Преломление света

Преломление света. Закон преломления света.

ЗАДАЧИ УРОКА:

– познакомить с явлением преломления света и законом преломления света;

– научить применять закон преломления света для объяснения оптических явлений и решения задач;

– научить определять показатель преломления стекла при помощи эксперимента.

ПЛАНИРУЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОБУЧЕНИЯ УЧАЩЕГОСЯ:

– умеет показывать на рисунке лучи падающий и преломлённый, углы падения и преломления, формулирует закон преломления света;

– объясняет смысл понятия «оптическая плотность среды», приводит примеры сред с большей и меньшей оптической плотностью, объясняет, как ведёт себя луч света при переходе из оптически более плотной среды в оптически менее плотную и наоборот;

– демонстрирует умение применять закон преломления света для объяснения физических явлений и решения задач;

– демонстрирует умение измерять показатель преломления стекла в ходе лабораторного эксперимента.

ДОСТИГАЕМЫЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ: Личностные: самостоятельность в приобретении новых знаний и практических умений; формирование ответственного отношения к учению, готовности и способности учащихся к саморазвитию и самообразованию на основе мотивации к обучению и познанию.

Метапредметные: умение самостоятельно планировать пути достижения целей, в том числе альтернативные, осознанно выбирать наиболее эффективные способы решения учебных и познавательных задач.

Предметные: формирование умений безопасного и эффективного использования лабораторного оборудования, проведения точных измерений и адекватной оценки полученных результатов, пред­­ставления научно обоснованных аргументов своих действий, основанных на межпредметном анализе учебных задач.

Тип урока: Урок усвоения навыков и умений

План урока.

1. Организационный момент (приветствие, объявление темы урока, цели урока).

Повторение ранее изученного материала

Преломление света. Демонстрация опытов.

Закон преломления света и физический смысл показателя преломления.

Физкультминутка.

Обобщение материала «Подумай и ответь».

Закрепление материала. Выполнение тестового задания.

Домашнее задание.

Рефлексия.

Итог урока.

Сообщение учащихся о радуге и гало. Объяснение природных явлений с точки зрения физики.

Ход урока.

1. Организационный

Педагогическая задача: создание позитивного эмоционального настроя учащихся на урок.

Учитель приветствует учащихся, создает положительный эмоциональный настрой

Повторение ранее изученного материала.

Какую тему мы изучаем? Что уже изучили? Предлагает учащимся дополнить предложения:

-геометрическая оптика – это раздел оптики ... (в котором изучаются законы распространения оптического излучения на основании представления о световых лучах);

-световой луч - это...(линия, вдоль которой переносится энергия электромагнитной волны);

-в однородной прозрачной среде свет распространяется ... (прямолинейно);

-доказательством прямолинейного распространения света являются...(образование тени и полутени, солнечные и лунные затмения)

-падающий луч, отраженный луч и ....(перпендикуляр, восстановленный в точке падения к границе раздела двух сред лежат в одной плоскости);

- угол отражения равен ...(углу падения);

- свойство световых лучей ...(обратимость)

Преломление света. Демонстрация опытов.

Теоретический материал.

Во время закатки абрикос на зиму, я заметила, что в банке размеры фруктов значительно увеличились. Думаю, что вы тоже могли заметить такое явление на море, что размеры под водой кажутся больше, чем на самом деле. Кроме того, те, кто хоть раз пытался что-нибудь достать из-под воды замечал, что расстояния в воде обманчивы. Почему так происходит, я и расскажу в сегодняшнем занятии.

Демонстрация опыта №1.

В стакан с водой поместим карандаш. Карандаш кажется сломанным.

Виновато во всем преломление света. Хотя стекло, из которого изготовлен стакан, тоже вносит свой вклад. Он дополнительно увеличивает и к тому же искривляет изображения предметов, расположенных внутри стакана. Но это вклад не так значителен, как то, что дает преломление света в воде.
Что же такое это самое “преломление”?

Преломление света – это изменение направления распространения света при прохождении через границу раздела двух сред. А если сказать проще, то происходит следующее.

Лучи солнечного света, падая на банку и абрикосы в ней, отражаются, и часть этих отраженных лучей попадает нам в глаз. Под воздействием света сетчатка глаза (специальный светочувствительный слой) посылает сигналы в мозг, и там формируется изображение банки с абрикосами. А мы говорим “глаз видит”. Лучи света обычно попадают к нам в глаз по воздуху. Без всяких отклонений. Поэтому мы видим предметы такими, какие они есть. Но если лучик проходит через разные среды (т.е. разные вещества: например, воздух и воду, воду и стекло и т.д.), то он отклоняется от своего пути. И попадает на сетчатку глаза не там, где должен быть, а чуть-чуть в стороне. Вот и получается, что мы видим предмет чуть-чуть больше (или меньше, это уже от сред зависит), чем он есть на самом деле.

Давайте познакомимся поближе с преломлением света в разных средах и проведем несколько простых и эффектных опытов. демонстрирующих его свойства.

Опыт 2 (монета)

На дно сосуда с непрозрачными стенками разместить монету таким образом, чтобы ее не было видно из-за передней боковой стенки. Не меняя положения угла зрения, медленно вливайте воду в сосуд. Что вы наблюдаете? (Монета, которая ранее была невидима, теперь стала хорошо видна). Этот эксперимент проводил в 3 веке н.э. древнегреческий ученый Евклид.

Опыт 3(аквариум)

В аквариум, заполненный водой, погрузить вертикально металлический стержень. Визуально определите длину стержня, который находится под водой. Извлеките стержень из воды и измерьте длину этой части линейкой. Сравните длины стержня и сделайте вывод. (Визуально определённая длина стержня отличается от длины, определенной линейкой.)

После озвучивания результатов трёх опытов, учащиеся приходят к выводу: преломление света приводит к ошибкам в визуальном определении глубины водоема, которая всегда кажется меньшей, чем на самом деле (почти на третью часть истинной глубины), изменение формы и размеров, расположение.

- В каких веществах происходит преломление? (В прозрачных)

- Только ли при падении из воздуха на поверхность стекла свет изменяет направление распространения?

Пытаются привести примеры других пар сред.

- Какие прозрачные вещества вы знаете? (Вода, стекло, воздух, подсолнечное масло и другие).

Наблюдение преломления на поверхности, разделяющей разные пары сред (воздух - вода, вода – стекло).

III.Закон преломления света и физический смысл показателя преломления.

Формулировка обобщенного суждения о том, что при падении на поверхность, разделяющую два вещества, свет изменяет направление распространения, т.е преломляется.

В тетрадях сделайте чертеж падающего луча, преломленного луча, перпендикуляра и отметьте углы падения и преломления.

Формулируют законы преломления.

Где n21 — относительный показатель преломления второй среды относительно первой.

При изменении угла падения α меняется и угол преломления β, но при любом угле падения отношения синусов этих углов остается постоянным для данных двух сред.

Если луч переходит в какую-то среду из вакуума, то

n – называется абсолютным показателем преломления (или просто показателем преломления) второй среды, или показателем преломления среды относительно вакуума.

Абсолютным показателем преломления среды называется физическая величина, равная отношению скорости света в вакууме к скорости света в данной среде:

n =c/v

Абсолютный показатель вакуума принят за единицу.

Закон преломления света был установлен опытным путем в XVII веке голландским учёным Снеллиусом в 1621 году. Преломление света при переходе из одной среды в другую вызвано различием в скоростях распространения света в той и другой среде. Это было доказано французским математиком Пьером Ферма и голландским физиком Христианом Гюйгенсом. Они доказали, что

Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных двух сред, равная отношению скоростей света в этих средах:

sinα/sinβ=n

Т.е относительный показатель преломления второй среды относительно первой показывает во сколько раз скорость света в первой среде V1 больше ( или меньше), чем во второй среде V2: n21 = .

Абсолютным показателем преломления среды называется физическая величина, равная отношению скорости света в вакууме к скорости света в данной среде:

n =c/v

Скорость света в любом веществе меньше скорости света в вакууме. Причиной уменьшения скорости света в среде является взаимодействие световой волны с атомами и молекулами вещества. Чем сильнее взаимодействие, тем больше оптическая плотность среды, и тем меньше скорость света. Среду с меньшим абсолютным показателем преломления принято называть оптически менее плотной средой.

Переходя из оптически менее плотной среды в оптически более плотную, световой луч после преломления идёт ближе к нормали. В этом случае угол падения больше угла преломления: α > β.

Наоборот, переходя из оптически более плотной среды в оптически менее плотную, луч отклоняется дальше от нормали. Здесь угол падения меньше угла преломления: α < β.

Если луч света падает перпендикулярно к границе раздела двух сред, то угол падения луча равен углу преломления α = β.

- А не наблюдали ли вы природные явления, которые объясняются этим законом? (радуга)

- Радуга – это красивое физическое явление. Об этом мы с вами будем говорить на следующем уроке.

Физкультминутка. «Физкультминутка для зрения»

Обобщение материала.

VI. Закрепление материала.

Выполнение тестового задания.

Тест к уроку

Вариант I

1. Оптически более плотная среда — это среда, в которой

скорость распространения света больше 2) скорость распространения света меньше

3) плотность ее вещества больше 4) плотность ее вещества меньше

2. Угол преломления — это угол между

преломленным лучом и границей раздела сред

преломленным лучом и перпендикуляром к границе разде­ла сред в точке падения на нее светового луча

преломленным лучом и продолжением падающего луча

3. Когда свет распространяется в оптически плотной среде и пе­реходит в среду, менее оптически плотную, то угол преломле­ния светового луча всегда

равен углу падения (α = γ) 2) меньше угла падения (α > γ) 3) больше угла падения (α < γ)

4. Когда свет, падающий на границу прозрачных веществ с разными оптическими плотностями, переходит через нее, не преломляясь?

Когда падающие лучи перпендикулярны этой границе

При угле падения лучей на границу раздела веществ, рав­ном 90°

Когда свет переходит в вещество с большей оптической плотностью

В случае перехода света в вещество с меньшей оптической плотностью

5 . Луч света переходит из воды в воздух. Пунктирными линия­ми на рисунке намечены три направления: 1, 2 и 3. Какое из них может приблизительно соответствовать преломленному в этом случае лучу?

1)1 2)2 3)3

Вариант II

1. Преломлением света называют явление

его перехода через границу раздела двух сред

распространения света сначала в одном, а потом в другом веществе

изменения направления светового луча на границе раздела сред, имеющих разные оптические плотности

2. Если свет переходит из среды менее оптически плотной в оптически более плотную среду, то угол преломления светового луча всегда

равен углу падения (α = γ) 2) меньше угла падения (α > γ) 3) больше угла падения (α < γ)

3. На каком рисунке изображен переход светового луча в оптически менее плотную среду?

1)№ 1 2) №2 3)№3

4 . В каком веществе — с большей оптической плотностью или с меньшей — скорость света больше? 1) С большей 2) С меньшей 3) Скорость света везде одинакова

5. На рисунке показаны падающий и преломленный лучи света. В какой среде — I или II — скорость света меньше?

1)В1 2) В II 3) Скорость света во всех средах одинакова

VII. Домашнее задание.

Прочитать § 34. Выучить конспект урока.
Ответить на вопросы к § 34 страница 83.

VIII. Рефлексия (самооценка работы на уроке)

Сформулируйте ваше мнение об уроке, ваши пожелания.

IX. Итог урока.