Конспект урока "Распространение света в различных средах. Преломление света на границе двух сред"


Распространение света в различных средах.
Преломление света на границе двух сред
Цель урока: углубить знание об особенностях распространения света на
границе двух сред; сформировать знание о законах отражения
света; развивать логическое мышление при объяснении
физических явлений; показать практическое применение
выученной темы.
Тип урока: комбинированный
Оборудование: стакан с жидкостью и карандашом, плоскопараллельная
пластинка, булавки, презентация, мультимедийный проектор,
раздаточный материал – опорный конспект урока
Ход урока
І. Организационный этап (2хв)
Приветствие. Проверяем, готов ли класс и ученики к уроку (учебники,
тетради, дневники, ручки, карандаши на парте).
ІІ. Актуализация опорных знаний и умений (7хв)
Отгадайте загадку: Светит сверкает, всех согревает олнце)
Солнце является источником света.
Какую роль играет свет в жизни людей?
Послушайте отрывок из оперы Чайковского «Иоланта» (слайд 1)
Чудный дар природы вечной,
Дар бесценный и святой.
В нем источник бесконечный
Наслажденья красотой.
Солнце, небо, звезд сиянье,
Море в блеске голубом,
Всю природу мирозданья
Мы лишь в свете познаем.
Именно свет, приходящий на Землю от Солнца, создаёт условия,
необходимые для существования жизни на планете.
Что же такое свет?
С самой ранней эпохи ещё до древних греков, когда, как об этом говорит
легенда, Аполлон разъезжал в огненной колеснице по небу, и до наших дней,
когда города утопают в сиянии огней, свет очаровывал человека и в то же время
представлялся ему неразрешимой загадкой. Ничто в природе не было так
неуловимо, ни один свой секрет природа не охраняла так тщательно, как секрет о
том, что же представляет свет в действительности. На этом основании свет часто
называли самым тёмным пятном в физике. Однако, несмотря на это, свет позволил
нам познать окружающий мир при помощи нашего зрения в гораздо большей
степени, чем мы могли бы это сделать при помощи всех остальных чувств, вместе
взятых.
Именно потому, что в вопросе о свете остаётся ещё много неясного и
требующего исследования, изучение света представляет большую выгоду для
начинающих учёных. Некоторые учёные, будучи ещё молодыми людьми,
составили себе имя благодаря изучению света. Альберт Эйнштейн начал изучать
свет в возрасте 16 лет, и это изучение привело к полной революции в физике и
вступлению нашей цивилизации в новую, атомную эру.
Как распространяется свет в однородной прозрачной среде? (прямолинейно)
Как ведёт себя при падении на зеркальную поверхность? (отражается)
Что мы называем углом падения? Углом отражения?
Сформулируйте законы отражения.
А вот вам ещё одна загадка:
Я всегда со светом дружен, если солнышко в окне
Я от зеркала от лужи пробегаю по стене (Солнечный зайчик)
ІІІ. Мотивация учебной деятельности (1хв) (слайд 2)
Наливаю в чашку чаю,
ложку с медом опускаю,
но внезапно всполошилась-
ложка ведь переломилась!
Как же это все случилось?
Быстро ложку вынимать!
И безмерно удивилась-
Она целая опять.
Только ложку опускаю-
Вновь ломается она....
Может, ложка непростая?
Может, я волшебница?
Почему ложка, опущенная в стакан с водой, кажется нам сломанной на
границе раздела воздуха и воды?
Как ведет себя свет, переходя из одной среды в другую?
Об этом вы узнаете на сегодняшнем уроке. (слайд 3)
Тема урока «Распространение света в различных средах. Преломление
света на границе раздела двух сред» (раздать опорные конспекты)
ІV. Изучение нового материала (25хв)
Эксперимент №1. Опустите карандаш в стакан с водой. Посмотрите на него
внимательно. Он кажется преломлённым на границе между водой и воздухом. Как
вы думаете, чем это можно объяснить?
Объяснить это можно только тем, что лучи света, идущие от карандаша,
имеют в воде другое направление, чем в воздухе. (слайд 4)
Изменение направления распространения света на границе раздела двух
сред называется преломлением.
Когда световой пучок падает на границу раздела двух прозрачных сред,
часть его лучей отражается, а часть поглощается. На схеме луч ОА падающий
луч, луч ОВ отражённый луч, луч ОС —преломлённый луч; КD
перпендикуляр, восставленный в точке падения луча АO. Все отмеченные лучи
лежат в одной плоскости.
Угол, образованный преломлённым лучом и перпендикуляром к
границе раздела двух сред, восставленным в точке падения луча, называется
углом преломления.
Глядя на границу, можно подумать, что нарушается закон прямолинейного
распространения света, так как можно заметить, что луч преломляется прямо на
границе раздела сред. Но это не так. Давайте разберёмся, что же происходит и
почему.
Эксперимент №2. Первое упоминание о преломлении света можно найти в
трудах древнегреческого философа Аристотеля, который задавал себе вопрос:
почему палка в воде кажется переломленной? А в одном из древнегреческих
трактатов описан такой опыт: «нужно стать так, чтобы плоское кольцо,
размещённое на дне посудины, спряталось за ее краем. Потом, не изменяя
положения глаз, налить в посудину воду. Луч света преломится на поверхности
воды, и кольцо станет видимым».
Давайте попробуем провести эксперимент с монеткой. Этот опыт проводил в
3 в. до н.э. древнегреческий учёный Евклид. (слайд 5)
В чем же причина преломления света?
Почему же свет, переходя из одной среды в другую, изменяет свое
направление? (слайд 6) Оказывается, причина преломления различная скорость
распространения света в разных средах: чем меньше скорость света в среде, тем
сильнее преломляется световой луч.
Мы уже знаем, что свет в вакууме распространяется хоть и с огромной,
однако конечной скоростью около 300 000 км/с. В любой другой среде
скорость света является меньшей, чем в вакууме (рассмотреть скорости)
Итак, скорость света в различных средах имеет разное значение. (слайд 7)
Величина, показывающая, во сколько раз скорость света в среде
меньше скорости света в вакууме, называется абсолютным показателем
преломления среды.
v
c
n
Посмотрите, чему равны показатели преломления некоторых сред.
Что означают эти цифры?
Например, в воде скорость света в 1,33 раза меньше, чем в вакууме; когда
свет переходит из воды в алмаз, его скорость уменьшается еще в 1,8 раза; в
воздухе скорость распространения света в 2,4 раза больше, чем в алмазе, и только
немного (~1,0003 раза) меньше скорости света в вакууме. Именно изменение
скорости света в случае перехода из одной прозрачной среды в другую
является причиной преломления света.
Принято говорить об оптической плотности среды.
Среда с большим показателем называется оптически более плотной.
Среда с меньшим показателем называется оптически менее плотной.
3. Законы преломления света
Предлагаю установить закономерности преломления света
экспериментально.
Эксперимент №3. Рассмотрим явление преломления света подробнее.
Для этого воспользуемся плоскопараллельной пластинкой.
1. Обведите пластинку
2. Проведите произвольный падающий на поверхность пластины луч.
3. Вдоль луча воткните 1 булавочку.
4. Приложите стеклянную пластинку и глядя на булавочку, воткните вторую
так, чтобы видно было только первую, то есть булавки должны стоять на
одной прямой.
5. Соедините полученные точки до поверхности нижней грани.
Формулируем законы преломления света. (слайд 8)
Первый закон преломления. Луч падающий, луч преломлённый и
перпендикуляр к границе раздела двух сред, восставленный в точке падения луча,
лежат в одной плоскости.
Второй закон преломления. Угол преломления может быть меньше, или
больше угла падения в зависимости от того, из какой среды в какую луч
переходит. (слайд 9)
Если световой луч переходит из среды оптически менее плотной в среду
оптически более плотную, то угол преломления меньше угла падения.
Если световой луч переходит из среды оптически болем плотной в среду
оптически менее плотную, то угол преломления больше угла падения.
Соотношение значений угла падения и угла преломления в случае перехода
пучка света из первой среды во вторую зависит от оптической плотности каждой
из сред. Если, например, свет переходит из воздуха в воду (n
1
< n
2
), то угол
преломления всегда будет меньшим, чем угол падения. Если же луч света
направить из стекла в воздух (n
1
> n
2
), то угол преломления всегда будет большим,
чем угол падения.
4. Объясняем преломлением света некоторые оптические явления (слайд 10)
4.1. Глубина водоема всегда кажется меньшей. Когда мы, стоя на берегу
водоема, пытаемся на глаз определить ее глубину, она всегда кажется меньшей,
чем есть в действительности. Это явление объясняется преломлением света.
4.2. Мы видим звезды и Солнце выше их истинного положения на небе из-за
преломления света в атмосфере Земли. (слайд 11)
4.3. Возникновение миражей и радуги. Преломлением света можно объяснить
еще много природных явлений: возникновение миражей и радуги и др.
Мираж - оптическое явление в атмосфере, состоящее в том, что вместе с
отдалённым предметом (или участком неба) видно его мнимое изображение,
смещенное относительно предмета.
Оазисы в Сахаре редки. Когда перед измученным долгой дорогой
путешественником возникают на горизонте желанное очертание оазиса,
проводник-араб лишь отрицательно качает головой. Он знает, что до оазиса ещё
10 км пути под палящим солнцем, а то, что путник видит «собственными глазами»
- всего лишь мираж. Этот оптический обман порой вводит в заблуждение даже
опытных людей. Бывалые путешественники, прошедшие по пескам не один
экспедиционный маршрут и не один год изучающие пустыню, случалось, тоже
становились жертвами миража. (слайд 12) Под власть миража попадали иной раз
и опытные проводники караванов. Однажды 60 человек и 90 верблюдов погибли в
пустыне, следуя за миражом, который увлёк их на 600 км в сторону от колодца.
(слайд 13)
Фата–моргана красивейший из миражей. Когда над теплой водой
о