Дисперсія світла. Кольори. Лабораторна робота № 10 “Утворення кольорової гами світла шляхом накладання променів різного кольору”

Розділ 3. СВІТЛОВІ ЯВИЩА

УРОК № 22

ТЕМА. Дисперсія світла. Кольори. Лабораторна робота № 10 “Утворення кольорової гами світла шляхом накладання променів різного кольору”

Мета: сформувати уявлення про дисперсію світла, про спектральний склад білого світла, про кольори та їх сприймання; розвивати пізнавальний інтерес учнів.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань та формування практичних умінь.

Обладнання: джерело світла, скляна призма, комп’ютерний диск, набір кольорових олівців та фломастерів.

cellpadding="0" cellspacing="0" width="100%">

Структура уроку

1. Мотивація навчальної діяльності учнів.

2. Вивчення нового навчального матеріалу.

3. Хвилина цікавої фізики “Знайка”

4. Виконання лабораторної роботи.

5. Закріплення та узагальнення нових знань.

6. Підсумок уроку.

7. Домашнє завдання

Демонстрація

1. Дисперсія світла у скляній призмі.

2. Забарвлення світла, яке відбивається від комп’ютерного диска.

3. Накладання світла різного кольору

ПЛАН-КОНСПЕКТ

УРОКУ

Здавалося, що буде так завжди –

Зелене листя, і блакитне небо,

І чистота джерельної води –

Всього доволі, стільки, скільки треба.

І. Мотивація навчальної діяльності

Учитель. Із сивої давнини дійшла до нас легенда про дивовижну шапку, яка робить невидимим кожного, хто її вдягне. Вже реалізовано багато привабливих мрій давнини, чимало казкових чудес стало надбанням науки. Просвердлюють гори, ловлять блискавки, переміщуються на літаках… А чи не можна винайти і шапку – невидимку, тобто розробити метод ставати невидимим?

У романі “Людина-невидимка” англійський письменник Герберт Уельс переконує своїх читачів, що стати невидимим цілком можливо. Його герой, геніальний фізик, відкрив метод робити прозорою тканину людського організму, натираючи її спеціальним, винайденим ним кремом. Здається, що невидимка має бути наймогутнішим зі смертних. Але чи може він бачити? У цьому місці руйнується вся ілюзія могутності невидимки. Невидимка має бути сліпим! Промені проходитимуть через очі, не заломлюючись у них і не затримуючись, отже, вони не можуть викликати в його свідомості жодного образу. Тому в пошуках шапки-невидимки немає сенсу йти шляхом, вказаним Уельсом, адже він, навіть якщо буде успішним, ні до чого не призведе.

Ми не завжди звертаємо увагу на красу навколо нас. Проте спробуйте подумки змінити зелену траву, синє небо, розмаїття квітів на їхні чорно-білі зображення! Ви одразу відчуєте, як змінився навколишній світ, наскільки біднішим він став. Що ж таке колір? Чим спричинене забарвлення предметів?

II. Вивчення нового матеріалу

Учитель. Сучасні погляди на природу кольорів базуються на відкриттях (1666 р.) великого англійського вченого Ісаака Ньютона, який на той час був ще не всесвітньо відомим ученим, а зовсім юним випускником Кембриджського університету.

Зробивши маленький отвір у віконниці, Ньютон підставив під вузький пучок світла трикутну скляну призму. У ній пучок світла заломився, і на протилежній стіні з’явилася красива кольорова смуга, де в добре знайомому порядку розташувалися всі кольори веселки: червоний, жовтогарячий (помаранчевий), жовтий, зелений, блакитний, синій, фіолетовий. Цю кольорову смугу Ньютон назвав спектром.

Демонстрація досліду (отримання спектра за допомогою призми).

– Висновок Ньютона був однозначним: біле світло не є простим, є складеним, воно є сумішшю всіх кольорів веселки (спектра).

Для кращого засвоєння порядку чергування кольорів у спектрі учням пропонується фраза: “Чекав обіду журналіст, з’їв бутерброд – став футболіст” (Каждый охотник желает знать, где сидит фазан).

Поява кольорового спектра внаслідок проходження білого світла крізь призму спричинена тим, що промені різних кольорів по-різному заломлюються в склі: найбільше заломлюються фіолетові промені, найменше – червоні (швидкість поширення світла різних кольорів у даному середовищі є різною, що і зумовлює виникнення дисперсії).

Це означає, що показник заломлення світла залежить від його кольору. Це явище називають дисперсією світла (розкладання білого світла на кольори). Слово “дисперсія” походить від латинського dispersion – розсіювання. Якщо ж на призму спрямувати пучок світла певного кольору, то такий пучок не розкладається в спектр, а залишається одноколірним.

Світ різнокольоровий, тому що біле світло складне. Світло здатне частково відбиватися, поглинатися й заломлюватися залежно від оптичних властивостей матеріалу.

Біла поверхня відбиває однаково промені всіх кольорів. Тому альбомний аркуш, освітлений джерелом білого світла, здається нам білим. Зелена трава, освітлена тим самим джерелом, відбиває переважно промені зеленого кольору, а решту променів поглинає. Червоні пелюстки квітки відбивають промені червоного кольору, синій піджак відбиває синій колір.

III. Хвилина цікавої фізики “Знайка”

Учитель. Якого кольору буде зелене листя, якщо на нього спрямувати промені світла синього кольору? Листя здатне відбивати лише зелений колір, тож усі інші кольори поглинаються. Отже, листя нам здаватиметься майже чорним. А от чорна поверхня поглинає промені всіх кольорів, тому, бодай яким світлом ми його освітимо, чорне завжди здаватиметься чорним.

Розв’язання завдання про шапку-невидимку можливе – через забарвлення предметів таким кольором, який зробить їх непомітним для ока. Подібне трапляється в природі. Так, “захисне” забарвлення багатьох тварин допомагає їм ховатися від ворогів, полегшуючи їхню важку боротьбу за існування. Прикладів такого захисту існує багато. Тварини, які живуть у пустелі, забарвлені переважно в характерний жовтуватий “колір пустелі”: це колір лева, птахів, ящірки, павука, словом, усіх представників пустельної фауни. Навпаки, тварини, які заселяють снігові рівнини півночі – полярні ведмеді, гагари – білі, що робить їх непомітними на фоні снігу. Метелики, гусінь, яка живе на корі дерев, мають відповідне забарвлення, яке з винятковою точністю відтворює колір деревної кори. Те саме стосується і водяних жителів. Морські тварини, які живуть серед бурих водоростей, мають захисний бурий колір, який робить їх невидимим для ока. У зоні червоних водоростей переважає захисний червоний колір. Срібний колір риб’ячої луски – теж захисний. Він оберігає риб від хижих птахів, які видивляються їх зверху, і від хижаків водяних стихій, які загрожують їм знизу: вода має дзеркальний вигляд не лише тоді, коли дивитися на неї зверху, а ще більше при розкладанні знизу, із самої товщі води, і з цим блискучим металевим фоном зливається срібна риб’яча луска. А медузи та інші водні прозорі жителі – ракоподібні, молюски – обрали своїм захисним кольором цілковиту безколірність і прозорість, яка робить їх невидимими в навколишній безколірній і прозорій стихії. Багато тварин здатні змінювати відтінок свого захисного кольору відповідно до змін навколишнього середовища, як, наприклад, робить це хамелеон. Заєць щовесни “одягає” нову шубу сірого кольору, а з настанням зими – білу шубу, непомітну на фоні снігу. Люди теж навчилися робити своє тіло і предмети непомітними: форма військових – захисного кольору або плямистого кольору “хакі”; забарвлення сучасних кораблів – сіро-сталеве. Літаки для маскування знизу фарбують у кольори неба: світло-сірий, світло-рожевий і білий, а зверху – у коричневий, темно-зелений і фіолетовий кольори, які відповідають кольору поверхні землі. Бомбовози, призначені для нальотів у нічний час, фарбують у чорний колір.

У 1859 р. німецькі вчені Густав Кірхгоф і Роберт Бунзен встановили, що кожна речовина здатна випромінювати (поглинати) характерне для неї світло, яке розкладається в певний, характерний лише для цієї речовини, спектр. Тому за спектром випромінювання (поглинання) можна зробити висновок про хімічний склад речовини, з якої виготовлено джерело світла. Це і є основою одного з методів проведення хімічного аналізу, який скорочено називають спектральним аналізом. Наявність певного хімічного елемента можна з упевненістю виявити, навіть якщо його кількість становить лише приблизно г. Спектральний аналіз дає можливість вивчати хімічний склад не лише наземних тіл. На його основі вивчають хімічний склад і фізичний стан далеких зір, зоряних туманностей, комет та інших небесних тіл.

Учитель. Удень, 27 грудня 2002 р. у Москві можна було спостерігати Сонце, оточене семибарвним кільцем. Мороз був нижче -20 °С, окремі сніжинки кружляли в небі, і можна було спостерігати винятково рідкісне для цієї широти явище – гало. Гало можуть виглядати як світні кільця, хрести, стовпи, помилкові сонця або місяці – два, чотири, вісім. Воно спостерігається, коли в повітрі наявні однаково напрямлені крижані кристалики у вигляді шестигранних призм. Це відбувається досить рідко. Фізичне пояснення гало – заломлення світла в крижаних кристаликах і відбиття світла від їхніх граней. Заломлення і дисперсія спричиняють забарвлення кола. Під час відбиття утворюються білі елементи гало. За своєю природою гало подібне до веселки (веселку ми бачимо тому, що спостерігається дисперсія світла у крапельках дощу).

IV. Виконання лабораторної роботи № 10

Інструктаж щодо правил техніки безпеки.

Тема. Утворення кольорової гами світла шляхом накладання променів різного кольору

Мета роботи: дослідити результат накладання світлових променів різного кольору.

Прилади і матеріали: три ліхтарики зі світлофільтрами (червоним, зеленим, синім) на підставках, за допомогою яких світло ліхтариків можна спрямувати горизонтально, білий екран.

ХІД РОБОТИ

1. Освітіть екран кожним ліхтариком окремо. Опишіть, якого кольору буде екран у кожному випадку, та стисло поясніть це в зошиті для лабораторних робіт.

2. Освітіть екран парами ліхтариків (3 варіанти). Опишіть, якого кольору буде екран у кожному випадку, та стисло поясніть це в зошиті для лабораторних робіт.

3. Спробуйте підібрати відстані від ліхтариків до екрана так, щоб освітлений усіма трьома ліхтариками екран здавався якомога білішим. Поясніть стисло цей дослід у зошиті для лабораторних робіт.

4. Використовуючи виготовлену вдома семикольорову дзигу, що містить основні кольори спектра, та, покрутивши її, зробити висновок з побаченого.

(Якщо дзигу покрутити, то окремі кольори зникають – вони зливаються в одну білувато-сіру пляму, тому що зорові враження від окремих різнобарвних швидкорухомих частин круга накладаються одне на одне і ніби змішуються між собою. Сірим, а не зовсім білим круг здається тому, що дуже важко пофарбувати окремі його частинки так, щоб вони точно відповідали спектральним кольорам природної веселки. Висновок: біле світло складається з різноколірних променів.)

5. Зробіть висновок по роботі.

V. Закріплення та узагальнення нових знань

Розв’язування задач

1) На білий папір наклеїли червоні літери. Яким світлом треба освітити папір, щоб літери не можна було побачити? (Червоним)

2) Якими здаватимуться червоні літери, коли їх розглядати крізь зелене скло? (Чорними)

3) Крізь призму дивляться на велику білу стіну. Чи здаватиметься ця стіна забарвленою в кольори спектра? (Ні)

4) На чорну дошку наклеїли горизонтально смужку білого паперу. Як забарвляться верхній та нижній краї цієї смужки, коли на неї дивитися крізь призму, повернену заломленим ребром угору? (Угору – фіолетовий, униз – червоний)

5) Чи можете ви перелічити кольори веселки в правильному порядку?

6) Що називають дисперсією?

VI. Підсумок уроку

– Підбиваючи підсумки уроку, учитель зазначає, що відкриття явища розкладання білого світла під час його проходження з однієї речовини в іншу дозволило пояснити утворення веселки, утворення кіл навколо Сонця і Місяця під час морозів. Крім того, досліди Ньютона дали підстави припустити, що світло від інших джерел має складний характер, та спонукати до розроблення спектрального аналізу.

VII. Домашнє завдання

Опрацювати теоретичний матеріал про дисперсію світла, спектральний склад світла, кольори. Придумати якнайбільше слів, що характеризують веселку красива, різнобарвна, купається, заломлюється, розкладається, дивує, захоплює,…). Треба скласти якнайбільше речень, що обов’язково містять слова: світло, промінь, дзеркало, явище. Можна змінювати відмінок, використовувати інші слова. Придумати віршик для запам’ятовування кольорів веселки.




Дисперсія світла. Кольори. Лабораторна робота № 10 “Утворення кольорової гами світла шляхом накладання променів різного кольору”