Конспект уроку на тему "Заломлення світла"

Тип матеріалу: 
Предмет: 
Навчальний рівень: 

К. Є. Халіна, ЗОШ № 34, м. Харків

Цілі: сформувати в учнів уявлення про заломлення світла та закони заломлення; розвивати логічне, самостійне, творче мислення, дослідницькі навички, здатність до самостійного творчого пошуку; розвивати вміння порівнювати, робити висновки, узагальнювати, систематизувати; сприяти вдосконаленню фізико-математичної мови учнів та пробудженню в них цікавості до фізики; формувати науковий світогляд учнів через розкриття пізнання світу, причинно-наслідкових зв'язків; виховувати працелюбність, уважність, охайність, уміння раціонально використовувати робочий час, працювати в групах, самостійно розв'язувати проблеми, ухвалювати колективне рішення.

Обладнання: лазерні ліхтарики, склянки з водою, олівці.

Тип уроку: комбінований.

ХІД УРОКУ

I. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ МОМЕНТ

II. ВСТУПНЕ СЛОВО ВЧИТЕЛЯ (інтрига на початку уроку)

Учитель. Мабуть, усім вам відоме таке явищеприроди як міраж. Наприклад, коли посеред пекучої пустелі мандрівникові привиджується попереду озеро, яке відбиває блакитне небо. А чи замислювалися ви колись, як і чому виникає це явище? Наприкінці нашого уроку ви зможете дістати відповідь на це запитання. А для цього нам спочатку потрібно повторити матеріал попереднього уроку з подальшим вивченням нових фізичних явищ.

III. АКТУАЛІЗАЦІЯ ЗНАНЬ УЧНІВ (учнів розподілено за групами — 4 групи по 5 учнів)

Бесіда за запитаннями

Учитель. На попередньому уроці ми з вами розглянули відбивання світла, закони відбивання, плоске дзеркало. Згадаймо дещо з цього.

1. Що відбувається в разі потрапляння променя на поверхню тіла? (Відбивання.)

2. Який кут називають кутом падіння променя на поверхню? (Кутом падіння променя називають кут між променем, що падає, і перпендикуляром до дзеркала, опущеним у точку падіння.)

3. Який кут називають кутом відбивання променя? (Кутом відбивання називають кут між відбитим променем і перпендикуляром до площини дзеркала.)

4. Сформулюйте закони відбивання світла. (І закон — промінь, що падає, і промінь відбитий лежать в одній площині з перпендикуляром до поверхні

в точці відбивання; II закон — кут відбивання світла дорівнює куту падіння.)

5. Кут падіння променя на дзеркальну поверхню дорівнює 25°. Чому дорівнює кут відбивання цього променя? (25°.)

6. Чим відрізняється характер відбивання світла від таких тіл: а) плоске дзеркало; б) білий папір; в) чорний папір? (Віддзеркалення світла від: а) плаского дзеркала дзеркальне й дуже виразне, воно відображає понад 90% світла, що падає на нього; б) від білого паперу розсіяне й нормальне; в) від чорного паперу розсіяне й невиразне, світло в основному не відбивається, а поглинається.)

7. Чому вдень вікна будинків зовні здаються темними? (Майже всі предмети всередині будинку — аж ніяк не дзеркала. Вони поглинають майже все світло, що потрапляє у вікно.)

Тепер закріпімо наші знання дослідним шляхом. У кожної групи на столі лежать лазерні ліхтарики, дзеркала й аркуші білого паперу, на яких накреслено хід променя, що падає, та перпендикуляр до точки падіння. Ви встановлюєте дзеркало на ребро в точці перетину цих прямих, потім берете до рук лазерний ліхтарик і напрямляєте промінь уздовж накресленого на папері променя. Що ви побачили на аркуші паперу в результаті цих дій? (Відбитий промінь.) Чи виконується І закон відбивання світла? Тепер позначте точкою хід відбитого променя, з'єднайте її з точкою перетину променя, що падає, і перпендикуляра, виміряйте за допомогою транспортира утворені кути: кут падіння та кут відбивання. Які це кути? Чи виконується II закон відбивання світла?

Учні виконують практичну роботу, а потім відповідають на запитання.

(ІІ закон — промінь, що падає, і відбитий промінь лежать в одній площині з перпендикуляром до поверхні в точці відбивання; II закон — кут відбивання світла дорівнює куту падіння.)

Таким чином, ми з вами за допомогою дослідів перевірили закони відбивання світла.

Повідомлення та запис теми уроку

Учитель. Тема нашого уроку: «Проходження світла в різних оптичних середовищах. Заломлення світла на межі двох середовищ».

Цілі нашого уроку: ознайомитися з таким фізичним явищем, як заломлення світла, вивчити закони заломлення світла; розвивати логічне мислення під час розв'язання задач із цієї теми.

Досі ми розглядали поширення світла в якомусь одному середовищі (зазвичай — у повітрі). Проте кожен із нас добре знає, що світло може переходити з одного середовища в інше: сонячне світло доходить до нас через віконне скло, освітлюєдно неглибоких водоймищ тощо. Виявляється, що такі переходи світла спричиняють багато цікавих явищ.

Дослід 1

Учитель. А тепер візьміть олівець і занурте його в склянку з водою. Ви побачите, що олівець нібито «заломився» на межі «повітря — вода». У тому, що насправді олівець залишився прямим, можна переконатися, провівши по ньому пальцем.

Причина вдаваного «зламу» олівця — заломлення світла на межі двох середовищ.

Заломлення світла — зміна напрямку поширення світла під час переходу з одного середовища до іншого.

Передусім з'ясуємо, що таке «різні середовища ≫ для світла. Нині відомо, що головна відмінність між двома оптичними середовищами — це різні швидкості поширення світла. (Відеофрагмент.) Ви вже знаєте, що швидкість світла становить 300 000 км/с. Проте такою вона є лише у вакуумі, тобто в просторі, у якому практично немає речовини: атомів і молекул (наприклад, між Сонцем та Землею). Швидкість світла у вакуумі прийнято позначати літерою с (це).

Діти конспектують:

с=300 000 км/с – швидкість світла у вакуумі.

Якщо світло поширюється в середовищі, воно взаємодіє з молекулами цього середовища. Унаслідок цього швидкість світла зменшується. Це означає, що в будь-якому середовищі швидкість світла менша, ніж у вакуумі.

Кожне прозоре середовище по-різному впливає на швидкість світла в ньому, тому прозорі речовини характеризуємо показником заломлення.

Діти конспектують:

,

nводи=1,33; nскла=1,5-1,7; nалмазу=2,4.

Показник заломлення світла позначає, у скільки разів швидкість світла у вакуумі більша за швидкість світла в певному середовищі.

(Відеофрагмент.)

• Чому п — показник заломлення?

Напевно, вас здивувала назва уведеної величини — «показник заломлення».

Розглянемо випадок, коли світло падає на прозору речовину перпендикулярно до її поверхні.

Досягнувши речовини, світло рухається в ній із меншою швидкістю, однак напрямок його поширення не змінюється.

Цей процес можна змоделювати (відеофрагмент — відповідь на поставлене запитання).

Іншою буде картина, коли світло падатиме з повітря на прозору поверхню під кутом.

Коли в точці А світло дійшло до нового середовища й поширюється в ньому з меншою швидкістю, від точки В до точки С, воно продовжує поширюватися з попередньою швидкістю.

До чого це призводить, встановимо на моделі цього явища (відеофрагмент).

Унаслідок того, що світло переходить у середовище з іншою швидкістю, воно змінює напрямок поширення — заломлюється.

Чим меншою є швидкість світла у другому середовищі, тим більшим буде показник заломлення (відеофрагмент).

Діти конспектують.

Унаслідок заломлення світла промінь АВ проходитиме в новому середовищі в напрямку ВС. Опустимо перпендикуляр у точку падіння променя продовжимо його в другому середовищі.

Кут α — кут падіння світла на поверхню другого середовища, а кут γ — кут заломлення променя.

Діти роблять рисунок і конспектують.

Кут заломлення — це кут між перпендикуляром і променем у середовищі, до якого переходить світло.

Діти конспектують.

Інша ситуація (відеофрагмент).

Світло не завжди переходить із вакууму (або повітря) в інше середовище. Часом трапляється так, що світло переходить у повітря з води або скла. Тоді промінь переходить із середовища з меншою швидкістю в середовище з більшою (швидкість світла у вакуумі майже не відрізняється від швидкості в повітрі).

У цьому випадку світло зазнає заломлення, але кут заломлення більший за кут падіння.

Середовище, швидкість світла в якому є меншою, називають більш оптично густим.

Під час переходу світла з більш оптично густого середовища до менш оптично густого кут заломлення більший від кута падіння.

Діти конспектують.

Як й у випадку відбивання світла, за його заломлення також існують певні залежності між кутом падіння і кутом заломлення. їх називають законами заломлення.

Перший закон заломлення (відеофрагмент):

Промінь, що падає, заломлений промінь і перпендикуляр до точки падіння лежать в одній площині.

Діти конспектують (відеофрагмент).

Другий закон заломлення світла встановлює зв'язок між кутами падіння, заломлення та показником заломлення, але в ньому фігурують не кути, а інші величини, що відповідають цим кутам.

Другий закон заломлення світла:

Якщо світло переходить із менш оптично густого середовища в більш оптично густе, відношення синуса кута падіння до синуса кута заломлення дорівнює показнику заломлення світла: .

Діти роблять рисунок і конспектують.

Підсумки викладу теоретичної частини нового матеріалу

1. Із яким новим фізичним явищем ви сьогодні познайомилися? (Заломлення світла.)

2. Що таке заломлення світла? (Заломлення світла — це зміна напрямку поширення світла під час переходу з одного середовища до іншого.)

3. Який кут називають кутом заломлення світла? (Кут заломлення — це кут між заломленим променем і перпендикуляром у точку падіння світла.)

4. Що таке показник заломлення світла? (Показник заломлення — це відношення швидкості світла у вакуумі до швидкості в середовищі, у якому світло поширюється.)

5. Сформулюйте закони заломлення світла. (Перший закон заломлення: промінь, що падає, заломлений промінь і перпендикуляр до точки падіння лежать в одній площині. Другий закон заломлення світла: якщо світло переходить із менш оптично густого середовища в більш оптично густе, відношення синуса кута падіння до синуса кута заломлення дорівнює показни

ку заломлення світла: .)

6. Яке середовище називають більш оптично густим? (Більш оптично густе середовище — це середовище, у якому швидкість світла менша порівняно з іншим.)

Учитель. А чи може не бути заломленного променя? Коли світло переходить із води або скла в повітря, кут заломлення більший від кута падіння (рис. 19.12 підручника).

Цікаво простежити, що відбуватиметься із заломленим променем у разі збільшення кута падіння до 90°. Адже кут заломлення не може бути більшим від 90°.

Доповідь учня.

Збільшуючи кут падіння, можна помітити, що інтенсивність заломленого променя зменшується. А для досить великих кутів падіння заломлений промінь зовсім зникає: залишається тільки відбитий промінь!

Це явище називають повним внутрішнім відбиванням.

Наприклад, для променя, що йде з води в повітря, повне внутрішнє відбивання відбуватиметься для кутів, більших за 49°.

Повне внутрішнє відбивання використовують у багатьох оптичних приладах. На рисунку 19.13 підручника схематично показано, як повне внутрішнє відбивання використовують, наприклад, у призмах для повороту світлового променя на 90° та 180°, а також для «обертання» параллельного пучка променів.

Повне внутрішнє відбивання використовують також у сучасній техніці для передавання світлових сигналів тонкими скляними нитками — світловодами (так звана «волоконна оптика»). Хід променя світла у світловоді схематично показано на рисунку 19.14 підручника.

Джгутом завтовшки з волосину, звитим із тонких скляних ниток, передають сигнали до телевізорів, телефонів і комп'ютерів. Світловоди використовують і для подавання світла від джерела до панелей приладів в автомобілях.

Оптичні волокна використовують і в медицині. За їх допомогою зображення внутрішніх органів передають на телекамеру, що дозволяє ретельно їх обстежувати.

V. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ. САМОСТІЙНА РОБОТА

На партах лежать таблиці Брадеса.

Кожна група виконує однакову роботу, потім до дошки викликають представників груп, які записують свої варіанти відповідей, після чого за допомогою комп'ютера перевіряють правильність розв'язків.

1. Світло переходить із повітря у воду. Який із рисунків виконано правильно?

Виберіть один варіант відповіді:

1.1;

2. 2;

3. 3.

Відповідь: 1.

2. Світло падає на поверхню води. На дні кювети лежить дзеркало. Який із рисунків правильно показує хід променів?

Виберіть один варіант відповіді:

1.1;

2. 2;

3. 3.

Відповідь: 1.

3. На якому рисунку правильно зображено хід променя, що падає на скляну призму?

Виберіть один варіант відповіді:

1. 1;

2. 2;

3. 3.

Відповідь: 1.

4. Показник заломлення скла — 1,5. Визначте швидкість світла в склі.

Виберіть один варіант відповіді:

1. 200 000 км/с.

2. 150 000 км/с.

3. 450 000 км/с.

Дано:

n=1,5;

с=300 000 км/с

Розв’язання

;

;

 (км/с).

Відповідь. 200 000 км/с.

v-?

5. Кут падіння пучка світла на поверхню рідини - 45°, кут заломлення - 30°. Визначте показник заломлення речовини. Чому дорівнює швидкість світла в ній?

Виберіть один варіант відповіді:

1. 1,6;

2. 1,3;

3. 1,4.

Дано:

α=45°;

γ=30°

Розв’язання

;

.

Відповідь. 1,4.

n-?

VI. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ, САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ, ОТРИМАННЯ ВІДПОВІДІ НА ПОСТАВЛЕНЕ НА ПОЧАТКУ УРОКУ ЗАПИТАННЯ ПРО МІРАЖІ

Доповідь учня

У неоднорідному нагрітому повітрі промені світла не поширюються прямолінійно, а плавно викривляються. Унаслідок цього виникають міражі. Наприклад, коли посередині пекучої пустелі мандрівникові привиджується озеро.

Удень у пустелі нижні шари повітря сильно нагріваються від гарячого піску унаслідок чого повітря стає неоднорідним. Проходячи крізь таке середовище, промінь світла плавно викривляється (рис. 19.10 підручника). У результаті цього промінь, що йде зверху від блакитного неба, потрапляє в око мандрівника знизу. І людині, знеможеній спрагою, здається, ніби попереду є озеро, що відбиває блакитне небо. Мандрівник прямує до «озера», але відстань до нього не зменшується!

У середніх широтах також можна спостерігати подібний міраж: у спекотний літній день водію або пасажиру здається, що він бачить «калюжі» на сухому шосе (рис. 19.11 підручника).

VII. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

Прочитати § 19 (підручник Л. Генденштейна), §23, 24 (підручни Ф.Я. Божинової), вивчити конспект, задачі за збірником – 8.4, 8.5 (збірник задач І.М. Гельфгата).

 

Фізика в школах України. – 2013. – № 2.

До публікації на сайті Освітнього порталу "Академія" приймаються нові авторські конспекти уроків; методичні розробки; сценарії виховних заходів; зразки шкільних творів та переказів, які відповідають новій навчальній програмі.

Популярний ВНЗ

Ужгородський національний університет

Ректор – Володимир Іванович Смоланка, доктор медичних наук, професор.
Ужгородський національний університет – державний вищий навчальний заклад, належить до класичних університетів України.