Урок физики по теме "Дисперсия света"
методическая разработка по физике (9 класс)

МБОУ СОШ  №2  им. Т.Б.Куулар п.г.т. Каа-Хем

Разработка урока физики

в 9 классе

по теме:

      «Дисперсия света»

Из опыта работы

Учителя физики  

МБОУ СОШ №2 им. Т.Б.Куулар

п.г.т.Каа-Хем,  Кызылского кожууна

Шойдук Анны Анай-ооловны.

февраль, 2009г.

Разработка урока физики  в 9 классе по теме «Дисперсия света».

Тема:  Дисперсия света.

Цель: Изучить явление дисперсии света.

Задачи: а) установить зависимость скорости света (показателя преломления) от частоты световых волн с помощью призмы Ньютона и средств интерактивной доски;  б) объяснить дисперсию света;  в) объяснить разнообразие цветов тел.  

Оборудование: интерактивная доска, компьютер (программа мультимедийной презентации), проектор, электронный учебник «Человек. Биология. 7-9 кл.» или плакат «Строение глаза».

Ход урока:        1. Организационная часть:

Учитель: Здравствуйте! Разрешите начать урок с отрывка из стихотворения  Ф.И.Тютчева:        

Как неожиданно и ярко

На влажной неба синеве

Воздушная воздвиглась арка

В своем минутном торжестве!

Один конец в леса вонзила,

Другим за облака ушла –

Она полнеба обхватила

И в высоте изнемогла.

- Конечно же, вы догадались, что так величественно описывает автор.    

Ученики: Это  радуга.

Учитель: Да. Но речь пойдет не столько о самой радуге, сколько о физическом явлении, в результате которого наблюдается это красивое зрелище природы.  (Слайд №1.)   Это явление называется дисперсия света. Это и есть тема нашего урока.  

Сегодня на уроке мы должны:  1. Изучить дисперсию света с                                            

                                                      помощью призмы Ньютона (слайд №1а)

   2. Объяснить данное явление с точки          

    зрения физики  (слайд №1б).

   3. Выяснить, какие отношения имеют  

    друг другу свет и цвет (слайд №1в).  

                        2. Основная часть:

Слайд №2.

        Учитель: Начнем с имени ученого,  которому мы обязаны за открытие  явления дисперсии света. Это Великий английский ученый Исаак Ньютон.

        В 1666 году он провел очень простой и гениальный эксперимент: пропустил белый свет через стеклянную призму. (Слайд №2а) На экране появились изображения щели, окрашенные в разные цвета.

        Белый свет разложился на составные части!

i: Интерактивный режим: (галерея) 

1. страница:  Разложение белого света на составляющие.
2. страница:  Сплошной спектр видимого излучения.

                                                          к  о  ж  з  г  с  ф

Плавно переходящие друг в друга цветные полосы называются

спектром.  Слово «спектр» в терминологию физики ввел И.Ньютон. Он сначала выделил  всего 5 основных цветов в спектре, затем выделил 10, а потом остановился на цифре 7. Семь основных цветов спектра сочетались (гармонировали) с семью нотами музыкальной гаммы.

        Как можно запомнить очередность цветов спектра?

        Ученики:  Достаточно запомнить простое предложение: «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан» или «Как однажды Жак звонарь голубой стащил фонарь» …

        Учитель:  Почему такая строгая очередность?  Дело в том, что свет – это электромагнитная волна в диапазоне частот от  4*1014Гц  до  8*1014Гц (а длин волн от 800нм до 400нм),   и каждому цвету соответствует своя определенная частота. Так, красному соответствует  4*1014Гц, зеленому – 6*1014Гц, … фиолетовому – 8*1014Гц. (Вернемся к 1 странице!)

1. страница: Разложение белого света на составляющие.

Обратим внимание на то, что стекло неодинаково преломляет  волны разных частот! Сильно преломляется фиолетовый свет, совсем чуть-чуть – красный. Это значит, что показатель преломления среды прямо пропорционально зависит от частоты электромагнитной волны (n ~ ν). Почему?

Вспомните, что такое показатель преломления n?

Ученики:  Показатель преломления n – это отношение скорости света в вакууме к скорости света в веществе  (n=c/v).

Учитель:  Значит, волны разных частот преломляются в веществе неодинаково потому, что их скорости неодинаковы: быстрее всех волн  распространяются красные, а медленнее – фиолетовые.  Т.е. скорость света в веществе обратно пропорционально зависит от его частоты (v ~ 1/ν).

Это можно показать и на графике.

Слайд №2б  и №2в (вывод).

        Учитель:        Так что же такое дисперсия света?  (Определение в учебнике на странице 227 в §57)

        Да, это факт!  Но почему же скорость света в веществе уменьшается? Объясним физику этого процесса:

(Слайд №3 (а, б)). Рассмотрим распространение света в прозрачной среде. Под действием напряженности Е1 электрического поля световой волны валентные электроны атомов среды начинают совершать вынужденные гармонические колебания с частотой, равной частоте колебаний вектора Е1. Колеблющиеся электроны начинают с определенным временем запаздывания излучать вторичные волны той же частоты и напряженности Е2. Результирующая волна (сумма первичной Е1 и вторичной Е2 волн) также запаздывает по сравнению с первичной волной. Чем больше амплитуда вторичной волны, тем больше время запаздывания, тем меньше скорость распространения и больше абсолютный показатель преломления среды.

Слайд №4.

 Учитель:  Дисперсия света позволяет нам объяснить цвет различных тел. Почему кофта красная, брюки черные; лист зеленый, снег белый…?   Это объясняется поглощением и отражением света разными поверхностями.

(Рисование):

Как объяснить, если тело розового или коричневого цвета?

 i: Интерактивный режим: (галерея)

3.страница: Смешивание света разных цветов.

Учитель: Во всем этом разноцветии гениально управляется наш глаз.  Глаз – это очень чувствительный прибор! Как же он различает цвета? Попросим  рассказать об этом Чечек.

        Ученик 1: (Иллюстрация из электронного учебника «Человек. Биология. 7-9 кл.» «Анализаторы. Орган зрения»)

        Если для ответа обратиться к анатомии глаза, то первое, что является бесспорно установленным, это наличие двух видов светочувствительных элементов в сетчатой оболочке нашего глаза: палочек и колбочек. Так называют окончания нервных волокон зрительного нерва за их формы. Число их громадно: около 7 млн. колбочек и более 100 млн. палочек. Палочки более чувствительны к свету, но они не различают цветов, это дело колбочек.  

  С наступлением  вечера  менее светочувствительные колбочки выходят  из  игры, и начинается сумеречное, или палочковое, зрение. Мир представляется нам тогда бесцветным, по поговорке «ночью все кошки серы». Имея достаточно терпения, вы можете проверить это на опыте. С наступлением сумерек, когда  в комнате становится все темней, держите перед глазами цветную картинку. Постепенно пестрые краски на вашей картинке будут темнеть, но все еще можно различить цвета – красный, желтый… и вдруг происходит нечто поразительное: очертания предметов, изображенных на картинке, еще можно ясно различить, но краски исчезли, перед вами картинка в черных и белых тонах, как на фотографии. Что случилось, ведь только что вы видели пестрые краски картинки?  Вышли из строя колбочки, нечувствительные к слабому освещению. Включите свет электрической лампы, и яркие краски вспыхнут перед вами снова.

        У многих животных (собак, коров…), оказалось, что колбочки не развиты или просто отсутствуют. Это означает, что они не различают цвета, а воспринимают весь мир черно-белым.  (Из книги М.И.Блудова «Беседы по физике»)

        Учитель:  Спасибо! И давайте нашим чувствительным приборам, глазам, дадим немного  отдохнуть!

(Зарядка для глаз. 1-2 мин) 

Учитель:  Мы начали урок с радуги! Вернемся к ней. Что мы знаем о радуге?

(Слайд №5.)   Из рисунка видно, что радуга представляет собой окружность конуса, ось которого  ОО1 проходит через солнце и наблюдателя. Точка О – наблюдатель.  Разумеется, наблюдатель видит не всю указанную окружность, а  только ту часть ее, которая находится над линией горизонта.  Положение радуги по отношению к ландшафту зависит от положения наблюдателя по отношению к солнцу, а угловые размеры радуги определяются высотой солнца над горизонтом. При передвижениях наблюдателя указанный конус, а значит, и радуга соответствующим образом перемещаются (по Шиллеру: «Идешь к нему – он прочь стремится»). Поэтому бесполезно охотиться за обещанным горшком с золотом (по поверью), ровно как и бесполезно пытаться пройти под радугой.   Но чем выше наблюдатель, тем большую часть этой окружности над горизонтом можно увидеть. А если наблюдатель находится в самолете, то в этом случае он может увидеть радугу в виде полной окружности.

Слайд №5а.  Нередко над основной радугой возникает еще одна (дополнительная) радуга – более широкая и размытая. Цвета в дополнительной радуге чередуются в обратном порядке: от фиолетового (внешний край) до красного (внутренний край).             

Как возникает радуга, расскажет Чойган.

Слайд №6.

Ученик 2:  В 1571 году  г. Флетчер из Бреслау опубликовал работу, где утверждал, что наблюдатель видит радугу в результате в его глаз световых лучей, каждый из которых испытал двукратное преломление в одной капле дождя и последующее отражение от другой капли дождя (рис.1). Но это было неверное представление.  В начале 17в. итальянец Антонио Доминико предложил другой (правильный) вариант прохождения светового луча к наблюдателю. Он утверждал, что достаточно рассмотреть одну каплю дождя. Изображение радуги формируется в результате того, что световой луч испытывает в капле дождя двукратное преломление и одно отражение (рис.2). В глаз наблюдателя попадает луч СС1. Он образует с исходным лучом А1А угол  γ=42о ; в результате наблюдатель видит радугу  под углом 42о к направлению падающих солнечных лучей.

Слайд №7.  Возникновение дополнительной радуги объяснил Рене Декарт, развивая представления Доминико.  Декарт исходил при этом  из той же схемы, что на рис.2.   В каждой из точек А, В и С световой луч испытывает как преломление, так и отражение. Правда, луч, отраженный в А, а также луч, преломленный в В, не участвуют в формировании изображения радуги и в данном случае интереса не представляют (штриховые линии). Луч, преломленный в точке С, участвует в формировании изображения основной радуги; луч, отраженный в точке С, выходит после преломления в точке Д из капли и формирует изображение дополнительной радуги. Основную радугу наблюдатель видит под углом  γ=42о , а дополнительную под углом  γ=53о .  

А в результате дисперсии света мы наблюдаем саму радугу в цвете (Слайды №6б и №7б). (Из книги Л.В.Тарасова  «Физика в природе»).

               3. Заключительная часть.

Повторить выводы.

        Учитель:  Проверим, как вы усвоили новый материал.

Выполнить маленький тест.

Например:  Тест.  

                       «Дисперсия света»

1. Как измениться скорость распространения света при переходе из вакуума в прозрачную среду с абсолютным показателем преломления   n=2 ?

                        А) увеличиться в 2 раза

                Б) уменьшиться  в 2 раза

                В) останется неизменной

                Г) изменение зависит от угла падения

2. Какого цвета будет надпись, сделанная красной пастой на белой бумаге, если на нее смотреть через зеленое стекло?

                А) черного на зеленом фоне

                Б) зеленого на красном фоне

                В) красного на белом фоне

                Г) белого на черном фоне

3. Свет какого цвета преломляется сильнее  при дисперсии ?

А) красного

Б) фиолетового

В) желтого

Г) зеленого

Проверить. (1.б   2.а    3.б)

Оценить  работу (устные ответы, рассуждения, выступления…) учащихся.          

Подвести итоги урока.

4. Дополнительная информация:

Учитель:  Как ювелиры отличают настоящий брильянт от подделки?

Сравним  преломление света в алмазе и стекле.

i: Интерактивный режим: (галерея) 

1. страница:  Разложение белого света на составляющие.

Показать изменение угла преломления световых лучей при разных значениях показателя преломления среды n.

Стекло:  n=1,5   ширина спектра маленькая.

Алмаз:   n=2,4   ширина спектра большая.

                      n=1,5                                                       n=2,4

                                Использованная литература:

1. В.А.Касьянов, учебник «Физика. 11кл.», -М.: Дрофа, 2002.
2. Л.В.Тарасов, «Физика в природе», - М.: Просвещение, 1988.
3. М.И.Блудов, «Беседы по физике», - М.: Просвещение, 1992.
4. Электронный учебник «Биология. Человек. 7-9 кл.»