Разработка урока "Дисперсия света"
план-конспект урока

Тема урока: «Дисперсия света»

Группа АМ-108 «Автомеханик»

Дата: 21.10.2017г.

Цели урока:
Образовательная:

• дать понятие  дисперсии света;
• объяснить явление дисперсии;
• объяснить происхождение цветов окружающих нас тел;
• показать связь физики с другими общеобразовательными и специальными учебными предметами
  Развивающая: 

• продолжить формирование умений устанавливать причинно-следственные связи между фактами, выдвигать гипотезы, их обосновывать и проверять достоверность.

Воспитательная:

• продолжить формирование познавательного интереса к предмету «Физика»; коммуникативных умений.

Задачи урока:

• используя методы научного познания, объяснить природу дисперсионного спектра, применять полученные знания к объяснению атмосферных оптических явлений;
• формировать исследовательские умения: получать явление дисперсии, устанавливать причинно-следственные связи между фактами, выдвигать гипотезы, их обосновывать и проверять достоверность;
• формировать эмпатические качества учащихся через эвристические приемы работы, реализовать потребности подростка  в общении, способствовать развитию качеств сотрудничества, мотивации в изучении физики;
• продолжить формирование образных и логических умений учащихся: анализировать, рассуждать, объяснять понятия, преобразовывать и творчески реконструировать учебный материал.

Тип урока: изучение нового материала

Метод организации: индивидуальный, фронтальный, групповой.

Материальное обеспечение: Компьютер, проектор, экран (для демонстрации презентации по данному уроку). набор лабораторного оборудования «Оптика» спектральный круг, светофильтры, лист бумаги с 7 цветными кругами (каждый круг окрашен в один из 7 цветов спектра);

презентация по теме: “Дисперсия света”

Время проведения:  45 минут.         

Место проведения: кабинет физики.

Методы обучения:

Принцип организации учебного процесса – урок-исследование.

Педагогическая технология  – проектно-исследовательский метод, деятельностный подход, исследовательская, диалогическая деятельность

По организационным формам – индивидуальная, групповая.

По типу управления познавательной деятельности – под руководством преподавателя, самостоятельная работа.

По подходу к ребенку – личностно-ориентированное, свободное воспитание.

По преобладающему методу обучения – методы организации и осуществления учебно-познавательной деятельности, методы стимулирования и мотивации учебной деятельности, методы контроля и самоконтроля.

Технологии применяемые на уроке:  

- технология личностно-ориентированного обучения;

-  здоровьесберегающая технология;

-  поисково-исследовательской деятельности;

-  информационно-коммуникативные технологии.

План урока:

1. Организация урока: постановка задач и цели урока – 3 минут.
2. Повторение теоретического материала – 7 минут.
3. Изучение нового материала – 20 минут.
4. Фронтальный эксперимент-10 минут
5. Первичный контроль усвоения знаний-3 минуты
6. Подведение итогов, домашнее задание, рефлексия – 2 минут.

Ход урока

Организационный момент. (слайд1)

Преподаватель: Сегодня на уроке мы рассмотрим очень интересное и необычное явление, благодаря которому можно видеть наш окружающий мир цветным. А почему мы можем с вами видеть красивые цвета, удивительные картины? Почему мир дарит нам целую гамму различных по красоте и неповторимости пейзажей? Ответ на эти вопросы вы сами дадите в конце урока.

Свет имеет еще много тайн. Одна из них – явление дисперсии. (слайд 2)

Повторение теоретического материала

Преподаватель: Сегодня мы продолжим разговор о световых явлениях и законах распространения света. Но сначала вспомним, что же мы уже изучили о световых явлениях.

Повторение пройденного материала (фронтальный опрос): (слайд 3)

1. Как свет распространяется в однородной прозрачной среде?
2. Всегда ли свет распространяется прямолинейно? В каких случаях нет?
3. Закон преломления света.
4. Нарисовать ход лучей в призме.
5. Оптически плотная среда – что это за среда?
6. Показатель преломления среды.
7. Связь частоты света со скоростью его распространения.
8. Связь показателя преломления среды со скоростью света.

Изучение нового материала  (слайд 4)

Преподаватель:  Явление дисперсии света первым начал изучать И.Ньютон. Эта его работа считается одной из важнейших его научных заслуг. Недаром на его надгробном памятнике, поставленном в 1731 году, есть слова: «Он исследовал различие световых лучей и появляющиеся при этом различные свойства, чего ранее никто не подозревал»… Занимаясь усовершенствованием телескопов, Ньютон обратил внимание на то, что изображение, даваемое объективом, по краям окрашено. Исследуя окрашенные при преломлении края, Ньютон сделал свои открытия в области оптики. Итак, что же сделал Ньютон?  (слайд 5)

Если внимательно присмотреться к прохождению света через треугольную призму, то можно увидеть, что разложение белого света начинается сразу же, как только свет переходит из воздуха в стекло. Пучок солнечного света проходил в затемненную комнату через маленькое отверстие в ставне. Падая на стеклянную призму, он преломлялся и давал на противоположной стене удлиненное изображение с радужным чередованием цветов.  Эту радужную полоску Ньютон назвал спектром (от лат. слова spectrum - “вuдение”). В описанных опытах использовалась призма, изготовленная из стекла. Вместо стекла можно взять и другие прозрачные для света материалы. Замечательно, что этот опыт пережил столетия, и его методика без существенных изменений используется в лабораториях до сих пор.

 В газете “Нью-Йорк Таймс” была опубликована статья сотрудника философского факультета университета Нью-Йорка Роберта Криза и историка Брукхевенской Национальной Лаборатории Стони Брук, которые провели опрос среди американских физиков, чтобы определить 10 красивейших экспериментов за всю историю этой науки. И данный опыт Исаака Ньютона вошел в эту десятку красивейших опытов.

Фронтальный эксперимент Воспроизведем опыт Ньютона (слайд 6)

Обучающиеся проводят эксперимент на местах по следующему плану: взять в одну руку экран со щелью и расположить его на расстояние вытянутой руки на фоне лампы дневного света, между щелью и глазом поместить призму или плоскопараллельную пластину и посмотреть через косые грани пластины на освещенную щель экрана; если спектр не виден, то надо повернуть голову вместе с пластиной в сторону преломляющего угла.

Проанализируем опыт

1. Что вы наблюдаете?

2. Перечислите цвета видимого вами спектра.

3. Какие лучи отклоняются сильнее от своего первоначального пути (сильнее преломляются)?

4. Призма из какого стекла сильнее отклоняет лучи?

Сделайте выводы.

Преподаватель:  Проделав опыт, Ньютон сделал вывод, что белый свет состоит из семи цветов. Их совместное действие дает нам ощущение белого света, а после прохождения через призму эти цвета разделяются. Ньютон доказал это, направив эту радужную полосу на вторую призму и получив опять белый свет.(слайд 7)

Раскладывать свет на цвета люди научились давно, они использовали для этого стеклянные призмы. Аристотель объяснял появление цветов тем, что, проходя через призму, свет смешивается с тьмой и окрашивается в разные цвета. Немного темноты, добавленной к свету, дает красный свет. Большое ее количество - фиолетовый. Эта теория господствовала в науке долгое время. Но, продолжая проводить свои опыты, Исаак Ньютон изумительно просто опроверг теорию Аристотеля. Он направил на призму красный свет и тот, пройдя через призму, не изменяет окраску, и новых цветов не появилось.

(Демонстрация: направляем на призму свет, пропущенный через красный светофильтр и синий светофильтр).(слайд 8)

Значит, призма не раскрашивает белый свет, а разделяет его на содержащиеся в нем простые составные цветовые части. Разложение белого света есть следствие дисперсии. (слайд 9)

– В чем состоит особенность прохождения светового пучка через призму?
1 вывод Ньютона: свет имеет сложную структуру, т.е. белый свет содержит электромагнитные волны разных частот.
2 вывод Ньютона: свет различного цвета отличается степенью преломляемости, т.е. характеризуется разными показателями преломления в данной среде. (слайд 10)

Наиболее сильно преломляются фиолетовые лучи, меньше всего – красные. Совокупность цветных изображений щели на экране и есть непрерывный спектр. Исаак Ньютон условно выделил в спектре семь основных цветов:
Порядок расположения цветов просто запомнить по аббревиатуре слов: каждый охотник желает знать, где сидит фазан. Резкой границы между цветами нет.
Различным цветам соответствуют волны различной длины. Никакой определенной длины волны белому свету не соответствует. Тем не менее, границы диапазонов белого света и составляющих его цветов принято характеризовать их длинами волн в вакууме. Таким образом, белый свет – это сложный свет, совокупность волн длинами от 380 до 760 нм. (слайд 11)

Вернемся к опытам Исаака Ньютона. Почему в призме волны делятся? Какое явление наблюдается при прохождении света через призму? ( преломление света) (слайд 12)

Какой цвет в проводимых опытах испытывал наибольшее преломление? ( фиолетовый) Наименьшее преломление? ( красный).

Очевидно, nф > nк. Абсолютный показатель преломления связан со скоростью распространения света в этой среде формулой n=. Следовательно, nф =, nк =.Отсюда, , . Для одной и той же среды:  (слайд 13)

Значит, в одном и том же веществе скорости света для разных частот (или длин волн) различны. Различны будут и показатели преломления. Следовательно, показатель преломления света в среде зависит от его частоты. 

При переходе из одной среды в другую изменяются скорость света и длина волны, частота же, определяющая цвет, остается постоянной. Границы диапазонов белого света и составляющих его цветов принято характеризовать их длинами волн в вакууме. Т. о., белый свет – это совокупность волн длинами от 380 до 760 нм.

Выводы из опытов:  ( слайд 14)

• Скорость света зависит от среды.
• Призма разлагает свет.
• Белый свет – сложный свет, состоящий из световых волн различных цветов.

• При прохождении света через вещество, имеющее преломляющий угол, происходит разложение света на цвета

Проведение физкультминутки электронные физкультминутки для глаз (с музыкальным сопровождением), кистей пальцев рук, дыхательная гимнастика. (слайд 15)

 Первичный контроль усвоения знаний (Физический диктант. Обучающимся необходимо закончить утверждение)

• Призма не изменяет свет, а лишь… (разлагает)
• Белый свет как электромагнитная волна состоит из… (семи цветов)
• Световые пучки, отличающиеся по цвету, отличаются и по … (степени преломляемости)
• Наиболее сильно преломляется … (фиолетовый свет)
• Меньше преломляется… (красный свет)
• Красный свет, который меньше преломляется, имеет … в среде, а фиолетовый … (наибольшую скорость, наименьшую скорость)
• Фиолетовые лучи преломляются сильнее красных, следовательно, …(nф> nк)

• Дисперсия – зависимость … в веществе от частоты волны (скорости света).
• Зависимость показателя преломления света от … (частоты или длины волны) также называется дисперсией. 

Преподаватель: В 1807 году Томас Юнг сделал столь же важное открытие, что белый свет можно получить сложением красного, зеленого, голубого. Рассмотрите данную модель; действительно, сложение красного, зеленого и голубого дает белый цвет. В детстве на уроках рисования вы часто пользовались тем, что при наложении двух цветов получается третий цвет.

Опыт со спектральным кругом. Объясните, почему при вращении круг становится почти белым (слайд 16)

Явление дисперсии света наблюдается не только при прохождении света через призму, но и во многих других случаях преломления.

Одним из красивейших примеров дисперсии является радуга.(слайд 17)

Условия возникновения радуги:

1. Радуга появляется, только когда выглянуло из-за туч солнце и только в стороне, противоположной солнцу.

2. Радуга возникает, когда солнце освещает завесу дождя.
3. Радуга появляется при условии, что угловая высота солнца над горизонтом не превышает 42 градуса.

Объясните, почему возникает радуга, какие явления наблюдаются при этом?. ( в водяной капле происходят следующие оптические явления: преломление солнечного света в водяных каплях, образующихся в атмосфере; дисперсия света, т.е. разложение белого света на цветные лучи; отражение света). (слайд 18)

Действительно, на каплю воды падает белый свет. Преломляясь, луч проходит в каплю и благодаря дисперсии разлагается на составляющие. Свет испытывает многократное внутреннее отражение, но часть энергии при каждом отражении выходит наружу. Вышедшие лучи – цветные. Лучи, испытавшие только одно отражение образуют главную радугу; образование двойной радуги объясняется двумя внутренними отражениями и т.д. Чем больше отражений происходит, тем слабее радуга. Такие же радужные полосы можно наблюдать вокруг фонарей при тумане. Снаружи радуга всегда красная, внутри – фиолетовая.

Увидеть радугу можно и в брызгах водопада, фонтана, на росе и т.д. Радуга бывает и ночью (после ночного дождя, когда из-за туч появляется Луна). Но ночная радуга всегда слабее и наблюдать ее можно достаточно редко).

Вывод: явление радуги связано с явлениями преломления и отражения света. Явление дисперсии сильно увеличивает эффект радуги и позволяет видеть это прекрасное явление природы.

Именно дисперсия объясняет возникновение такого явления, как гало. Это явление можно наблюдать зимой в виде кругов, столбов, крестов вокруг Солнца и Луны. Здесь дисперсия наблюдается в ледяных кристалликах.

Зная, что белый свет имеет сложную структуру, можно объяснить удивительное многообразие красок в природе.

Откуда берется цвет непрозрачных предметов? (слайд 19)

Трава и листья деревьев кажутся нам зелеными потому, что из всех падающих на них солнечных лучей они отражают лишь зеленые, поглощая остальные. Красный томат отражает только красные цвета, остальные же им поглощаются.

Цвета непрозрачных тел определяется цветом тех лучей, которые они отражают. Кстати, человеческий глаз способен различить 250 цветов, которые образуются при смешивании основных цветов.

Лист белой бумаги отражает все падающие на него лучи различных цветов. Лист черной бумаги поглощает все падающие на него лучи различных цветов.

Вне нас нет никаких красок, есть лишь волны разных длин. (слайд  20)

При пропускании белого света через окрашенное стекло оно пропускает тот цвет, в который окрашено. Это свойство используется в различных светофильтрах.

Опыт со светофильтрами

 Нам потребуются:

• Белый лист бумаги с цветными рисунками
• Светофильтры

На лист направить свет через разные светофильтры.

Вывод: Красный светофильтр пропускает только красные лучи, а остальные поглощает, поэтому другие картинки выглядят черными. Взглянем на эти картинки сквозь зеленое стекло. Белый цвет стал зеленым, красный – черным, а зеленый – сохранил свой цвет.

Подведение итогов (слайд 21)

• Призма не изменяет свет, а лишь         раскладывает его на составные    части.      
• Белый свет – совокупность монохроматических волн различных частот.
• Красный свет меньше преломляется, т. к. имеет наибольшую скорость в среде, а фиолетовый – наименьшую, поэтому призма и раскладывает свет.

Выставление оценок за участие в уроке

Домашнее задание  (слайд 22)

1.Эксперимент с творческим отчетом.

Разложите солнечный луч. Поставьте зеркало в воду под небольшим углом. Поймайте зеркалом солнечный луч и направьте его стену. Поворачивайте зеркало до тех пор, пока не увидите спектр. Вода выполняет роль призмы, разлагающей свет на составляющие его цвета.

2. Подготовьте сообщение «Эффект Гало».

Рефлексия (слайд 23)

• Мне понравилось на уроке ...
• Мне не понравилось ...
• Я бы изменил следующее ...
• Я хотел бы ...