Pamoka tema „Požiūrių į šviesos prigimtį raidos istorija. Šviesos greitis“. 11 klasė Chramova Anna Vladimirovna

„Visais įmanomais būdais turime uždegti vaikuose karštą žinių ir įgūdžių troškimą“.

Y. Kamenskis

Fizikos pamoka 11 klasėje tema

Pamokos tipas : naujos medžiagos mokymosi pamoka.

Pamokos forma : pamoka - teorinis tyrimas.

Pamokos tikslai: Supažindinti studentus su idėjų apie šviesos prigimtį raidos istorija ir šviesos greičio nustatymo metodais.

Pamokos tikslai:

Švietimas:

pagrindinių šviesos savybių kartojimas, fizinių reiškinių paaiškinimo įgūdžių formavimas remiantis kvantine arba bangų šviesos teorija, korpuskulinio-banginio dualizmo idėjos taikymas.

Švietimas:

Studijuojamos medžiagos apibendrinimas ir sisteminimas, patirties ir teorijos vaidmens kvantinės fizikos raidoje išaiškinimas, teorijų pritaikomumo ribų paaiškinimas, bangos-dalelės dualizmo atskleidimas.

Švietimas:

parodyti pažinimo proceso begalybę, atrasti dvasinį pasaulį ir mokslininkų žmogiškąsias savybes, supažindinti su mokslo raidos istorija, apsvarstyti mokslininkų indėlį į šviesos teorijos raidą.

Įranga : multimedijos instaliacija, dalomoji medžiaga.

Veiklos rūšys: darbas grupėse, individualus darbas, darbas priekyje, savarankiškas darbas,darbas su literatūra ar elektroniniais informacijos šaltiniais, darbo su tekstu, pokalbio, rašto darbo rezultatų analizė.

Interaktyvios pamokos šia tema struktūra

„Požiūrio į šviesos prigimtį kūrimas. Šviesos greitis“.

Struktūrinis pamokos elementas	Ar naudojatės įprastiniais metodais	Mokytojo vaidmenys	Studentų pozicijos	Rezultatas	Laikas
Pasinerti	Žinau/noriu žinoti/sužinojau	Probleminės kūrybinės situacijos sumanytoja ir organizatorė	Kūrybinės veiklos objektas	Lentelė su užpildytais stulpeliais „Aš žinau“, „Aš noriu žinoti“	5 min
Teorinis blokas	Dviejų dalių dienoraštis	Studentų edukacinės ir tiriamosios veiklos moderatorius	Savarankiškos edukacinės ir tiriamosios veiklos dalykas	Lentelė „Požiūrio į šviesos prigimtį raida“	15 min
Teorinis blokas	Darbas grupėje (naudojant žurnalo strategiją)	Konsultuoja studentų ugdymosi pageidavimais	Grupinės edukacinės veiklos objektas	Lentelė "Šviesos greičio nustatymas"	20 min
Atspindys	Žinau/noriu žinoti/sužinojau	Ekspertas	Savarankiškos veiklos objektas	Lentelė su užpildytais stulpeliais „Aš žinau“, „Noriu žinoti“, „Ką aš išmokau“	5 min

Pamokos eiga.

Organizacinis momentas. Pasisveikinimas, mokinių pasirengimo pamokai tikrinimas.
Pamokos temos paskelbimas ir žinių šia tema atnaujinimas.

Mokytojas:

Vaikinai, prisiminkime, ką žinome šia tema?

Pateikite natūralių ir dirbtinių šviesos šaltinių pavyzdžių.

Kas yra sija?

Tiesiaus šviesos sklidimo dėsnis.

Kas yra šešėlis?

Kas yra penumbra?

Šviesos atspindžio dėsnis.

Studentai prašomi užpildyti pirmąją ZHU lentelės stulpelį „Žinau“ (1 priedas).

Kasdienėje kalboje žodį „šviesa“ vartojame įvairiomis reikšmėmis: mano šviesa, mano saule, pasakyk..., mokymasis yra šviesa, o nežinojimas yra tamsa... Fizikoje terminas „šviesa“ turi daug konkretesnė prasmė. Taigi, kas yra šviesa? O ką norėtumėte sužinoti apie šviesos reiškinius? Antrą ZHU lentelės stulpelį užpildykite patys.

Pamokos tikslų ir uždavinių nustatymas (remiantis bendros cheminės sudėties lentelės analizės rezultatu).
Teorinis blokas „Požiūrio į šviesos prigimtį kūrimas“.

Studentams pateikiamas tekstas „Požiūrio į šviesos prigimtį raida“ (2 priedas). Užduotis – savarankiškai susipažinti su tekstu, jį išanalizuoti ir sudaryti dviejų dalių dienoraštį (3 priedas).

Darbo su tekstu rezultatų aptarimas.
Probleminės situacijos „Kaip išmatuoti šviesos greitį?

Garsus amerikiečių mokslininkas Albertas Michelsonas beveik visą savo gyvenimą paskyrė šviesos greičio matavimui.

Vieną dieną mokslininkas ištyrė tariamą šviesos pluošto kelią palei geležinkelio bėgius. Jis norėjo sukurti dar pažangesnę sąranką dar tikslesniam šviesos greičio matavimo metodui. Jis jau anksčiau dirbo su šia problema

kelerius metus ir pasiekė tiksliausias tuo metu vertes. Laikraščių žurnalistai susidomėjo mokslininko elgesiu ir suglumę klausė, ką jis čia veikia. Michelsonas paaiškino, kad matuoja šviesos greitį.

Kodėl? - po klausimo.

Nes tai velniškai įdomu“, – atsakė Michelsonas.

Ir niekas negalėjo pagalvoti, kad Michelsono eksperimentai taps pagrindu, ant kurio bus pastatytas didingas reliatyvumo teorijos statinys, suteikiantis visiškai naują fizinio pasaulio paveikslo supratimą.

Po penkiasdešimties metų Michelsonas vis dar tęsė šviesos greičio matavimus.

Kartą didysis Einšteinas uždavė jam tą patį klausimą,

Nes tai velniškai įdomu! – po pusės amžiaus atsakė Michelsonas ir Einšteinas.

Mokytojas užduoda klausimą: „Ar svarbu žinoti šviesos greitį, be to, kad tai tiesiog „velniškai įdomu“?

Kur pritaikomos žinios apie šviesos greitį, išklausomos mokinių nuomonės.

Teorinis blokas „Šviesos greičio matavimas“.

Mokytojas iš anksto suskirsto klasę į kūrybines grupes, kad ištirtų įvairius šviesos greičio matavimo metodus:

Grupė "Roemer metodas"
Grupė "Method Fizeau"
Grupė „Foucault metodas“
Grupė "Bradley metodas"
Grupė „Michelson Method“

Kiekviena grupė pateikia ataskaitą + pristatymą apie studijuotą medžiagą pagal planą:

Eksperimento data
Eksperimentuotojas
Eksperimento esmė
Rasta šviesos greičio reikšmė.

Likę mokiniai lentelę pildo savarankiškai grupinių pasirodymų metu (4 priedas). Stalo išdėstymas paruošiamas iš anksto.

Mokytojas apibendrina.

Koks buvo pagrindinis sunkumas matuojant šviesos greitį?

Koks apytikslis šviesos greitis vakuume?

Šiuolaikinė fizika tvirtai tvirtina, kad šviesos greičio istorija nesibaigė. To įrodymas yra pastaraisiais metais atliktas šviesos greičio matavimo darbas.

Neabejotinas šviesos greičio matavimo mikrobangų diapazone rezultatas buvo amerikiečių mokslininko K. Frum darbas, kurio rezultatai buvo paskelbti 1958 m. Mokslininkas gavo 299792,50 kilometrų per sekundę rezultatą. Ilgą laiką ši vertė buvo laikoma tiksliausia.

Siekiant padidinti šviesos greičio nustatymo tikslumą, reikėjo sukurti iš esmės naujus metodus, kurie leistų atlikti matavimus aukštų dažnių ir atitinkamai trumpesnių bangų ilgių srityje. Galimybė sukurti tokius metodus atsirado sukūrus optinius kvantinius generatorius – lazerius. Šviesos greičio nustatymo tikslumas, lyginant su Froomo eksperimentais, išaugo beveik 100 kartų. Dažnių nustatymo metodas naudojant lazerio spinduliuotę suteikia šviesos greitį, lygų 299792,462 kilometro per sekundę.

Fizikai ir toliau tiria šviesos greičio pastovumo laikui bėgant klausimą. Šviesos greičio tyrimai gali suteikti daug daugiau naujos informacijos, padedančios suprasti gamtą, kuri yra neišsemiama savo įvairove. 300 metų pagrindinės konstantos istorija Su aiškiai parodyti jos sąsajas su svarbiausiomis fizikos problemomis.

Mokytojas: – Kokią išvadą galime padaryti apie šviesos greičio reikšmę?

Studentai: - Šviesos greičio matavimas leido toliau plėtoti fiziką kaip mokslą.

Atspindys. ZHU lentelės stulpelio „Išmokta“ užpildymas.

Namų darbai.59 dalis (G.Ya. Myakishev, B.B. Bukhovcevas „Fizika. 11“)

Problemų sprendimas

1. Iš senovės graikų legendos apie Persėją:

„Pabaisa buvo ne toliau nei strėlės skrydis, kai Persėjas pakilo aukštai į orą. Jo šešėlis krito į jūrą, o pabaisa su įniršiu puolė į herojaus šešėlį. Persėjas drąsiai puolė iš viršaus prie pabaisos ir įmetė savo lenktą kardą giliai jam į nugarą...“

Klausimas: kas yra šešėlis ir dėl kokio fizikinio reiškinio jis susidaro?

2. Iš afrikietiškos pasakos „Vado rinkimai“:

- Broliai, - tarė Gandras, ramiai žengdamas į rato vidurį. – Mes ginčijamės nuo pat ryto. Žiūrėk, mūsų šešėliai jau sutrumpėjo ir greitai visiškai išnyks, nes artėja vidurdienis. Taigi apsispręskime, kol saulė įžengs į savo zenitą...“

Klausimas: kodėl žmonių metamų šešėlių ilgis pradėjo trumpėti? Atsakymą paaiškinkite piešiniu. Ar yra vieta Žemėje, kur šešėlio ilgio pokytis yra minimalus?

3. Iš italų pasakos „Žmogus, kuris ieškojo nemirtingumo“:

„Ir tada Grantesta pamatė kažką, kas jam atrodė blogiau už audrą. Prie slėnio artėjo pabaisa, skrisdama greičiau už šviesos spindulį. Jis turėjo odinius sparnus, karpuotą minkštą pilvą ir didžiulę burną su išsikišusiais dantimis...“

Klausimas: kas šioje ištraukoje fiziškai neteisinga?

4. Iš senovės graikų legendos apie Persėją:

„Persėjas greitai nusisuko nuo gorgonų. Jis bijo matyti jų grėsmingus veidus: juk vienas žvilgsnis ir jis pavirs akmeniu. Persėjas paėmė Pallas Atėnės skydą – kaip veidrodyje atsispindėjo gorgonai. Kuris iš jų yra Medūza?

Kaip erelis nukrenta iš dangaus ant numatytos aukos, taip Persėjas nuskubėjo į miegančią Medūzą. Jis žiūri į skaidrų skydą, kad galėtų tiksliau smogti...“

Klausimas: Kokį fizinį reiškinį naudojo Persėjas, kad nukirsdino galvą Medūzai?

1 priedas.

Lentelė „Aš žinau / noriu žinoti / sužinojau“

2 priedas

Požiūrių į šviesos prigimtį raidos istorija

Pirmosios idėjos apie šviesos prigimtį buvo išdėstytos senovėje. Graikų filosofas Platonas (427–327 m. pr. Kr.) sukūrė vieną pirmųjų šviesos teorijų.

Euklidas ir Aristotelis (300–250 m. pr. Kr.) eksperimentiškai nustatė tokius pagrindinius optinių reiškinių dėsnius kaip tiesus šviesos sklidimas ir šviesos pluoštų nepriklausomybė, atspindys ir lūžis. Aristotelis pirmasis paaiškino regėjimo esmę.

Nepaisant to, kad senovės filosofų, o vėliau ir viduramžių mokslininkų teorinės pozicijos buvo nepakankamos ir prieštaringos, jos prisidėjo prie teisingų požiūrių į šviesos reiškinių esmę formavimo ir padėjo pagrindą tolesnei šviesos reiškinių teorijos raidai. šviesa ir įvairių optinių instrumentų kūrimas. Daugėjant naujiems šviesos reiškinių savybių tyrimams, pasikeitė požiūris į šviesos prigimtį. Mokslininkai mano, kad šviesos prigimties tyrimo istorija turėtų prasidėti XVII a.

XVII amžiuje danų astronomas Roemeris (1644–1710) išmatavo šviesos greitį, italų fizikas Grimaldis (1618–1663) atrado difrakcijos reiškinį, genialus anglų mokslininkas I. Niutonas (1642–1727) sukūrė korpuskuliariją. šviesos teorija, atrado dispersijos ir interferencijos reiškinius, E. Bartholinas (1625–1698) atrado dvigubą lūžią Islandijos špare, taip padėdamas krištolinės optikos pagrindus. Huygensas (1629–1695) inicijavo šviesos bangų teoriją.

XVII amžiuje pirmieji bandymai teoriškai pagrįsti stebimus šviesos reiškinius. Niutono sukurta korpuskuliarinė šviesos teorija teigia, kad šviesos spinduliavimas laikomas nenutrūkstamu mažyčių dalelių – kūnelių, skleidžiamų šviesos šaltinio ir dideliu greičiu vienalytėje terpėje tiesia linija ir tolygiai, srautu.

Šviesos bangų teorijos, kurios įkūrėjas yra H. Huygensas, požiūriu, šviesos spinduliavimas yra bangų judėjimas. Huygensas šviesos bangas laikė elastingomis aukšto dažnio bangomis, sklindančiomis specialioje tamprioje ir tankioje terpėje – eteryje, kuris užpildo visus materialius kūnus, tarpus tarp jų ir tarpplanetines erdves.

Elektromagnetinę šviesos teoriją XIX amžiaus viduryje sukūrė Maxwellas (1831–1879). Pagal šią teoriją šviesos bangos yra elektromagnetinio pobūdžio, o šviesos spinduliavimą galima laikyti ypatingu elektromagnetinių reiškinių atveju. Hertzo, o vėliau ir P. N. Lebedevo tyrimai taip pat patvirtino, kad visos pagrindinės elektromagnetinių bangų savybės sutampa su šviesos bangų savybėmis.

Lorentzas (1896) nustatė ryšį tarp spinduliuotės ir materijos struktūros ir sukūrė elektroninę šviesos teoriją, pagal kurią atomuose esantys elektronai gali svyruoti žinomu periodu ir tam tikromis sąlygomis sugerti arba spinduliuoti šviesą.

Maksvelo elektromagnetinė teorija kartu su Lorenso elektronine teorija paaiškino visus tuo metu žinomus optinius reiškinius ir tarsi visiškai atskleidė šviesos prigimties problemą.

Šviesos emisija buvo laikoma periodiniais elektrinės ir magnetinės jėgos svyravimais, sklindančiais erdvėje 300 000 kilometrų per sekundę greičiu. Lawrence'as manė, kad šių virpesių nešėjas elektromagnetinis eteris turi absoliutaus nejudrumo savybes. Tačiau sukurta elektromagnetinė teorija netrukus pasirodė esanti nepagrįsta. Visų pirma, ši teorija neatsižvelgė į realios aplinkos, kurioje sklinda elektromagnetiniai virpesiai, savybes. Be to, šios teorijos pagalba buvo neįmanoma paaiškinti daugelio optinių reiškinių, su kuriais fizika susidūrė XIX ir XX amžių sandūroje. Šie reiškiniai apima šviesos emisijos ir sugerties procesus, juodo kūno spinduliuotę, fotoelektrinį efektą ir kt.

Kvantinė šviesos teorija atsirado XX amžiaus pradžioje. Jis buvo suformuluotas 1900 m., o pagrįstas 1905 m. Kvantinės šviesos teorijos įkūrėjai yra Plankas ir Einšteinas. Pagal šią teoriją šviesos spinduliuotę medžiagos dalelės skleidžia ir sugeria ne nuolat, o diskretiškai, tai yra atskiromis dalimis – šviesos kvantais.

Kvantinė teorija tarsi atgaivino korpuskulinę šviesos teoriją nauja forma, tačiau iš esmės tai buvo bangų ir korpuskulinių reiškinių vienybės plėtra.

Dėl istorinės raidos šiuolaikinė optika turi gerai pagrįstą šviesos reiškinių teoriją, kuri gali paaiškinti įvairias spinduliuotės savybes ir leidžia atsakyti į klausimą, kokiomis sąlygomis gali pasireikšti tam tikros šviesos spinduliavimo savybės. Šiuolaikinė šviesos teorija patvirtina jos dvejopą prigimtį: banginę ir korpusinę.

Rezultatas (km/s)

1676

Roemeris

Jupiterio mėnuliai

214000

1726

Bradley

Žvaigždžių aberacija

301000

1849

Fizeau

Pavara

315000

1862

Foucault

Besisukantis veidrodis

298000

1883

Michelsonas

Besisukantis veidrodis

299910

1983

Priimta vertė

299 792,458

Puslapis

2 skaidrė

Pirmosios idėjos apie šviesą

Pirmosios idėjos apie tai, kas yra šviesa, taip pat kilo iš senovės. Senovėje idėjos apie šviesos prigimtį buvo labai primityvios, fantastiškos ir taip pat labai įvairios. Tačiau, nepaisant senolių požiūrių į šviesos prigimtį įvairovės, jau tuo metu buvo trys pagrindiniai šviesos prigimties klausimo sprendimo būdai. Šie trys požiūriai vėliau susiformavo dviejose konkuruojančiose teorijose – korpuskulinėje ir banginėje šviesos teorijose. Didžioji dauguma senovės filosofų ir mokslininkų laikė šviesą tam tikrais spinduliais, jungiančiais šviečiantį kūną ir žmogaus akį.

Tuo pačiu metu buvo trys pagrindiniai požiūriai į šviesos prigimtį. Eye->element Eye->Eye Movement

3 skaidrė

Pirmoji teorija

Kai kurie senovės mokslininkai tikėjo, kad spinduliai sklinda iš žmogaus akių, jie tarsi jaučia aptariamą objektą. Šis požiūris iš pradžių turėjo daug pasekėjų. Jo laikėsi tokie pagrindiniai mokslininkai ir filosofai kaip Euklidas, Ptolemėjas ir daugelis kitų. Tačiau vėliau, jau viduramžiais, ši šviesos prigimties idėja praranda prasmę. Vis mažiau mokslininkų, kurie vadovaujasi šiomis nuomonėmis. Ir iki XVII amžiaus pradžios. šį požiūrį galima laikyti jau užmirštu. Euklidas Ptolemėjas

4 skaidrė

Antroji teorija

Kiti filosofai, atvirkščiai, manė, kad spindulius skleidžia šviečiantis kūnas ir, pasiekę žmogaus akį, turi šviečiančio objekto atspaudą. Tokio požiūrio laikėsi atomistai Demokritas, Epikūras ir Lukrecijus. Šis požiūris į šviesos prigimtį vėliau, XVII amžiuje, susiformavo korpuskulinėje šviesos teorijoje, pagal kurią šviesa yra kai kurių dalelių srautas, skleidžiamas šviečiančio kūno. Demokritas Epikūras Lukrecijus

5 skaidrė

Trečioji teorija

Trečiąjį požiūrį į šviesos prigimtį išreiškė Aristotelis. Į šviesą jis žiūrėjo ne kaip į kažko nutekėjimą iš šviečiančio objekto į akį ir tikrai ne kaip kažkokius spindulius, sklindančius iš akies ir jaučiančius objektą, o kaip veiksmą ar judėjimą, sklindantį erdvėje (aplinkoje). Nedaug žmonių tuo metu pritarė Aristotelio nuomonei. Tačiau vėliau, XVII amžiuje, jo požiūris buvo išplėtotas ir padėjo pagrindą šviesos bangų teorijai. Aristotelis

6 skaidrė

Įdomiausias optikos darbas, atėjęs pas mus nuo viduramžių, yra arabų mokslininko Alhazeno darbas. Jis tyrinėjo šviesos atspindį nuo veidrodžių, lūžio ir šviesos pralaidumo reiškinį lęšiuose. Mokslininkas laikėsi Demokrito teorijos ir pirmasis išreiškė mintį, kad šviesa turi ribotą sklidimo greitį. Ši hipotezė buvo svarbus žingsnis siekiant suprasti šviesos prigimtį. Algazenas

7 skaidrė

XVII a

Remiantis daugybe eksperimentinių faktų, XVII amžiaus viduryje iškilo dvi hipotezės apie šviesos reiškinių prigimtį: Niutono korpuskulinė teorija, kuri manė, kad šviesa yra dalelių srautas, kurį dideliu greičiu išmeta šviečiantys kūnai. Huygenso bangų teorija, teigianti, kad šviesa vaizduoja išilginius svyruojančius specialios šviečiančios terpės (eterio) judesius, sužadinamus šviečiančio kūno dalelių virpesiais.

8 skaidrė

Pagrindinės korpuskuliarinės teorijos nuostatos

Šviesą sudaro mažos medžiagos dalelės, kurias visomis kryptimis tiesiomis linijomis arba spinduliais skleidžia šviečiantis kūnas, pavyzdžiui, deganti žvakė. Jei šie spinduliai, susidedantys iš ląstelių, patenka į mūsų akį, tada matome jų šaltinį. Šviesos ląstelės yra skirtingo dydžio. Didžiausios dalelės, patekusios į akį, suteikia raudonos spalvos pojūtį, mažiausios – violetinę. Balta spalva yra visų spalvų mišinys: raudona, oranžinė, geltona, žalia, mėlyna, indigo, violetinė. Šviesos atspindys nuo paviršiaus atsiranda dėl to, kad ląstelės atsispindi nuo sienos pagal absoliutaus tamprumo dėsnį.

9 skaidrė

Šviesos lūžio reiškinys paaiškinamas tuo, kad terpės dalelės traukia korpusus. Kuo tankesnė terpė, tuo mažesnis lūžio kampas yra kritimo kampas. Šviesos sklaidos reiškinį, kurį 1666 m. atrado Niutonas, jis paaiškino taip. „Kiekviena spalva jau yra baltoje šviesoje. Visos spalvos perduodamos per tarpplanetinę erdvę ir atmosferą kartu ir sukuria baltos šviesos efektą. Balta šviesa, įvairių korpusų mišinys, lūžta, kai praeina per prizmę. Niutonas apibūdino būdus, kaip paaiškinti dvigubą refrakciją, iškeldamas hipotezę, kad šviesos spinduliai turi „skirtingas puses“ - tai ypatinga savybė, dėl kurios jie yra skirtingai laužomi, kai jie praeina per dvigubą lūžį.

10 skaidrė

Niutono korpuskulinė teorija patenkinamai paaiškino daugelį tuo metu žinomų optinių reiškinių. Jos autorius turėjo didžiulį prestižą mokslo pasaulyje, o Niutono teorija netrukus sulaukė daugybės šalininkų visose šalyse. Didžiausi mokslininkai, besilaikantys šios teorijos: Arago, Poisson, Biot, Gay-Lussac.

Remiantis korpuskuliarine teorija, buvo sunku paaiškinti, kodėl šviesos pluoštai, susikertantys erdvėje, neveikia vienas kito. Juk šviesos dalelės turi susidurti ir išsisklaidyti (bangos praeina viena per kitą nepaveikdamos viena kitos) Newton Arago Gay-Lussac

11 skaidrė

Pagrindiniai bangų teorijos principai

Šviesa yra tamprių periodinių impulsų sklidimas eteryje. Šie impulsai yra išilginiai ir panašūs į garso impulsus ore. Eteris yra hipotetinė terpė, užpildanti dangaus erdvę ir tarpus tarp kūnų dalelių. Jis yra nesvarus, nepaklūsta visuotinės gravitacijos dėsniams ir turi didelį elastingumą. Eterio virpesių sklidimo principas yra toks, kad kiekvienas jo taškas, kurį pasiekia sužadinimas, yra antrinių bangų centras. Šios bangos yra silpnos, o efektas pastebimas tik ten, kur eina jų gaubtinis paviršius – bangos frontas (Huygenso principas). Kuo toliau bangos frontas yra nuo šaltinio, tuo jis tampa plokštesnis. Šviesos bangos, sklindančios tiesiai iš šaltinio, sukelia regėjimo pojūtį. Labai svarbus taškas Huygenso teorijoje buvo prielaida, kad šviesos sklidimo greitis yra baigtinis.

12 skaidrė

Bangų teorija

Teorijos pagalba paaiškinama daugelis geometrinės optikos reiškinių: – šviesos atspindžio reiškinys ir jo dėsniai; – šviesos lūžio reiškinys ir jo dėsniai; – visiško vidinio atspindžio fenomenas; – dvigubos refrakcijos reiškinys; – šviesos spindulių nepriklausomumo principas. Huygenso teorija pateikė tokią terpės lūžio rodiklio išraišką: Iš formulės aišku, kad šviesos greitis turėtų priklausyti atvirkščiai nuo absoliutaus terpės rodiklio. Ši išvada buvo priešinga išvadai, kylančiai iš Niutono teorijos.

Daugelis abejojo Huygenso bangų teorija, tačiau tarp nedaugelio banginių požiūrių į šviesos prigimtį šalininkų buvo M. Lomonosovas ir L. Euleris. Atlikus šių mokslininkų tyrimus, Huygenso teorija pradėjo formuotis kaip bangų teorija, o ne tik aperiodinių virpesių, sklindančių eteryje. Buvo sunku paaiškinti tiesinį šviesos sklidimą, dėl kurio už objektų susidaro aštrūs šešėliai (pagal korpuskulinę teoriją, tiesus šviesos judėjimas yra difrakcijos reiškinio (šviesos lenkimo aplink). kliūtys) ir trukdžiai (šviesos stiprėjimas arba susilpnėjimas, kai šviesos pluoštai yra vienas ant kito) gali būti paaiškinti tik bangų teorijos požiūriu. Huygensas Lomonosovas Euleris

14 skaidrė

XI-XX amžius

19 amžiaus antroje pusėje Maxwellas parodė, kad šviesa yra ypatingas elektromagnetinių bangų atvejis. Maksvelo darbai padėjo elektromagnetinės šviesos teorijos pagrindus. Po to, kai Hertz eksperimentiškai atrado elektromagnetines bangas, nekilo jokių abejonių, kad kai šviesa sklinda, ji elgiasi kaip banga. Dabar jų nėra. Tačiau XX amžiaus pradžioje idėjos apie šviesos prigimtį pradėjo radikaliai keistis. Netikėtai paaiškėjo, kad atmesta korpuskulinė teorija vis dar susijusi su tikrove. Paaiškėjo, kad skleisdama ir sugerdama šviesą ji elgiasi kaip dalelių srautas. Maxwellas Hercas

15 skaidrė

Buvo atrastos nenutrūkstamosios (kvantinės) šviesos savybės. Susidarė neįprasta situacija: trukdžių ir difrakcijos reiškinius vis dar galima paaiškinti šviesą laikant banga, o spinduliavimo ir sugerties reiškinius – laikant šviesą dalelių srautu. Todėl mokslininkai susitarė dėl šviesos savybių bangos-dalelių dvilypumo (dvigubumo). Šiais laikais šviesos teorija toliau tobulėja.

Peržiūrėkite visas skaidres

1 pikapas 7

1.1. Požiūrio į šviesos prigimtį formavimas.

Šviesos bangos 7

1.2.

Plokščiosios bangos atspindys ir lūžis dviejų dielektrikų paviršiuose 10

1.3.

Visas vidinis atspindys 11

1.4.

Ryšys tarp amplitudės ir 11 fazės

2 Trikdžiai 14

2.1 Trikdžių reiškinys. Vibracijos pridėjimas 14

2.2 Trukdžių kraštų plotis 15

2.3 Metodai, kaip stebėti intensyvumą dalijant bangos 17 bangos frontą

2.4 koherentinių pluoštų gavimo amplitudės padalijimu metodai 17

2.5 Trikdžių taikymas 20

3 Difrakcija 23

4 Elektromagnetinių bangų sąveika su medžiaga 29

4.1 Šviesos dispersija 29

4.2 Elektroninė šviesos sklaidos teorija 31

4.3 Sugertis (šviesos sugertis) 32

4.4 Šviesos sklaida 33

5 Kvantinės šviesos savybės 35

5.1 Fotoelektrinio efekto tipai 35

5.2 Išorinio fotoelektrinio efekto dėsniai (Stoletovo dėsniai) 37

5.3 Einšteino lygtis išoriniam fotoelektriniam efektui 38

5.4 Fotoelektrinio efekto taikymas 39

40 išvada

Naudotų šaltinių sąrašas 41

1 atsakymas

1.1. Požiūrio į šviesos prigimtį formavimas. Šviesos bangos

Jau pirmaisiais optinių tyrimų laikotarpiais eksperimentiškai buvo nustatytos keturių pagrindinių optinių reiškinių dėsnių pasekmės:

Tiesiosios šviesos sklaidos dėsnis.

Šviesos pluoštų nepriklausomybės dėsnis (galioja tik tiesinėje optikoje).

Atspindžio dėsnis.

Šviesos lūžio prie dviejų terpių dėsnis.

Pirma: šviesa sklinda tiesiškai optiškai vienalytėje terpėje.

Antra: vieno spindulio efektas priklauso nuo to, ar likę spinduliai veikia vienu metu, ar yra pašalinami.

Atsispindėjęs spindulys yra toje pačioje plokštumoje kaip krintantis spindulys ir statmenas, nubrėžtas į sąsają tarp dviejų terpių kritimo taške; kritimo kampas lygus kampui atspindžiai.

Ketvirta: krintantis spindulys, lūžęs spindulys ir statmenas, nubrėžtas į sąsają kritimo taške, yra toje pačioje plokštumoje; lūžio kampo sinuso santykis yra pastovi tam tikros terpės vertė:

Kur - antrosios terpės santykinis lūžio rodiklis, palyginti su pirmąja. Santykinis dviejų terpių lūžio rodiklis yra lygus jų absoliučių lūžio rodiklių santykiui:

Absoliutus terpės lūžio rodiklis vadinamas dydžiu , lygus greičio, kai elektromagnetinės bangos yra vakuume, ir jų fazės greičio santykiui aplinkoje

(1.1)

Pagrindiniai įstatymai buvo nustatyti seniai, tačiau požiūris į juos keitėsi per daugelį amžių.

Taigi Niutonas laikėsi šviesos dalelių, kurios paklūsta mechanikos dėsniams, nutekėjimo teorijos. Huygensas sugalvojo kitą (korpuskulinę šviesos teoriją) šviesos teoriją. Jis manė, kad šviesos sužadinimus reikia laikyti tampriais impulsais, sklindančiais specialioje terpėje – eteryje (šviesos bangų teorija).

XVIII amžiuje korpuskulinė teorija užėmė dominuojančią padėtį, nors kova tarp abiejų teorijų nesiliovė.

Tada Youngo ir Fresnelio darbai XIX amžiuje labai prisidėjo ir papildė bangų optiką. Maxwellas, remdamasis savo teoriniais tyrimais, suformulavo išvadą, kad šviesa yra elektromagnetinė banga. Elektromagnetinės bangos greitis terpėje

(1.2)

Kur - šviesos greitis vakuume, - greitis terpėje, turinčioje dielektrinę konstantą ir magnetinis pralaidumas .

Nes
, Tai

(1.3)

(1.3) suteikia ryšį tarp materijos optinių, elektrinių ir magnetinių konstantų. Optinio diapazono bangos ilgis. Šviesos bangos perduodamo energijos srauto tankio vidutinės laiko vertės modulis vadinamas šviesos intensyvumu.

,
.

Linijos, kuriomis keliauja šviesos energija, vadinamos spinduliais.
nukreiptas tangentiškai į spindulį. Izotropinėje aplinkoje
. Maksvelo teorijos pasekmė yra šviesos bangų skersiškumas: elektriniai vektoriai ir magnetinis laukai yra vienas kitam statūs ir svyruoja statmenai greičio vektoriui sklindantis spindulys, t.y. statmenai sijai.

Paprastai optikoje visi samprotavimai atliekami atsižvelgiant į šviesos vektorių - intensyvumo vektorių elektrinis laukas. Kadangi šviesai veikiant medžiagą, svarbiausia yra bangos lauko elektrinis komponentas, veikiantis elektronus medžiagos atomuose.

Šviesa yra bendra daugelio atomų elektromagnetinė spinduliuotė. Atomai skleidžia šviesos bangas nepriklausomai vienas nuo kito, todėl viso kūno skleidžiamai šviesos bangai būdingi visokie vienodai tikėtini šviesos vektoriaus virpesiai (žr. pav. Spindulys statmenai paveikslo plokštumai).

Šviesa, su visomis galimomis vienodai tikėtinomis vektorių orientacijomis vadinamas natūraliu. Jei yra tvarka, tada šviesa vadinama poliarizuota. Jei svyravimai vyksta tik vienoje plokštumoje, einančioje per spindulį, šviesa vadinama plokštuma (tiesiškai) poliarizuota.

Plokštuminė poliarizuota šviesa yra elipsiškai poliarizuotos šviesos ribinis atvejis – t.y. vektoriaus pabaiga apibūdina elipsę laike.

; Kur - elipsiškumas.

Išmoktos medžiagos kartojimas.

Kas yra optika?

Kas yra geometrinė optika?

Pateikite natūralių ir dirbtinių šviesos šaltinių pavyzdžių.

Kas yra sija?

Tiesiaus šviesos sklidimo dėsnis.

Kas yra šešėlis?

Kas yra penumbra?

Šviesos atspindžio dėsnis.

Naujos medžiagos mokymasis.

Optikos raida ir techninė pažanga. Optinių instrumentų kūrimas.

Gyvybė Žemėje atsirado ir egzistuoja saulės šviesos dėka. Jos dėka mes suvokiame ir suprantame mus supantį pasaulį. Šviesos spinduliai pasakoja apie artimų ir tolimų objektų padėtį, jų formą ir spalvą. Šviesa, sustiprinta optiniais instrumentais, atskleidžia žmonėms du poliarinio mastelio pasaulius: milžinišką kosminį pasaulį ir mikroskopinį pasaulį, kuriame gyvena mažyčiai, plika akimi neatskiriami organizmai.

Optikos pamatai buvo padėti senovėje. Lydantis skaidrus stiklas buvo žinomas senovės egiptiečiams ir Mesopotamijos gyventojams 1600 m. pr. Kr., o senovės Romoje stiklo dirbiniai ir dekoracijos buvo gaminami labai tobulai. XIII amžiuje žmonija gavo pirmuosius optinius instrumentus – akinius ir padidinamuosius stiklus. Daug vėliau, XVII amžiaus pradžioje, buvo išrastas teleskopas ir mikroskopas.

1609 m. italų mokslininkas Galilėjus išrado regėjimo stiklą su neigiamu lęšiu kaip okuliarą ir plačiai panaudojo jį stebėjimui. Rusijoje akiniai ir taikikliai pasirodė XVII amžiaus pradžioje.

Optinių prietaisų teorija pradėta kurti XVII amžiaus pabaigoje iškilių mokslininkų: R. Dekarto, P. Ferma, I. Niutono, K. Gauso ir kitų darbų dėka. Rusijos mokslininkai M. V. Euleris, V. N. Čikolevas, mechanikai I. P. Malofejevas padarė didelį indėlį į pasaulio mokslo ir technologijų plėtrą.

Rusijoje, vadovaujant Petrui Didžiajam, optika toliau vystėsi. 1725 m. Mokslų akademijoje buvo įkurtas Optikos skyrius ir optikos dirbtuvės. Vienas iš optikos katedros vedėjų buvo L. Euleris, parašęs knygą „Dioptrika“, kurioje išdėstė geometrinės optikos pagrindus.

M. V. Lomonosovas buvo pirmasis Rusijos mokslininkas, panaudojęs mikroskopą moksliniams tyrimams, sukūrė daugybę iš esmės naujų optinių instrumentų, sukūrė spalvoto stiklo ir spalvotų mozaikų gamybos metodus. Išskirtinių rusų M. V. Lomonosovo ir L. Eulerio darbai XVIII amžiuje padėjo svarbiausius pagrindus optikos gamybos plėtrai Rusijoje. Po 1917 m. revoliucijos 1918 m. Petrograde buvo įkurtas Valstybinis optikos institutas, kuriam vadovavo akademikas D. S. Roždestvenskis. Indijos vyriausybė buvo centras, nustatantis mokslinę politiką kuriant vietinę optinės-mechanikos pramonę. Žymūs mokslininkai dirbo GOI: S. I. Vavilovas, A. A. Lebedevas, I. V. Kachalovas ir kiti.

Pokario metais mūsų optikos pramonė sėkmingai įsisavino unikalių didelio tikslumo instrumentų, elektroninių mikroskopų, interferometrų, kosmoso tyrimų instrumentų gamybą.

Remiantis Rusijos mokslininko A. G. Stoletovo atrastais fotoelektrinio efekto reiškiniais, sėkmingai vystosi fotoelektrinis optikos laukas, kuris rado pritaikymą automatikoje, televizijoje ir erdvėlaivių valdyme.

Tarp pagrindinių buitinės optikos laimėjimų yra profesoriaus M. M. Rusinovo darbai. Jo sukurti plataus kampo aerofotografijos objektyvai iškėlė sovietinę aerofotografiją į lyderio pozicijas pasaulyje.

Įrangos, skirtos fotografuoti tolimąją Mėnulio pusę, nematomą iš Žemės, sukūrimas buvo naujos krypties optinių prietaisų - kosminių optinių instrumentų - kūrimo pradžia.

Sovietų fizikų N. G. Basovo ir A. M. Prokhorovo tyrimai XX amžiaus viduryje tapo sėkla, iš kurios išaugo nauja mokslo sritis - kvantinė elektronika. 1971 metais Denisas Gaboras gavo Nobelio premiją už holografijos atradimą.

Dar 1930 metais Vokietijoje Lammas optinėmis skaidulomis perdavė ne tik šviesą, bet ir vaizdus. Tačiau stiklo pluošto gamybos technologija buvo labai sudėtinga, todėl Lammo idėjos daugelį metų liko užmirštos.

Šiuolaikinis mokslas atnešė šviesolaidį į bangos viršūnę.

Požiūrių į šviesos prigimtį raidos istorija

Pirmosios idėjos apie šviesos prigimtį buvo išdėstytos senovėje. Graikų filosofas Platonas (427–327 m. pr. Kr.) sukūrė vieną pirmųjų šviesos teorijų.

Maksvelo elektromagnetinė teorija kartu su Lorenso elektronine teorija paaiškino visus tuo metu žinomus optinius reiškinius ir tarsi visiškai atskleidė šviesos prigimties problemą.

Kvantinė teorija tarsi atgaivino korpuskulinę šviesos teoriją nauja forma, tačiau iš esmės tai buvo bangų ir korpuskulinių reiškinių vienybės plėtra.

Šviesos greitis

Vienas iš būdingų fizikos bruožų yra jos dėsnių kiekybinis pobūdis. Daugelis santykių, išreiškiančių fizikos dėsnius, apima tam tikras konstantas – vadinamąsias fizines konstantas. Tai, pavyzdžiui, gravitacinė konstanta universaliosios gravitacijos dėsnyje, savitoji šiluma šilumos balanso lygtyje, šviesos greitis pagal Einšteino dėsnį, kuris susieja kūno masę ir jo bendrą energiją. Daugelis fizinių konstantų taip pavadintos gana savavališkai. Iš tiesų, vietoj vandens kaitinamas alkoholis, o atitinkamose lygtyse būtina naudoti skirtingą šiluminės talpos vertę. Tokios „santykinės“ konstantos yra trinties koeficientas, savitoji varža, tankis ir kt. Tačiau yra ir konstantų, kurios nekeičia savo vertės. Gravitacinė konstanta nepriklauso nuo to, ar sąveikaujantys kūnai pagaminti iš švino ar iš plieno. Vario ir aukso elektronai turi tą patį krūvį. Toks pat universalus ir nuolatinis Su– šviesos greitis vakuume.

Būtent dėl savo universalumo tokios konstantos vadinamos pasaulio arba pagrindinėmis konstantomis. Pagrindinių konstantų reikšmės lemia svarbiausias viso fizinio pasaulio ypatybes – nuo elementariųjų dalelių iki didžiausių astronominių objektų.

Tai, kad šviesos greitis priklauso labai mažai pasaulio konstantų grupei, paaiškina susidomėjimą šiuo kiekiu. Tačiau reikia pripažinti, kad net ir šioje grupėje jis užima išskirtinę vietą. Šviesos greitis siejamas su fiziniais dėsniais, susijusiais su tolimiausiomis fizikos šakomis. Pastovus Su yra įtraukta į Lorenco transformaciją specialiojoje reliatyvumo teorijoje, ji jungia elektrines ir magnetines konstantas. Einšteino formulė E = mc 2 leidžia apskaičiuoti branduolinių transformacijų metu išsiskiriančios energijos kiekį. Ir visur, kur susiduriame su šviesos greičiu.

Šis konstantos paplitimas Su Tarnauja šiuolaikinei fizikai kaip ryškus fizinio pasaulio vienybės ir gamtos mokslo raidos kelio teisingumo pasireiškimas.

Šios vienybės supratimas atsirado ne iš karto. Praėjo daugiau nei 300 metų nuo tada, kai pirmą kartą buvo nustatytas šviesos greitis. Palaipsniui pastovus Su atskleidė savo paslaptis mokslininkams. Kartais už šio kiekio matavimų slypėjo ilgus metus trukusios tikslinės paieškos, darbas tobulinant matavimo metodus ir mokslinius instrumentus. Kartais šviesos greitis netikėtai iškildavo eksperimentuose, sukeldamas mokslininkams klausimų, susijusių su pačiomis fizinio mokslo gelmėmis. Konstantų matavimas paneigė ir patvirtino fizikines teorijas bei prisidėjo prie technologijų pažangos.

Yra tiesioginiai ir netiesioginiai šviesos greičio matavimo metodai. Tiesioginiai metodai apima O. Roemer, A. Fizeau, L. Foucault, A. Michelson eksperimentus. Netiesioginiai metodai apima D. Bradley, F. Kohlrausch, W. Weber eksperimentus.

Tiesioginis metodas pagrįstas šviesos nueito kelio ir laiko, reikalingo šiam keliui nukeliauti, matavimu c=l/t. 1676 metais Roemeris stebėjo Jupiterio palydovo Io užtemimą. Palydovas pralėkė priešais planetą, o tada paniro į šešėlį ir dingo iš akių. Po 42 valandų ir 28 minučių Io vėl pasirodė. Roemeris atliko matavimus, kai Žemė buvo arčiausiai Jupiterio. Kai po kelių mėnesių jis pakartojo stebėjimus, paaiškėjo, kad palydovas iš šešėlio pasirodė po 22 minučių. Mokslininkas paaiškino, kad nuo ankstesnio stebėjimo taško iki dabartinio taško nukeliauti šviesa užtrunka 22 minutes. Žinodami delsos laiką ir atstumą, kuris jį sukelia, galite nustatyti šviesos greitį. Dėl matavimų netikslumo ir netikslios Žemės spindulio reikšmės Roemeris gavo šviesos greičio vertę, lygią 215 000 kilometrų per sekundę.

Pirmą kartą šviesos greitį laboratorinėmis sąlygomis išmatavo prancūzų fizikas Fizeau 1849 m. Jo eksperimento metu šviesa iš šaltinio, praeinanti pro objektyvą, nukrito ant permatomos stiklo plokštės. Atsispindėjęs nuo plokštės siauras spindulys buvo nukreiptas į greitai besisukančio rato periferiją. Praeidama tarp dantų šviesa pasiekė veidrodį, esantį už kelių kilometrų nuo rato. Atsispindėjusi nuo veidrodžio, šviesa prasiskverbė tarp rato dantų ir tada pateko į stebėtojo akį. Kai sukimosi greitis buvo mažas, matėsi nuo veidrodžio atsispindėjusi šviesa, didėjant sukimosi greičiui, ji išnyko. Toliau didėjant sukimosi greičiui, šviesa vėl tapo matoma. Tai yra, per tą laiką, kai šviesa sklinda į veidrodį ir atgal, ratas spėjo tiek apsisukti, kad ankstesnio lizdo vietą užims naujas lizdas. Žinodami šį laiką ir atstumą tarp rato ir veidrodžio, galite nustatyti šviesos greitį. Fizeau eksperimente atstumas buvo 8,6 kilometro, o šviesos greitis buvo lygus 313 000 kilometrų per sekundę.

Netiesioginis šviesos greičio matavimo metodas pagrįstas šviesos kaip elektromagnetinės bangos idėja, o jos greitis nustatomas padauginus bangos ilgį iš bangos virpesių dažnio.

Plėtodami Ampero elektrodinamikos teoriją, 1846 m. Weberis ir Kahlrauschas gavo 310 000 kilometrų per sekundę šviesos greičio vertę, tačiau jie negalėjo paaiškinti gauto rezultato, nes nebuvo aiškaus supratimo apie elektros krūvių sąveikos perdavimo mechanizmą. . Formaliai Vėberio tolimų elektromagnetinių jėgų teorija rimto priešpriešos nesusidūrė, tačiau jau brendo trumpo nuotolio veikimo idėjos, kurių svarbiausia pasekmė – sąveikų sklidimo greičio baigtinumas.

Šiuolaikinė fizika tvirtai tvirtina, kad šviesos greičio istorija nesibaigė. To įrodymas yra pastaraisiais metais atliktas šviesos greičio matavimo darbas.

Po Antrojo pasaulinio karo elektromagnetinių bangų greičio matavimo tikslumas smarkiai išaugo. Kariniais tikslais atlikti tyrimai, be grėsmės žmonijos egzistavimui, atnešė daug svarbių, grynai mokslinių rezultatų. Vienas iš jų – itin aukšto dažnio technologijos kūrimas. Buvo sukurti generatoriai ir spinduliuotės imtuvai, veikiantys bangos ilgių diapazone nuo 1 metro iki kelių milimetrų. Mikrobangų diapazone buvo galima atlikti labai tikslius ir, svarbiausia, nepriklausomus spinduliuotės dažnio ir jos bangos ilgio matavimus. Šis šviesos greičio nustatymo metodas yra labai patogus, nes vieno centimetro bangos ilgiai gali būti nustatyti labai tiksliai.

Žinoma, nereikėtų galvoti, kad matuojant kiekį Su naudoti naują technologiją buvo labai paprasta. Kiekvienas šioje srityje dirbantis mokslininkas išsikelia sau maksimalią užduotį: atlikti itin tikslius bangos ilgio ir dažnio matavimus, kad būtų gauta kuo tikslesnė šviesos greičio reikšmė, o darbas ties tikslumo riba visada yra sunkus.

Problemų sprendimas

1. Iš senovės graikų legendos apie Persėją:

Klausimas: kas yra šešėlis ir dėl kokio fizikinio reiškinio jis susidaro? Nubrėžkite spindulių kelią.

2. Iš afrikietiškos pasakos „Vado rinkimai“:

Klausimas: kodėl žmonių metamų šešėlių ilgis pradėjo trumpėti? Atsakymą paaiškinkite piešiniu. Ar yra vieta Žemėje, kur šešėlio ilgio pokytis yra minimalus?

3. Iš italų pasakos „Žmogus, kuris ieškojo nemirtingumo“:

Klausimas: kas šioje ištraukoje fiziškai neteisinga?

4. Iš senovės graikų legendos apie Persėją:

Kaip erelis nukrenta iš dangaus ant numatytos aukos, taip Persėjas nuskubėjo į miegančią Medūzą. Jis žiūri į skaidrų skydą, kad galėtų tiksliau smogti...“

Klausimas: Kokį fizinį reiškinį naudojo Persėjas, kad nukirsdino galvą Medūzai? Nubraižykite galimą spindulių kelią.

Namų darbai

Įvadas, 40 pastraipa (G.Ya. Myakishev, B.B. Bukhovtsev „Fizika. 11“)

31. Požiūrių į šviesos prigimtį formavimas. Šviesos greitis. Huygenso principas. Šviesos atspindžio dėsnis. (Aslapovskaya S.V.)

Pamokos tekstas

Abstraktus

Dalyko pavadinimas: Fizikos klasė: 11 UMK: Fizika 11 klasė, G. Yakiševas, B. B. Bukhovcevas, 2010 m. Mokymo lygis: pagrindinis Pamokos tema: "Požiūrio į šviesos prigimtį raida. Šviesos greitis. Huygenso principas. Šviesos atspindžio dėsnis." Bendras temai studijuoti skiriamas valandų skaičius: 19 Pamokos vieta pamokų sistemoje ta tema: pirmoji pamoka studijuojant temą „Optika“. Pamokos tikslas: suteikti suvokimą ir supratimą apie šviesos prigimties esmę. Pamokos tikslai: sužinokite apie įvairių šalių mokslininkų indėlį plėtojant idėjas apie šviesos prigimtį. Remdamiesi gauta informacija, padarykite išvadas apie šviesos prigimtį. Sukurkite nuorodų santrauką „Požiūrio į šviesos prigimtį raida“. Planuojami rezultatai: mokiniai turėtų suvokti, koks sudėtingas yra žmogaus gamtos reiškinių pažinimo kelias, pakartoti šviesos atspindžio dėsnius ir suprasti Huygenso principą. Pamokos techninė pagalba: multimedijos projektorius, pamokos pristatymas, dalomoji medžiaga. Papildoma metodinė ir didaktinė pamokos pagalba (galimos nuorodos į internetinius išteklius): lentoje užrašoma pamokos data ir tema, išdėliojami stalai darbui grupėse (po 2 mokinius). Pasiruošimas pamokai: sudaromos grupės, ant stalų yra darbo medžiaga (archyvas su reikalinga literatūra, dokumentais ir užduotimi, kurią BET turi atlikti). Mokytojas paaiškina pamokos tikslus ir uždavinius. Per skirtą laiką grupės paruošia užduotį. Pamokos turinys. I. Įvadinė pamokos dalis 1. Organizacinis etapas (1 min.). Klasė suskirstyta į 5 grupes, kurias iš anksto sudaro mokytojas (mokslinės draugijos (SS)), kurių kiekvienoje yra SS vadovas, literatūrinis asistentas ir mokslinis asistentas. Grupės gauna užduotį ir jai atlikti reikalingus informacijos šaltinius. 2. Protinės veiklos aktualizavimas (2 min.). Mokytojas. Laba diena visiems, sėskite! Koks gražus šis pasaulis, pilnas šviesos! Kas tau yra šviesa? Kokios asociacijos jums kelia žodį šviesa? (pristatymo skaidrės nuo 1-8 slenka per ekraną su muzikiniu akompanimentu (paspaudus hipersaitą)). Mokytojas. Šviesa yra spinduliavimo energija, kurią suvokia akis, todėl pasaulis matomas. Šviesa pateko į mūsų namus. Kaip jis gimė ir atsirado? Jo prigimtyje yra paslaptis, ir diskusijos vyksta daugelį metų. 3. Pamokos tikslas ir uždaviniai (2 min.). Ekrane yra skaidrė Nr. 9-12 Tikslai: Sužinokite apie įvairių šalių mokslininkų indėlį kuriant idėjas apie šviesos prigimtį (siekdami išspręsti šią problemą, leisimės į virtualią mokslinę kelionę). Remdamiesi gauta informacija padarykite išvadas apie šviesos prigimtį (šią problemą išspręsite kalbėdami laidoje „Akivaizdu ir neįtikėtina“ su savo mokslinės kelionės rezultatais). Sukurkite nuorodų santrauką „Požiūrio į šviesos prigimtį raida“. Kiekvienas iš jūsų ant stalo turi OK matricą, kurią privalote užpildyti (šią problemą spręsite visos pamokos metu). Jau sakiau, kad šiandien ne tik dirbsime, o dirbsime pagal programos „Akivaizdu ir neįtikėtina“ planą-užduotį. Siūlau leistis į virtualią mokslinę kelionę po įvairias šalis ir įvairias epochas, norint padirbėti archyvuose, studijuoti literatūrą, dokumentus ir išsiaiškinti, ką įvairių šalių mokslininkai darė siekdami išsiaiškinti šviesos prigimtį. Taip pat turite pasiruošti ir pristatyti savo darbo rezultatus. 5 mokslo draugijos (SS) vyksta į komandiruotę į šalis: Daniją, Prancūziją, Angliją, Olandiją (ekrane skaidrė Nr. 13: Pasaulio žemėlapis su šiomis šalimis, paspaudus pažymėta įvardyta šalis žemėlapyje). Kiekviena mokslo draugija ant savo stalo turi archyvą su reikiama literatūra, dokumentais ir užduotimi, kurią turi atlikti mokslo draugija. Komandiruotei skirta 10 minučių. Per tą laiką skambės muzika, o kai tik ji pasibaigs, laidoje turite kalbėti apie savo darbo rezultatus. Taigi, prašau pradėti užduotį (muzika groja spustelėjus hipersaitą „skambinti“ skaidrėje Nr. 13). II. Pagrindinė pamokos dalis. 1. Savarankiškas mokinių darbas grupėse (10 min., mokinių paruošimas pristatymams NE): Pirmas NE: Šalis: Danija, mokslininkas: Olaf Roemer, 1676 - astronominis šviesos greičio matavimo metodas. Mokymo įstaigos vadovas (praneša, kur buvo) Literatūros darbuotojai (pasirinkti medžiagą apie mokslininką) Mokslo darbuotojai (parengti šviesos greičio matavimo metodo ataskaitą (teorija apie šviesos prigimtį)) Atsakymų pavyzdžiai mokymo įstaiga: 1 mokinys. Mūsų BET lankėsi Danijoje. Mokslų akademijoje dirbome katedroje, kurioje buvo kaupiami dokumentai apie Olafą Roemerį (1644-1710), kuris astronominiu metodu matavo šviesos greitį (ekrane skaidrė Nr. 14). 2 studentas. Römeris Olafas Kristensenas (1644-1710), danų fizikas ir astronomas. 1676 m. jis padarė svarbų atradimą: įrodė šviesos greičio baigtinumą ir išmatavo jo vertę. Tačiau mokslininko pranešimas Paryžiaus mokslų akademijos posėdyje buvo aštriai kritikuojamas. Nepaisant kritikos, jo išvadas priėmė H. Huygensas, Leibnicas ir I. Newtonas. Galutinį Roemerio teorijos pagrįstumą patvirtino 1725 m. astronomas Bradley atrado šviesos aberacijos reiškinį. 1681 m. grįžęs į Daniją, jis vadovavo Kapenhagos universiteto matematikos katedrai ir įkūrė observatoriją. Jis taip pat dalyvavo politiniame ir socialiniame Danijos gyvenime. Gyvenimo pabaigoje tapo Valstybės tarybos vadovu. Išrado naujus astronominius instrumentus. Roemerio vardas įtrauktas į Mėnulio žemėlapį (ekrane skaidrė Nr. 15). 3 studentas. 1676 m., stebėdamas Jupiterio mėnulio Io užtemimą, Roemeris atrado. Kad kai žemė po šešių mėnesių pasislenka į kitą Saulės pusę, toliau nuo Jupiterio, tada Io pasirodo 22 minutėmis vėliau nei apskaičiuotas laikas. Šis vėlavimas buvo paaiškintas didėjančiu atstumu nuo Jupiterio iki Žemės. Žinodamas žemės orbitos dydį ir delsos laiką, Roemeris apskaičiavo šviesos sklidimo greitį (ekrane skaidrė Nr. 15: paspaudus hipersaitą „metodų diagrama“, skaidrė Nr. 16 – laboratorinio metodo schema m. per visą ekraną). C = 300 000 km/s (po mokytojo papildymų išvada pasirodo paspaudus skaidrę Nr. 15) Antras BET: Šalis: Prancūzija, mokslininkas: Fizeau Armand Hippolyte Louis, 1849 - laboratorinis šviesos greičio matavimo metodas 1 mokinys. Mūsų BET lankėsi Prancūzijoje. Dirbome Paryžiaus mokslų akademijoje, katedroje, kurioje buvo renkami dokumentai apie Armandą Fizeau, kuris laboratoriniu metodu matavo šviesos sklidimo greitį (ekrane skaidrė Nr. 17). 2 studentas. Fizeau (1819-1896) – prancūzų fizikas. 1863 m. jis tapo Paryžiaus politechnikos mokyklos profesoriumi. Pirmasis didelis Fizeau pasiekimas optikos srityje buvo šviesos trukdžių eksperimentai. 1849 m. jis atliko klasikinį eksperimentą šviesos greičiui nustatyti. Jis sukūrė daugybę prietaisų: indukcinę ritę. Interferencinis spektroskopas; fotografuodamas studijavo kristalus. 1875 metais buvo išrinktas Londono karališkosios draugijos nariu, o 1866 metais apdovanotas Rumfordo medaliu (skaidr. Nr. 18 ekrane). 3 studentas. Pagal schemą: pirmą kartą šviesos greitį laboratoriniu metodu išmatavo I. Fizeau 1849 m. Eksperimentas: šviesa iš šaltinio, praeinanti pro objektyvą, nukrito ant permatomos plokštės. Po atspindžio nuo plokštės sufokusuotas siauras spindulys buvo nukreiptas į greitai besisukantį krumpliaratį. Praėjusi tarp dantų, šviesa pasiekė veidrodį, esantį kelių kilometrų atstumu nuo rato. Atsispindėjusi nuo veidrodžio, šviesa vėl grįžo į krumpliaratį ir vėl turėjo prasiskverbti tarp dantų. Kai ratas sukasi lėtai, matėsi nuo veidrodžio atsispindėjusi šviesa. Didėjant greičiui, jis palaipsniui išnyko. Kodėl? Kol šviesa keliavo iki veidrodžio ir atgal, ratas spėjo apsisukti taip, kad plyšio vietoje atsirado dantis, o šviesa nustojo matyti. Toliau didėjant rato sukimosi greičiui, šviesa vėl tapo matoma. Per šį šviesos sklidimo į veidrodį ir atgal laiką ratas spėjo apsisukti taip, kad vietoje ankstesnio lizdo atsirastų naujas plyšys. Žinodami šį laiką ir atstumą tarp rato ir veidrodžio, galite nustatyti šviesos greitį (c = 313 km/s) (po mokinio pranešimo spauskite ant skaidrės Nr. 18 ekrane (skaidr. Nr. 19) a parodyta eksperimento iš kolekcijos „Kirilas ir Metodijus“ demonstracija). (po dėstytojo papildymų pasirodo išvada paspaudus skaidrę Nr. 20) Trečia BET: Šalis: Anglija, mokslininkas: Isaacas Newtonas, teorija apie šviesos prigimtį 1 mokinys. Mūsų BET lankėsi Anglijoje. Anglijos mokslų akademijoje dirbome katedroje, kurioje buvo kaupiami dokumentai apie I. Niutoną: (skaidr. Nr. 22 ekrane) 2 studentas. Niutonas Izaokas (1643-1727) – anglų matematikas, mechanikas, astronomas ir fizikas, klasikinės mechanikos kūrėjas. Londono karališkosios draugijos narys (1672 m.) ir prezidentas (1703 m.). Fundamentalūs darbai „Matematiniai gamtos filosofijos principai“ (1687) ir „Optika“ (1704). Jis atrado šviesos sklaidą ir ištyrė trukdžius bei difrakciją. Sukūrė korpuskulinę šviesos teoriją. Sukūrė atspindintį teleskopą. Suformulavo pagrindinius klasikinės mechanikos dėsnius. Jis atrado visuotinės gravitacijos dėsnį ir pateikė dangaus kūnų judėjimo teoriją. Sukūrė dangaus mechanikos pagrindus (ekrane skaidrė Nr. 23). 3 studentas. Niutonas buvo korpuskulinės šviesos teorijos šalininkas – šviesa yra dalelių-kūnelių srautas, ateinantis iš šaltinio visomis kryptimis. Ši teorija lengvai paaiškino tiesinį šviesos sklidimą, atspindį ir lūžimą. Išskirtinis mokslininkas Niutonas turėjo didelį autoritetą tarp savo kolegų, todėl dauguma jų palaikė korpuskuliarinę teoriją, manydami, kad šviesa sklinda kaip dalelių srautas, o ne banga (ekrane pasirodo skaidrė Nr. 23 – antroje pusėje pasirodo išvada). spustelėjus, antruoju paspaudimu pasirodo piešinys). Ketvirtasis BET: Šalis: Olandija, mokslininkas: Christianas Huygensas, teorija apie šviesos prigimtį 1 studentas. Lankėmės Olandijoje: (skaidrės numeris 24 ekrane) 2 mokinys. H. Huygensas (1629-1695) – olandų matematikas, fizikas, astronomas. Jis išrado švytuoklinį laikrodį su pabėgimo mechanizmu ir nustatė fizinės švytuoklės svyravimo dėsnius. Sukūrė ir paskelbė šviesos bangų teoriją. Jis patobulino teleskopą, suprojektavo okuliarą, atrado Saturno ir jo palydovo Titano žiedus. Jis buvo išrinktas Londono karališkosios draugijos nariu. Dalis jo darbų: tamprio smūgio ir išcentrinės jėgos tyrimo rezultatai buvo paskelbti po jo mirties (ekrane skaidrė Nr. 25). 3 studentas. H. Huygensas priešinosi korpuskulinei šviesos teorijai. Huygenso šviesos bangų teorija paaiškino optinius reiškinius, tokius kaip trukdžiai ir difrakcija, kurių korpuskulinė teorija negalėjo paaiškinti. Pagal Huygenso bangų teoriją šviesa yra banga, sklindanti specialioje hipotetinėje (elastingoje) terpėje – eteryje, kuri užpildo visą erdvę ir visus kūnus (ekrane pasirodo skaidrė Nr. 25 – spustelėjus pasirodo išvada, piešinys). pasirodo antruoju paspaudimu). Penktasis NE: Šalis: Anglija, mokslininkas: Thomas Young, šviesos bangų teorijos kūrimas Šalis: Prancūzija, mokslininkas: Augustin Jean Fresnel, šviesos banginės prigimties kūrimas 1 studentas. Lankėmės Anglijoje ir Prancūzijoje (skaidr. Nr. 26 ekrane) 2 mokinys. Jaunasis Tomas (1773-1829) – anglų fizikas. Būdamas 21 metų (1794 m.) tapo Karališkosios draugijos nariu. Įgijo medicinos daktaro laipsnį. Londone atidarė privačią praktiką. Youngo tyrimai optikos srityje sudarė pagrindą jo straipsniui „Akių mechanizmas“ (1800), kuriame jis paaiškino akomodacijos, astigmatizmo ir spalvų matymo prigimtį. Jis buvo paskirtas Karališkosios institucijos profesoriumi. Vienas iš šviesos bangų teorijos kūrėjų. 1803 m. jis paaiškino šviesos trukdžių fenomeną. Jis iškėlė hipotezę apie skersinį šviesos virpesių pobūdį. Matavo skirtingų spalvų šviesos bangos ilgius. Tamprumo teorijoje Youngas yra atsakingas už šlyties deformacijos tyrimą (skaidrė Nr. 27 ekrane – pirmą kartą spustelėjus pasirodo nuotrauka). 3 studentas. T. Jungas pirmą kartą pristatė „interferencijos“ sąvoką. Youngas atrado trukdžius stebėdamas šį vandens bangų reiškinį. Jungas apie savo optikos tyrimų rezultatus pranešė Londono karališkosios draugijos moksliniame susirinkime, taip pat paskelbė juos XIX amžiaus pradžioje. Tačiau, nepaisant Jungo darbų įtikinamumo, niekas nenorėjo jų atpažinti, nes... tai reiškė atsisakyti įprastų pažiūrų ir, be to, priešintis Niutono autoritetui. Į Jungo darbą nebuvo kreipiamas dėmesys, o spaudoje netgi pasirodė straipsnis apie grubius jo išpuolius. 4 studentas. Fresnel Augustin Jean (1788-1827), prancūzų fizikas, vienas iš šviesos bangų teorijos kūrėjų. Fresnelio darbai buvo skirti fizinei optikai. Jis pradėjo savarankiškai studijuoti fiziką ir netrukus pradėjo eksperimentuoti optikoje. 1815 metais jis iš naujo atrado trukdžių principą, T. Jungo eksperimentus papildęs keletu naujų. 1821 metais jis įrodė skersinį šviesos bangų pobūdį, o 1823 metais nustatė šviesos poliarizacijos dėsnius. Išrado daugybę trukdžių įrenginių. 1823 m. Fresnelis buvo išrinktas Paryžiaus mokslų akademijos nariu. 1825 m. jis tapo Londono karališkosios draugijos nariu. Prancūzų inžinierius, vėliau tapęs garsiu fiziku O. Fresneliu, trukdžių ir difrakcijos reiškinius pradėjo tyrinėti 1814 m. Jis nežinojo apie Jungo darbus, bet, kaip ir jis, šiuose reiškiniuose matė šviesos bangų teorijos įrodymus. Tačiau pamažu, nepaisant visų sunkumų, su kuriais susiduria šviesos bangų skersiškumo hipotezė, šviesos bangų teorija pradėjo laimėti ir išstumti korpuskulinę šviesos teoriją (ekrane pasirodo skaidrė Nr. 27 – antruoju paspaudimu pasirodo nuotrauka). ). (po dėstytojo papildymų, paspaudus, išvada pasirodo skaidrėje Nr. 27) 2. BO darbo rezultatų pristatymas (15 - 20 min.): Mokytojas. Dabar pradedame pristatyti savo mokslinės kelionės rezultatus. Pamokos pradžioje išsikėlėme sau problemą – išsiaiškinti šviesos prigimtį. Per prezentacijas nepamirškite užpildyti OK šablono (ant studentų stalų yra lapai su šablonu pagrindiniams užrašams). Pirmasis didžiulis šviesos prigimties tyrimo pasiekimas buvo šviesos greičio matavimas. Paaiškėjo, kad šviesos sklidimo greitis nėra be galo didelis. Šviesos greičio matavimo problemą pirmasis suformulavo Galilėjus (XVI a.), iškėlęs šviesos greičio baigtinumo klausimą. Tačiau jis negalėjo atsakyti į jo pateiktą klausimą. Galiausiai buvo išmatuotas šviesos greitis (ekrane skaidrė Nr. 21). I BUT: (Danija, Römer) - studentų pristatymai (pristatymų skaidrės Nr. 14-16). Mokytojo papildymai. Pats Roemeris dėl mažo matavimų tikslumo ir netikslių žinių apie Žemės orbitos spindulį gavo 215 000 km/s šviesos greičio reikšmę. II BET: (Prancūzija, Fizeau) - studentų pristatymai (pristatymų skaidrės Nr. 17-20). Mokytojo papildymai. Tiksliau šviesos greitis pradėtas matuoti po 1960 m., kai pradėjo veikti pirmasis lazeris. Šiuolaikiniais duomenimis, šviesos greitis vakuume yra lygus reikšmei, kurią matote ekrane (skaidr. Nr. 21) + (-) 0,2 m/s tikslumu. Apytiksliai c = 3*108 m/s (reikia atsiminti). Kur jūs susidūrėte su šia figūra? (ši vertė, gauta eksperimentiniu būdu, sutampa su Maxwello prognozuota ir pirmą kartą eksperimentiškai Hertz išmatuota verte – elektromagnetinių bangų greičiu). Šviesos greičio reikšmė padės nustatyti šviesos prigimtį. Nuo seniausių laikų žmogus domėjosi šviesos prigimtimi. Sklido įvairios legendos, mitai, hipotezės, mokslo darbai. XVI amžiuje žmonės dar nežinojo šviesos prigimties. XVII amžiuje beveik vienu metu pradėjo egzistuoti visiškai skirtingos teorijos apie tai, kas yra šviesa, kokia jos prigimtis?! III BET: (Anglija, Niutonas) - studentų pristatymai (pristatymų skaidrės Nr. 22-23). IV BET: (Olandija, Huygensas) - studentų pristatymai (pristatymų skaidrės Nr. 24-25). Mokytojo papildymai. Išvada: pirmoji teorija teigė: šviesa yra dalelių srautas, sklindantis iš šaltinio visomis kryptimis; antroji teorija teigė: šviesa yra banga, sklindanti specialioje hipotetinėje terpėje – eteryje. V BET: (Anglija, T. Jung; Prancūzija, O. Fresnel) - studentų pristatymai (pristatymų skaidrės Nr. 26-27). Mokytojo papildymai. Taigi buvo padarytas posūkis link šviesos banginės prigimties. Nemažai XIX amžiuje atliktų eksperimentų, taip pat Maksvelo darbai, kurie vėliau pasitvirtino Hertzo eksperimentuose, įrodė bangų teorijos pagrįstumą: šviesa sklinda kaip elektromagnetinė banga. III. Paskutinė pamokos dalis Apibendrinimas (5 min.): Kokį produktą gavome? Susisiekime su jūsų OK. Atkreipkite dėmesį, ar viską atlikote. Palyginkime jūsų patvirtinamąsias pastabas (Gerai) su pateiktomis ekrane (pristatymo skaidrė Nr. 28). Bet kaip su Niutono teorija? Jis turi puikią idėją, kad šviesa gali būti laikoma dalele. Ar jis buvo teisus? Ir jis buvo teisus, nes... XX amžiuje idėjos apie šviesos prigimtį pradėjo keistis, kai buvo atrastos kvantinės šviesos savybės, mokslininkai turėjo prisiminti korpuskulinę teoriją. Kokią prigimtį turi šviesa? Išvada: šviesa turi dvejopą prigimtį – dalelė-banga (pristatymo skaidrė Nr. 29, pirmą kartą spustelėjus pasirodo išvada, antruoju – piešinys). Šviesa yra dalelių srautas; šviesa yra banga. „Tai, kas neaišku, turi būti išaiškinta“ (Konfucijus). Apie tai sužinosite vėliau (pristatymo skaidrės Nr. 30-37, paspaudus hipersaitą groja muzika). Namų darbai: 168-170 p., 59 pastraipa, įd. Užduotis p. 60. Pasiruošimo metu naudojau svetaines: 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