Урок по темата „История на развитието на възгледите за природата на светлината. Скоростта на светлината." 11 клас Храмова Анна Владимировна

„По всякакъв възможен начин трябва да запалим у децата пламенно желание за знания и умения.“

Ю. Каменски

Урок по физика в 11 клас по темата

Тип урок : урок за изучаване на нов материал.

Форма на урока : урок - теоретично изследване.

Цели на урока: Да запознае учениците с историята на развитието на идеите за природата на светлината и с методите за намиране на скоростта на светлината.

Цели на урока:

Образователни:

повторение на основните свойства на светлината, формиране на умения за обяснение на физически явления въз основа на използването на квантова или вълнова теория на светлината, прилагане на идеята за корпускулярно-вълновия дуализъм.

Образователни:

Обобщаване и систематизиране на изучения материал, изясняване на ролята на опита и теорията в развитието на квантовата физика, разясняване на границите на приложимост на теориите, разкриване на дуализма вълна-частица.

Образователни:

покажете безкрайността на процеса на познание, открийте духовния свят и човешките качества на учените, запознайте се с историята на развитието на науката, разгледайте приноса на учените за развитието на теорията за светлината.

Оборудване : мултимедийна инсталация, раздатъчни материали.

Видове дейности: групова работа, индивидуална работа, фронтална работа, самостоятелна работа,работа с литература или електронни източници на информация, анализиране на резултатите от работа с текст, разговор, писмена работа.

Структура на интерактивен урок по темата

„Развитие на възгледите за природата на светлината. Скоростта на светлината."

Структурен елемент на урока	Използвате ли конвенционални методи	Роли на учителя	Студентски позиции	Резултат	време
Гмуркане	Знам/искам да знам/разбрах	Дизайнер и организатор на проблемна творческа ситуация	Предмет на творческа дейност	Таблица с попълнени колони „Знам“, „Искам да знам“	5 мин
Теоретичен блок	Дневник от две части	Модератор на учебната и изследователска дейност на студентите	Предмет на самостоятелна учебна и изследователска дейност	Таблица „Развитие на възгледите за природата на светлината“	15 мин
Теоретичен блок	Групова работа (използвайки стратегията на дневника)	Консултант по образователни заявки на студенти	Предмет на груповата образователна дейност	Таблица "Определяне на скоростта на светлината"	20 мин
Отражение	Знам/искам да знам/разбрах	експерт	Предмет на самостоятелна дейност	Таблица с попълнени колони „Знам“, „Искам да знам“, „Какво научих“	5 мин

Прогрес на урока.

Организационен момент. Поздрав, проверка на готовността на учениците за урока.
Обявяване на темата на урока и актуализиране на знанията по тази тема.

Учител:

Момчета, нека си припомним какво знаем по тази тема?

Дайте примери за естествени и изкуствени източници на светлина.

Какво е лъч?

Закон за праволинейното разпространение на светлината.

Какво е сянка?

Какво е полусянка?

Закон за отразяване на светлината.

Студентите са помолени да попълнят първата колона „Знам“ на таблицата ZHU (Приложение 1).

В ежедневната реч използваме думата „светлина“ в различни значения: моя светлина, мое слънце, кажи ми..., ученето е светлина, а невежеството е тъмнина... Във физиката терминът „светлина“ има много по-конкретно значение. И така, какво е светлина? А какво бихте искали да знаете за светлинните явления? Моля, попълнете сами втората колона на таблицата ZHU.

Определяне на целите и задачите на урока (въз основа на резултата от съвместен анализ на таблицата на химичния състав).
Теоретичен блок „Развитие на възгледите за природата на светлината“.

На учениците се дава текстът „Развитие на възгледите за природата на светлината“ (Приложение 2). Задачата е самостоятелно да се запознаете с текста, да го анализирате и да съставите дневник от две части (Приложение 3).

Обсъждане на резултатите от работата с текста.
Формулиране на проблемната ситуация „Как да измерим скоростта на светлината?“

Известният американски учен Алберт Майкелсън посвети почти целия си живот на измерването на скоростта на светлината.

Един ден учен изследва предполагаемия път на светлинен лъч по железопътната линия. Той искаше да изгради още по-модерна настройка за още по-точен метод за измерване на скоростта на светлината. Той вече беше работил по този проблем преди

няколко години и постигна най-точните стойности за това време. Репортерите на вестниците се заинтересуваха от поведението на учения и озадачени попитаха какво прави тук. Майкелсън обясни, че измерва скоростта на светлината.

защо - последва въпросът.

Защото е дяволски интересно - отговори Майкълсън.

И никой не можеше да си представи, че експериментите на Майкелсън ще станат основата, върху която ще бъде изградена величествената сграда на теорията на относителността, даваща напълно ново разбиране за физическата картина на света.

Петдесет години по-късно Майкелсън все още продължава своите измервания на скоростта на светлината.

Веднъж великият Айнщайн му задал същия въпрос,

Защото е адски интересно! – отговориха Майкелсън и Айнщайн половин век по-късно.

Учителят задава въпроса: „Важно ли е да се знае скоростта на светлината, освен факта, че е просто „дяволски интересно“?

Изслушват се мненията на учениците, където се прилагат знанията за скоростта на светлината.

Теоретичен блок „Измерване на скоростта на светлината”.

Учителят разделя класа предварително на творчески групи за изучаване на различни методи за измерване на скоростта на светлината:

Група "Метод Roemer"
Група "Метод Физо"
Група "Метод на Фуко"
Група "Метод Брадли"
Група "Метод Микелсън"

Всяка група представя доклад + презентация върху изучения материал по план:

Дата на експеримента
Експериментатор
Същността на експеримента
Намерената стойност на скоростта на светлината.

Останалите ученици попълват самостоятелно таблицата по време на груповите изпълнения (Приложение 4). Оформлението на масата се изготвя предварително.

Учителят обобщава.

Каква беше основната трудност при измерването на скоростта на светлината?

Каква е приблизително скоростта на светлината във вакуум?

Съвременната физика категорично твърди, че историята на скоростта на светлината не е приключила. Доказателство за това е работата по измерване на скоростта на светлината, извършена през последните години.

Определен резултат от измерването на скоростта на светлината в микровълновия диапазон е работата на американския учен К. Фрум, резултатите от която са публикувани през 1958 г. Ученият получава резултат от 299792,50 километра в секунда. Дълго време тази стойност се смяташе за най-точна.

За да се повиши точността на определяне на скоростта на светлината, беше необходимо да се създадат принципно нови методи, които да позволяват измервания в областта на високите честоти и съответно на по-късите дължини на вълните. Възможността за разработване на такива методи се появи след създаването на оптични квантови генератори - лазери. Точността на определяне на скоростта на светлината се е увеличила почти 100 пъти в сравнение с експериментите на Froom. Методът за определяне на честотите с помощта на лазерно лъчение дава скоростта на светлината, равна на 299792,462 километра в секунда.

Физиците продължават да изучават въпроса за постоянството на скоростта на светлината във времето. Изследванията на скоростта на светлината могат да дадат много повече нова информация за разбирането на природата, която е неизчерпаема в своето разнообразие. 300-годишна история на фундаменталната константас ясно демонстрират връзките му с най-важните проблеми на физиката.

Учителят: - Какъв извод можем да направим за значението на скоростта на светлината?

Студенти: - Измерването на скоростта на светлината направи възможно по-нататъшното развитие на физиката като наука.

Отражение. Попълване на колоната „Научено“ в таблицата ZHU.

домашна работа.Параграф 59 (Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев “Физика. 11”)

Разрешаване на проблеми

1. От древногръцката легенда за Персей:

„Чудовището не беше по-далеч от полета на стрела, когато Персей излетя високо във въздуха. Сянката му падна в морето и чудовището се втурна с ярост към сянката на героя. Персей смело се втурна отгоре към чудовището и заби кривия си меч дълбоко в гърба му...”

Въпрос: какво е сянка и поради какво физическо явление се образува?

2. От африканската приказка „Избор на лидер“:

— Братя — каза Щъркелът, като се настани спокойно в средата на кръга. - От сутринта се караме. Виж, сенките ни вече се скъсиха и скоро съвсем ще изчезнат, защото пладне наближава. Така че нека вземем някакво решение, преди слънцето да премине зенита си..."

Въпрос: защо дължините на сенките, хвърляни от хората, започнаха да се скъсяват? Обяснете отговора си с рисунка. Има ли място на Земята, където промяната в дължината на сянката е минимална?

3. Из италианската приказка „Човекът, който търсеше безсмъртие“:

„И тогава Грантеста видя нещо, което му се стори по-лошо от буря. Към долината се приближаваше чудовище, летящо по-бързо от лъч светлина. Имаше кожени криле, мек брадавичен корем и огромна уста със стърчащи зъби...”

Въпрос: Какво е физически неправилно в този пасаж?

4. От древногръцката легенда за Персей:

„Персей бързо се обърна от горгоните. Той се страхува да види техните заплашителни лица: в края на краищата, един поглед и той ще се превърне в камък. Персей взе щита на Атина Палада - както горгоните бяха отразени в огледалото. Коя е Медуза?

Точно както орел пада от небето върху желаната жертва, така Персей се втурна към спящата Медуза. Гледа в прозрачния щит, за да удари по-точно...”

Въпрос: Какъв физически феномен е използвал Персей, за да обезглави Медуза?

Приложение 1.

Таблица „Знам/искам да знам/разбрах“

Приложение 2

История на развитието на възгледите за природата на светлината

Първите идеи за природата на светлината са заложени в древността. Гръцкият философ Платон (427–327 г. пр. н. е.) създава една от първите теории за светлината.

Евклид и Аристотел (300–250 г. пр. н. е.) експериментално установяват такива основни закони на оптичните явления като праволинейното разпространение на светлината и независимостта на светлинните лъчи, отражението и пречупването. Аристотел е първият, който обяснява същността на зрението.

Въпреки факта, че теоретичните позиции на древните философи и по-късно на учените от Средновековието бяха недостатъчни и противоречиви, те допринесоха за формирането на правилни възгледи за същността на светлинните явления и поставиха основата за по-нататъшното развитие на теорията за светлина и създаването на различни оптични инструменти. С натрупването на нови изследвания върху свойствата на светлинните явления гледната точка за природата на светлината се промени. Учените смятат, че историята на изучаването на природата на светлината трябва да започне през 17 век.

През 17 век датският астроном Ремер (1644–1710) измерва скоростта на светлината, италианският физик Грималди (1618–1663) открива феномена на дифракцията, блестящият английски учен И. Нютон (1642–1727) разработва корпускулярната теория на светлината, открива явленията на дисперсия и интерференция, Е. Бартолин (1625–1698) открива двойното пречупване в исландския шпат, като по този начин полага основите на кристалната оптика. Хюйгенс (1629–1695) поставя началото на вълновата теория на светлината.

През 17 век са направени първите опити за теоретично обосноваване на наблюдаваните светлинни явления. Корпускулярната теория на светлината, разработена от Нютон, е, че светлинното лъчение се разглежда като непрекъснат поток от малки частици - корпускули, които се излъчват от светлинен източник и летят с висока скорост в хомогенна среда по права линия и равномерно.

От гледна точка на вълновата теория на светлината, чийто основател е Х. Хюйгенс, светлинното излъчване е вълново движение. Хюйгенс разглежда светлинните вълни като еластични вълни с висока честота, разпространяващи се в специална еластична и плътна среда - етер, който изпълва всички материални тела, пространствата между тях и междупланетните пространства.

Електромагнитната теория за светлината е създадена в средата на 19 век от Максуел (1831–1879). Според тази теория светлинните вълни са от електромагнитна природа и светлинното излъчване може да се разглежда като частен случай на електромагнитни явления. Изследванията на Херц и по-късно на П. Н. Лебедев също потвърдиха, че всички основни свойства на електромагнитните вълни съвпадат със свойствата на светлинните вълни.

Лоренц (1896) установява връзката между излъчването и структурата на материята и развива електронната теория на светлината, според която електроните, съдържащи се в атомите, могат да осцилират с известен период и при определени условия да поглъщат или излъчват светлина.

Електромагнитната теория на Максуел, съчетана с електронната теория на Лорънс, обяснява всички оптични явления, известни по онова време, и изглежда напълно разкрива проблема за природата на светлината.

Светлинните емисии се разглеждат като периодични колебания на електрическа и магнитна сила, разпространяващи се в космоса със скорост от 300 000 километра в секунда. Лорънс смята, че носителят на тези вибрации, електромагнитният етер, има свойствата на абсолютна неподвижност. Създадената електромагнитна теория обаче скоро се оказва несъстоятелна. На първо място, тази теория не отчита свойствата на реалната среда, в която се разпространяват електромагнитните трептения. Освен това с помощта на тази теория беше невъзможно да се обяснят редица оптични явления, с които физиката се сблъска в началото на 19-ти и 20-ти век. Тези явления включват процесите на излъчване и поглъщане на светлина, излъчване на черно тяло, фотоелектричен ефект и други.

Квантовата теория за светлината възниква в началото на 20 век. Той е формулиран през 1900 г. и е обоснован през 1905 г. Основателите на квантовата теория за светлината са Планк и Айнщайн. Според тази теория светлинното лъчение се излъчва и поглъща от частиците на материята не непрекъснато, а дискретно, тоест на отделни порции - светлинни кванти.

Квантовата теория, така да се каже, съживи корпускулярната теория на светлината в нова форма, но по същество това беше развитие на единството на вълновите и корпускулярните явления.

В резултат на историческото развитие съвременната оптика има добре обоснована теория за светлинните явления, която може да обясни различните свойства на излъчването и ни позволява да отговорим на въпроса при какви условия могат да се проявят определени свойства на светлинното излъчване. Съвременната теория на светлината потвърждава нейната двойна природа: вълнова и корпускулярна.

Резултат (km/s)

1676

Рьомър

Луни на Юпитер

214000

1726

Брадли

Звездна аберация

301000

1849

Физо

Gear

315000

1862

Фуко

Въртящо се огледало

298000

1883

Майкелсън

Въртящо се огледало

299910

1983

Приета стойност

299 792,458

Страница

Слайд 2

Първи идеи за светлината

Първите представи за това какво е светлина също датират от древността. В древни времена идеите за природата на светлината са били много примитивни, фантастични и също много разнообразни. Въпреки това, въпреки разнообразието от възгледи на древните за природата на светлината, вече по това време имаше три основни подхода за решаване на въпроса за природата на светлината. Тези три подхода впоследствие се оформиха в две конкуриращи се теории - корпускулярната и вълновата теория на светлината. По-голямата част от древните философи и учени разглеждат светлината като определени лъчи, свързващи светещо тяло и човешкото око.

В същото време имаше три основни възгледа за природата на светлината. Eye->item Item->eye Movement

Слайд 3

Първа теория

Някои от древните учени вярвали, че лъчите идват от очите на човек, те сякаш усещат въпросния обект. Тази гледна точка първоначално имаше голям брой последователи. Такива големи учени и философи като Евклид, Птолемей и много други са се придържали към него. По-късно обаче, вече през Средновековието, тази идея за природата на светлината губи смисъла си. Все по-малко са учените, които следват тези възгледи. И до началото на 17 век. тази гледна точка може да се счита за вече забравена. Евклид Птолемей

Слайд 4

Втора теория

Други философи, напротив, смятаха, че лъчите се излъчват от светещо тяло и достигайки до човешкото око, носят отпечатъка на светещия обект. Тази гледна точка се поддържаше от атомистите Демокрит, Епикур и Лукреций. Тази гледна точка за природата на светлината по-късно, през 17 век, се оформя в корпускулярната теория на светлината, според която светлината е поток от някои частици, излъчвани от светещо тяло. Демокрит Епикур Лукреций

Слайд 5

Трета теория

Третата гледна точка за природата на светлината е изразена от Аристотел. Той разглежда светлината не като изтичане на нещо от светещ обект в окото и със сигурност не като някакви лъчи, излъчвани от окото и усещащи обекта, а като действие или движение, разпространяващо се в пространството (в околната среда). Малцина са споделяли мнението на Аристотел по негово време. Но по-късно, отново през 17 век, неговата гледна точка е развита и е положила основата на вълновата теория на светлината. Аристотел

Слайд 6

Най-интересната работа по оптика, достигнала до нас от Средновековието, е работата на арабския учен Алхазен. Изучава отражението на светлината от огледалата, явлението пречупване и предаване на светлината в лещите. Ученият се придържаше към теорията на Демокрит и беше първият, който изрази идеята, че светлината има крайна скорост на разпространение. Тази хипотеза беше важна стъпка в разбирането на природата на светлината. Алгазен

Слайд 7

17 век

Въз основа на многобройни експериментални факти в средата на 17 век възникват две хипотези за природата на светлинните явления: Корпускулярната теория на Нютон, която приема, че светлината е поток от частици, изхвърлени с висока скорост от светещи тела. Вълновата теория на Хюйгенс, която твърди, че светлината представлява надлъжни осцилаторни движения на специална светлинна среда (етер), възбудена от вибрации на частици от светещо тяло.

Слайд 8

Основни положения на корпускулярната теория

Светлината се състои от малки частици материя, излъчвани във всички посоки в прави линии или лъчи от светещо тяло, като например горяща свещ. Ако тези лъчи, състоящи се от корпускули, попаднат в окото ни, тогава виждаме техния източник. Светлинните корпускули имат различни размери. Най-големите частици, когато попаднат в окото, дават усещане за червен цвят, най-малките – виолетов. Белият цвят е смесица от всички цветове: червено, оранжево, жълто, зелено, синьо, индиго, виолетово. Отражението на светлината от повърхността възниква поради отражението на корпускулите от стената според закона за абсолютно еластично въздействие.

Слайд 9

Явлението пречупване на светлината се обяснява с факта, че корпускулите се привличат от частици на средата. Колкото по-плътна е средата, толкова по-малък е ъгълът на пречупване и ъгълът на падане. Феноменът на дисперсията на светлината, открит от Нютон през 1666 г., той обяснява по следния начин. „Всеки цвят вече присъства в бялата светлина. Всички цветове се предават през междупланетното пространство и атмосферата заедно и създават ефекта на бяла светлина. Бялата светлина, смес от различни корпускули, претърпява пречупване, когато преминава през призма. Нютон очерта начини за обяснение на двойното пречупване, като предположи, че светлинните лъчи имат „различни страни“ - специално свойство, което ги кара да бъдат различно пречупими, когато преминават през двойнопречупващо тяло.

Слайд 10

Корпускулярната теория на Нютон обяснява задоволително много оптични явления, известни по това време. Нейният автор се радваше на огромен престиж в научния свят и теорията на Нютон скоро спечели много поддръжници във всички страни. Най-големите учени, придържащи се към тази теория: Араго, Поасон, Био, Гей-Люсак.

Въз основа на корпускулярната теория беше трудно да се обясни защо светлинните лъчи, пресичащи се в пространството, не действат един върху друг. В края на краищата светлинните частици трябва да се сблъскат и разпръснат (вълните преминават една през друга, без да упражняват взаимно влияние) Нютон Араго Гей-Лусак

Слайд 11

Основни принципи на вълновата теория

Светлината е разпространението на еластични периодични импулси в етера. Тези импулси са надлъжни и подобни на звуковите импулси във въздуха. Етерът е хипотетична среда, която запълва небесното пространство и празнините между частиците на телата. Тя е безтегловна, не се подчинява на закона за всемирното притегляне и има голяма еластичност. Принципът на разпространение на етерните вибрации е такъв, че всяка негова точка, до която достига възбуждането, е центърът на вторичните вълни. Тези вълни са слаби и ефектът се наблюдава само там, където минава тяхната обвивна повърхност, фронтът на вълната (принцип на Хюйгенс). Колкото по-далеч е фронтът на вълната от източника, толкова по-плосък става. Светлинните вълни, идващи директно от източника, предизвикват усещане за зрение. Много важен момент в теорията на Хюйгенс беше предположението, че скоростта на разпространение на светлината е крайна.

Слайд 12

Вълнова теория

С помощта на теорията се обясняват много явления на геометричната оптика: – явлението отражение на светлината и неговите закони; – явлението пречупване на светлината и неговите закони; – явлението пълно вътрешно отражение; – явлението двойно пречупване; – принцип на независимост на светлинните лъчи. Теорията на Хюйгенс дава следния израз за индекса на пречупване на средата: От формулата става ясно, че скоростта на светлината трябва да зависи обратно пропорционално на абсолютния индекс на средата. Това заключение беше обратното на заключението, произтичащо от теорията на Нютон.

Мнозина се съмняваха в вълновата теория на Хюйгенс, но сред малкото поддръжници на вълновите възгледи за природата на светлината бяха М. Ломоносов и Л. Ойлер. С изследванията на тези учени теорията на Хюйгенс започва да се оформя като теория на вълните, а не просто на апериодичните трептения, разпространяващи се в етера. Беше трудно да се обясни праволинейното разпространение на светлината, водещо до образуването на резки сенки зад обектите (според корпускулярната теория праволинейното движение на светлината е следствие от закона за инерцията) Явлението дифракция (огъване на светлината). препятствия) и интерференция (усилване или отслабване на светлината, когато светлинните лъчи се наслагват един върху друг) могат да бъдат обяснени само от гледна точка на вълновата теория. Хюйгенс Ломоносов Ойлер

Слайд 14

XI-XX век

През втората половина на 19 век Максуел показа, че светлината е частен случай на електромагнитните вълни. Работата на Максуел полага основите на електромагнитната теория на светлината. След експерименталното откритие на електромагнитните вълни от Херц, няма съмнение, че когато светлината се разпространява, тя се държи като вълна. Сега те не съществуват. В началото на 20-ти век обаче идеите за природата на светлината започват радикално да се променят. Неочаквано се оказва, че отхвърлената корпускулярна теория все пак е свързана с реалността. Оказа се, че когато светлината се излъчва и абсорбира, тя се държи като поток от частици. Максуел Херц

Слайд 15

Открити са прекъснатите (квантови) свойства на светлината. Възникна необичайна ситуация: явленията на интерференция и дифракция все още можеха да бъдат обяснени, като светлината се разглеждаше като вълна, а явленията на излъчване и абсорбция, като се разглеждаше светлината като поток от частици. Следователно учените са се съгласили относно двойствеността на вълната и частиците (дуалността) на свойствата на светлината. Днес теорията за светлината продължава да се развива.

Вижте всички слайдове

1 Пикап 7

1.1 Развитие на възгледите за природата на светлината.

Светлинни вълни 7

1.2.

Отражение и пречупване на плоска вълна върху повърхностите на два диелектрика 10

1.3.

Пълно вътрешно отражение 11

1.4.

Връзка между амплитуда и фаза 11

2 Намеса 14

2.1 Феноменът на интерференцията. Добавяне на вибрации 14

2.2 Ширина на интерферентните ивици 15

2.3 Методи за наблюдение на интензитета чрез разделяне на вълновия фронт на вълна 17

2.4 Методи за получаване на кохерентни лъчи чрез разделяне на амплитудата 17

2.5 Прилагане на смущения 20

3 Дифракция 23

4 Взаимодействие на електромагнитните вълни с материята 29

4.1 Светлинна дисперсия 29

4.2 Електронна теория на светлинната дисперсия 31

4.3 Абсорбция (светлинна абсорбция) 32

4.4 Разсейване на светлината 33

5 Квантови свойства на светлината 35

5.1 Видове фотоелектричен ефект 35

5.2 Закони на външния фотоефект (закони на Столетов) 37

5.3 Уравнението на Айнщайн за външния фотоелектричен ефект 38

5.4 Приложение на фотоелектричния ефект 39

Заключение 40

Списък на използваните източници 41

1 отговор

1.1 Развитие на възгледите за природата на светлината. Светлинни вълни

Още в първите периоди на оптичните изследвания бяха експериментално установени последиците от четирите основни закона на оптичните явления:

Закон за праволинейно разсейване на светлината.

Законът за независимостта на светлинните лъчи (валиден само в линейната оптика).

Закон за отражението.

Законът за пречупване на светлината на границите на две среди.

Първо: Светлината се разпространява праволинейно в оптически хомогенна среда.

Второ: ефектът, произведен от един лъч, зависи от това дали останалите лъчи действат едновременно или се елиминират.

Отразеният лъч лежи в същата равнина като падащия лъч и перпендикуляра, начертан към интерфейса между двете среди в точката на падане; ъгъл на падане равен на ъгъл отражения.

Четвърто: падащият лъч, пречупеният лъч и перпендикулярът, начертан към интерфейса в точката на падане, лежат в една и съща равнина; съотношението на синуса на ъгъла на пречупване е постоянна стойност за дадена среда:

Къде - относителният коефициент на пречупване на втората среда спрямо първата. Относителният индекс на пречупване на две среди е равен на отношението на техните абсолютни показатели на пречупване:

Абсолютният индекс на пречупване на дадена среда се нарича количество , равна на отношението на скоростта на електромагнитните вълни във вакуум към тяхната фазова скорост в околната среда

(1.1)

Основните закони са установени отдавна, но гледната точка върху тях се е променила в продължение на много векове.

Така Нютон се придържа към теорията за изтичането на светлинни частици, които се подчиняват на законите на механиката. Хюйгенс излезе с друга (корпускулярна теория за светлината) теория за светлината. Той вярваше, че светлинните възбуждения трябва да се разглеждат като еластични импулси, разпространяващи се в специална среда - етер (вълнова теория на светлината).

През 18 век корпускулярната теория заема доминираща позиция, въпреки че борбата между двете теории не спира.

Тогава трудовете на Йънг и Френел през 19-ти век имат голям принос и допълнения към вълновата оптика. Максуел, въз основа на своите теоретични изследвания, формулира заключението, че светлината е електромагнитна вълна. Скорост на електромагнитната вълна в среда

(1.2)

Къде - скоростта на светлината във вакуум, - скорост в среда с диелектрична константа и магнитна пропускливост .

защото
, Това

(1.3)

(1.3) дава връзка между оптичните, електрическите и магнитните константи на материята. Дължина на вълната на оптичния диапазон. Модулът на усреднената във времето стойност на плътността на енергийния поток, пренесен от светлинна вълна, се нарича интензитет на светлината.

,
.

Линиите, по които се движи светлинната енергия, се наричат лъчи.
насочена тангенциално към лъча. В изотропна среда
. Следствие от теорията на Максуел е напречността на светлинните вълни: вектори на електричество и магнитни полетата са взаимно перпендикулярни и осцилират перпендикулярно на вектора на скоростта разпространяващ се лъч, т.е. перпендикулярно на гредата.

Обикновено в оптиката всички разсъждения се извършват спрямо светлинния вектор - вектора на интензитета електрическо поле. Тъй като когато светлината въздейства върху дадено вещество, основното значение има електрическият компонент на вълновото поле, действащо върху електроните в атомите на веществото.

Светлината е общото електромагнитно излъчване на много атоми. Атомите излъчват светлинни вълни независимо един от друг, следователно светлинната вълна, излъчвана от тялото като цяло, се характеризира с всички видове еднакво вероятни вибрации на светлинния вектор (виж фиг. лъч, перпендикулярен на равнината на картината).

Светлина, с всички възможни еднакво вероятни векторни ориентации наречен естествен. Ако има ред, тогава светлината се нарича поляризирана. Ако се появят трептения само в една равнина, преминаваща през лъча, светлината се нарича плоско (линейно) поляризирана.

Плоскополяризираната светлина е граничният случай на елиптично поляризираната светлина - т.е. край на вектора описва елипса във времето.

; Къде - елиптичност.

Повторение на изучения материал.

Какво е оптика?

Какво е геометрична оптика?

Дайте примери за естествени и изкуствени източници на светлина.

Какво е лъч?

Закон за праволинейното разпространение на светлината.

Какво е сянка?

Какво е полусянка?

Закон за отразяване на светлината.

Учене на нов материал.

Развитие на оптиката и техническия прогрес. Създаване на оптични инструменти.

Животът на Земята е възникнал и съществува благодарение на слънчевата светлина. Благодарение на него ние възприемаме и разбираме света около нас. Лъчите на светлината ни разказват за положението на близки и далечни обекти, тяхната форма и цвят. Светлината, усилена от оптични инструменти, разкрива на хората два свята, които са полярни по мащаб: космическият свят с неговите огромни размери и микроскопичният свят, обитаван от малки организми, неразличими с невъоръжено око.

Основите на оптиката са положени в древността. Топенето на прозрачно стъкло е било известно на древните египтяни и месопотамци още през 1600 г. пр. н. е., а в древен Рим стъклените съдове и декорации са били изработени с голямо съвършенство. През 13 век човечеството получава първите оптични инструменти – очила и лупи. Много по-късно, в началото на 17 век, са изобретени телескопът и микроскопът.

През 1609 г. италианският учен Галилей изобретява далекоглед с отрицателна леща като окуляр и го използва широко за наблюдение. В Русия очилата и зрителните тръби се появяват в началото на 17 век.

Създаването на теорията на оптичните инструменти започва в края на 17 век благодарение на трудовете на изключителни учени: Р. Декарт, П. Ферма, И. Нютон, К. Гаус и др. Голям принос в развитието на световната наука и техника имат руските учени М.В.Ойлер, В.Н.Чиколев, И.П.

В Русия, при Петър 1, оптиката получава своето по-нататъшно развитие. През 1725 г. в Академията на науките са организирани катедрата по оптика и оптична работилница. Един от ръководителите на катедрата по оптика беше Л. Ойлер, който написа книгата „Диоптрика“, където очерта основите на геометричната оптика.

М. В. Ломоносов е първият руски учен, който използва микроскоп за научни изследвания; той създава цял набор от принципно нови оптични инструменти, разработва методи за производство на цветно стъкло и цветна мозайка. Трудовете на изключителните руснаци М. В. Ломоносов и Л. Ойлер през 18 век поставиха най-важните основи за развитието на оптичното производство в Русия. След революцията от 1917 г. в Петроград през 1918 г. е организиран Държавният оптичен институт, ръководен от академик Д. С. Рождественски. GOI беше центърът, който определя научната политика в областта на създаването на вътрешна оптико-механична индустрия. В ГОИ са работили изтъкнати учени: С. И. Вавилов, А. А. Лебедев, И. В. Гребенщиков, Н. Качалов и др.

В следвоенните години нашата оптична индустрия успешно усвои производството на уникални високоточни инструменти, електронни микроскопи, интерферометри и инструменти за космически изследвания.

Въз основа на явленията на фотоелектричния ефект, открит от руския учен А. Г. Столетов, успешно се развива фотоелектричното поле на оптиката, което намери приложение в автоматизацията, телевизията и управлението на космически кораби.

Сред основните постижения на вътрешната оптика са трудовете на професор М.М. Създадените от него широкоъгълни въздушни фотообективи извеждат съветската въздушна фотография на водеща позиция в света.

Създаването на оборудване за фотографиране на обратната страна на Луната, невидима от Земята, беше началото на развитието на ново направление в оптичното оборудване - космическите оптични инструменти.

Изследванията на съветските физици Н. Г. Басов и А. М. Прохоров в средата на 50-те години на 20 век станаха семето, от което израсна нова област на науката - квантовата електроника. През 1971 г. Денис Габор получава Нобелова награда за откриването на холографията.

През 1930 г. в Германия Лам предава не само светлина, но и изображения чрез оптични влакна. Но технологията за производство на стъклени влакна беше много сложна, така че идеите на Лам останаха забравени в продължение на много години.

Съвременната наука доведе оптичните влакна до гребена на вълната.

История на развитието на възгледите за природата на светлината

Скоростта на светлината

Една от характерните черти на физиката е количественият характер на нейните закони. Много връзки, изразяващи законите на физиката, включват някои константи - така наречените физически константи. Това са например гравитационната константа в закона за всемирното привличане, специфичната топлина в уравнението на топлинния баланс, скоростта на светлината в закона на Айнщайн, който свързва масата на тялото с общата му енергия. Много физически константи са наречени по този начин доста произволно. Всъщност алкохолът се нагрява вместо вода и в съответните уравнения е необходимо да се използва различна стойност на топлинния капацитет. Такива „относителни“ константи са коефициентът на триене, съпротивлението, плътността и др. Но има и константи, които не променят стойността си. Гравитационната константа не зависи от това дали взаимодействащите тела са направени от олово или стомана. Електроните в медта и златото имат еднакъв заряд. Също толкова универсален и постоянен с– скоростта на светлината във вакуум.

Именно поради тяхната универсалност такива константи се наричат световни или фундаментални константи. Стойностите на фундаменталните константи определят най-важните характеристики на целия физически свят - от елементарните частици до най-големите астрономически обекти.

Фактът, че скоростта на светлината принадлежи към много малка група световни константи, обяснява интереса към тази величина. Но трябва да се признае, че дори в тази група той заема изключително място. Скоростта на светлината се свързва с физичните закони, отнасящи се до най-отдалечените на пръв поглед клонове на физиката. Константа се включена в преобразуването на Лоренц в специалната теория на относителността; свързва електрическата и магнитната константи. Формулата на Айнщайн E=mc 2ви позволява да изчислите количеството енергия, освободено по време на ядрени трансформации. И навсякъде се сблъскваме със скоростта на светлината.

Това преобладаване на константата сслужи за съвременната физика като ярко проявление на единството на физическия свят и правилността на пътя, по който се развива науката за природата.

Разбирането на това единство не се случи веднага. Изминаха повече от 300 години, откакто скоростта на светлината беше определена за първи път. Постепенно постоянен сразкри тайните си на учените. Понякога зад измерванията на това количество стоят години на целенасочени търсения, работа за подобряване на методите за измерване и научните инструменти. Понякога скоростта на светлината се появява неочаквано в експерименти, поставяйки въпроси пред учените, които засягат самите дълбини на физическата наука. Измерването на константите опроверга и потвърди физическите теории и допринесе за прогреса на технологиите.

Има директни и косвени методи за измерване на скоростта на светлината. Преките методи включват експериментите на О. Рьомер, А. Физо, Л. Фуко, А. Майкелсон. Косвените методи включват експериментите на D. Bradley, F. Kohlrausch, W. Weber.

Директният метод се основава на измерване на пътя, изминат от светлината, и времето, необходимо за изминаване на този път c=l/t. През 1676 г. Ремер наблюдава затъмнението на луната на Юпитер Йо. Сателитът премина пред планетата, след което се потопи в сянката й и изчезна от погледа. След 42 часа и 28 минути Йо се появи отново. Рьомер направи измервания, когато Земята беше най-близо до Юпитер. Когато повторил наблюденията няколко месеца по-късно, се оказало, че спътникът се е появил от сенките 22 минути по-късно. Ученият обясни, че светлината отнема 22 минути, за да пътува от предишната точка на наблюдение до текущата точка. Познавайки времето на забавяне и разстоянието, което го причинява, можете да определите скоростта на светлината. Поради неточността на измерванията и неточната стойност на радиуса на Земята, Ремер получава стойност за скоростта на светлината, равна на 215 000 километра в секунда.

Скоростта на светлината е измерена за първи път в лабораторни условия през 1849 г. от френския физик Физо. В неговия експеримент светлина от източник, преминаваща през леща, пада върху полупрозрачна стъклена плоча. След като се отрази от плочата, тесен лъч беше насочен към периферията на бързо въртящо се колело. Преминавайки между зъбите, светлината достига до огледало, разположено на няколко километра от колелото. Отразена от огледалото, светлината преминава между зъбите на колелото и след това влиза в окото на наблюдателя. Когато скоростта на въртене беше малка, светлината, отразена от огледалото, беше видима; когато скоростта на въртене се увеличи, тя изчезна. С по-нататъшно увеличаване на скоростта на въртене светлината отново стана видима. Тоест, докато светлината се разпространяваше към огледалото и обратно, колелото имаше време да се завърти толкова много, че нов слот да заеме мястото на предишния слот. Познавайки това време и разстоянието между колелото и огледалото, можете да определите скоростта на светлината. В експеримента на Физо разстоянието е 8,6 километра, а скоростта на светлината е равна на 313 000 километра в секунда.

Индиректният метод за измерване на скоростта на светлината се основава на идеята за светлината като електромагнитна вълна и нейната скорост се намира чрез умножаване на дължината на вълната по честотата на трептене на вълната.

Развивайки теорията на електродинамиката на Ампер, през 1846 г. Вебер и Калрауш получават стойност за скоростта на светлината от 310 000 километра в секунда, но не могат да обяснят получения резултат, тъй като няма ясно разбиране за механизма на предаване на взаимодействието на електрическите заряди. . Формално теорията на Вебер за електромагнитните сили на далечни разстояния не срещна сериозна опозиция, но идеите за действие на къси разстояния вече узряваха, най-важното следствие от което е ограничеността на скоростта на разпространение на взаимодействията.

След Втората световна война се наблюдава драстично увеличение на точността на измерване на скоростта на електромагнитните вълни. Изследванията, провеждани за военни цели, освен че застрашават съществуването на човечеството, донесоха много важни, чисто научни резултати. Една от тях е развитието на свръхвисокочестотната технология. Създадени са генератори и приемници на радиация, които работят в диапазона на дължината на вълната от 1 метър до няколко милиметра. В микровълновия диапазон беше възможно да се извършат много точни и най-важното независими измервания на честотата на излъчване и неговата дължина на вълната. Този метод за определяне на скоростта на светлината е много удобен, тъй като дължини на вълните от порядъка на един сантиметър могат да бъдат определени с много висока точност.

Разбира се, не трябва да се мисли, че за измерване на количеството сизползването на новата технология беше много лесно. Всеки учен, работещ в тази област, си постави максималната задача: да извърши изключително точни измервания на дължината на вълната и честотата, за да получи най-точната стойност на скоростта на светлината, а работата на границата на точността винаги е трудна.

Физиците продължават да изучават въпроса за постоянството на скоростта на светлината във времето. Изследванията на скоростта на светлината могат да дадат много повече нова информация за разбирането на природата, която е неизчерпаема в своето разнообразие. 300-годишна история на фундаменталната константа сясно демонстрират връзките му с най-важните проблеми на физиката.

Разрешаване на проблеми

1. От древногръцката легенда за Персей:

Въпрос: какво е сянка и поради какво физическо явление се образува? Начертайте пътя на лъчите.

2. От африканската приказка „Избор на лидер“:

3. Из италианската приказка „Човекът, който търсеше безсмъртие“:

Въпрос: Какво е физически неправилно в този пасаж?

4. От древногръцката легенда за Персей:

Въпрос: Какъв физически феномен е използвал Персей, за да обезглави Медуза? Начертайте възможния път на лъчите.

домашна работа

Въведение, параграф 40 (Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев “Физика. 11”)

31. Развитие на възгледите за природата на светлината. Скоростта на светлината. Принципът на Хюйгенс. Закон за отразяване на светлината. (Аслаповская С.В.)

Текст на урока

Резюме

Име на предмета: Физика Клас: 11 УМК: Физика 11 клас, Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, 2010 г. Ниво на обучение: основно Тема на урока: "Развитие на възгледите за природата на светлината. Скоростта на светлината. Принципът на Хюйгенс. Законът за отразяване на светлината." Общ брой часове, отделени за изучаване на темата: 19 Място на урока в системата от уроци по темата: първият урок в изучаването на темата „Оптика“. Целта на урока: да се осигури възприемане и разбиране на същността на природата на светлината. Цели на урока: Научете за приноса на учени от различни страни за развитието на идеите за природата на светлината. Направете изводи за природата на светлината въз основа на получената информация. Създайте референтно резюме "Развитие на възгледите за природата на светлината." Планирани резултати: учениците трябва да осъзнаят колко сложен е пътят на човешкото познание на природните явления, да повторят законите за отразяване на светлината и да разберат принципа на Хюйгенс. Техническа поддръжка на урока: мултимедиен проектор, презентация на урока, раздавателни материали. Допълнителна методическа и дидактическа подкрепа на урока (възможни са връзки към интернет ресурси): датата и темата на урока са написани на дъската, подредени са таблици за работа в групи (по 2 ученика). Подготовка за урока: формират се групи, на масите има работен материал (архив с необходимата литература, документи и задача, която А трябва да изпълни). Учителят обяснява целите и задачите на урока. През определеното време групите подготвят задачата. Съдържание на урока. I. Уводна част на урока 1. Организационен етап (1 мин). Класът е разделен на 5 групи, предварително сформирани от учителя (научни дружества (НС)), всяка от които има ръководител на СС, литературен сътрудник и научен сътрудник. Групите получават задача и източниците на информация, необходими за нейното изпълнение. 2. Актуализация на умствената дейност (2 мин.). Учител. Добър ден на всички, седнете! Колко красив е този свят, изпълнен със светлина! Какво е светлината за теб? Какви асоциации имате с думата светлина? (презентационни слайдове от № 1-8 се движат през екрана с музикален съпровод (когато щракнете върху хипервръзката)). Учител. Светлината е лъчиста енергия, възприемана от окото, което прави света видим. Светлината влезе в нашия дом. Как се роди и възникна? В природата му има тайна и има дебат от много години. 3. Целта и задачите на урока (2 минути). На екрана е слайд № 9-12. Цели: Разберете за приноса на учени от различни страни за развитието на идеите за природата на светлината (за да решим този проблем, ще отидем на виртуално научно пътуване). Направете изводи за природата на светлината въз основа на получената информация (ще разрешите този проблем, когато говорите в програмата „Очевидно и невероятно“ с резултатите от вашето научно пътуване). Създайте референтно резюме "Развитие на възгледите за природата на светлината." Всеки от вас има на бюрото си ОК матрица, която трябва да попълни (ще решавате тази задача през целия урок). Вече казах, че днес не просто ще работим, а ще работим по план-заданието на програмата „Очевидно и невероятно”. Предлагам ви да отидете на виртуално научно пътуване до различни страни и различни епохи, за да работите в архиви, да изучавате литература, документи и да установите какво са направили учени от различни страни, за да открият природата на светлината. Вие също трябва да подготвите и представите резултатите от работата си. 5 научни дружества (SS) заминават на командировка в страните: Дания, Франция, Англия, Холандия (на екрана, слайд № 13: карта на света с тези страни, като щракнете върху посочената държава се маркира на картата). Всяко научно дружество има на бюрото си архив с необходимата литература, документи и задача, която научното дружество трябва да изпълни. За командировката се отделят 10 минути. През това време ще звучи музика и веднага щом приключи, трябва да говорите в шоуто с резултатите от работата си. И така, моля ви да започнете задачата (музиката се възпроизвежда след щракване върху хипервръзката „повикване“ на слайд № 13). II. Основната част на урока. 1. Самостоятелна работа на учениците в групи (10 минути, подготовка на учениците за презентации НЕ): Първо НЕ: Държава: Дания, учен: Олаф Ремер, 1676 г. - астрономически метод за измерване на скоростта на светлината. Ръководител на образователната институция (докладва къде са били) Литературен персонал (изберете материал за учения) Научни служители (подгответе доклад за метода за измерване на скоростта на светлината (теория за природата на светлината)) Примери за отговори на учебно заведение: 1 ученик. Нашето НО посети Дания. Работехме в Академията на науките в отдела, където бяха събрани документи за Олаф Ремер (1644-1710), който измерва скоростта на светлината по астрономически метод (слайд № 14 на екрана). 2 ученик. Рьомер Олаф Кристенсен (1644-1710), датски физик и астроном. През 1676 г. той прави важно откритие: той доказва крайността на скоростта на светлината и измерва нейната стойност. Въпреки това съобщението на учения на среща на Парижката академия на науките беше остро критикувано. Въпреки критиките, заключенията му са приети от Х. Хюйгенс, Лайбниц и И. Нютон. Окончателната валидност на теорията на Ромер е потвърдена през 1725 г. след като астрономът Брадли откри явлението светлинна аберация. Връщайки се в Дания през 1681 г., той ръководи катедрата по математика в университета в Капенхаген и създава обсерватория. Участва и в политическия и обществен живот на Дания. В края на живота си той застава начело на Държавния съвет. Изобретил нови астрономически инструменти. Името на Ромер е включено в картата на Луната (слайд № 15 на екрана). 3 ученик. През 1676 г., докато наблюдава затъмнението на луната на Юпитер Йо, Рьомер открива. Че когато земята след шест месеца се премести от другата страна на Слънцето, по-отдалечена от Юпитер, тогава Йо се появява 22 минути по-късно от изчисленото време. Това забавяне се обяснява с нарастващото разстояние от Юпитер до Земята. Познавайки размера на земната орбита и времето на забавяне, Рьомер изчислява скоростта на разпространение на светлината (на екрана, слайд № 15: като щракнете върху хипервръзката "диаграма на метода", слайд № 16 - диаграма на лабораторния метод в цял екран). C = 300 000 km/s (след допълненията на учителя заключението се появява при щракване върху слайд № 15) Второ НО: Държава: Франция, учен: Fizeau Armand Hippolyte Louis, 1849 г. - лабораторен метод за измерване на скоростта на светлината 1 ученик. Нашето НО посети Франция. Работихме в Парижката академия на науките, в отдела, където бяха събрани документи за Арман Физо, който измерва скоростта на разпространение на светлината с лабораторен метод (слайд № 17 на екрана). 2 ученик. Физо (1819-1896) - френски физик. През 1863 г. става професор в Политехническото училище в Париж. Първото голямо постижение на Физо в областта на оптиката са експериментите върху интерференцията на светлината. През 1849 г. той извършва класически експеримент за определяне на скоростта на светлината. Той конструира редица устройства: индукционна намотка. Интерферентен спектроскоп; изучава кристали, докато се занимава с фотография. През 1875 г. е избран за член на Лондонското кралско общество, а през 1866 г. е награден с медала на Румфорд (слайд № 18 на екрана). 3 ученик. Според схемата: за първи път скоростта на светлината е измерена по лабораторен метод от И. Физо през 1849 г. Експеримент: светлина от източник, преминаваща през леща, пада върху полупрозрачна плоча. След отражение от плочата, фокусиран тесен лъч беше насочен към бързо въртяща се предавка. Преминавайки между зъбите, светлината достига до огледало, разположено на разстояние няколко километра от колелото. След като се отрази от огледалото, светлината отново се върна към зъбното колело и отново трябваше да премине между зъбите. Когато колелото се въртеше бавно, се виждаше отразената от огледалото светлина. С увеличаването на скоростта постепенно изчезна. защо Докато светлината пътуваше до огледалото и обратно, колелото имаше време да се завърти, така че на мястото на процепа се появи зъб и светлината престана да се вижда. Когато скоростта на въртене на колелото се увеличи допълнително, светлината отново стана видима. През това време на разпространение на светлината към огледалото и обратно, колелото имаше време да се завърти, така че на мястото на предишния слот да се появи нов слот. Знаейки това време и разстоянието между колелото и огледалото, можете да определите скоростта на светлината (c = 313 km/s) (след съобщението на ученика щракнете върху слайд № 18 на екрана (слайд № 19) a показана е демонстрация на експеримента от сборника „Кирил и Методий”). (след допълненията на учителя се появява заключение, като щракнете върху слайд № 20) Трето НО: Държава: Англия, учен: Исак Нютон, теория за природата на светлината 1 ученик. Нашето НО посети Англия. Работихме в Английската академия на науките в отдела, където бяха събрани документи за И. Нютон: (слайд № 22 на екрана) 2-ри ученик. Нютон Исак (1643-1727) - английски математик, механик, астроном и физик, създател на класическата механика. Член (1672) и президент (1703) на Лондонското кралско дружество. Фундаментални трудове "Математически принципи на естествената философия" (1687) и "Оптика" (1704). Той открива дисперсията на светлината и изучава интерференцията и дифракцията. Разработи корпускулярната теория на светлината. Построил рефлекторен телескоп. Формулира основните закони на класическата механика. Той открива закона за всемирното притегляне и дава теория за движението на небесните тела. Създава основите на небесната механика (слайд № 23 на екрана). 3 ученик. Нютон е привърженик на корпускулярната теория за светлината - светлината е поток от частици-корпускули, идващи от източник във всички посоки. Тази теория лесно обяснява линейното разпространение, отражението и пречупването на светлината. Изключителният учен Нютон имаше голям авторитет сред колегите си и затова повечето от тях подкрепиха корпускулярната теория, вярвайки, че светлината се разпространява като поток от частици, а не като вълна (на екрана се появява слайд № 23 - на екрана се появява заключение щракнете, рисунка се появява при второто щракване). Четвърто НО: Държава: Холандия, учен: Кристиан Хюйгенс, теория за природата на светлината 1 ученик. Посетихме Холандия: (слайд номер 24 на екрана) 2-ри ученик. Х. Хюйгенс (1629-1695) - холандски математик, физик, астроном. Той изобретява часовник с махало с евакуационен механизъм и установява законите на трептене на физическо махало. Създава и публикува вълновата теория на светлината. Той усъвършенства телескопа, конструира окуляр, открива пръстените на Сатурн и неговия спътник Титан. Избран е за член на Лондонското кралско общество. Част от трудовете му: резултатите от изследване на еластичния удар и центробежната сила са публикувани след смъртта му (слайд № 25 на екрана). 3 ученик. Х. Хюйгенс се противопостави на корпускулярната теория за светлината. Вълновата теория на Хюйгенс за светлината обяснява оптични явления като интерференция и дифракция, които корпускулярната теория не може да обясни. Според вълновата теория на Хюйгенс светлината е вълна, разпространяваща се в специална хипотетична (еластична) среда – етерът, който изпълва цялото пространство и всички тела (на екрана се появява слайд No 25 – на клик се появява заключение, рисунка се появява при второ щракване). Пето НЕ: Държава: Англия, учен: Томас Йънг, развитие на вълновата теория на светлината Държава: Франция, учен: Августин Жан Френел, развитие на вълновата природа на светлината 1 ученик. Посетихме Англия и посетихме Франция (слайд № 26 на екрана) 2-ри ученик. Млад Томас (1773-1829) - английски физик. На 21-годишна възраст (1794) той става член на Кралското общество. Получава научна степен доктор по медицина. Открива частна практика в Лондон. Изследванията на Йънг в областта на оптиката формират основата на неговата статия "Механизмът на окото" (1800), в която той обяснява природата на акомодацията, астигматизма и цветното зрение. Назначен е за професор в Кралския институт. Един от създателите на вълновата теория на светлината. През 1803 г. той обяснява явлението интерференция на светлината. Той изложи хипотеза за напречния характер на светлинните вибрации. Измерва дължините на вълните на светлината от различни цветове. В теорията на еластичността Йънг отговаря за изследването на деформацията на срязване (слайд № 27 на екрана - снимка се появява при първото щракване). 3 ученик. Т. Юнг за първи път въвежда понятието „намеса“. Йънг откри смущения, като наблюдава това явление за водни вълни. Юнг докладва резултатите от своите изследвания върху оптиката на научна среща на Кралското общество в Лондон и ги публикува в началото на 19 век. Но въпреки убедителността на произведенията на Юнг, никой не искаше да ги признае, защото... това означава изоставяне на конвенционалните възгледи и, в допълнение, противопоставяне на авторитета на Нютон. На работата на Юнг не беше обърнато никакво внимание и дори в пресата се появи статия, съдържаща груби нападки срещу него. 4 ученик. Френел Огюстен Жан (1788-1827), френски физик, един от създателите на вълновата теория на светлината. Работите на Френел са посветени на физическата оптика. Започва да учи физика сам и скоро започва да провежда експерименти в оптиката. През 1815 г. той преоткрива принципа на интерференцията, като добавя няколко нови към експериментите на Т. Юнг. През 1821 г. той доказва напречната природа на светлинните вълни, а през 1823 г. установява законите на поляризацията на светлината. Изобретил редица устройства за смущения. През 1823 г. Френел е избран за член на Парижката академия на науките. През 1825 г. става член на Лондонското кралско дружество. Френският инженер, който по-късно става известният физик О. Френел, започва да изучава явленията интерференция и дифракция през 1814 г. Той не знаеше за работата на Юнг, но като него той видя в тези явления доказателство за вълновата теория на светлината. Постепенно обаче, въпреки всички трудности, пред които е изправена хипотезата за напречността на светлинните вълни, вълновата теория на светлината започва да печели и измества корпускулярната теория на светлината (слайд № 27 се появява на екрана - снимка се появява при второ щракване ). (след допълненията на учителя заключението се появява на слайд № 27 чрез щракване) 2. Представяне на резултатите от работата на БО (15 - 20 мин.): Учител. Сега започваме да представяме резултатите от нашето научно пътуване. В началото на урока си поставихме задача - да разберем природата на светлината. По време на презентации не забравяйте да попълните шаблона OK (на бюрата на учениците има листове с шаблон за помощните бележки). Първият голям напредък в изследването на природата на светлината беше измерването на скоростта на светлината. Оказа се, че скоростта на разпространение на светлината не е безкрайно голяма. Проблемът за измерване на скоростта на светлината е формулиран за първи път от Галилей (16 век), който повдига въпроса за крайността на скоростта на светлината. Но не можа да отговори на зададения от него въпрос. Най-накрая беше измерена скоростта на светлината (слайд № 21 на екрана). I BUT: (Дания, Römer) - презентации на ученици (презентационни слайдове № 14-16). Допълнения на учителя. Самият Ремер, поради ниската точност на измерванията и неточното познаване на радиуса на земната орбита, получава стойност за скоростта на светлината от 215 000 km/s. II НО: (Франция, Физо) - презентации на ученици (презентационни слайдове № 17-20). Допълнения на учителя. По-точно, скоростта на светлината започва да се измерва след 1960 г., когато започва да работи първият лазер. По съвременни данни скоростта на светлината във вакуум е равна на стойността, която виждате на екрана (слайд № 21) с точност + (-) 0,2 m/s. Приблизително c = 3*108 m/s (трябва да се запомни). Къде попаднахте на тази цифра? (тази стойност, получена експериментално, съвпада със стойността, предсказана от Максуел и измерена за първи път експериментално от Херц - скоростта на електромагнитните вълни). Стойността на скоростта на светлината ще помогне да се определи естеството на светлината. От древни времена човекът се интересува от природата на светлината. Имаше различни легенди, митове, хипотези, научни трудове. През 16 век човекът все още не е познавал природата на светлината. През 17 век, почти едновременно, започват да съществуват съвсем различни теории за това какво е светлината, каква е нейната природа?! III NO: (Англия, Нютон) - презентации на ученици (презентационни слайдове № 22-23). IV НО: (Холандия, Хюйгенс) - презентации на ученици (презентационни слайдове № 24-25). Допълнения на учителя. Заключение: първата теория гласеше: светлината е поток от частици, идващи от източник във всички посоки; втората теория гласеше: светлината е вълна, разпространяваща се в специална хипотетична среда - етерът. V НО: (Англия, Т. Юнг; Франция, О. Френел) - ученически презентации (презентационни слайдове № 26-27). Допълнения на учителя. Така беше направен завой към вълновата природа на светлината. Редица експерименти, проведени през 19 век, както и трудовете на Максуел, които по-късно бяха потвърдени в експериментите на Херц, доказаха валидността на вълновата теория: светлината се разпространява като електромагнитна вълна. III. Последната част на урока Обобщаване (5 минути): Какъв продукт получихме? Нека се свържем с вашия OK. Моля, отбележете дали сте изпълнили всичко. Нека сравним вашите помощни бележки (OK) с тези, представени на екрана (слайд на презентацията № 28). Но какво да кажем за теорията на Нютон? Той има брилянтна идея, че светлината може да се разглежда като частица. Беше ли прав? И беше прав, защото... През 20-ти век идеите за природата на светлината започнаха да се променят, когато бяха открити квантовите свойства на светлината, учените трябваше да си спомнят корпускулярната теория. Каква природа има светлината? Заключение: светлината има двойна природа - частица-вълна (слайд на презентацията № 29, при първото щракване се появява заключение, при второто щракване се появява рисунка). Светлината е поток от частици; светлината е вълна. „Това, което е неясно, трябва да се изясни“ (Конфуций). Ще научите за това по-късно (презентационни слайдове № 30-37, музиката се възпроизвежда след щракване върху хипервръзката). Домашна работа: стр. 168-170, параграф 59, инд. Задание стр. 60. По време на подготовката използвах сайтовете: 1. http://nsportal.ru 2. http://festival.1september.ru/articles/614775/ 3. https://videouroki.net/razrabotki/fizika /uroki -1/11-class/3 4. https://infourok.ru/konspekt_otkrytogo_uroka_po_fizike_otrazhenie_sveta_11_klass-565783.htm