2-й семестр
ЕЛЕКТРОДИНАМІКА
5. Хвильова й квантова оптика
УРОК 2/60
Тема. Прямолінійне поширення світла
Мета уроку: ознайомити учнів із прямолінійним поширенням світла.
Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.
ПЛАН УРОКУ
Демонстрації | 5 хв. | 1. Прямолінійне поширення світла. 2. Тінь і півтінь. 3. Схема сонячного й місячного затемнень. |
Вивчення нового матеріалу | 25 хв. | 1. Основні поняття геометричної 2. Закон прямолінійного поширення світла. |
Закріплення вивченого матеріалу | 15 хв. | 1. Якісні питання. 2. Навчаємося розв’язувати задачі. |
ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
1. Основні поняття геометричної оптики
Оптика являє собою розділ фізики, у якому вивчають явища й закономірності, пов’язані з виникненням, поширенням і взаємодією з речовиною електромагнітних хвиль видимого діапазону.
O Геометрична оптика – це розділ оптики, у якому вивчають закони поширення світла в прозорих середовищах і принципи побудови зображень в оптичних
Основними поняттями геометричної оптики є пучок і промінь.
O Промінь – це лінія, що вказує на напрямок перенесення світлової енергії.
У побуті ми часто називаємо світловим променем тонкий пучок світла. Не існує нескінченно вузьких світлових пучків; пучок світла завжди має кінцеву ширину. Промінь – це ніби вісь пучка, а не сам пучок.
На практиці всі джерела світла мають розміри. Світна ж точка є найпростішим джерелом світла, яке може уявити собі людина. Промені світла, що виходять з неї, ніде не перетинаються і являють собою цілком упорядковану світлову картину.
O Джерело світла, розмірами якого в даних умовах можна знехтувати, називають точковим джерелом світла.
Точкове джерело світла є фізичною моделлю джерела світла, відстань до якого в багато разів більше від розмірів джерела.
2. Закон прямолінійного поширення світла
В основі геометричної оптики лежить ряд законів, установлених експериментально. Один з них – закон прямолінійного поширення світла:
O світло в порожнечі або однорідному середовищі поширюється прямолінійно.
Прямолінійність поширення світла підтверджується утворенням тіні. Якщо взяти точкове джерело світла, екран і між ними помістити непрозорий предмет, то на екрані з’явиться темне зображення його обрисів – тінь.
O Тінь – ділянка простору, у яку не потрапляє світлова енергія від джерела світла.
Можна дати ще одне визначення: тінь – ділянка простору, з якої не можна побачити джерело світла.
Якщо ж ми візьмемо протяжне джерело світла, то на екрані навколо тіні утвориться ще й півтінь, тобто ділянка простору, з якої джерело світла можна побачити лише частково. Або інакше:
O півтінь – ділянка простору, у яку світлова енергія від джерела світла потрапляє частково.
Утворенням тіні й півтіні пояснюють сонячні й місячні затемнення. У разі сонячного затемнення повна тінь від Місяця падає на Землю. Із цього місця Землі Сонця не видно. Коли Місяць, обертаючись навколо Землі, потрапляє в її тінь, то спостерігають місячне затемнення.
У тих місцях Землі, куди впала тінь, буде спостерігатися повне затемнення Сонця. У місцях півтіні тільки частина Сонця буде закрита Місяцем, тобто відбудеться часткове затемнення Сонця.
ПИТАННЯ ДО УЧНІВ У ХОДІ ВИКЛАДУ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
Перший рівень
1. Що являє собою промінь світла (у фізичному змісті)?
2. Наведіть приклади точкових і протяжних джерел світла.
3. Чи доводилося вам бачити пучки світла? Наведіть приклади.
Другий рівень
1. Чим відрізняється математичне тлумачення променя світла від фізичного?
2. Чому утворення тіні є доказом прямолінійності поширення світла?
3. Чому форма тіні предмета нагадує форму цього ж предмета?
ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ
1). Якісні питання
1. Як довести, що світло в однорідному середовищі поширюється прямолінійно?
2. Як перевірити, що три далеко розташованих один від одного стовпи стоять уздовж однієї прямої? На чому заснований запропонований вами спосіб?
3. Як просто й надійно перевірити прямолінійність лінійки? накресленої на папері лінії?
4. Як одержати від одного й того ж кілка тінь різної довжини?
2). Навчаємося розв’язувати задачі
1. Кілок заввишки 1,5 м, установлений вертикально, відкидає тінь довжиною 1 м. Яка кутова висота Сонця?
2. Сонячного ранку людина ростом 180 см відкидає тінь довжиною 4,5 см, а дерево – тінь довжиною 30 м. Яка висота дерева?
3. Ви стоїте на березі ріки, а на протилежному березі росте дерево, висота якого вам відома. Опишіть спосіб, за допомогою якого можна виміряти ширину ріки, якщо у вашому розпорядженні є лінійка з поділками.
Розв’язання. За допомогою лінійки треба виміряти довжину витягнутої руки (позначимо цю довжину l). Потім, тримаючи лінійку у витягнутій руці (див. рисунок), треба “виміряти” видиму “висоту” дерева (позначимо її h). Тоді ширину ріки L знаходимо із пропорції L/H = l/h, де H – висота дерева. Під час обчислення можна H h знехтувати довжиною руки порівняно із шириною ріки.
ЩО МИ ДІЗНАЛИСЯ НА УРОЦІ
– Під променем світла розуміють уявну лінію, уздовж якої поширюється світло, випущене світною точкою.
– Пучок променів – це сукупність світлових променів.
– Джерело світла, розмірами якого в даних умовах можна знехтувати, називають точковим джерелом світла.
– Закон прямолінійного поширення світла: світло в порожнечі або однорідному середовищі поширюється прямолінійно.
– Тінь – ділянка простору, у яку не потрапляє світлова енергія від джерела світла.
– Півтінь – ділянка простору, у яку світлова енергія від джерела світла потрапляє частково.
Домашнє завдання
1. Підр-1: § 39 (п. 1); підр-2: § 19 (п. 1).
2. Зб.:
Рів1 № 13.1; 13.12; 13.14; 13.15.
Рів2 № 13.27; 13.28; 13.29.
Рів3 № 13.64, 13.65.
(2 votes, average: 3,00 out of 5)