Урок физики по теме «Дисперсия света. Спектральный состав света. Цвета» (8 класс)

Конспект урока

по теме «Дисперсия света. Спектральный состав света. Цвета»

Цели урока:

познакомить учащихся с одним из световых явлений – дисперсией света;

ввести понятие спектра;

рассмотреть спектральный состав света, зависимость угла преломления света разного цвета от длины волны;

выявить физическую сущность оптических явлений (радуга);

развивать у школьников умение устанавливать взаимосвязи в изучаемых явлениях;

развивать воображение, память, внимание, умение логично выражать свои мысли, выделять главное в объеме информации

развивать интерес к предмету

способствовать развитию самостоятельной познавательной активности, обогащению словарного запаса;

воспитывать организованность, уверенность в себе, самостоятельность, ответственность, умение находить и воспринимать прекрасное в природе

Тип урока: урок усвоения новых знаний

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, экран, презентация на съёмном носителе, призма, фонарь, пластина с маленьким отверстием, стеклянные плоскопараллельные пластины со скошенными гранями

Ход урока

• 1. Мотивация учебной деятельности

  
  Дисперсия света
  PPT / 4.13 Мб

Слайд 1: 

Чудный дар природы вечной,
Дар бесценный и святой,
В нём источник бесконечный
Наслажденья красотой.

Это слова из гимна свету, прозвучавшего в опере П. И. Чайковского “Иоланта”. Свет… Такое короткое, но такое ёмкое слово. Без света немыслима жизнь человека. Поэтому вопрос о том, что такое свет, возник сразу, как только человек начал размышлять об окружающем его мире.) XVII век положил начало представлениям о природе света. Достаточно назвать некоторых учёных, которые внесли огромный вклад в развитие учения о природе света: (Слайд 2) Исаак Ньютон, Христиан Гюйгенс, Томас Юнг, Огюст-Жан Френель, Джеймс Клерк Максвелл, Пётр Николаевич Лебедев, Николай Иванович Вавилов. (Слайд 3)

Пусть три столетья минуло с тех пор,
Ещё не разрешился этот спор.
Один сказал, что свет – это волна,
Подобна механической она.
Другой сказал, что свет – поток частиц.
В любой среде не знает он границ.

Сегодня мы поговорим об одном из свойств света. Запишите тему сегодняшнего урока «Дисперсия света. Спектральный состав света. Цвета» (Слайд 4) (Учащиеся записывают тему в тетрадь)

• 2. Изложение нового материала

Дисперсия – звучит прекрасно слово,

Прекрасно и явление само

Оно нам с детства близко и знакомо,

Мы наблюдали сотни раз его!

Гром отгремел, стих летний ливень быстрый,

И над умытой свежею землей

Мостом бесплотным радуга повисла

Пленяя нас своею красотой.

Дисперсия здесь «руку приложила»

Обычный белый лучик световой

Она как будто в призме разложила

Во встреченной им капле дождевой.

Если в темной комнате толстую стеклянную пластину осветить пучком света от фонарика или лазера, то, присмотревшись, можно заметить, что в стекле на границе с воздухом пучок белого света расщепляется на множество плавно переходящих друг в друга цветных пучков.

Демонстрация 1: узкий пучок белого света от фонарика пропускается через призму. На экране – разложение белого света в спектр.

У вас на столах находятся плоско-параллельные стеклянные пластинки со скошенными гранями. Посмотрите сквозь скошенные грани на свет. Что вы видите? (Дети говорят, что видят разноцветную полосу)

Эти явления свидетельствуют о дисперсии световых волн (от лат. disperqo – разбрасываю). (Запись на лоске и в тетради)

Природы строй, ее закон в извечной мгле таился,

И Бог сказал: «Явись, Ньютон!» — и всюду свет разлился.

Явление дисперсии света первым начал изучать И.Ньютон (1666 год). (Слайд 5) Кто подготовил сообщение о Ньютоне?

Сообщение: 

Исаак Ньютон (1643-1727) пережил шестерых королей, гражданскую войну, диктатуру Кромвеля, реставрацию Стюартов, но все это мало отразилось на его судьбе. Он никогда не был женат, никогда не.выезжал за пределы Англии, практически, не имел учеников. Но его творческая жизнь была бурной и богатой событиями, как и его эпоха.

Ньютон происходил из семьи фермера в Линкольншире. В средней школе не полу­чил даже элементарного математического образования. Неожиданно в нем проявился интерес к техническому моделированию. Строил модели ветровых и водяных мельниц, хитроумные мышеловки, построил самодвижущуюся четырехколесную повозку, приводя­щуюся в движение через кривошипный механизм.

Страстью молодого Ньютона были солнечные часы. По положению тени он мог оп­ределять дни равноденствий, солнцестояний, даже дни месяца. Всю жизнь он смотрел на положение теней, а не на часы, когда его спрашивали о времени.

Оптикой Ньютон начал интересоваться ещё в студенческие годы, его исследования в этой области были связаны со стремлением устранить недостатки оптических приборов.

В своём труде «Оптика» Ньютон описал проведённые им чрезвычайно тщательные эксперименты по обнаружению дисперсии света — разложения с помощью призмы белого света на отдельные компоненты различной цветности и преломляемости и показал, что дисперсия вызывает искажение в линзовых оптических системах. Ошибочно считая, что устранить искажение, вызываемое ею, невозможно, Ньютон сконструировал зеркальный телескоп. Ньютон первым измерил длину световой волны. Наряду с опытами по дисперсии света Ньютон описал ряд других опытов.

Замечательно, что эти опыты пережили столетия, и их методика без существенных изменений используется в физических лабораториях до сих пор.

Ньютон в темной комнате направил пучок солнечного света, (Слайд 6) прошедшего через отверстие в ставне, которым закрывалось окно, на треугольную призму. На противоположной стене Ньютон увидел яркую цветную полосу, состоящую из множества разноцветных полос, цвета которых, изменяясь, плавно переходили от красного к оранжевому, к желтому и до фиолетового.

Наблюдаемую на стене картину Ньютон назвал – спектром (от лат. spectrum – видение). (Запись на доске и в тетрадях)

Если внимательно присмотреться к прохождению света через треугольную призму, (слайд 7) то можно увидеть, что разложение белого света начинается сразу же, как только свет переходит из воздуха в стекло. В описанных опытах использовались пластина и призма, изготовленные из стекла. Вместо стекла можно взять и другие прозрачные для света материалы. Чем больше показатель преломления материала, тем ярче проявляется дисперсия света.

Запись в тетрадях:

Дисперсией называется явление разложения света на цвета при прохождении света через вещество.

А будет ли разлагаться на цвета свет, имеющий окраску? (Дети высказывают своё мнение) Конечно, нет, потому что свет одного цвета – это простой свет, который в дальнейшем не раскладывается на составляющие. (Слайд 8)

Запись в тетрадях

Свет одного цвета назвали монохроматическим.

Только белый свет при прохождении через вещество, раскладывается на цвета.

Из явления дисперсии следует (Слайд 9), что волны, входящие в состав белого света, в веществе распространяются с различными скоростями, с наибольшей скоростью распространяются волны, которые мы воспринимаем как красный свет. И с наименьшей - волны, воспринимаемые нами как фиолетовый свет.

Итак, вы познакомились с новым свойством света. Давайте выясним, где и когда в жизни мы встречаемся с этим свойством. Во многих отраслях естествознания цвет служит важным диагностическим признаком. Имея точную его характеристику, легче определять виды растений, животных, минералов. Огромное значение свет и цвет имеют в изобразительном искусстве. (Слайд 10)

Обратите внимание на картины известных художников (картины Левитана “Золотая осень”, Джогина «Закат Солнца». Айвазовского «Радуга», Шишкина «Утро в сосновом бору»)

Беседа с учащимися:

Какие цвета вы видите? Только ли те, которые входят в состав белого? (Нет. На картинах использовались пурпурные, малиновые цвета.)

Как можно получить такие цвета? (Путём смешивания различных цветов получают различные оттенки.)

Мы выяснили, что белый свет состоит из семи цветов. Какой цвет мы

получим при сложении этих цветов? (белый)

Ньютону удалось соединить цветные лучи в белый свет. Я предлагаю вашему вниманию видеоролик, в котором представлен опыт Исаака Ньютона.

(Просмотр видеоролика)

Итак, давайте сделаем вывод: что же доказал Исаак Ньютон?

(Учащиеся делают выводы)

Выводы:

Белый свет – сложный свет, который раскладывается в спектр (Слайд 11)

Свет одного цвета не раскладывается на другие цвета, потому что является простым

Совокупность пучков света всех цветов спектра образует белый свет

Теорию света Ньютона подверг резкой критике выдающийся немецкий поэт И. В. Гете. (Слайд 12) Может быть, не все знают, что Гете был и видным естествоиспытателем. Он писал: «Утверждение Ньютона – чудовищное предположение. Не может быть, что самый прозрачный, самый чистый цвет – белый – оказался смесью цветных лучей».

Гете считал, что исследованный Ньютоном свет – это уже не тот свет, с каким мы встречаемся в естественной обстановке, а свет, «замученный всякого рода орудиями пытки – щелями, призмами, линзами». Гете призывал:

Друзья, избегайте темной комнаты,

Где вам искажают свет

И самым жалким образом

Склоняются перед искаженными образами.

Гете и Ньютон были разными людьми по складу своего мышления. Гете воспринимал мир как целое, предпочитал озарение и фантазию. Ньютон каждый шаг вперед перепроверял и подкреплял опытами и расчетами.

В 1807 году Томас Юнг сделал столь же важное открытие, что белый свет можно получить сложением красного, зеленого, голубого. (Слайд 13)

Перед вами схема трёх основных цветов.

Красный, жёлтый и синий – наиболее чистые цвета, ибо их нельзя получить смешением других цветов. Из них же, напротив, можно получить все остальные цвета. Три вторичных цвета получаются путём смешивания основных: красный и жёлтый в смеси дают оранжевый, жёлтый с синим, дают зелёный, синий с красным дают пурпурный. Цвета, противолежащие на цветовом круге, называются дополнительными (Дополнительный к зелёному – красный и т. д.), в смеси, с которыми они дают белый цвет. Зарисуйте, пожалуйста, эту схему. (Показать на доске, как буквами обозначить цвета)

(Слайд 14) 

 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. (Ф.И.Тютчев)

На востоке, в Древнем Китае, излюбленным украшением в доме, даже у бедняков, были стеклянные шары и призмы, дающие радужные блики на стенах. Европейцы неоднократно описывали эти китайские игрушки. Тем не менее, никто не сопоставлял эти пестрые китайские стекляшки с великолепными красками радуги, играющей на небе. Эта связь была открыта только в исследованиях великого Исаака Ньютона.

Наверное, нет человека, который не любовался радугой. Слово радуга содержит старославянский корень «радь», что означает «веселый». Не случайно на Украине ее называют «веселкой». Существует поверье, что в том месте, где радуга уходит в землю, можно откопать горшок с золотом. Оно, возможно, родилось из рассказов о том, что ангелы сидят на вершине радуги и, играя, скатывают вниз золотые монетки. А если хотите быть счастливым, то надо пройти под радугой босиком. Жаль только, что это еще никому не удавалось. Но радуга дарит нам мечту и вдохновение. Вам было дано задание подобрать интересный материал и сделать небольшое сообщение об этом удивительном явлении. Есть желающие? (Учащиеся делают сообщения)

Сообщение 1: 

Радуга - великолепное красочное явление, о котором слагались легенды. Радуге приписывали удивительные свойства. У древних греков богиня радуги Ирида выступала как посредница между богами и людьми, передававшая людям волю богов. Глядя на радугу, древние греки верили, что она соединяет небо и землю. Любуясь радугой, древние индейцы думали о цветах, которые увяли на земле и вновь расцвели в небе. С радугой всегда связывалось ощущение радости и освобождения. Радуга – добрая предвестница. Если она появилась, значит, проглянуло солнышко; напоивший посевы дождь, сделав доброе дело, теперь окончится, настанет хорошая погода.

Сообщение 2: 

Издавна заметили, что радуга наблюдается, только когда выглянуло из-за туч солнце и только в стороне, противоположной солнцу. Если встать лицом к солнцу, то радуги не увидеть. У Иоганна Гёте есть стихи, посвящённые этому удивительному явлению:

К тебе я, солнце, обращусь спиною,

На водопад, сверкающий, могучий,

Теперь смотрю я с радостью живою,-

Стремится он, дробящийся, гремучий,

На тысячи потоков разливаясь,

Бросая к небу брызги светлой тучей.

И между брызг, так дивно изгибаясь,

Блистает пышной радуга дугою…

Сколько у радуги цветов? Говорят, что семь, но это число условное – между соседними полосами нет чётких границ. Аристотель называл, например, всего три цвета радуги: красный, зелёный, фиолетовый.. Ньютон сначала выделял пять цветов: красный, жёлтый, зелёный, синий, фиолетовый. Позднее он говорил о десяти цветах, а затем уже остановился на семи – тех самых, которые и по сей день принято выделять в радуге. Выбор это числа определяется не физикой, а скорее тем, что число 7 издавна считалось магическим (семь чудес света, семь смертных грехов, семь дней недели и т.д.)

Сообщение 3: 

Радуга — атмосферное оптическое и метеорологическое явление, наблюдаемое обычно после дождя или перед ним. Оно выглядит как дуга или окружность, составленная из цветов спектра. Глядя снаружи — внутрь дуги: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый. Эти семь цветов — основные, которые принято выделять в русской культуре, но следует иметь в виду, что на самом деле спектр непрерывен, и цвета эти в радуге переходят друг в друга с плавным изменением через множество промежуточных оттенков.

Радуга возникает из-за того, что солнечный свет испытывает преломление в капельках воды, взвешенных в воздухе. Эти капельки по разному отклоняют свет разных цветов. Красный свет отклоняется на 137030´ , а фиолетовый на 1390 20´ , в результате чего белый свет разлагается в спектр. Наблюдателю кажется, что из пространства по концентрическим кругам исходит разноцветное свечение, при этом источник яркого света всегда находится за спиной наблюдателя.

Обычно наблюдается простая радуга-дуга, но при определённых обстоятельствах можно увидеть двойную радугу, с самолёта — перевёрнутую или даже кольцевую, а в определённых местах (в основном в США) — лунную радугу. Также известны огненные радуги возникающие на перистых облаках.

Посмотрите на экран, и вы увидите разнообразные виды радуги. (Слайды 15, 16)

• 3. Закрепление изученного материала

Вопросы учащимся:

1. А как вы считаете, если белый свет пропускать через окрашенное стекло, каким будет в результате свет? (Стекло пропускает тот цвет, в который окрашено).
2. Почему в комнате с тёмными обоями темно, а со светлыми светло? (Ответ. Тёмные обои поглощают свет сильнее, чем светлые).
3. На тетради написано красным карандашом «отлично» и зеленым «хорошо». Имеются два стекла красное и зеленое, через какое надо смотреть, чтобы увидеть оценку «отлично»? (Ответ: зелёное)
4. На сцене человек в красном. Каким светом его нужно осветить, чтобы он стал невидимым? (Ответ: красным)
5. Почему белый лист бумаги нам кажется белым? (Ответ: он отражает лучи всех цветов)
6. А почему мы видим зелёные листья деревьев, красные цветы? (Ответ: потому что зелёные листья отражают только зелёные лучи света, красные цветы – красные лучи)
7. А какой будет трава, если на неё посмотреть сквозь красное стекло? (Ответ: почти чёрной)

• 4. Итог урока

Явление дисперсии, открытое Ньютоном, - первый шаг к пониманию природы цвета. Итак …

Вопросы учащимся:

Что такое дисперсия света? (Ответ: Дисперсия света – явление разложения белого света в спектр при помощи призмы)

Почему происходит дисперсия? (Ответ: Дисперсия света происходит из-за того, что показатель преломления среды зависит от цвета света).

Что доказывает дисперсия? (Ответ: Дисперсия света доказывает, что белый свет – сложный свет, он состоит из простых – монохроматических цветов.)

Что позволяет объяснить дисперсия? (Ответ: Дисперсия позволяет объяснить цвета непрозрачных тел, тем что тела по- разному отражают и поглощают свет различных длин волн)

5. Домашнее задание: § 23 (читать), подготовить сообщения о влиянии света и цвета на организм человека