воспринимаемая глазом, делающая мир видимым.
В жилище наше свет проник.
Как он родился и возник?
В его природе есть секрет,
И велся спор немало лет.
3. Цель и задачи урока (2 мин)
Тема нашего урока сегодня
На экране слайд №9:
Тема: Скорость света. Развитие представлений о природе света.
На экране слайд №10:
Цель: восприятие и осмысление сущности природы света
Давайте поставим перед собой проблему, которую в конце урока мы должны решить.
На экране слайд №11:
Проблема: выяснить природу света
На экране слайд №12:
Узнать о том вкладе, который внесли ученые разных стран в развитие представлений о природе света (для решения этой задачи мы отправимся в виртуальную научную командировку).
Сделать выводы о природе света на основании полученной информации (эту задачу вы будете решать, выступая в передаче "Очевидное и невероятное" с результатами своей научной командировки).
Создать опорный конспект "Развитие взглядов на природу света". У каждого из вас на столе лежит матрица ОК, который вы должны дополнить (эту задачу вы будете решать в течение всего урока).
II. Основная часть урока
1. Самостоятельная работа учащихся в группах (10 мин, подготовка учащихся к выступлениям НО):
Страна: Дания, ученый: Олаф Рёмер, 1676 г.- астрономический метод измерения скорости света
Руководитель НО (сообщает, где побывали)
Литературные сотрудники (отбирают материал об ученом)
1 ученик. Наше НО побывало в Дании. Мы работали в Академии наук в том отделе, где собраны документы об Олафе Рёмере (1644-1710гг), который измерил скорость света астрономическим методом (на экране слайд №14).
3 ученик. В 1676г., наблюдая затмение спутника Юпитера Ио, Рёмер обнаружил. Что когда земля через полгода переходит на другую сторону от Солнца, более удаленную от Юпитера, то Ио появляется на 22 минуты позже рассчитанного времени. Эта задержка объяснялась увеличением расстояния от Юпитера до Земли. Зная размер земной орбиты и время запаздывания, Рёмер рассчитал скорость распространения света (на экране слайд №15: по щелчку по гиперссылке "схема метода", слайд №16 - схема лабораторного метода во весь экран). C = 300000 км/с (после дополнений учителя по щелчку на слайде №15 появляется вывод)
Страна: Франция, ученый: Физо Арман Ипполит Луи, 1849г.- лабораторный метод измерения скорости света
1 ученик. Наше НО побывало во Франции. Мы работали в Парижской Академии наук, в том отделе, где собраны документы об Армане Физо, который лабораторным методом измерил скорость распространения света (на экране слайд №17).
2 ученик. Физо (1819-1896гг)-французский физик. В 1863 году стал профессором Политехнической школы в Париже. Первым серьезным достижением Физо в оптике были опыты по интерференции света. В 1849 году поставил классический опыт по определению скорости света. Сконструировал ряд приборов: индукционную катушку. Интерференционный спектроскоп; исследовал кристаллы, занимаясь фотографией. В 1875 году был избран членом Лондонского королевского общества, в 1866 году награжден медалью Румфорда (на экране слайд №18).
3 ученик. По схеме: впервые скорость света лабораторным методом удалось измерить И.Физо в 1849г.
(после дополнений учителя по щелчку на слайде №20 появляется вывод)
Страна: Англия, ученый: Исаак Ньютон, теория о природе света
1 ученик. Наше НО побывало в Англии. Мы работали в Английской Академии наук в отделе, где собраны документы о И.Ньютоне:(на экране слайд №22)
2 ученик. Ньютон Исаак (1643-1727гг) - английский математик, механик, астроном и физик, создатель классической механики. Член (1672г) и президент (1703г) Лондонского Королевского общества. Фундаментальные труды "Математические начала натуральной философии" (1687г) и "Оптика" (1704г). Открыл дисперсию света, исследовал интерференцию и дифракцию. Развил корпускулярную теорию света. Построил зеркальный телескоп. Сформулировал основные законы классической механики. Открыл закон всемирного тяготения, дал теорию движения небесных тел. Создал основы небесной механики (на экране слайд №23).
3 ученик. Ньютон был сторонником корпускулярной теории света - свет представляет собой поток частиц-корпускул, идущих от источника во все стороны. Эта теория легко объясняла прямолинейное распространение, отражение и преломление света.
Выдающийся ученый Ньютон обладал большим авторитетом среди своих коллег, и поэтому большинство из них поддерживали корпускулярную теорию, считая, что свет распространяется как поток частиц, а не волна (на экране слайд №23- по щелчку появляется вывод, по второму щелчку - рисунок).
Четвертое НО:
Страна: Голландия, ученый: Христиан Гюйгенс, теория о природе света
1 ученик. Мы побывали в Голландии:(на экране слайд № 24)
2 ученик. Х.Гюйгенс (1629-1695гг) - голландский математик, физик, астроном. Изобрел маятниковые часы со спусковым механизмом, установил законы колебаний физического маятника. Создал и опубликовал волновую теорию света. Усовершенствовал телескоп, сконструировал окуляр, открыл кольцо у Сатурна и его спутник Титан. Был избран членом Лондонского Королевского общества. Часть его трудов: результаты исследования об упругом ударе и центробежной силе были напечатаны уже после смерти (на экране слайд №25).
3 ученик. Х.Гюйгенс выступал против корпускулярной теории света. Волновая теория света Гюйгенса объясняла такие оптические явления как интерференция и дифракция, которые не могла объяснить корпускулярная теория. Согласно волновой теории Гюйгенса свет представляет собой волну, распространяющуюся в особой гипотетической (упругой) среде-эфире, которая заполняет все пространство и все тела (на экране слайд №25- по щелчку появляется вывод, по второму щелчку - рисунок).
Страна: Англия, ученый: Томас Юнг, развитие волновой теории света
Страна: Франция, ученый: Огюстен Жан Френель, развитие волновой природы света
1 ученик. Мы побывали в Англии:и побывали во Франции (на экране слайд №26)
2 ученик. Юнг Томас (1773-1829гг) - английский физик. В 21 год (1794г) стал членом Королевского общества. Получил степень доктора медицины. Открыл в Лондоне частную практику. Исследования Юнга в области оптики легли в основу его статьи "Механизм глаза" (1800г), в которой он дал объяснение природе аккомодации, астигматизма и цветового зрения. Был назначен профессором Королевского института. Один из создателей волновой теории света. В 1803 году объяснил явление интерференции света. Высказал гипотезу о поперечности световых колебаний. Измерил длины волн света разных цветов. В теории упругости Юнгу принадлежат исследования деформации сдвига (на экране слайд №27 - по первому щелчку появляется фотография).
3 ученик. Т.Юнг впервые ввел понятие "интерференции". Интерференцию Юнг открыл, наблюдая это явление для водяных волн. Результаты своих исследований по оптике Юнг доложил на ученом заседании Лондонского Королевского общества, а также опубликовал их в начале 19 века. Но, не смотря на убедительность работ Юнга, никто не хотел их признавать т.к. это означало отказаться от привычных взглядов и, кроме того, выступить против авторитета Ньютона. На работы Юнга не обратили внимания, а в печати даже появилась статья, содержащая грубые нападки на него.
(после дополнений учителя на слайде №27 по щелчку появляется вывод)
2. Презентация результатов работы НО (15-20 мин):
Учитель. Сейчас мы приступаем к презентации результатов работы своей научной командировки. В начале урока, мы, поставили перед собой проблему - выяснить природу света.
В ходе презентаций не забывайте заполнять шаблон ОК (на столах у учащихся листы с шаблоном опорного конспекта).
Первым большим успехом в изучении природы света было измерение скорости света. Оказалось, что скорость распространения света не бесконечно велика. Проблема измерения скорости света впервые была сформулирована Галилеем (16 век), который поставил вопрос о конечности скорости света. Но он не смог ответить на поставленный им вопрос. Скорость света была, в конце концов, измерена (на экране слайд №21).
I НО: (Дания, Рёмер) - выступления учащихся (слайды презентации №14-16).
Дополнения учителя. Сам Рёмер вследствие малой точности измерений и неточного знания радиуса орбиты Земли получил для скорости света значение 215000 км/с.
II НО: (Франция, Физо) - выступления учащихся (слайды презентации № 17-20).
Дополнения учителя. Более точно скорость света начали измерять после 1960г., когда заработал первый лазер. По современным данным скорость света в вакууме равна значению, которое вы видите на экране (слайд №21) с точностью +(-) 0,2 м/с. Приближенно с = 3*10 8 м/с (необходимо запомнить).
А где вы встречались с этой цифрой? (эта величина, полученная экспериментально, совпадает с величиной предсказанной Максвеллом и экспериментально впервые измеренной Герцем - скоростью электромагнитных волн).
Значение скорости света поможет определить природу света. С давних времен человека интересовала природа света. Были различные легенды, мифы, гипотезы, научные работы.
В 16 веке человек еще не знал природу света. В 17 веке почти одновременно начали свое существование, совершенно различные, теории о том, что такое свет, какова его природа?!
III НО: (Англия, Ньютон) - выступления учащихся (слайды презентации № 22-23).
IV НО: (Голландия, Гюйгенс) - выступления учащихся (слайды презентации №24-25).
Дополнения учителя. Вывод: первая теория утверждала: свет - это поток частиц, идущих от источника по всем направлениям; вторая теория утверждала: свет - это волна, распространяющаяся в особой гипотетической среде - эфире.
V НО: (Англия, Т.Юнг; Франция, О.Френель) - выступления учащихся (слайды презентации №26-27).
Дополнения учителя. Таким образом, поворот был сделан к волновой природе света. Ряд экспериментов проведенных в 19 веке, а также труды Максвелла нашедшие затем подтверждение в опытах Герца, доказали справедливость волновой теории: свет распространяется как электромагнитная волна.
III. Заключительная часть урока
Подведение итогов (5 мин):
Теперь давайте подведем итог:
Какой продукт мы получили? Обратимся к вашим ОК. Обратите внимание, все ли вы выполнили. Давайте сравним ваши опорные конспекты (ОК) с тем, который представлен на экране (слайд презентации №28).
А как же быть с теорией Ньютона? Мысль у него гениальная, что свет можно рассматривать как частицу. Был ли он прав? А он был прав, т.к. в 20 веке представления о природе света начали меняться, когда были открыты квантовые свойства света, ученым пришлось вспомнить о корпускулярной теории.
Какую же природу имеет свет?
Вывод: свет имеет двойственную природу - корпускулярно-волновую (слайд презентации №29, по первому щелчку появляется вывод, по второму щелчку - рисунок).
Свет - это поток частиц; свет - это волна.
"То, что неясно, следует выяснить" (Конфуций). Об этом вы узнаете в дальнейшем (слайды презентации №30-37, звучит музыка после нажатия гиперссылки).
О свет! Ты чудо из чудес
И вызываешь интерес.
Еще не раз умы людей
Займешь теорией своей.
Я хочу всех поблагодарить за хорошую работу. В заключение я прошу вас свое отношение к уроку, как вам было на нем комфортно, легко, солнечно, выразить цветами лучиков солнечного света (на доске прикреплен диск Солнца, вы, пожалуйста, с помощью лучиков (лучики-полоски из самоклеющейся бумаги синего и желтого цветов), которые лежат у вас на столе, определитесь).
Читайте также: