Преломление света. Физический смысл показателя преломления света.
план-конспект урока по физике (9 класс) на тему

                           Открытый урок по физике в 9 классе

МКОУ «Возовская СОШ»  п. Возы,  Поныровского района,  Курской области.

Учитель: Татаренкова Людмила Петровна.

« Преломления света. Физический смысл показателя преломления света.»

Цели урока: организовать деятельность учащихся по:

1) освоению знаний об электромагнитной природе света, преломлении света;       методах научного познания природы - наблюдения, опыты, гипотеза,

следствие;

2) овладению умениями проводить наблюдения природных явлений, описывать и обобщать результаты наблюдений, применять полученные знания для объяснения разнообразных природных явлений, для решения  физических задач;

3)развитию познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в процессе решения физических задач и выполнения экспериментальных исследований; способности к самостоятельному приобретению новых знаний по физике в соответствии с жизненными потребностями и интересами;

4) применению полученных знаний и умений для решения практических задач повседневной жизни.

Тип урока : комбинированный урок.

Формы работы учащихся: фронтальная беседа, наблюдение эксперимента и его объяснение, групповая работа, самостоятельная работа, применение предыдущих знаний в новой ситуации. 

Оборудование

1)Компьютер, мультимедийный  проектор, экран, компьютерный ролик ;

2)Осветитель, полуцилиндрическая пластина, лимб, источник электропитания; карандаш; стакан с водой.

 Демонстрационные опыты:

1)преломление света на границе раздела сред воздух-вода;

2) прохождение света через плоскопараллельную пластинку .

План урока.

1) Организационный этап.

2) Постановка цели и задач урока. Мотивация учебной деятельности учащихся.

3) Актуализация знаний.

4) Первичное усвоение новых знаний.

5) Первичная проверка понимания

6) Первичное закрепление

7) Контроль усвоения, обсуждение допущенных ошибок и их коррекция.

8) Информация о домашнем задании, инструктаж по его выполнению

9) Рефлексия (подведение итогов занятия)

                                                Ход урока.

1)Организационный момент:

Приветствие. Проверка готовности учащихся к уроку. Создание в классе атмосферы психологического комфорта.

2)Постановка целей урока, мотивация деятельности учащихся:

Мы знаем, что свет в однородной среде распространяется прямолинейно.

А что будет происходить со светом,  если его пропустить через прозрачную среду?

Эксперимент:

Установим наклонно карандаш в сосуде с водой. Если посмотреть на сосуд сбоку, то можно заметить, что часть карандаша, находящаяся в воде, кажется сдвинутой в сторону. Почему?

Учащиеся выдвигают гипотезы. После обсуждения предположений приходим к правильному ответу.  (Преломление света.)

Что вы уже знаете о преломлении света?

Что необходимо узнать на уроке?

Чему нужно научиться на уроке?

Явление преломление и его законы мы уже рассматривали в 8 классе, а сегодня изучим новые физические величины: абсолютный и относительный показатели преломления.

Записываем в тетрадях  тему рока: «Преломление света. Физический смысл показателя преломления».

Теперь вы знаете, что свет представляет собой электромагнитные волны определённого диапазона частот. Опираясь на знания о природе света, вы сможете понять физическую причину преломления и объяснить многие другие связанные с ним световые явления.

 3) Актуализация знаний.

Учитель выводит на экран рисунок (слайд 11 ) и организует обсуждение по вопросам.

1.Покажите луч падающий, луч преломленный, угол падения, угол преломления?

2.Дать определение угла падения, угла преломления.

4) Первичное усвоение новых знаний.

1.  Видеоролик  «Преломление света» (слайд 7)

После просмотра видеоролика формулируется вопрос.

 2. Почему свет изменяет свое направление на границе раздела двух сред?

(преломление лучей света происходит на границе прозрачных сред, в которых свет распространяется с разными скоростями)

 3.Давайте вспомним закон преломления света.

На экране высвечиваются по мере формулировка закона : (слайд10)

А) Падающий луч,  луч  преломленный и перпендикуляр, восставленный в точке   падения, лежат в одной плоскости. 
Б) Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных двух сред:

Sin α/sinβ=n2,1

4.Лабораторная работа.

 а) проводится опыт «преломление света» (слайд9)

Подчеркиваю, что при переходе света из среды менее оптически плотной в более плотную угол  преломления меньше угла падения.

Лимб с полуцилиндром поворачиваю на 1800 так, чтобы свет падал на цилиндрическую поверхность. Измерив величины углов падения и преломления, делаю вывод о том, что при прохождении света из более оптически плотной среды в среду менее плотную угол преломления больше угла падения.

    б) исследование закономерностей преломления света:

1) измеряют несколько раз углы падения и получают соответствующие им углы преломления.

2)заполняют таблицу.

После заполнения таблицы и выполнения необходимых вычислений делают вывод о том, что отношение  sin α/ sin β для двух данных сред есть величина постоянная.

Затем прозрачный полуцилиндр поворачивают так, чтобы луч падал на выпуклую поверхность и, попадая на границу плоской стороны полуцилиндра с воздухом, не преломляются.

5. Определение относительного показателя преломления свет . (слайд15,16,17 18,19,20)

n 2.1- относительный показатель преломления второй среды по отношению к первой

Физический смысл относительного показателя преломления заключается в том, что он показывает, во сколько раз меняется скорость света при переходе из одной среды в другую.

6.Дается определение абсолютного показателя преломления света и формула

Какая среда называется  более оптически плотной?  Менее  оптически плотной?

n=c/v

Записывают формулу в тетрадь.

Физический смысл абсолютного показателя преломления заключается в том, что показывает, во сколько раз меняется скорость света при переходе из вакуума в среду.

Значение абсолютного показателя преломления любого вещества больше единицы,  так как скорость света в любом веществе меньше скорости света в вакууме.

Используя полученные знания, запишите новый вид закона преломления света: (слайд13)

Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных двух сред, равная отношению скоростей света в этих средах:

Sin α/sinβ=n2 ,1=v2/v1

Лучи падающий, преломлённый и перпендикуляр, проведенный к границе раздела двух сред в точке падения луча, лежат в одной плоскости.

7.История открытия закона. (слайд21)

Закон преломления света был установлен опытным путем в XVII веке голландским учёным  Снеллиусом  в 1621 году.    Преломление света при переходе из одной среды в другую вызвано различием в скоростях распространения света в той и другой среде. Это было доказано французским математиком  Пьером Ферма и голландским физиком  Христианом Гюйгенсом.

Скорость света в любом веществе меньше скорости света в вакууме. Причиной уменьшения скорости света в среде является взаимодействие световой волны с атомами и молекулами вещества. Чем сильнее взаимодействие, тем больше оптическая плотность среды,  и тем меньше скорость света.     Среду с меньшим абсолютным показателем преломления принято называть оптически менее плотной средой.

     Абсолютный показатель преломления определяется скоростью распространения света в данной среде, которая зависит от физического состояния среды, т. е. от температуры вещества его плотности, наличия в нем упругих напряжений. Показатель преломления зависит также и от характеристик самого света.

     2. Сообщения  обучающихся.

Историческая справка о законе преломления.

Древнегреческие ученые Аристотель, Птолемей доказали, что при переходе из менее плотной среды в более плотную световой луч отклоняется от вертикали к поверхности раздела двух сред на меньший угол, чем падающий. В XVII веке Рене Декарту удалось установить закон преломления света. Лишь в 1662 году появилось строгое доказательство закона преломления, принадлежащее Пьеру Ферми .

Максимальной скоростью распространения взаимодействия является скорость света в вакууме. Физической величиной, характеризующей уменьшение скорости света в вакууме, является абсолютный показатель преломления среды. Абсолютный показатель преломления среды – физическая величина, равная отношению скорости света в вакууме к скорости света в данной среде. Абсолютный показатель преломления определяется скоростью распространения света в данной среде, которая зависит от физического состояния среды, т.е. от температуры, вещества его плотности, наличия в нем упругих напряжений. Показатель преломления зависит также от характеристик самого света. Для красного света он меньше, чем для зеленого, а для зеленого меньше, чем для фиолетового. Поэтому в таблицах значений показателей преломления для разных веществ обычно указывается, для какого света приведено данное значение n и в каком состоянии находится среда. В большинстве случаев приходится рассматривать переход света через границу воздух – твердое тело или воздух – жидкость, а не через границу вакуум – среда. Однако абсолютный показатель преломления  твердого или жидкого вещества отличается от показателя преломления того же вещества относительно воздуха незначительно.

Из закона преломления следует, что если скорость распространения волн во второй среде меньше, чем в первой, то угол преломления  меньше угла падения  и преломленный луч приближается к перпендикуляру. Если луч света падает из оптически менее плотной среды, то угол преломления оказывается меньше угла падения. Преломленный луч ближе прижимается к перпендикуляру, чем падающий. Вследствие этого эффекта предметы, находящиеся в воде, кажутся расположенными на меньшей глубине, чем в действительности (слайд24). Если луч света падает из оптически более плотной среды, то угол преломления оказывается больше угла падения. А не наблюдали ли вы природные явления, которые объясняются этим законом?

3.Сообщение о радуге и гало. Объяснение природных явлений с точки  зрения физики. (слайд 22-25)

Радуга – это непрерывный спектр солнечного света, образованный разложением света в каплях дождя как в призмах. Из дождевых капель под разными углами преломления выходят разноцветные световые пучки. Наблюдатель, находясь вне дождевой зоны, видит над горизонтом примерно на расстоянии 1-2 км радугу (в зоне дождя) в виде разноцветных дугообразных полос на фоне дождевых облаков, освещаемых Солнцем. Верхняя полоса радуги – красная – находится не выше 42 градусов над горизонтом, нижняя полоса – фиолетовая, а между ними располагаются все остальные участки спектра. В это время Солнце находится невысоко над горизонтом за спиной наблюдателя, а центр радуги – под горизонтом. Чем выше Солнце над горизонтом, тем меньшую часть радуги мы видим. Если Солнце поднялось выше 43 градусов над горизонтом, то радуга не видна, в летний полдень она тоже не видна. Но если подняться высоко над земной поверхностью, то можно увидеть все радужное кольцо. При солнечном освещении радугу можно наблюдать иногда в брызгах водопада или фонтана, при работе поливочной машины. Удается видеть радугу на росе, покрывающей траву, – это так называемая росная радуга. Одну из первых попыток объяснить радугу как естественное природное явление сделал в 1611 г. итальянец Антонио Доменико. Его объяснении е противоречило библейскому, поэтому он был отлучен от церкви и приговорен к смертной казни, но в тюрьме помер, не дождавшись казни; его тело и рукописи были сожжены. Более полное объяснение дал французский ученый Рене Декарт в 1637 году; он опирался на идеи Доменико и законы преломления и отражения света в капельках дождя, но раскрыть, почему радуга цветная, а не черно-белая ученый не смог. Через 30 лет теория Декарта была дополнена английским физиком И.Ньютоном знаниями об явлении дисперсии.

Также одним из красивейших явлений природы является – гало. Если Солнце или Луна просвечивает через тонкие перисто-слоистые облака, состоящие из ледяных кристалликов на небе могут появиться световые явления – гало. Наиболее часто они имеют вид двух радужных кругов вокруг Солнца. Иногда виден горизонтальный круг, проходящий через Солнце; могут возникнуть на небе светлые дуги, столбы. Все формы гало – результат преломления солнечных или лунных лучей в ледяных кристалликах облака. Для возникновения гало необходимо, чтобы между Солнцем и наблюдателем была легкая пелена перистых облаков высокого яруса, состоящая из мельчайших ледяных кристалликов в форме шестигранных столбиков.

5) Первичная проверка понимания

- Чем обусловлено преломление света на границе двух прозрачных сред?

- От чего зависит абсолютный показатель преломления?

- В каком случае относительный показатель преломления  больше и меньше единицы?

6) Первичное закрепление

Упр.44 №1-3

7) Контроль усвоения, обсуждение допущенных ошибок и их коррекция.

                                                        Тест

                                                                1 вариант

1.В однородной прозрачной среде свет распространяется:

  а) прямолинейно, б) криволинейно, в) преломляется.

2. На границе раздела двух сред свет частично:

   а) отражается, б) преломляется, в) отражается и преломляется.

3. При переходе из вакуума в среду скорость света:

    а) уменьшается в п раз, а) увеличивается в п раз,   в) не изменяется.

4.  В каком случае угол падения равен углу преломления?

        а) Только когда показатели преломления сред одинаковы,

        б) Только тогда когда падающий луч перпендикулярен к поверхности     раздела сред,

         в) Когда показатели преломления сред одинаковы: падающий луч перпендикулярен к поверхности раздела сред.

  5.  Более оптически плотная та среда, в которой ...

      а) скорость света меньше чем в вакууме,

      б) скорость света больше чем в вакууме,

                в) скорость света равна скорости света в вакууме.

                                                  2 вариант

1. Скорость распространения  электромагнитных волн в вакууме равна:

             а) 200 км/ч,    б) 300000000 м/с,  в)301 м/с.

2. Свет – это:

 а) Электромагнитные волны, способные вызывать у человека зрительные ощущения,

 б) волны, которые распространяются только в пределах прямой видимости,            в) линия, вдоль которой распространяется энергия световой волны.

3.  Назовите явления, вызванные прямолинейным распространением света:

   а) отражение света, б) образование тени,  в) преломление света.

4. В каком случае угол падения, отражения и преломления между собой равны?

 а) когда свет падает перпендикулярно границе раздела двух сред,

 б) такого не может быть,

 в) когда вторая среда имеет большую оптическую плотность.

 5. Если угол падения луча на поверхность раздела двух сред уменьшается, 
      то относительный показатель преломления этих сред:

 а) уменьшается, б) увеличивается, в) не меняется.

8) Информация о домашнем задании, инструктаж по его выполнению

1.§48

2.Домашний эксперимент:

Положите на дно пустого не прозрачного стакана монету или другой небольшой предмет. Подвинем стакан так, чтобы центр монеты, край стакана и глаз находились на одной прямой. Не меняя положения головы, будем наливать в стакан воду. По мере повышения уровня воды дно стакана с монетой как бы приподнимается. Монета, которая ранее была видна лишь частично, теперь будет видна полностью. Эти явления объясняются изменением направления лучей на границе двух сред — преломлением света.

9) Рефлексия (подведение итогов занятия) 

- Что нового я узнал (-а) на уроке?

- Чему я научился (-ась) на уроке?

- Достиг (-ла) ли я поставленных целей урока?

-Появилось ли у меня желание ещё больше узнать о преломлении света?