План-конспект урока "Законы отражения и преломления света"

Раздел долгосрочного планирования:    

Оптика

КГКП «Костанайский педагогический колледж»

Дата: 

ФИО учителя:

Группа:  

Участвовали: ____                                                                                 Не участвовали: ____                                                                 

Тема урока

Геометрическая оптика. Принцип Гюйгенса. Закон отражения света Закон преломления света

Полное внутреннее отражение. Определение показателя преломления стекла.

Цели обучения, достигаемые на этом уроке

11.6.2.1 - объяснять закон отражения света с помощью принципа Гюйгенса, применять при решении задач

11. 6.2.3 - объяснять закон преломления света с помощью принципа Гюйгенса, применять при решении задач, объяснять внутреннее отражение световых лучей, определять показатель преломления стекла

Цель урока

Все:

- формулировать определения: принцип Гюйгенса, закон отражения света, закона преломления света, полного внутреннего отражения света;

- приводить примеры указанных явлений из повседневной жизни.

Большинство к концу уроку:

- применять законы отражения и преломления света при решении задач;

- Некоторые:

- при решении задач свободно владеют изученным материалом.

Критерии оценивания

- владеют знаниями терминологии по данной теме;

- определяют по чертежу лучи падающий, отраженный, преломленный;

- объясняют законы отражения и преломления света с помощью принципа Гюйгенса;

- применяют формулы законов отражения и преломления света при решении задач.

Языковые задачи

Лексика и терминология, специфичная для предмета:

Принцип Гюйгенса, луч, волна, луч падающий, луч отраженный, луч преломленный, угол падения, угол отражения, угол преломления, полное внутреннее отражение, плоское зеркало

Воспитание ценностей

Общенациональные идеи"Мәңгілік Ел":

№2.Национальное единство, мир и согласие в нашем обществе.

№4.Экономический рост на основе индустриализации и инновации.

Межпредметная связь

Математика, черчение, самопознание

Предыдущие знания

Механические волны

Запланированные этапы урока

Виды упражнений, запланированных на урок:

Ресурсы:

Начало урока

 «…Как будто на душе прояснеет, как будто вздрогнешь или кто-то подтолкнет тебя локтем. Новый взгляд, новые мысли… Удивительно, что может сделать один луч солнца с душой человека!»

Ф.М. Достоевский

роман «Униженные и оскорблённые»

1.Организационный момент.

2. Психологический настрой

«Кто движется вперёд в знаниях, но отстаёт в нравственности, тот более идёт назад, чем вперёд»

Аристотель

Хорошее настроение-первый шаг к удаче.

Для установления благоприятной атмосферы в группе провести  тренинг «Комплимент-пожелание».

Обучающиеся могут выразить друг другу пожелание одним словом, предложением в повелительном наклонении.

ФО: похвала

3. Актуализация знаний.

Предлагается провести эксперимент в зависимости от предложенного оборудования и объяснить наблюдаемые физические явления, опираясь на имеющиеся знания: демонстрация экспериментов.

Выход на тему урока и постановка цели урока.

Метод «Мозговой штурм»- обучающимся задаётся вопрос: Как вы думаете, что объединяет данные эксперименты? Какова цель нашего урока?

ФО: похвала

Презентация

Набор 1: зеркало, свеча

Набор 2: стакан с водой, ложка, карандаш

Набор 3: ёлочная игрушка;

Набор 4: стакан с водой, мыльным раствором, молоко, лазерная указка

Набор 5: монета, чашка

Презентация

Середина урока

Проверка домашнего задания.

Сообщение студента из истории развития света, работа с презентацией, просмотр анимации, комплекс «Увлекательная реальность»

-Закон прямолинейного распространения света;

-закон независимости световых лучей;

-закон отражения световых лучей;

-закон преломления световых лучей.

Законы отражения и преломления света

Принцип Гюйгенса:

Каждая точка, до которой доходит световое возбуждение, является, в свою очередь, центром вторичных волн; поверхность, огибающая в некоторый момент времени эти вторичные волны, указывает положение к этому моменту  фронта действительно распространяющейся волны.

Закон отражения:

·                     отраженный луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и перпендикуляром, проведенным к границе раздела двух сред в точке падения;

·                     угол падения  α  равен углу отражения  γ:   

α = γ

Вывод на основе принципа Гюйгенса: 

Предположим, что плоская волна (фронт волны АВ), распространяющаяся в вакууме вдоль направления I со скоростью с, падает на границу раздела двух сред. Когда фронт волны АВ достигнет отражающей поверхности в точке А, эта точка начнет излучать вторичную волну.

Для прохождения волной расстояния ВС требуется время Δt = BC/υ. За это же время фронт вторичной волны достигнет точек полусферы, радиус AD которой равен:  υΔt = ВС. Положение фронта отраженной волны в этот момент времени в соответствии с принципом Гюйгенса задается плоскостью DC, а направление распространения этой волны – лучом II. Из равенства треугольников ABC и ADC вытекает закон отражения: угол падения  α  равен углу отражения  γ.

Закон преломления (закон Снелиуса):

·                     луч падающий, луч прелмленный и перпендикуляр, проведенный к границе раздела в точке падения, лежат в одной плоскости;

·                     отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных сред.

Вывод закона преломления. Предположим, что плоская волна (фронт волны АВ), распространяющаяся в вакууме вдоль направления I со скоростью  с, падает на границу раздела со средой, в которой скорость ее распространения равна v.

      Пусть время, затрачиваемое волной для прохождения пути ВС, равно Δt. Тогда ВС = сΔt. За это же время фронт волны, возбуждаемой точкой А в среде со скоростью u, достигнет точек полусферы, радиус которой AD = vΔt. Положение фронта преломленной волны в этот момент времени в соответствии с принципом Гюйгенса задается плоскостью DC, а направление ее распространения – лучом III. Из рис. видно, что

        ,       т.е.        .

      Отсюда следует закон Снелиуса:

Принцип Ферма: свет распространяется между двумя точками по пути, для прохождения которого необходимо наименьшее время.

 Следствия из принципа Ферма:

1. Обратимость световых лучей: если обратить луч III, заставив его падать на границу раздела под углом β, то преломленный луч в первой среде будет распространяться под углом α, т. е. пойдет в обратном направлении вдоль луча I.

2. Если свет распространяется из среды с большим показателем преломления n₁  (оптически более плотной) в среду с меньшим показателем преломления n₂  (оптически менее плотной) ( n₁  > n₂ ), например из стекла в воздух, то, согласно закону преломления, преломленный луч удаляется от нормали и угол преломления β больше, чем угол падения α:

3. С увеличением угла падения увеличивается угол преломления, до тех пор, пока при некотором угле падения (α = α_пр) угол преломления не окажется равным  π/2.

Полное отражение

Угол α_пр  называется предельным углом полного отражения. При углах падения α > α_пр  весь падающий свет полностью отражается.

По мере приближения угла падения к предельному, интенсивность преломленного луча уменьшается, а отраженного – растет.

Если α = α_пр , то интенсивность преломленного луча обращается в нуль, а интенсивность отраженного равна интенсивности падающего.

Таким образом, при углах падения в пределах от α_пр  до π/2, луч не преломляется, а полностью отражается в первую среду, причем интенсивности отраженного и падающего лучей одинаковы.  Это явление называется полным отражением.

В случае, если вторая среда - воздух

Преломление света в плоскопараллельной пластине

Плоскопараллельная пластина — это оптический прибор, представляющий собой ограниченный параллельными поверхностями слой однородной среды, прозрачной в некотором интервале длин волн λ оптического излучения.

Основным оптическим свойством пластины является то, что луч, падающий на пластину, в результате двукратного преломления на поверхностях пластины параллельно смещается на некоторую величинуδL относительно исходного луча

Величина смещения в плоскопараллельной пластине

Величина сдвига луча света δL зависит:

·                     от угла падения света α,

·                     от толщины пластины d,

·                     от показателя преломления вещества, из которого изготовлена плоскопараллельная пластина n.

C увеличением любого из этих параметров смещение луча света увеличивается.

Смещение луча можно выразить через угол падения

Из этого выражения видно, что величина смещения луча в пластине зависит от угла падения, толщины пластины и показателя преломления. Из формулы видно, что отклонения луча не происходит, если:

1.                  угол падения равен нулю: α = 0,

2.                  относительный показатель преломления равен единице (преломления не происходит): n = 1 ,

3.                  толщина пластины равна нулю: d = 0 

Ход луча через треугольную призму

Призма — оптический элемент из прозрачного материала (например, оптического стекла) в форме геометрического тела — призмы, имеющий плоские полированные грани, через которые входит и выходит свет. Свет в призме преломляется. Важнейшей характеристикой призмы является показатель преломления материала, из которого она изготовлена.

На призму из точки S падает луч света. Испытав 2 преломления, он выходит с отклонением на угол δ, который называется угол отклонения луча. Угол при вершине призмы АВС – φ называется преломляющим углом. 

Если световой луч падает на преломляющую грань призмы под произвольным углом, то угол отклонения луча призмой определяется формулой

Если световой луч падает на преломляющую грань призмы под малым углом (практически перпендикулярнопреломляющей грани призмы), то угол отклонения луча призмой определяется формулой

Если призма сделана из материала, показатель преломления которого больше, чем у среды, в которой находится призма, отклонение лучей происходит к основанию призмы.

Лучи различного цвета (различной частоты или длины волны) отклоняются призмой по-разному. В случае нормальной дисперсии (показатель преломления материала тем выше, чем больше частота светового излучения) призма наиболее сильно отклоняет фиолетовые лучи; наименее — красные.

 Решение разноуровневых задач (дифференциация).

Уровень А

Уровень В

Уровень С

Физминутка «Гимнастика для глаз»

G. По методу «Думай, решай, делись» решают самостоятельно задачи, обсуждают в группе, делятся с одногруппниками путями решения.

Качественные задачи:

1.Почему Луна имеет красный цвет во время лунного затмения?

2. Зачем на автомобилях, велосипедах, на дорогах устанавливают катафоты?

3. Почему с Земли небо кажется голубым, а с Луны-чёрным?

4. Почему блестят капельки росы? Почему блестят пузырьки воздуха в воде? Почему блестят драгоценные камни?

5.Почему ходящая вдаль дорога в жаркий летний день кажется мокрой? 

6. Почему появляются «Световое столбы»?

Ф.О.

тест

Презентация

Приложение

https://yandex.kz/video/preview/?filmId=14134218919173873928&from=tabbar&text=полное+внутреннее+отражение

Модуль «Оптика»

для экспериментов

Конец урока

60-70 мин

Домашнее задание:

Записывают домашнее задание

Инструкция по выполнению домашнего задания

§ § 24-26; стр 113-121  упр. 12 № 2

Подготовить сообщение на тему: «Применение оптоволоконной технологии при передаче световых сигналов».

Подсчитай свои баллы и оцени свою работу!

90 -100б– «5»; 70-89 б.- «4»; 50-69 б. – «3»; менее 3 баллов – не отчаивайся, надо еще все повторить!

 Значение света в жизни человека:

«Солнце, небо, звёзд сиянье,

море в блеске голубом,

Всю природу и созданья 

мы лишь в свете познаём».

Либретто оперы « Иоланта» П.И. Чайковского

Обратная связь и рефлексия

I: «Три М». Учащимся предлагается назвать два момента, которые у них получились хорошо в процессе урока. И предложить одно действие, которое улучшит их работу на следующем уроке.

учебника

Физика - Тұяқбаев С.Т., Мектеп, 2020