Конкурс "Я иду на урок"

Дисперсия света

Цели урока: сформировать знание механизма явления дисперсии света; достичь понимания того, что цвет в природе – это субъективное восприятие индивидуума; продолжить работу по формированию методологических знаний и умений (знаний о методах естественно-научного познания и умения применять их), экспериментальных исследовательских умений при работе с физическими приборами.

Задачи урока: получить спектр от источника белого света; выделить отдельные цветовые лучи при помощи маленьких зеркалец; произвести их групповое поочерёдное совмещение (дополнительными являются красный и голубовато-зелёный, жёлтый и синий, зелёный и пурпурный); произвести смешивание красок (жёлтая краска и синяя дают зелёную и т. д.); выяснить условия, при которых возникает тот или иной цвет; определить цветовую чувствительность глаза индивидуума.

Ход урока

I. Изучение нового мате­риала (10 мин)

Учитель. Что такое свет? На этот вопрос учёные постепенно давали всё более точный ответ. В 1666 г. великий И. Ньютон проделал простой, но гениальный опыт. На трёхгранную призму он направил узкий световой пучок, и получил на экра­не цветную полоску, цвет которой плавно менялся по её длине от фиолетового к красному. Он условно выделил семь цветов: фиолетовый, синий, голубой, зелёный, жёлтый, оранжевый и красный. Волна одного цвета получила название монохроматической. Основной вывод из экспериментов был такой: белый свет как электромагнитная волна имеет сложное строение – состоит из семи монохроматических волн. Цветную картину на экране Ньютон назвал спектром. Второй вывод сам Ньютон сформулировал так: «Световые пучки, отличающиеся по цвету, отличаются по степени преломляемости».

Явление разложения белого света на цвета, т. е. в спектр, получило название дисперсии. Какова же природа этого явления? Очевидно, что разложение света в спектр происходит из-за действия вещества на свет. Вспомним, что показатель преломления вещества определяется по формуле n = 1/sin. Если свет разного цвета преломляется по-разному, что следует из опыта, то, значит, скорость монохроматических волн в веществе различна. Таким образом, для каждой монохроматической волны есть свой показатель преломления. Чем же отличаются монохроматические волны друг от друга? Они отличаются частотой колебаний, следовательно, и длиной волны. Например, длина волны красного цвета λ = 4 · 10^–7 м, фиолетового λ = 7 · 10^–7 м. Итак, дисперсия света зависит от показателя преломления вещества n и от частоты света ν. Поскольку для всех диэлектриков с очень большой степенью точности μ = 1, то показатель преломления

Что же происходит на границе раздела двух сред? При переходе белого света в стекло скачкообразно изменяется его скорость, причём для волн разных частот по-разному. Одновременно также изменяется и длина каждой волны. Но частота колебаний монохроматических волн остаётся постоянной. Разная скорость распространения монохроматических волн в веществе приводит к разному их преломлению на границе раздела сред. Пусть, для примера, на призму падает световой поток красного и фиолетового цветов. Сначала волновой фронт дойдёт до точки А, и в стекле будут с разной скоростью распространяться вторичные волны красного и фиолетового цветов. За время, которое потребуется свету, чтобы пройти расстояние СВ, фронт вторичных волн в призме уйдёт из точки А на разное расстояние. Естественно, огибающие вторичных волн будут разные — ВА_к и ВА_ф. Соответственно и лучи разного цвета пойдут в разных направлениях. Это значит, что показатель преломления зависит от частоты света.

(Учитель кратко рассказывает об опыте Ньютона, обращает внимание школьников на рисунки в учебнике. В классе с хо­рошо подготовленными учащимися можно рассмотреть природу дисперсии – взаимодействие световой волны с частицами вещества, объяснить механизм возникновения радуги.)

При распространении световых волн в веществе наблюдают ещё одно важное явление – поглощение света веществом. Его природа – также взаимодействие световой волны с частицами вещества. Под действием световой волны (напряжённость электрического поля изменяется периодически) электроны атомов и молекул начинают колебаться. Часть энергии колебаний излучается, часть – превращается во внутреннюю энергию. Прозрачность тел зависит от степени поглощения световых волн, от избирательности поглощения световых волн разной длины. (Теоретический вывод иллюстрируется опытом со светофильтрами, опытами по предсказанию цвета разных тел при их освещении световыми волнами основных цветов.)

 

II. Экспериментальная часть (по ходу выполнения работы раздаются инструкции)

Класс делится на пять групп по четыре человека. В лаборатории может работать только одна группа (из-за размеров помещения) под наблюдением лаборанта. Отработка знаний продолжается при выполнении экспериментальных заданий. Cобираем установку по рисунку опыта «Разложение белого света призмой» (при помощи доступного источника пучка белого света, например, ФОСа). Используя призму «флинт», получаем чёткий сплошной спектр.

Затем за призмой ставим прибор для сложения цветов спектра. Он состоит из десяти узких плоских зеркальных пластин, расположенных вплотную друг к другу и способных поворачиваться вокруг вертикальной оси на любой угол. В нижней части прибора имеется небольшой белый экран, который позволяет следить за спектром на зеркалах. Прибор устанавливаем на таком расстоянии от призмы, чтобы весь спектр попадал на зеркала прибора, и на экране наблюдаем отдельные цветные полосы (установка стоит в уже собранном виде).

 

Лабораторная работа «Многообразие цвета»

Цель: получить представление об основных и дополнительных цветах.

Задачи. Определить: дополнительные спектральные цвета; цветочувствительность глаз; причины разных результатов при смешивании спектральных цветов и акварельных красок.

Приборы и материалы: ФОС-115, призма, прибор для сложения цветов спектра, люксметр, одинаковые цветные открытки (4–5 штук), источник света с регулятором, наборы акварельных красок (4–5 цветов).

Ход работы

1. Не меняя положения установки, поворачиваем зеркала так, чтобы все цвет­ные пучки собрались в одну узкую полоску, – на экране наблюдаем белую полосу.

2. Поворачивая зеркала, получаем пары дополнительных^* цветов. Основные цвета – синий, зелёный и красный, а дополнительные к ним – жёлтый, маджента (фиолетовый, смесь красного и синего), циан (сине-зелёный). Смешиваем цвета, пропускаем через фильтры.

3. Взяв цветные открытки, уменьшаем освещённость лаборатории до момента исчезновения цвета на открытках. Фиксируем показания люксметра. Проводим измерения, увеличивая освещённость.

4. Группы, которые находятся в это время в кабинете проводят экспериментальные исследования по смешиванию двух и более красок различных цветов.

5. Все результаты исследований заносятся в таблицу.

Смешивание цветов  спектра			Рез.	Смешивание красок			Рез.
цвет	цвет	цвет	цвет	цвет	цвет	цвет	цвет

6. Записывается вывод: ____________________

 

III. Закрепление материала

Тест «Дисперсия»

Проверяет учитель, критерии оценивания определены и понятны для учащихся: выполнение задач 1–6, оцениваемых по 0,5 балла, позволяет набрать 3 балла и получить оценку «3», задачи 7 и 8 оцениваются по 1 баллу, соответственно оценки «4» и «5».

1. Длина волны зелёного света составляет несколько:

А) километров; Б) метров;

В) миллиметров. Г) сотен нанометров.

2. Диапазон видимого света на шкале электромагнитных волн расположен:

A) между радиоволнами и ИК-излучением;

Б) между ИК- и УФ-излучениями;

B) между УФ- и рентгеновским излучениями;

Г) между рентгеновским и гамма-излучениями.

3. Узкий пучок солнечного света, пройдя через треугольную призму, образует на экране радужную полоску (спектр). Между какими участками спектра находится зелёная часть этой полоски?

A) Между синим и фиолетовым;

Б) между жёлтым и оранжевым;

B) между жёлтым и голубым;

Г) между оранжевым и красным.

4. Какое явление изучал Ньютон в своих оптических опытах с помощью стеклянной треугольной призмы?

А) Дифракцию света; Б) интерференцию света;

В) поглощение света; Г) дисперсию света.

5. В романе писателя-фантаста Герберта Уэллса описаны приключения человека-невидимки. Может ли человек-невидимка обладать нормальным зрением?

А) Может;

Б) он должен быть близоруким;

В) он должен быть дальнозорким;

Г) нет, он вообще ничего не сможет видеть.

6. Какого цвета будет красная роза, если её рассматривать через зелёный светофильтр?

А) Красного; Б) зелёного;

В) чёрного; Г) белого.

7. Какой частоты электромагнитную волну человек воспринимает как видимый свет?

А) 6 МГц; Б) 6 ГГц;

В) 6 · 10¹¹ Гц; Г) 6 ·10¹⁴ Гц.

8. Какова скорость света в пластинке, если угол падения луча из воздуха на поверхность пластинки равен 80°, угол преломления равен 41°.

A) От 90 000 км/с до 100 000 км/с;

Б) от 140 000 км/с до 160 000 км/с;

B) от 190 000 км/с до 210 000 км/с;

Г) от 250 000 км/с до 290 000 км/с.

 

IV. Подведение итогов урока

В этой части урока лучше избежать оценивания, что позволит ребятам более свободно высказывать свои суждения, а учитель получит реальную картину уровня понимания материала и сможет определиться с необходимостью дальнейшей корректировки.

Обсуждаются частные вопросы: • Какое явление называется дисперсией света? • Кто впервые объяснил дисперсию света? • Какие волны больше всего преломляются при прохождении призмы? • Чем это объяснить? • За счёт чего происходит разложение белого света в спектр? • Изменяется ли длина волны и частота колебаний в световом излучении при переходе волны в среду с другим показателем предомления? • Изменяется ли длина волны фиолетового цвета при переходе из призмы в воздух?

Проблемные вопросы учебной темы: • Какие световые явления наблюдаются на границе раздела двух сред? • Что при этом происходит с энергией световой волны?

 

V. Домашнее задание

Группам учащихся по два человека подготовить презентации по темам: • Различие во взглядах на природу цвета Р. Декарта и И. Ньютона • Смешивание цветов в технике: а) телевидение; б) фотография; в) трёх- и многоцветная полиграфия • Зрение живых существ: а) млекопитающие; б) птицы; в) насекомые • Болезни, связанные с нарушением цветового восприятия у человека • Цвет крыльев насекомых (интерференция)

• Влияние цвета растений на климат планеты.

Выступление должно укладываться в 4 минуты. Распечатанные листы оценивания заполняются каждым учащимся и учителем в ходе выступления очередной группы (каждый критерий оценивается по 5-балльной системе), собираются и обрабатываются. Суммы баллов группы из каждого листа суммируются, полученная сумма делится на 8 (см. таблицу) и на количество листов (себе группа баллов не выставляет). Полученный результат округляется до целого числа, это и будет школьная оценка.

Лист оценивания презентаций

Критерии	Группа 1	Группа...
1. В презентации поставлены цели, они достигнуты, сделаны соответствующие выводы
2. Представленные факты точны, полезны и актуальны
3. Использована научная терминология
4. Презентация логично выстроена
5. В презентации поставлены цели, они достигнуты, сделаны соответствующие выводы
6. Использование картинок, видео, звука обосновано, логично, соответствует моменту
7. Сопровождение презентации
8. Соблюдение регламента
Сумма баллов
Школьная оценка

Эксперт__________ Подпись_______

---

^* Дополнительные цвета – пары цветов, оптическое смешение которых приводит к формированию психологического ощущения ахроматического цвета (чёрного, белого или серого). При аддитивном смешении (характерном для смешивания потоков света) дополнительные цвета дают цвет, воспринимаемый как белый, при субтрактивном смешении (вычитании спектров, характерном для смешивания различных пигментов) — серый или чёрный. (Дополнительные цвета//Википедия [электронный ресурс] URL: http://ru.wikipedia.org/wiki). – Ред.