Слайд 1Тема урока: ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ПРИРОДА СВЕТА
Цель урока: получить представление о свете как
электромагнитной волне
Слайд 2Актуализация знаний.
1.Что мы называем электромагнитным полем?
2.В чём заключается суть теории
электромагнитного поля, созданной Максвеллом?
3.Какие выводы вытекают из данной теории относительно электромагнитных волн?
4.Что называют электромагнитной волной?
5.Какие физические величины периодически меняются в электромагнитной волне?
6.Назовите характеристики электромагнитной волны? Какая между ними связь
Слайд 3Актуализация знаний.
Кратко охарактеризуйте диапазоны шкалы электромагнитных волн.
Слайд 5Свет
Свет – электромагнитное излучение, которое воспринимается человеческим глазом и вызывает
зрительные ощущения.
Слайд 6Что можно сказать о частоте (или длине волны) световых волн различных
Слайд 7Взгляды на природу света в античные времена
Пифагорейцы впервые выдвинули
гипотезу об особом флюиде, который испускается глазами и «ощупывает» как бы щупальцами предметы, давая их ощущение.
Атомисты же были сторонниками испускания предметами «призраков» или «образов», которые, попадая в глаза приносят душе
ощущение формы и цвета теория эта связывается с именем Платона.
Слайд 8Взгляды на природу света в средневековье
Наиболее ярким был, несомненно,
период Альхазена. В своем первом фундаментальном постулате он утверждает:«Естественный свет и цветовые лучи воздействуют на глаза». «Зрительный образ получается с помощью пирамиды, вершина которой находится в глазу, а основание – на видимом теле».
Слайд 9Взгляды на природу света в XVII-XIX вв.
Ньютон придерживался корпускулярной теории, согласно
которой свет – это поток частиц, идущих от источника во все стороны.
Гюйгенс утверждал, что свет – это волны, распространяющиеся в особой, гипотетической среде - эфире, заполняющим пространство и проникающим во внутрь всех тел.
Слайд 10ТЕОРИЯ МАКСВЕЛЛА
Работами Максвелла были заложены основы электромагнитной теории света. В основе
этой теории лежит факт совпадения скорости света со скоростью распространения электромагнитных волн.
Слайд 11Свойства световых электромагнитных волн:
поперечность колебаний векторов E и H
прямолинейность
распространения в однородной среде
преломление и отражение на границе раздела двух сред
интерференция
дифракция
Слайд 12Современные представления о природе
света
Квантовая теория света возникла в начале
XX века. Она была сформулирована в 1900 году, а обоснована в 1905 году. Основоположниками квантовой теории света являются Планк и Эйнштейн. Согласно этой теории, световое излучение испускается и поглощается частицами вещества не непрерывно, а дискретно, то есть отдельными порциями – квантами света.
Квантовая теория как бы в новой форме возродила корпускулярную теорию света, по существу же она явилась развитием единства волновых и корпускулярных явлений.
Слайд 14КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ
Таким образом, свет имеет корпускулярно-волновые свойства.
Квантовые и волновые свойства
не исключают друг друга, а дополняют. Волновые свойства ярче проявляются при малых частотах и менее ярко при больших.
Корпускулярно-волновой дуализм является проявлением двух форм существования материи - вещества и поля.
Слайд 15Закрепление
В виде каких волн представляли свет в начале ХХ века?
Чем
была вызвана необходимость выдвижения гипотезы о существовании светоносного эфира?
Какие предположения о природе света были сделаны Максвеллом? Какие общие свойства света и электромагнитных волн явились основанием для такого предположения?
Как называется частица электромагнитного излучения?
Слайд 16
Преломление света.
Эпиграф:
Считай несчастным тот день или тот час, в который ты не усвоил ничего нового и ничего не прибавил
к своему образованию.
Я. А. Коменский
Слайд 17Угол падения равен углу отражения.
Луч падающий, отраженный и перпендикуляр, восстановленный в
точке падения луча, лежат в одной плоскости.
Закон отражения света
Слайд 19Построение изображения в плоском зеркале.
А
B
C
A1
B1
C1
M
N
Слайд 20Преломление
– изменения распространения волны при прохождении из одной среды в
другую
Слайд 21Историческая справка
Древнегреческие ученые Аристотель, Птолемей доказали, что при переходе из менее
плотной среды в более плотную световой луч отклоняется от вертикали к поверхности раздела двух сред на меньший угол, чем падающий. В XVII веке Рене Декарту удалось установить закон преломления . Лишь в 1662 году появилось строгое доказательство закона преломления, принадлежащее Пьеру Ферми.
Слайд 22Определение
Преломлением света называется изменение направления распространения света при его
прохождении через границу раздела двух сред
N
О
S
C
MN – поверхность (граница) раздела двух сред (воздух –вода).
Луч SO - падающий луч
Луч BK - преломленный луч
СD – перпендикуляр, проведенный в точку падения, к поверхности (границе раздела двух сред).
Угол преломления (γ) - угол образованный преломленным лучом и перпендикуляром, проведенным в точку падения.
Падающий луч – луч, идущий от источника и попадающий на границу раздела сред.
Угол падения (α) - угол образованный падающим лучом и перпендикуляром, восстановленным в точке падения.
•
Преломленный луч – луч, прошедший через границу раздела двух сред.
K
α
γ
D
M N
S
K
Луч света, направленный перпендикулярно к границе двух сред, проходит из одной среды в другую без преломления.
Слайд 24Законы преломления
Падающий луч, преломленный луч и перпендикуляр к границе раздела двух
сред в точке падения лежат в одной плоскости.
2. = n21,
где n21 - относительный показатель преломления
второй среды относительно первой.
Слайд 25Если луч переходит в какую-либо среду из вакуума,
то
=n
где n- абсолютный показатель
преломления второй среды .
Абсолютный показатель вакуума принят за единицу.
Слайд 26Мираж. Образуется в результате преломления солнечного света
Слайд 28Таблица абсолютных показателей преломления веществ.
Слайд 29Из двух веществ оптически более плотным
считается то, у которого больше
показатель преломления.
Например. Стекло – среда оптически
более плотная, чем воздух.
Или, рубин – среда оптически более
плотная, чем лёд.
Слайд 30
Рассмотрим, как меняется направление светового луча при переходе из одной среды
в другую (из воздуха в воду).
Vвоздуха > Vводы
Оптически более плотная среда – это среда в которой скорость света меньше.
При переходе из одной среды в другую (например, из воздуха в воду) луч света меняет направление на границе этих сред. Это явление называется преломлением света.
Источник света
Воздух
Вода
Вода
Воздух
Слайд 31Французский математик Пьер Ферма в 1662 году и голландский физик Христиан
Гюйгенс в 1690 году разными путями пришли к выводу о том, что преломление света обусловлено изменением его скорости при переходе через границу раздела двух сред и доказали, что
=n21 =
v1 и v2 - скорости света в
средах, на границе между
которыми происходит
преломление.
Слайд 32При переходе луча из менее плотной среды в более плотную
α
β
υ2
υ1
При переходе луча из более плотной среды в менее плотную
α
β
υ2
υ1
Слайд 33Физический смысл показателя преломления
Абсолютный показатель преломления показывает во сколько раз скорость
света в среде меньше, чем в вакууме.
n =
Относительный показатель преломления показывает во сколько раз скорость света в во второй среде меньше, чем в первой среде.
Слайд 34Преломление и отражение света в каплях воды порождает радугу
Слайд 39Подумай и ответь
Вопрос от литературного общества
В повести В.Катаева «Белеет парус
одинокий» есть такие слова: «Ладони у Гаврика приятно горели. Весло , опущенное в прозрачную зеленую воду, казалось сломанным».
Почему весло казалось сломанным?
Задача хозяюшки
Почему маринованные фрукты и овощи, находящиеся в закрытой банке, выглядят крупнее, чем на самом деле?
Задача туриста
Почему, сидя у горящего костра, мы видим предметы по другую сторону от него колеблющимися?
Слайд 40Тест
1 вариант
1.В однородной прозрачной среде свет распространяется
1) прямолинейно, 2) криволинейно , 3) преломляется
2. На границе раздела двух сред свет частично
1) отражается, 2) преломляется, 3) отражается и преломляется
3. При переходе из вакуума в среду скорость света
1) уменьшается в п раз, 2) увеличивается в п раз, 3) не изменяется.
4. В каком случае угол падения равен углу преломления?
1) Только когда показатели преломления сред одинаковы.
2) Только тогда когда падающий луч перпендикулярен к поверхности раздела сред.
3) Когда показатели преломления сред одинаковы: падающий луч перпендикулярен к
поверхности раздела сред.
5. Более оптически плотная та среда, в которой ...
1) скорость света меньше чем в вакууме.
2) скорость света больше чем в вакууме.
3) скорость света равна скорости света в вакууме.
2 вариант
1. Скорость распространения электромагнитных вол в вакууме равна:
1) 200 км/ч 2) 300000000 м/с 3)301 м/с
2. Свет – это:
1) Электромагнитные волны, способные вызывать у человека зрительные ощущения;
2) волны, которые распространяются только в пределах прямой видимости;
3) линия, вдоль которой распространяется энергия световой волны.
3. Назовите явления, вызванные прямолинейным распространением света.
1) отражение света; 2) образование тени 3) преломление света
4. В каком случае угол падения, отражения и преломления между собой равны?
1) Когда свет падает перпендикулярно границе раздела двух сред.
2) Такого не может быть.
3) Когда вторая среда имеет большую оптическую плотность.
5. Если угол падения луча на поверхность раздела двух сред уменьшается, то относительный
показатель преломления этих сред:
1) уменьшается, 2) увеличивается, 3) не меняется.
Слайд 42ОПЫТ НЬЮТОНА ПО ДИСПЕРСИИ СВЕТА
Ньютон направил на призму световой
пучок малого поперечного сечения.
Пучок солнечного света проходил в затемнённую комнату через маленькое отверстие в ставне.
Слайд 43 Падая на стеклянную призму, световой пучок преломлялся и давал
на противоположной стене изображение с радужным чередованием цветов.
Ньютон выделил семь цветов:
Фиолетовый
Синий
Голубой
Зелёный
Жёлтый
Оранжевый
Красный
Саму радужную полоску он назвал спектром.
ОПЫТ НЬЮТОНА ПО ДИСПЕРСИИ СВЕТА
Слайд 44 Цвет зависит от физических характеристик световой волны: частоты колебаний
или длины волны.
Наибольшую длину волны имеет красный свет, наименьшую- фиолетовый.
ОПЫТ НЬЮТОНА ПО ДИСПЕРСИИ СВЕТА
Слайд 45
Зависимость показателя преломления света от частоты колебаний
(или длины волны) называется дисперсией.
Ньютон сделал важный вывод: «Световые пучки, отличающиеся по цвету, отличаются по степени преломляемости».
ОПЫТ НЬЮТОНА ПО ДИСПЕРСИИ СВЕТА
Слайд 46 Показатель преломления определятся формулой:
n=c/υ
где с = 300 000
км/с – скорость света в вакууме
u – скорость сета в среде
Если свет разного цвета преломляется по- разному, значит скорость монохроматических волн в веществе различна.
Показатель преломления для красного света в стекле равен 1,64, а для фиолетового 1,68.
ДИСПЕРСИЯ И ПОКАЗАТЕЛЬ ПРЕЛОМЛЕНИЯ
Слайд 47СПЕКТРЫ ИЗЛУЧЕНИЯ
Распределение энергии по частотам
(спектральная плотность интенсивности излучения)
Слайд 48НЕПРЕРЫВНЫЙ СПЕКТР
Дают тела, находящиеся в твердом, жидком состоянии, а также
плотные газы.
Чтобы получить, надо нагреть тело до высокой температуры.
Характер спектра зависит не только от свойств отдельных излучающих атомов, но и от взаимодействия атомов друг с другом.
В спектре представлены волны всех длин и нет разрывов.
Непрерывный спектр цветов можно наблюдать на дифракционной решетке. Хорошей демонстрацией спектра является природное явление радуги.
Слайд 49ЛИНЕЙЧАТЫЙ СПЕКТР
Дают все вещества в газообразном атомарном (но не молекулярном)
состоянии (атомы практически не взаимодействуют друг с другом).
Изолированные атомы данного химического элемента излучают волны строго определенной длины.
Для наблюдения используют свечение паров вещества в пламени или свечение газового разряда в трубке, наполненной исследуемым газом.
При увеличении плотности атомарного газа отдельные спектральные линии расширяются.
Слайд 50Линейчатые спектры
Эту желтую линию дают пары натрия, которые образуются при расщеплении
молекул поваренной соли в пламени.
Такие спектры называются линейчатыми. Наличие линейчатого спектра означает, что вещество излучает свет только вполне определенных длин волн (точнее, в определенных очень узких спектральных интервалах).
Слайд 52ПОЛОСАТЫЙ СПЕКТР
Спектр состоит из отдельных полос, разделенных темными промежутками.
Каждая
полоса представляет собой совокупность большого числа очень тесно расположенных линий.
Создаются молекулами, не связанными или слабосвязанными друг с другом.
Для наблюдения используют свечение паров в пламени или свечение газового разряда.
Слайд 53СПЕКТР ПОГЛОЩЕНИЯ
Если пропускать белый свет сквозь холодный, неизлучающий газ, то
на фоне непрерывного спектра источника появятся темные линии.
Газ поглощает наиболее интенсивно свет тех длин волн, которые он испускает в сильно нагретом состоянии.
Темные линии на фоне непрерывного спектра – это линии поглощения, образующие в совокупности спектр поглощения.
Слайд 54СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ
Густав Роберт Кирхгоф
1824 - 1887
Роберт Вильгельм Бунзен
1811 - 1899
Спектральный анализ
– метод определения химического состава вещества по его спектру. Разработан в 1859 году немецкими учеными Г. Р. Кирхгофом и Р. В. Бунзеным.
Слайд 55Спектральный анализ
Спектральный анализ — совокупность методов качественного и количественного определения состава объекта,
основанная на изучении спектров взаимодействия материи с излучением, включая спектры электромагнитного излучения, акустических волн, распределения по массам и энергиям элементарных частиц и др.
Атомы каждого химического элемента имеют строго определённые резонансные частоты, в результате чего именно на этих частотах они излучают или поглощают свет. Это приводит к тому, что в спектроскопе на спектрах видны линии (тёмные или светлые) в определённых местах, характерных для каждого вещества. Интенсивность линий зависит от количества вещества и его состояния. В количественном спектральном анализе определяют содержание исследуемого вещества по относительной или абсолютной интенсивностям линий или полос в спектрах.
Слайд 59Археология,криминналистика, строительство.
Слайд 62 Исследователь с помощью оптического спектроскопа в четырех наблюдениях
видел разные спектры. Какой из спектров является спектром теплового излучения?
А
Б
В
Г
Слайд 63только азота (N) и калия (К)
только магния (Mg) и азота (N)
азота
(N), магния (Mg) и другого неизвестного вещества
магния(Mg), калия (К) и азота (N)
На рисунке приведен спектр поглощения неизвестного газа и спектры поглощения паров известных металлов. По анализу спектров можно утверждать, что неизвестный газ содержит атомы
А
Б
В
Г
Слайд 64 Для каких тел характерны полосатые спектры поглощения и испускания?
Для нагретых твердых тел
Для нагретых жидкостей
Для разреженных молекулярных газов
Для нагретых атомарных газов
Для любых перечисленных выше тел
А
Г
Д
В
Б
Слайд 65 Для каких тел характерны линейчатые спектры поглощения и
испускания?
Для нагретых твердых тел
Для нагретых жидкостей
Для разреженных молекулярных газов
Для нагретых атомарных газов
Для любых перечисленных выше тел
А
Б
В
Г
Д
Слайд 66Излучение какого тела является тепловым?
Лампа дневного света
Лампа накаливания
Инфракрасный лазер
Экран телевизора
А
Б
В
Г
Слайд 67 водорода (Н), гелия (Не) и натрия (Na)
только натрия (Na) и водорода (Н)
только натрия (Na) и гелия (Не)
только водорода (Н) и гелия (Не)
На рисунке приведен спектр поглощения неизвестного газа и спектры поглощения атомов известных газов. По анализу спектров можно утверждать, что неизвестный газ содержит атомы:
А
Б
В
Г
Слайд 68Излучение какого тела является тепловым?
Лампа дневного света
Лампа накаливания
Инфракрасный лазер
Экран телевизора
А
Б
В
Г
Слайд 69Подведение итогов урока.
Рефлексия. (самооценка совместной работы)
У вас на столах лежат «листы
самооценки». Оцените свою работу по 10-ти бальной системе.
«Листы самооценки».
Попробуйте оценить свою работу на уроке по 10-бальной шкале.
1.Как я усвоил материал?
Получил прочные знания, усвоил весь материал - 9 - 10 баллов.
Усвоил новый материал частично - 7 - 8 баллов.
Мало, что понял, необходимо еще поработать - 4 – 5 баллов.
2.Как я работал? Где допустил ошибки? Удовлетворен ли своей работой?
Со всеми заданиями справился сам, удовлетворен своей работой – 9 – 10 баллов.
Допустил ошибки – 7 – 8 баллов.
Не справился 4 – 6 баллов.
3.Сформулируйте ваше мнение об уроке, ваши пожелания.