Уроки с использованием обучающих программ.

БЕЛЯЕВА Л.И.

ВОЛНОВЫЕ СВОЙСТВА СВЕТА.

ЦЕЛИ УРОКА:

обучающая: повторение и обобщение знаний о волновой природе света; проверка качества и прочности усвоения материала по данной теме; ;развитие умений применять полученные знания в измененной ситуации;

развивающая: развитие умений анализировать материал; сравнивать, сопостовлять изучаемые факты; делать выводы;

воспитательная:формирование научного мировоззрения; воспитание культуры речи, умения аргументировать свое мнение.

ТИП УРОКА: повторительно- обобщающий.

ОБОРУДОВАНИЕ: компьютер, проектор, экран, компьютерная программа «Открытая физика — 1.1», волновая машина

Х О Д У Р О К А:

1. Организационный момент: сообщение темы и задач урока.
2. Повторение материала по теме: «Свойства волн»

а) Процесс образование волны

б) Продольные и поперечные волны- демонстрация.

в) Характеристики волны

г) Свойства волн: отражение, преломление, интерференция и дифракция — эти свойства характерны для всех видов волн.

3. Обобщение материала по теме «Волновые свойства света»

А) Что представляет собой свет? В каких случаях свет можно рассматривать как электромагнитную волну? Как поток фотонов?

Б) ДИСПЕРСИЯ света — зависимость показателя преломления от длины световой волны.

Слайд № 1 - «Радуга» - «Открытая физика -1.1»

Вопросы:

а) Сравнить скорость распространения красного и фиолетового излучений в вакууме и в стекле.

б) Как изменяется длина волны красного и фиолетового излучений при переходе из вакуума в воду? Как изменяется частота излучений при этом переходе?

В) ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ света- сложение в пространстве световых волн, при котором образуется постоянное во времени распределение амплитуд результирующих колебаний.

Вопросы:

а) Почему невозможно наблюдать интерференцию света от двух независимых источников света?

б) Какие волны называются когерентными?

в) Условие интерференционных максимумов и минимумов.

г) Как можно наблюдать кольца Ньютона?

Слайды № 2,3 - «Открытая физика 1.1»- «Кольца НЬЮТОНА»

Сравнить радиусы колец синего и красного цвета.

Почему максимумы красного цвета располагаются дальше друг от друга?

д)Описать опыты Юнга и Френеля. Каким образом эти ученые получали когерентные волны?

Слайды № 4,5 «Открытая физика -1.1»- «Опыт Юнга»

Используя программу «Открытая физика» сравнить интерференционную картину для разных длин волн и при разном расстоянии между отверстиями.

д) «Сомненье, вера, пыл живых страстей -

Игра воздушных мыльных пузырей:

Тот радугой блеснул, а этот серый...

И разлетятся все! Вот жизнь людей...»

Омар Хайям.

Как можно объяснить цвета тонких пленок?

е) Выполняется ли заккон сохранения энергии при интерференции света?

Г) ДИФРАКЦИЯ света — огибание световой волной препятствий, размеры которых можно сравнить с длиной волны.

а) Длина световой волны очень мала. Как можно наблюдать дифракцию света?

Слайды 6,7,8,9 «Открытая физика 1.1» - «Дифракция света»

Сравнить дифракцию света на игле и на щели.

Рассмотреть, как изменяется дифракционная картина при изменении длины волны и размера препятствий.

Дифракционная решетка — оптический прибор, состоящий из большого числа щелей, разделенных промежутками.

Слайд 10 «Открытая физика -1,1» - «Дифракционная решетка»

Дифракционная решетка позволяет определить длину световой волны по формуле:

d sinφ=kλ

Включить программу и рассмотреть изменения дифракционной картины при изменении длины световой волны и периода решетки.

Вопросы:

а) Почему при прохождении света через дифракционную решетку нулевой максимум не имеет радужной окраски?

б) Привести примеры дифракционный и интерференционных явлений в природе.

Д) ПОЛЯРИЗАЦИЯ света — явление, которое доказывает, что световые волны являются поперечными.

Слайды 11,12 «Открытая физика-1.1» «Поляроиды»

При повороте одного из поляроидов на 90^о наблюдаем освещенную площадку.

Вопросы:

а)Почему естественный свет не является поляризованным?

б) Какова роль поляризатора?

в) Почему изменяется освещенность при повороте анализатора?

г) Где можно применить поляризацию света?

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ:

.- Свет имеет двойственную природу- при распространении его необходимо рассматривать как электромагнитную волну, а при взаимодействии с веществом, излучении и поглощении он проявляет квантовые свойства — его необходимо рассматривать как поток отдельных частиц — фотонов.

• Энергия и импульс фотонов зависят от длины волны.
• Волновые свойства света проявляются в следующих явлениях: дисперсия, интерференция, дифракция, поляризация.

4. Закрепление материала.

Найди ошибки в тексте.

Однажды летом трое друзей встретились во дворе. -Какая хорошая погода!- сказал Володя, -пойдем в лес, а оттуда на озеро и искупаемся. Предложение было принято с восторгом. По дороге у автобазы ребята увидели удивительное зрелище: лужа на асфальте переливалась всеми цветами радуги. Саша объяснил своим друзьям: « Вода покрыта тонким слоем бензина. На нем происходит дифракция света: меняется толщина пленки- меняется её цвет. Смотрите — у забора пленка была голубой, а стала зеленой»

Когда ребята пришли в лес, их поразили яркость и многообразие красок. Петя достал из кармана красное стекло и стал смотреть вокруг. Он увидел, что красная рубашка Володи стала черной, а деревья остались зелеными.

Володя обратил внимание на тень пролетавшей над поляной маленькой бабочки. Ее контуры до мельчайших подробностей повторяли очертания бабочки, даже усики были видны.

После небольшого отдыха ребята отправились на озеро.

5. Обсуждение текста и подведение итогов урока.
6. Задание на дом: подготовить сообщения по темам:

Применение интерференци в технике

Разрешающая способность оптических приборов

Оптические явления в природе

Поляризация и ее применение.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Физика. Учебник для 11 кл. общеобразовательных учреждений. Г.Я. Мякишев, Б.Б.Буховцев, М. «Просвещение», 2004 г.
2. «Открытая физика 1-1» Под редакцией проф. МФТИ С.М. Козела, ООО «Физикон», 1996-2001 г.
3. М.И. Блудов «Беседы по физике», М. «Просвещение», 1992 г.
4. Г. Липсон «Великие эксперименты в физике», М. «Мир»,1972 г.

Исследование зависимости периода колебаний от свойств колебательной системы.

БЕЛЯЕВА Лариса Ивановна — учитель физики

Мало-Вяземской СОШ Одинцовского р-на

Московской области.

ТЕМА УРОКА: «Исследование зависимости периода колебаний от свойств колебательной системы»

Цели урока:

обучающая: рассмотреть зависимость периода колебаний математического и пружинного маятника от свойств колебательной системы;

на основе проведенных исследований вывести формулы периодов колебаний математического и пружинного маятников ;

развивающая: научить учащихся самостоятельно планировать и проводить эксперименты; развивать умение анализировать и обобщать их результаты;

воспитательная: формировать коммуникативные умения, воспитывать аккуратность при проведении экспериментов; развивать интерес к предмету.

Тип урока: комбинированный.

Оборудование: штативы, наборы пружин, грузов по механике, шариков разной массы, секундомеры, электромагнит.

ХОД УРОКА.

1. Организационный момент.

Сообщение темы, целей и задач урока.

2. Повторение материала:

а) Какие процессы называются колебательными? Привести примеры механических колебаний.

б) Какие колебания называются свободными? Вынужденными? Привести примеры свободных и вынужденных колебаний.

в) Какие характеристики колебаний вы знаете?

3. Изучение нового материала:

Математический маятник — материальная точка, подвешенная на невесомой и нерастяжимой нити. Какие тела входят в данную колебательную систему?

В результате действия каких сил возникают свободные колебания математического маятника?

Пружинный маятник — груз, колеблющийся на пружине. Какие тела входят в данную колебательную систему?

В результате действия каких сил возникают свободные колебания пружинного маятника?

Сегодня вы проведете самостоятельные исследования по изучению свойств этих колебательных систем.

Учащиеся разбиваются на группы, получают задания для каждой группы.

Задания даны в отдельных конвертах. Кроме заданий в конвертах имеются две подсказки, которыми можно воспользоваться в случае затруднений.

ЗАДАНИЕ № 1

Исследовать зависимость периода колебаний математического маятника от длины нити.

Подсказка № 1

Использовать оборудование: шарик на нити, секундомер, измерительная лента.

Подсказка № 2

Подвесить шарик на нити к штативу, измерить длину нити и определить время, в течение которого маятник совершит 10 колебаний.

Определить период колебаний маятника.

Изменить длину нити и повторить опыт.

Сравнить периоды колебаний в первом и втором случаях.

Аналогичные подсказки используются во всех остальных заданиях.

ЗАДАНИЕ № 2.

Исследовать зависимость периода колебаний математического маятника от массы шарика на нити.

ЗАДАНИЕ № 3.

Исследовать зависимость периода колебаний математического маятника от амплитуды колебаний.

ЗАДАНИЕ № 4

Исследовать зависимость периода колебаний пружинного маятника от жесткости пружины.

ЗАДАНИЕ № 5

Исследовать зависимость периода колебаний пружинного маятника от массы груза.

ЗАДАНИЕ № 6

Исследовать зависимость периода колебаний пружинного маятника от амплитуды колебаний.

4. Выполнение экспериментальных заданий по группам.

После выполнения задания каждая группа сдает отчет по следующей форме:

ОТЧЕТ ГРУППЫ:

Состав группы ---------------------------------(фамилии)

Задание----------------------------------------------------------------------------------------------------

Какие подсказки использовались?-----------------------------------------------------------------------------------------

Результат исследований-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

5.Устные отчеты групп и обсуждение результатов.

6.Демонстрация учителя: зависимость периода колебаний математического маятника от ускорения свободного падения. Изменение ускорения свободного падения моделируется с помощью электромагнита,действующего на стальной шарик.

7. Обобщение результатов выполнения экспериментальных заданий

ТАБЛИЦА

Математический маятник	Пружинный маятник
При увеличении длины нити период колебаний увеличивается.	При увеличении коэффициента жесткости пружины период колебаний уменьшается.
Период не зависит от массы груза.	При увеличении массы груза период колебаний увеличивается.
Период не зависит от амплитуды.	Период не зависит от амплитуды.
При увеличении ускорения свободного падения период колебаний уменьшается.
T= 2π√l/g	T = 2π√ m/ k

8. Проверка правильности данной зависимости с использованием компьютерной программы «Открытая физика 1.1.»
   

Аналогично рассматриваем колебания пружинного маятника.

9. Закрепление материала.

а) Можно ли считать математическим маятником мяч на резинке? Почему?

б) Как изменится частота колебаний математического маятника на Луне?

в) Как изменится частота колебаний математического маятника при изменении длины нити?

г) Как изменится частота колебаний пружинного маятника при изменении коэффициента жесткости пружины и массы груза?

9. Подведение итогов урока. Задание на дом:

А.В. Перышкин, Е.М. Гутник «Физика -9» * 27, № 34, 35- задачи для повторения.

ЛИТЕРАТУРА:

1. А.В. Перышкин, Е.М. Гутник «Физика-9». м. «Дрофа», 2007 г.
2. DVD диск «Открытая физика-1.1» «Физикон», 1996-2001 г.

Естественная радиоактивность.Методы регистрации элементарных частиц.

Цели урока:

Образовательная: углубить знания учащихся о структуре атома;

сформировать представление о радиоактивности, физической

природы α-, β-, γ-излучений.

Развивающая: способствовать формированию умения анализировать,

сравнивать, обобщать факты, убежденности в знаниях в процессе применения полученных знаний в различных ситуациях при решении задач.

Воспитательная: продолжить формирование основ диалектико-

материалистического мировоззрения учащихся.

Задачи урока:

1. Проследить историю открытия радиоактивности, её физическую сущность.
2. Знать процессы α-, β-распада и γ-излучения.
3. Усвоить правила смещения.
4. Иметь представление о методах регистрации элементарных частиц.

Оборудование: медиа-лекция TeachPrо презентация к уроку

(Приложение 1), счетчик Гейгера, камера Вильсона.

Ход урока.

1. Орг.момент.
2. Объяснение нового материала.

Историческая справка.

Сто лет назад, в феврале 1896 года, французский физик Анри Беккерель обнаружил самопроизвольное излучение солей урана ²³⁸U(слайд №3). 26-27 февраля 1896 года Беккерель приготовил несколько образцов кристаллов и прикрепил их к завернутым в бумагу фотопластинкам. Однако в эти дни стояла пасмурная погода, и Беккерель решил отложить опыт. Он считал, что ему необходим яркий солнечный свет. Пластинки были спрятаны в ящик стола и пролежали там около трех дней.

Лишь 1 марта, Беккерель решил их проявить, ожидая в лучшем случае, увидеть слабые изображения. Но все оказалось наоборот: изображения были очень четкими. Таким образом, какое-то излучение испускалось солями урана безо всякого освещения светом. Беккерель продолжил исследования солей урана, однако он не понимал природы этого излучения.

Двумя годами позднее, супруги Пьер и Мария Кюри, доказали, что аналогичным свойством обладает химический элемент торий ²³²Th (слайд №4). Затем они же открыли новые, ранее неизвестные элементы – полоний ²⁰⁹Po и радий ²²⁶Ra.

Радий – редкий элемент; чтобы получить 1 грамм чистого радия, надо переработать не менее 5 тонн урановой руды; его радиоактивность в несколько миллионов раз выше радиоактивности урана.

Впоследствии было установлено, что все химические элементы с порядковым номером более 83 являются радиоактивными.

Супруги Кюри, явление самопроизвольного излучения назвали радиоактивностью.

И в 1903 году Эрнест Резерфорд проделав опыт обнаружил три пятна, от испускаемых веществом трех лучей, которые отличаются друг от друга разной способностью проникать сквозь вещества. Их назвали α-, β-лучами и γ-излучением (слайд №5).

Итак, сегодня на уроке нам предстоит познакомится с α-, β-лучами и γ-излучением.

Сейчас предлагаю вам просмотреть медиа-лекцию и затем ответить на мои вопросы.( TeachPro Физика 7-11, глава Атомная физика, урок №8).

После просмотра лекции, ребятам предлагаю ответить на следующие вопросы:

1. Что представляют собой α-лучи? (α-лучи – это поток частиц, представляющих собой ядра гелия.)
2. Что представляют собой β-лучи? (β-лучи – это поток электронов, скорость которых близка к скорости света в вакууме.)
3. Что представляет собой γ-излучение? (γ-излучение – это электромагнитное излучение, частота которого превышает частоты рентгеновского излучения.)
4. Что такое радиоактивность? (самопроизвольное превращение одних атомных ядер в другие называется естественной радиоактивностью.)

Превращение атомных ядер сопровождается испусканием α-,β-лучей, которое называется α-, β-распадом соответственно.

Эти два распада подчиняются правилам смещения, которые впервые сформулировал английский ученый Содди:

• При α-распаде ядро теряет положительный заряд 2e и его масса убывает на 4 а.е.м. (слайд №6)

В результате α-распада элемент смещается на две клетки к началу периодической системы Менделеева:

• При β-распаде из ядра вылетает электрон, что увеличивает заряд ядра на 1. масса же остается почти неизменной. (слайд №7)

В результате β-распада элемент смещается на одну клетку к концу периодической таблицы Менделеева.

• γ-излучение – не сопровождается изменением заряда; масса же ядра меняется ничтожно мало. (слайд №8)
  

Далее на уроке мы рассматриваем несколько примеров α- и β-распадов, после чего, я предлагаю ребятам маленькую проверочную работу на 5-6 минут.

ВАРИАНТ 1.

1. Написать реакцию α-распада магния ²² ₁₂Mg .

2. Написать реакцию β-распада натрия ²² ₁₁Na .

-----------------------------------

ВАРИАНТ 2.

1. Написать реакцию α-распада урана ²³⁵ ₉₂U.

2. Написать реакцию β-распада плутония ²³⁹ ₉₄Pu .

-----------------------------------

ВАРИАНТ 3.

1. Написать реакцию α-распада радия ²²⁶ ₈₈Ra.

2. Написать реакцию β-распада свинца ²⁰⁹ ₈₂Pb.

-----------------------------------

ВАРИАНТ 4.

1. Написать реакцию α-распада серебра ¹⁰⁷ ₄₇Аg.

2. Написать реакцию β-распада кюрия ²⁴⁷ ₉₆Cm .

------------------------------

ВАРИАНТ 5.

1. В результате какого радиоактивного распада натрий

²² ₁₁Na превращается в магний ²² ₁₁Mg?

2. В результате какого радиоактивного распада плутоний ²³⁹₉₄Pu превращается в уран ²³⁵ ₉₂U?

После чего ребята сдают свои работы и мы вместе решаем один из вариантов.

В развитии знаний о «микромире», в частности в изучении явлений радиоактивности, исключительную роль сыграли приборы, позволяющие регистрировать ничтожное действие одной-единственной частицы атомных размеров.

В настоящее время используется много различных методов регистрации заряженных частиц (слайд №9). В зависимости от целей эксперимента и условий, в которых он проводится, применяются следующие методы регистрации частиц:

1. Счетчик Гейгера. (слайд №10)

Действие основано на ударной ионизации.

Вспомним, что такое ионизация?

Какие причины вызывают ионизацию?

Заряженная частица, пролета­ющая в газе, открывает у атома электрон и создает ионы и электроны. Элект­рическое поле между анодом и катодом ускоряет электроны до энергии, при которой начинается ударная ионизация.

Чтобы счетчик Гейгера мог регистрировать каждую попадающую в него час­тицу, надо своевременно прекращать лавинный разряд. Быстрое гашение разря­да можно достичь примесями, добавленными к инертному газу. Положительные ионы газа, сталкиваясь с молекулами спирта, рекомбинируют в нейтральные атомы и теряют способность выбивать из катода электроны (самогасящиеся счетчики). В других счетчиках гашение разряда производят, подбирая опреде­ленное нагрузочное сопротивление с цепи счетчика: R = 10⁹ Ом. Так, возникаю­щий при самостоятельно разряде, прохода через резистор, вызывает на нем большое падение напряжения, что приводит к быстрому уменьшению напряже­ния между анодом и катодом: лавинный разряд прекращается.

На электродах восстанавливается начальное напряжение, и счетчик готов к регистрации следующей частицы. Скорость счета равна 10⁴ частиц в секунду.

Продемонстрировать работу счетчика Гейгера.

Обратить внимание на то, что этим методом можно лишь зарегистрировать частицу, а увидеть след частицы невозможно.

2. Камера Вильсона. (слайд №11)

Действие камеры Вильсона основано на конденсации перенасыщенного пара на ионах с образованием капель воды. Если в геометрическом сосуде с парами воды или спирта происходит резкое расширение газа (адиабатный процесс), температура убывает. И если в этот момент через объем камеры пролетает заряженная частица, то на своем пути она создает ионы, на кото­рых образуются капельки сконденсировавшегося пара. Таким образом, час­тица составляет за собой след (трек) в виде узкой полоски тумана. Этот трек можно наблюдать или сфотографировать. По треку можно определить энер­гию и скорость частицы. Если поместить камеру в магнитное поле, то по ис­кривлению трека можно определить знак заряда и его энергию, а по толщине трека - величину заряда и массу частицы.

Показать работу камеры Вильсона.

В чем преимущество этого метода перед счетчиком Гейгера?

3. Пузырьковая камера. (слайд №12)

В 1952 г. Д. Глейзером для регистрации заряженных частиц, имеющих высокую энергию, была создана пузырьковая камера. Принцип действия ее основан на том, что в перегретом состоянии чиста жидкость, находясь под высоким давлением, не закипает при температуре выше точки кипения. Пу­зырьковая камера заполнена жидким водородом под высоким давлением. При резком уменьшении давления переводят жидкость в перегретое состоя­ние. Если в это время в рабочий объем камеры попадает заряженная частица, то она образует на своем пути в жидкости цепочку ионов. В области пролета частицы жидкость закипает, появляются вдоль ее траектории мелкие пузырь­ки пара, которые являются треком этой частицы.

Преимущество перед камерой Вильсона: пузырьковая камера может реги­стрировать частицы с большей энергией, т.к. большая плотность рабочего ве­щества в пузырьковой камере. Кроме того, по сравнению с камерой Вильсона пузырьковая камера обладает быстродействием. Рабочий цикл равен 0,1 с.

4. Метод толстослойных фотоэмульсий. (слайд №13)

Этот метод был разработан в 1928 г. физиками А.П. Ждановым и Л.В. Мысовским. Его сущность заключается в использовании специальных фотоэмульсий для регистрации заряженных частиц. Пролетающая сквозь фотоэмульсию быстрая заряженная частица действует на зерна бромистого серебра и образует скрытое изображение. При проявлении фотопластинки образуется трек. После исследования трека оценивается энергия и масса за­ряженной частицы.

Преимущество метода: с его помощью получают не исчезающие со вре­менем следы частиц, которые могут быть тщательно изучены.

Сегодня широкое применение нашли полупроводниковые детекторы, ре­гистрирующие α-, β-частицы и γ-излучения

3. Домашнее задание: §99, 101, по §98 и используя свои знания, заполнить таблицу по методам регистрации элементарных частиц. (слайд №14)



Интерференция света. Дифракция све­товых волн.

Тема: Интерференция света. Дифракция све­товых волн

Тип урока: комбинированный.

Цели урока:

• разъяснить смысл фи­зических явлений: ин­терференция, ди­фракция;
• объяснить условие получения устойчивой интерфе­ренционной картины;
• научить применять знания при решении задач;
• развивать логическое мышление, навыки построения эксперимента, самостоятельной работы, культуру устной и письменной речи;
• воспитывать культуру общения, организованность.

Методы: словесные, наглядные, практические; репродуктивные и

продуктивные.

Формы работы: фронтальная, индивидуальная, групповая.

Задачи урока:

• Дать понятия « когерентные источники », « когерентные волны», « разность хода», « интерференция», «дифракция»;
• Объяснить образование интерференционных и дифракционных картин;
• Раскрыть условия интерференционного max и min.
• Разъяснить опыт Юнга;
• Познакомить с устройством и принципом работы бипризмы Френеля;
• Показать различные случаи дифракции;
• Научить определять и объяснять интерференцию и дифракцию в окружающем мире;
• Рассказать об использовании интерференции в технике;

Оборудование:

1. Компьютер, с минимальными техническими требованиями: Windows 2000/XP, Internet Explorer 6.0, Pentium-150, 200 Мб свободного дискового пространства, 64 Мб оперативной памяти, СD-ROM, видеопроектор, экран.

2. Мультимедийный курс «Открытая физика. Ч. 1, 2. Версии 1.1.»

(Долгопрудный: Компания «Физикон», 1996 - 2001).

Для 7–11 классов. Базовый и профильный курсы.

Заранее сделаны закладки на разделах:

А.Кольца Ньютона.

Б.Опыт Юнга.

В. Зоны Френеля

Г. Дифракционные картины от раз­личных препятст­вий.

3.   1С: Репетитор. Физика: версия 1.5 (разработчик: АОЗТ «1С» – Долгопрудный: Компания «Физикон», 1997- 2001).

Закладки на разделах:

А. Причина появления интерференционных полос.

Б. Задачи №1.2( 4.04)

4. Презентация « Интерференция и дифракция света»
5. Бипризма Френеля;
6. Для фронтальной работы набор: капроновая лента, граммофонная

пластинка, два плоских стеклышка, черная бумага с прорезью.

I Организационный момент. Постановка задач урока (1 минута)

II Фронтальное повторение. Актуализация задач урока (5 минут)

1. Что такое свет?
2. Кем было доказано, что свет- это электромагнитная волна?
3. Какова скорость света в вакууме?
4. Что такое дисперсия света?
5. Как выглядит дисперсионная картина?
6. Почему только достаточно узкий световой пучок дает спектр после прохождения сквозь призму, а у широкого пучка окрашенными оказываются лишь края?

III Изучение темы урока. ( 25 минут)

( содержание лекции)

1. Понятие когерентных волн.

cohaerens – находящийся в согласии (лат.) или

согласованные.

Когерентными волнами называют волны одинаковой частоты, разности фаз которых остается всё время постоянной.

Слайд.

• Волны имеют одинаковую длину;
• Форма волн не меняются со временем; λ _{1 =} λ₂
•   Разность фаз постоянна или равна нулю;  
  

2. Интерференция волн в механике.

Слайд.

Понятие « интерференция»

Inter- взаимно (лат.)

Ferio – ударяю(лат.)

Интерференция- наложение волн, при котором

амплитуда колебаний одних точек среды увеличивася,

а других точек уменьшается

3. Опыт в волновой ванне.

На поверхности воды виден ряд круговых волн, которые накладываются друг на друга, т.е. выделяются полосы, вдоль которых поверхность воды практически не возмущается.

Слайд

Если в точке М гребень одной волны приходит в то же время, что и впадина другой волны ( т.е. фазы волн противоположны), то колебания взаимно ослабляются, частицы воды не будут колебаться и поверхность воды остается спокойной.

  Эта ситуация называется интерференционным минимумом.

При этом разность хода волн равна нечетному числу полуволн

Слайд

∆ d = (2 k +1) λ / 2 ,

где k= 0,1,2,…

Если в точке в один и тот же момент времени сходятся два гребня ( или две впадины), амплитуда колебаний частиц воды удваивается.

  Этот случай соответствует интерференционному максимуму.

Разность хода равна целому числу волн или четному числу полуволн:

∆ d = 2 k λ / 2 или ∆ d = k λ , где k = 0,1,2,…

Амплитуда результирующего колебания различных точек на поверхности воды имеет значения от «0» до удвоенной амплитуды и с течением времени в данной точке не меняется.

Расположение максимумов и минимумов на поверхности воды не изменяется, т.е. интерференционная картина устойчива.

4). Интерференция световых волн.

« Вот бесспорно самая странная из гипотез!..

Кто бы мог подумать, что свет,

слагаясь со светом, может вызвать мрак?».

Араго (Arago) Доминик Франсуа (26.2.1786 — 2.10.1853, Париж),

Наложение двух пучков света так же может привести УК усилению или ослаблению света, т.те. может даже реализовать ситуацию, когда

«свет» + «свет» = «тьма».

(1С: Репетитор. А. Причина появления интерференционных полос.)

Если поставить опыт по интерференции света с помощью двух независимых источников ( двух ламп накаливания), то усиления и ослабления света на экране не наблюдается. В месте встречи обоих пучков мы наблюдаем равномерную освещенность поверхности. ПОЧЕМУ?

Дело в том, что волны, излучаемые обычными источниками, не согласованы. Их начальные фазы хаотично изменяются. Поэтому в каждой точке пространства амплитуда результирующей волны хаотично и быстро изменяется. Так как глаз человека обладает инерционностью и регистрирует лишь средние значения амплитуд, то интерференционная картина в этом случае не наблюдается.

Интерференционная картина возникает только при сложении согласованных ( когерентных) световых волн.

Получить когерентные волны можно, если пучок света от источника каким- либо способом разделить на два пучка и затем оба пучка свести вместе.

Слайд.

Томас Юнг (1773 – 1829г.г.).

Девизом жизни Т.Юнга было: « Всякий человек может сделать то, что делают другие».

Следуя этому девизу, он был известным врачом, замечательным физиком, астрономом, механиком, металлургом, египтологом, океанографом и ботаником, искусным музыкантом, игравшим едва ли не на всех музыкальных инструментах того времени, отличным живописцем и даже… цирковым наездником.

Слайд.

В 1802г. Т.Юнг наблюдал интерференцию света с помощью установки:

( «Открытая физика. Б.Опыт Юнга.)

С помощью опыта Т.Юнг получил:

• когерентные волны;
• устойчивую интерференционную картину;

• значения длин волн, соответствующих свету различного цвета.

Как можно наблюдать интерференцию света, пользуясь обычными источниками?

О. Френель предложил расщеплять одну световую волну на две когерентные. При наложении этих волн получается устойчивая интерференционная картина.

Слайд.

 Френель Огюстен (1788—1827).

Французский физик.

Френель заложил основы волновой оптики. Дополнив принцип Гюйгенса идеей интерференции вторичных волн, он построил количественную теорию дифракции. На основе этого принципа Френель объяснил законы геометрической оптики, в частности прямолинейный характер распространения света в однородной среде. Им создан приближенный метод расчета дифракционной картины, основанный на разделении волновой поверхности на зоны.

 Поперечность световых волн впервые была доказана Френелем.

В одном из опытов Френель разделял световую волну от источника с помощью двух тонких стеклянных призм, склеенных основаниями. Такую призму стали называть бипризмой Френеля.

Если щель освещать монохроматическим ( одноцветны) светом, то все светлые полосы интерференционной картины получатся того же цвета.

Если щель освещать белы светом, то интерференционная картина радужная: в каждой светлой полосе наблюдается плавный переход цветов от красного до фиолетового. За исключением центральной белой полосы.

Интерференция в окружающем мире.

Слайды.

• Радужные нефтяные пятна на воде, асфальте.

Объяснение: в тонкой пленке нефти на поверхности воды световые волны отражаются от наружной и внутренней поверхностей. Отраженные волны интерферируют: усиливают или ослабляют друг друга. Амплитуда результирующего колебания зависит от угла падения света на плёнку, её толщины, длины воны света и показателя преломления. Поэтому освещенная белым светом тонкая бесцветная пленка кажется окрашенной.

Применение интерференции

Слайды.

• Интерферометры;
• Интерференционные микроскопы;
• Использование интерференции в технике:

« Просветленная оптика»

• Контроль качества обрабатываемой поверхности.
• Голография;
• Прецизионные измерения;
• Определение качества обработки поверхностей;
• «Просветление» оптики;
• Астрономические измерения;
• Спектральный прибор – дифракционная решётка

Кольца Ньютона.

( «Открытая физика. А.Кольца Ньютона.)

Слайды

Дифракция.

(лат. diffractus — буквально разломанный, переломанный) 

Дифракция – отклонение от прямолинейного распространения волн, огибание волнами препятствий.

Отчетливая дифракционная картина : если λ ≥ размерам препятствия.

Теория Френеля.

(Открытая физика. В. Зоны Френеля

Г. Дифракционные картины от раз­личных препятст­вий

1.  Исследовал различные случаи дифракции ( от проволоки, круглого отверстия, от круглого экрана)
   

Слайд.

2. Построил количественную теорию дифракции
3. Объяснил прямолинейное распространение света в однородной среде.

Законы геометрической оптики выполняются точно тогда, когда размеры препятствий на пути распространения много больше длины световой волны.

Дифракция в окружающем мире.

Слайды.

• Дифракционная окраска птиц, бабочек, жуков. Разнообразие дифракционных цветов павлинов, фазанов, колибри.

Внешняя поверхность оперения у многих птиц и верхний покров тела бабочек и жуков характеризуется регулярным повторением элементов структуры с периодом от одного до нескольких микрон, образующих дифракционную решетку (о ней на следующем уроке)

IV Решение задач. (12 минут)

1. При помощи зеркал Френель получил интерференционные полосы, пользуясь красным светом. Как изменится картина интерференционных полос, если воспользоваться фиолетовым светом?

( полосы будут расположены ближе друг к другу)

2. Две когерентные световые волны в результате интерференции взаимно поглощаются в некоторой области. Куда девается энергия?

( Перераспределяется в пространстве)

3. Цвета тонких пленок ( пленка бензина на воде) заметно отличаются оттенками от цветов радуги. Почему?

( происходит гашение некоторых световых волн при интерференции; свет, отраженный от тонких пленок не является монохроматическим).

4. Почему частицы размером 0,3мк в микроскопе неразличимы?

( Дифракция. Свет огибает частицы.)

5. Если прищурив глаз, смотреть на нить лампочки накаливания, то нить кажется окаймленной светлыми бликами. Почему?

(Дифракция на щели, образованного веками прищуренного

глаза, и на решетке, образованной ресницами)

6. В морозный вечер подышать на кусок стекла. Через образовавшуюся тонкую пленку кристалликов льда посмотреть на светящиеся фонари. Мы увидим их окруженными радужными кругами. Почему? ( от сине- голубого у фонаря до оранжево- красного вдали)

( Дифракция света в неоднородной среде).

7. (1С: Репетитор. Б. Задачи №1.2 9 4.04))

V Домашнее задание. Итоги урока (2 минуты)

. § 68, 73, 74. Р.1096

Литература

1. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Физика. Учебник для 11 класс средней школы. Базовый уровень. М. Прсвещение.2009.
2. Арабаджи В.И. Дифракционная окраска животных. «Квант» №2,1975г
3. Физический энциклопедический словарь. 1985г.
4. Кольца Ньютона-Википедия
5. Дифракция света-Википедия
6. Интерференция волн