Разработка урока по теме "Интерференция" 11 класс

Разработка урока по теме « Интерференция» 12 класс.

Учитель I квалификационной категории по физике вечернего отделения МОУ №8.

Козлова Светлана Витальевна.

Цель урока: ознакомить учащихся с использованием практических примеров с понятием «интерференция», «когерентность», научить отличать интерференционную картину от иных.

Задачи:

Воспитательная:

• Помочь учащимся в формировании материалистического мировоззрения и нравственных качеств личности, показать тесную связь данного материала с жизнью;

• умственное воспитание;

• эстетическое воспитание;

.

Образовательная:

• осуществить знакомство с понятиями «интерференция»,

«когерентные волны», «оптическая разность хода волн»;

• показать способы получения когерентных волн;

• объяснить понятие «перераспределение интенсивности»;

• показать наблюдение интерференции в окружающем

пространстве;

• объяснить явление интерференции, применять условия минимумов и максимумов.

Развивающая:

• развитие научного умения сравнивать и обобщать факты, полученные в ходе рассмотрения материала;

• логически излагать мысли, правильно делать выводы.

развитие памяти;

• мышления;

• внимательности;

• активности

Учащиеся должны уметь:

1)формулировать тему урока;

2)формулировать цели и задачи урока;

3)правильно излагать свои мысли;

4)делать выводы из наблюдений.

Учащиеся должны научиться:

1. владеть понятием „интерференция”;

2. отличать когерентные волны от некогерентных;

3. уметь приводить примеры из жизненного опыта;

4. определять вид интерференционной картины;

5. отличать интерференцию от дисперсии.

ТИП УРОКА: изучение нового материала.

ВИД УРОКА: комбинированный.

Источник информации и оборудование:

1. Физика-11кл.

2. Компьютерные разработки.

3. Компьютерные диски.

4. Мыльные пузыри.

ТСО :компьютер

Этапы урока

Содержание

Методы и приемы

1.Повторение темы: "Теории распространения света". 2. Изучение и закрепление нового материала. Содержание условий интерференции. Анализ физических явлений, сопровождающих образование цветной окраски тонких пленок. Примеры интерференции, кольца Ньютона. Применение для просветления оптики, проверки качества поверхностей. Применение формул для решения задач по определению интерференционной картины. 3. Закрепление материала. Проведение теста. 4.Итог урока 5.Задание на дом.

Беседа Беседа. Демонстрация звуковых волн сверхзвуковых волн (с явлением интерференции); интерференции с помощью магнитов (клип). Образование минимумов и максимумов в зависимости от оптической разности хода волн( комментарий на компьютере). Запись на доске и в тетрадях. Наблюдение, анализ явлений. Запись на доске и в тетрадях

Деятельность учителя

Деятельность учеников

Прежде, чем начать изучение нового материала, повторим материал прошлых уроков, тем более. Что вы только что сдали зачет. Каким образом, согласно первоначальным знаниям попадала информация об окружающем мире в глаз человека? Каким образом можно подействовать на человека, не касаясь его непосредственно? 3)Какие две теории по распространению света вы знаете и кто их авторы? 4) Почему теория названа корпускулярно- волновой дуализм? Приведите примеры, подтверждающие ту и другую теории. Итак, сегодня мы начнем более подробно изучать волновые свойства с темы «Интерференция». Как-то, побывав в университете, я услышала на лекции фразу, смысл которой для студентов- заочников был не понятен. «Интерферируют только когерентные волны». Я надеюсь, что в конце сегодняшнего урока смысл этой фразы буден вам понятен. Открывает тетради, записываем число и сегодняшнюю тему урока «Интерференция». Демонстрация интерференции с помощью магнита (компьютер). Демонстрация звуковой волны и сверхзвуковой волны. Ответьте, пожалуйста, на вопрос, в чем особенности наблюдаемых изображений? Я хочу, чтоб вы это заметили. Еще, посмотрите, что красивая радужная картина наблюдается при наложении волн. Таким образом, свойство наложения волн называется интерференцией. В результате этого происходит усиление или ослабление волны, т.е. перераспределение интенсивности. Особенность в том. Что интерференционная картина наблюдается не всегда. Она наблюдается, если волны колеблются с одинаковой частотой и имеют постоянную разность фаз. Такие волны называются когерентными. Запишите определение интерференции и когерентных волн. На доске изобразить опыт Юнга. На опыте Юнга мы можем посмотреть, каким образом накладываются волны. Будут ли они когерентны и почему? Итак, какой вывод можно сделать? Каким образом можно получит когерентные волны? Изобразите в тетради опыт Юнга. На доске изображаю сложение двух волн, идущих от разных источников в точке А. Посмотрите на рисунок. Нам важен участок, который останется, если отбросить длину меньшей волны. Он называется оптическая разность хода волн. И оттого, целое число длин волн уложится в нее или нет буден, зависеть наблюдаемая картина. Зарисуйте в тетрадь Демонстрация интерференции на компьютере со звуковым сопровождением и показом образования максимумов и минимумов интерференции. Посмотрите, пожалуйста, как происходит перераспределение интенсивности света. Запишем условия максимумов и минимумов. Они перед вами на листе. Пишем формулировки: Условие максимумов: В оптическую разность хода двух волн должно укладываться четное число длин полуволн или целое число длин волн. Δd= 2k λ/2=k λ Условие минимумов: В оптическую разность хода двух волн должно укладываться нечетное число длин полуволн. Δd= (2k+1)λ/2. Наблюдать явление интерференции вы можете, если, идя по улице, увидите бензин, пролитый в лужу; наливая растительное масло на сковородку, где еще осталась вода; мыльные пузыри. Демонстрация мыльных пузырей. Это интерференция в тонких пленках. На листе перед вами рисунок, изображающий интерференцию в тонких пленках. Механизм таков, что происходит отражение от верхней и нижней границы пленки Ответьте на вопрос: Являются ли лучи когерентными? Зарисуем. Так же существуют. Так называемые кольца Ньютона. Перед вами на листе изображение установки. На компьютере вы видите , что наблюдается с помощью этой установки через зеленый и красный фильтр. Еще раз повторим, где вы можете наблюдать интерференцию, и запишем в тетрадь. Рассмотрим применение интерференции. Демонстрация на компьютере проверки качества сферической поверхности зеркал. Ответьте, являются ли лучи когерентными? Вы наверное не раз видели ,что оптические приборы, например, микроскоп, фотоаппарат, бинокль. т.д. имеют слегка фиолетовую окраску. Чтобы избавиться от этого используют гашение света с помощью нанесения на линзу тонкой пленки вещества. При этом должно выполняться условие минимумов. Демонстрация на компьютере просветления оптики. Также используется интерференция для определения проверки качества обработки поверхностей. При этом накладывают на обработанную поверхность эталонную и наблюдают воздушные зазоры. Еще раз повторим, где применяется интерференция, и запишем в тетрадь. Я очень надеюсь, что теперь выражение «интерферируют только когерентные волны» стало понятным. Повторим еще раз ключевые понятия сегодняшнего урока: интерференция; когерентные волны, условия максимумов, минимумов (что при это наблюдается), где можете наблюдать и применить. А теперь решим задачу из листа, лежащего перед вами (на оборотной стороне). К доска идет решать задачу … Надо определить, какая картина будет наблюдаться. Следовательно, что надо использовать и что найти? По найденному К делаем вывод, что наблюдается … А сейчас, чтоб подвести окончательный итог урока проведем тест. Подписываем листочки и отвечаем на вопросы (выбираем правильный ответ). Итак, сдаем работы. Скажите, пожалуйста, понятно ли вам, что такое «интерферируют только когерентные волны»? Домашнее задание: повторить пройденный материал. На следующем уроке мы более подробно разберем это явление интерференции, примеры и применение, и ,конечно же, порешаем задачи. БОЛЬШОЕ СПАСИБО ЗА УРОК! До свидания!

С помощью щупалец, которые выползали из глаз, ощупывали предметы. И таким образом, возвращаясь обратно, давали информацию. Вспоминают приведенный на предыдущих уроках пример по воздействию на Ваню бумажками, привязыванием к нему нитки, дуновением и помахиванием перед ним каким- либо предметом. Корпускулярная (Ньютона) и волновая (Гюйгенса). Дают формулировки. Рассматривают уже изученные свойства (образование теней, преломление, отражение и т.д.) Записывают название темы в тетрадь. В том, что там темные и светлые полосы. Записывают определения в тетрадь. Да, так как идут от одного источника. Разделив одну волну на две. Делают записи в тетрадь. Делают рисунок в тетради. Ребята под диктовку пишут формулировку и формулы условий. Да, так как идут от одного источника. Рисуют в тетради. Повторяют и записывают. Да, так как они идут от одного источника . Просто они много раз отражаются. Источник света один. Повторяют и записывают. Отвечают на поставленные вопросы. Один ученик у доски. Читают задачи. Используем условие максимумов и найдем К. светлая (темная полоса). Ребята на листочках делают тест. ДА. Конечно! Записывают домашнее задание в тетрадь.

Приложение 1.

ТЕСТ 1

ВАРИАНТ 1

12 класс «Свет. Свойства света».

1. Смысл корпускулярной теории распространения света:

A) Все тела состоят из неделимых частиц;

Б) Свет - это волна, распространяющаяся в особой гипотетической среде-эфире и

проникающая внутрь всех тел;

B) Свет-поток частиц, идущих от источника в разные стороны.

2. Автор волновой теории:

А) Эйнштейн; Б) Ньютон; В) Гюйгенс; Г) Архимед; Д) Ученый, разработавший

корпускулярную теорию.

3. Запись закона преломления:

А) sin α/sinβ=n₂/n₁ Б) sin β/sinα=n₂/n₁ В) sin β/sinα=n₁/n₂

4.Какие условия необходимы для наблюдения минимумов интерференции

электромагнитных волн от двух источников:

А) Источники волн когерентны, разность хода любая;

Б) ∆ = k λ , источники любые;

В) ∆ = (2k+1) λ/2 , источники когерентные;

Г) ∆ = k λ , источники когерентные;

Д) ∆ = (2k+1) λ /2 , источники любые.

5. Какие волны называются когерентными:

А) Любые волны; Б) Волны, имеющие одинаковую частоту, разную амплитуду;

В) Волны, имеющие одинаковую частоту и амплитуду.

6. Какими свойствами можно объяснить образование венцов у электрических фонарей, когда в воздухе туман или носится морозная пыль:

А) Дисперсия; Б) Преломление; В) Отражение; Г) Интерференция; Д) Дифракция.

7. Выбрать из ниже перечисленных явлений явления, характерные для интерференции:

A) Радужная окраска искусственных перламутровых пуговиц; Б) Цветная окраска мыльного пузыря;

B) Радуга после дождя;

Г) Рассматривание света, идущего от фонаря, через ресницы или капроновую ткань; Д) Разложение белого света при прохождении через стеклянную призму; Е) Окраска поверхности воды, покрытой бензином; Ж) Окраска крыльев насекомых.

8. Расположите перечисленные ниже виды электромагнитных излучений в порядке увеличения длины волны:

1) Видимый свет; 2) Ультрафиолетовое излучение;

3) Инфракрасное излучение;

4) Радиоволны.

А) 1,2,3,4; Б) 1,3,2,4; В) 2,3,4,1;Т) 4,3,2,1; Д) 4,2,1,3; Е) 2,1,3,4; Ж) 3,4,1,2; 3) 4,3,1,2

9. На каком расстоянии от собирающей линзы с фокусным расстоянием 40 см будет находится изображение предмета, если расстояние от предмета до линзы 50 см:

А) 2 м; Б) 45 см; В) 22 см; Г) 50 см.

ТЕСТ 1

ВАРИАНТ 2

12 класс «Свет. Свойства света».

1. Смысл волновой теории распространения света:

A) Все вещества состоят из неделимых частиц;

Б) Свет - это волна, распространяющаяся в особой гипотетической среде-эфире и

проникающая внутрь всех тел;

B) Свет-поток частиц, идущих от источника в разные стороны.

2. Автор корпускулярной теории света:

А) Эйнштейн; Б)Ньютон; В) Гюйгенс; Г) Архимед; Д) Ученый, разработавший волновую теорию.

3. Запись закона отражения:

А) α = γ ; Б)а = β; В)α+ β=180°; Г) β+ γ= 90°

4. Какие условия необходимы для наблюдения максимумов интерференции

электромагнитных волн от двух источников:

А) Источники волн когерентны, разность хода любая;

Б) ∆ = k λ , источники любые;

В) ∆ = (2k+1) λ/2 , источники когерентные;

Г) ∆ = k λ , источники когерентные;

Д) ∆ = (2k+1) λ /2 , источники любые.

5. В каких случаях возможна интерференция света при наложении волн, если источниками являются:

А) Два прожектора; Б) Звезды; В) Отраженный от двух зеркал свет, идущий от одной электрической лампочки.

6. Чем объясняется дисперсия белого света:

A) Цвет света определяется длиной световой волны. В процессе преломления длина световой волны изменяется, поэтому происходит превращение белого света в разноцветный спектр;

Б) Белый свет есть смесь света разных частот, цвет определяется частотой, коэффициент преломления света зависит от частоты. Поэтому, свет разного цвета идет по разным направлениям;

B) Призма поглощает белый свет одной длины волны, а излучает свет с разными длинами волн; Г) Призма поглощает белый свет одной частоты, а излучает свет разных частот.

7. Выбрать из ниже перечисленных явлений явления, характерные для дифракции:

A) Радужная окраска искусственных перламутровых пуговиц; Б) Цветная окраска мыльного пузыря;

B) Радуга после дождя;

Г) Рассматривание света, идущего от фонаря, через ресницы или капроновую ткань;

Д) Разложение белого света при прохождении через стеклянную призму;

Е) Окраска поверхности воды, покрытой маслом;

Ж) Окраска крыльев насекомых;

3) Рассматривание света, отраженного от граммофонной пластинки.

8. Расположите перечисленные ниже виды электромагнитных излучений в порядке уменьшения длины волны:

1) Видимый свет; 3) Инфракрасное излучение;

2) Ультрафиолетовый; 4) Радиоволны.

А) 1,2,3,4; Б) 1,3,2,4; В) 2,3,4,1; Г) 4,3,2,1; Д) 4,2,1,3; Е) 2,1,3,4; Ж) 3,4,1,2; 3) 4,3,1,2

9. Лампа находится на расстоянии 5 м от экрана. На каком расстоянии от лампы нужно поместить собирающую линзу с фокусным расстоянием 0,8 м для получения увеличенного изображения лампы:

А) 4 м; Б) 3 м; В) 2 м; Г) 1 м; Д) 0,5 м.

Приложение 2.

В интерференционной картине свет будет максимально усиливаться и ослабляться по интенсивности в тех местах, где оптическая разность налагающихся волн равна соответственно четному и нечетному числу длин полуволн:

где k = 0, ±1, ±2, ... .

Интерференционные полосы равной толщины в форме концентрических светлых и темных колец наблюдают (обычно в отраженном свете) с помощью прибора, который представляет собой плосковыпуклую линзу, лежащую выпуклой поверхностью на отражающей плоскости. Если монохроматический свет падает перпендикулярно плоской поверхности линзы, то появляются чередующиеся светлые и темные интерференционные кольца, называемые кольцами Ньютона. Их радиусы определяются формулами:

где k – натуральное число, R – радиус выпуклой поверхности линзы.

К интерференции волн, испускаемых точечными источниками S₁ и S₂

Интерферометр Бейтса, предназначендля контроля качества сферических отражающих поверхностей (зеркал астрономических телескопов и т.п.). 

Схематическое изображение конструкции интерферометра Бейтса представлено на рис. 1.

 

Схематическое изображение конструкции интерферометра Бейтса

 

 

Рис. 1

 

Пучок света от точечного источника S отражается от тестируемой поверхности TS. Затем он делится полупрозрачным зеркалом BS на два плеча, которые в дальнейшем сводятся при помощи “глухих” зеркал М_1,2, на отражающей поверхности полупрозрачного зеркала SM. При этом длина плеч уравнивается, и подбирается так, чтобы на указанной поверхности оказалось изображение точечного источника. При правильной юстировке зеркала SM пучки от обоих плеч на экране SC (фотопленка, светочувствительная ПЗС-матрица и т.п. регистраторы распределения интенсивности) совпадают и, поскольку разность хода в плечах равна нулю, экран засвечен равномерно.

В дальнейшем зеркало SM разъюстируется по углу так, чтобы пучки от двух плеч на экране сместились. При этом, если тестируемая поверхность, а вместе с ней и волновой фронт пучка на входе в интерферометр, строго сферический, на экране интерференционных полос не возникнет. В самом деле, такая разъюстировка эквивалентна повороту сферического волнового фронта одного из пучков вокруг центра этой сферы (изображения точечного источника на зеркале SM). Если же зеркало имеет отклонения от сферичности, то при вышеописанной разъюстировке возникнут интерференционные полосы, что позволит установить отклонение формы изделия от требуемой.

Просветление оптики, то есть создание покрытий на поверхности оптических деталей, в первую очередь линз, является одним из простейших и наиболее распространенных применений интерференции света. Принцип создания и действия просветляющего покрытия продемонстрирован на рис. 1.

 

Просветляющее покрытие на оптической детали

 

 

Рис. 1

 

На плоской стеклянной поверхности с показателем преломления n₁ наносится (путем вакуумного распыления или осаждения из раствора на вращающуюся подложку), дополнительный тонкий слой диэлектрика с показателем преломления n₂.