УРОК 17 Тема: Оптичні явища в природі. Джерела й приймачі світла. Промінь світла. Прямолінійне поширення світла - Фізика 7 клас - Середня школа - Каталог статей - Учительська світлиця
Головна » Статті » Середня школа » Фізика 7 клас

УРОК 17 Тема: Оптичні явища в природі. Джерела й приймачі світла. Промінь світла. Прямолінійне поширення світла

УРОК 1
Тема: Оптичні явища в природі. Джерела й приймачі світ -ла. Промінь світла. Прямолінійне поширення світла
Методичні рекомендації й матеріали
Вступне заняття
Вивчення початкових уявлень про світло рекомендується почати 
із вступної бесіди. Дефіцит часу, відведеного на вивчення світлових 
явищ в 7-му класі, не дозволяє провести більш-менш докладну бесіду 
з учнями, але хоча б одну годину навчального часу на неї треба витра-тити. Учні повинні знати, для чого вони приступають до вивчення да-ного розділу фізики, яке саме завдання вирішують. У ході бесіди роз-глядається таке коло питань: 1) цільові настанови курсу; 2) світло як 
форма енергії електромагнітного поля; 3) джерела й приймачі світла.
Цільові установки курсу
Учні із самого початку повинні розуміти, що вони зуміють пред-ставити картину виникнення, поширення й дії світла лише в тому 
випадку, якщо в результаті систематичної роботи познайомляться 
з основними експериментальними фактами й, нагромадивши їх до-статню кількість, підійдуть до побудови гіпотез. Таким чином, мета 
вивчення оптики як науки — досліджувати систему явищ світла 
і його природу. В 7-му класі після з’ясування цієї мети рекомендується 
зайнятися вивченням необхідних фактів для наступного з’ясування 
існуючих між ними зв’язків, відносин і закономірностей.
Однак таке формулювання однієї із цільових настанов вивчення 
оптики недостатньо. Цілком природно виникає питання, що спону-кало  й  спонукує  зараз  фізиків  займатися  дослідженням  світлових 
явищ? Відповідь на це питання містить у собі хоча б найкоротший 
нарис  історії  розвитку  оптики.  Варто  вказати,  що  необхідність 
вивчення  явищ  світла  виникає  із  прагнення  підсилити  природну 
гостроту  зору  й,  насамперед,  виправити  дефекти  зору.  У  ХIII  ст. 
винайдені окуляри, до кінця ХVI ст. і до початку ХVII ст. з’явилася 
база для винайдення мікроскопа й зорової труби. Екскурс в історію 
приводить до з’ясування другої цільової настанови оптики як науки, 
а саме — вивчення оптики необхідне для конструювання й виготов-лення оптичних приладів.  Учні повинні зрозуміти, що теоретичне 
вивчення оптичних явищ необхідне для побудови нових і вдоскона-
131
лення старих оптичних приладів. Споконвічне прагнення поліпшити 
й підсилити око спонукує до вивчення явищ світла, а відкриті явища 
і  закономірності  дозволяють  удосконалювати  вже  наявні  оптичні 
прилади й винаходити нові.
Необхідно з’ясувати призначення оптичних приладів, уже відо-мих учням. Із цим завданням учні можуть упоратися самостійно.
Мікроскоп дозволяє бачити мале, телескоп дозволяє бачити да-леке,  —  обидва  наведені  прилади  є  доповненням  до  людського  ока 
й розширюють його можливості. Можна підібрати багато прикладів 
конкретного  застосування  зазначених  оптичних  приладів  у  період 
їхнього створення (в 1610 р. Галілей побачив у телескоп супутники 
Юпітера, у середині ХVІІ ст. Мальпігі розглянув рослинні клітини 
під мікроскопом).
Фотографічний апарат дозволяє зафіксувати зображення пред-мета, події. Проекційний апарат і кіноапарат дозволяють відтворити 
зображення предметів у русі.
Бесіда на зазначену тему сильно виграє, якщо зазначені прилади 
будуть на демонстраційному столі вчителя.
Світло как форма енергії електромагнітного поля
Значення світла з’ясовується на прикладах, які проясняють такі 
три положення:
1)   світло  дає  можливість  людям  і  тваринам  бачити  предмети 
й орієнтуватися в просторі;
2)   сонячне  світло,  у  тому  числі  й  невидиме  випромінювання, 
створює на Землі температурні умови, необхідні для життя;
3)   у  рослинах,  завдяки  поглинанню  світла,  засвоюється  вуг -лекислий  газ  із  повітря  з  виділенням  кисню,  а  також  аку -мулюється енергія випромінювання сонця у вигляді хімічної 
енергії.
Дослідно показати, що світло є одним з видів енергії, можна до-сить переконливо за допомогою напівпровідникового фотоелемента 
або так званої сонячної батареї, яку приєднують до чутливого гальва-нометра (наприклад, добре чутливим гальванометром зарекоменду-вав себе гальванометр зі світловим покажчиком М1032). Спочатку фо-тоелемент повністю накривають світлонепроникним чохлом, а потім 
повільно відкривають. У цьому випадку спостерігається збільшення 
фотоструму в міру збільшення освітлюваної частини фотоелемента.
Джерела й приймачі світла
Рис. 
Поле
зуем
исто
132
Наступне питання вступної бесіди — ознайомлення учнів із дже -релами світла. 
Насамперед, розповідається про теплові джерела світ ла, до числа 
яких належать електричні лампочки розжарювання, свічки, полум’я 
палаючого  газу  тощо.    Всі  ці  випромінювачі  являють  собою  тіла  з 
високою температурою. Вони не тільки світять, але й грі ють, тому 
їх і називають тепловими джерелами світла. 
Тіла  за  температури  близько  800 
°
С  уже  починають  випромі-нювати світло. Розпечені часточки вугілля (сажі) у полум’ї свічки, 
від яких виходить світло, мають температуру вище 1500 
°
С. У світної 
вольфрамової  нитки  електролампи  температура  дорівнює  2700 
°
С. 
Температура  поверхні  Сонця  близька  до  6000 
°
С.  Поверхні  різних 
зірок мають температуру від 3000 
°
С до 30 000 
°
С; є зірки, температура 
яких досягає 150 000 
°
С.
Крім теплових джерел світла добре відомі джерела люмінесцент-ного (холодного) світла. Речовини, що випромінюють люмінесцентне 
світло,  називають  люмінофорами.  Класична  люмінесцентна  лампа 
являє  собою  довгу  (від  45  до  120  см)  скляну  запаяну  трубку.  Пові-тря із трубки викачують і вводять у неї крапельку ртуті й невелику 
кількість якого-небудь інертного газу.
Усередині поверхня прозорого скла трубки вкрита тонким, але 
щільним шаром білих кристалів люмінофора. Тому зовні здається, 
що трубка зроблена з матового скла. Під час світіння люмінесцентних 
ламп температура в них не перевищує 50 
°
С.
Швидкість світла
У  завершення  рекомендується  познайомити  учнів  з  такою 
фун  даментальною  фізичною  величиною,  як  швидкість  світла. 
Це  поняття  повинне  бути  дане  для  того,  щоб  в  учнів  не  виникло 
неправильного  уявлення  про  те,  що  світло  поширюється  миттєво. 
Саме собою зрозуміло, що пояснювати експеримент по вимірюван-ню цієї швидкості не потрібно. Можна обмежитися вказівкою, що 
вперше швидкість світла була виміряна за допомогою астрономічних 
спостережень, і   вже потім були розроблені способи її вимірювання 
в   лабораторних умо  вах. 
Зазначається,  що  швидкість  світла  дорівнює  300 000  км/с  без 
нагадування, що для різних середовищ вона не однакова. Цю швид-кість  учні  собі  уявити  не  можуть.  Тому  необхідно  зупинитися  на 
питанні  про  час,  протягом  якого  доходить  до  нас  світло  від  різних 
небесних тел.
133
Як домашнє завдання можна запропонувати учням таке завдання: 
оцінити час, протягом якого світловий сигнал, випущений на Сонці, 
досягне Землі.
Учителю рекомендується скласти таблицю, у якій указати від-стані до різних небесних тіл у світлових роках або взагалі в часі.
До цієї таблиці мають увійти: Сонце — 8,5 хв (150 000  000 км); 
Місяць  —  1,25  с  (384 000  км);  планети  Меркурій,  Юпітер;  зірки:   
α -Центавра — 4,3 року (40 000  000  000  000 км), Полярна — 46,5  ро-ку та ін. 
Учням буде цікаво дізнатися, що туманність Андромеди, яку вид-но простим оком, відстоїть від нас на відстані 90  000 світло  вих років. 
Інший цікавий факт полягає в тому, що людина бачить зірки не 
такими, якими вони видимі в момент спостереження, а такими, 
якими кожна з них була за те число років, протягом якого 
світло поширилося від них до спостерігача. 
Прямолінійне поширення світла
  Прямолінійне  поширення  світла  вивчається  за  допомогою  до -слідів, на експериментальній основі.
Виходити треба з того, що кожний семикласник бачив, звичай-но, пучки сонячного світла, які проникають через розриви в хмарах 
і освітлюють землю, або проходять через щілини в шторах і висвіт -люють порошини, зважені в повітрі. Ці спостереження повинні стати 
основою для розв’язання, шляхом бесіди й демонстрації відповідних 
дослідів, питання про прямолінійність поширення світла.
Учні самі зазначають два моменти: 1) пучки сонячного світла або 
отримані  від  якогось  штучного  джерела  світла  обмежені  прямими 
лініями;  2)  пучки  світла  можна  виявити,  якщо  на  шляху  їхнього 
поширення  розташовані  деякі  дрібні  тіла  у 
зваженому стані.
Прямолінійне  поширення  світла  можна 
продемонструвати декількома способами.
а)   Увімкнену  електричну  лампочку  на-кри  вають коробкою з  тонкого картону, 
й   гос  трим  предметом  (шилом,  цвяхом) 
про  колюють  у  різних  місцях  стінок  ко-робки  отвори.  За  положенням  «зайчи -ків»  на  стелі  й  на  стінах  щодо  отворів 
Рис. 3.19   
Спостереження пря-молінійності поши-рення світла
134
коробки й лампочки робиться висновок про прямолінійність 
поширення випромінювання світла (рис. 3.19 ). 
б)   Перед лампочкою ставлять два-три ек рани 1,  2,  3 з отворами 
(d = 1–1.5 cм) так, щоб на просвітному екрані Е була видна 
пляма світла (рис. 3.20). Домігшись цього, простяга ють через 
отвори нитку й, туго натягнувши її між лампочкою й  плямою, 
демонструють прямолінійність поширення світла.
Рис. 3.20. Виявлення прямолінійності поширення світла
в)   На дошці-екрані УПГО розташовують увімкнений освітлю-вач.  Спостерігають  різкі  межі  сформованого  освітлювачем 
пучка  світла.  До  межі  пучка  прикладають  лінійку  або  уз -довж  межі  натягують  нитку  й  візуально  переконуються  у 
прямолінійності поширення світла.
Запропонований дослід стає ще більш ефектним і переконливим, 
якщо на виході освітлювача розташувати багатощільову діафрагму 
(див. рис. 3.4, с. 116). Спостережувана на екрані картина однозначно 
свідчить про прямолінійність поширення світла.
Після виконання запропонованої серії дослідів робиться висно-вок про те, що світло від джерела світла в однорідному середовищі 
поширюється прямолінійно й в усі боки.
Виведену з досліду закономірність можна відобразити графічно. 
Для цього потрібно запропонувати учням уявити найпростіше дже-рело світла — світну точку. Світна точка — це уявлюване джерело 
світла,  яке  не  має  розмірів  і  випромінює  світло  рівномірно  в  усіх 
напрямках. При цьому треба пояснити учням, навіщо у фізику вво -диться таке уявлення, такий «придуманий» ідеальний об’єкт. (Із про -стими об’єктами простіше працювати, про них простіше думати, їх 
простіше  описувати,  у  них  простіше  розібратися  й  тоді  будь-який 
складний об’єкт можна уявити як сукупність точкових об’єктів.) Уч-ням пропонується вибрати прийнятний для них варіант зображення 
135
поширення світла, випущеного світною точкою, у випадку, коли це 
поширення нічим не обмежене (рис. 3.21, а—г). Практика показує, 
що всі учні без винятку зупиняються на варіанті в.  Далі лише зали -шається сказати, що будь-яка пряма лінія, початком якої служить 
світна  точка,  називається  променем  світла.  Промінь  світла  вказує 
один з нескінченної безлічі можливих напрямків поширення світла, 
випромінюваного світною точкою.
       
  а  б  в  г
Рис. 3.21. Варіанти зображення поширення світла, яке випромінюється 
світною точкою
Якщо на шляху поширення світла розташований екран з отвора-ми, то світловий простір виявляється обмеженим. У цьому випадку 
говорять, що отвір в екрані (діафрагма) «вирізав», інакше кажучи, 
сформував гомоцентричний пучок світла (світ -ло виходить із  того самого центра) (рис. 3.22). 
Тут корисно показати, що форма освітлюваного 
простору  повторює  форму  діафрагми.  Якщо 
перетнути освітлюваний простір екраном, то на 
ньому вийде пляма, подібна до форми отвору. 
Варто  помітити,  що  ця  пляма  буде  освітлена 
рівномірно.  Гомоцен  тричний  пучок  зобра -жується, як це показано на рис. 3.23.
 
Розходиться
 
Сходитьс я
  Паралельний
  а  б  в
Рис. 3.23. Зображення гомоцентричних пучків
Рис. 3.22.   
Формування  пучка 
світ  ла за допомогою 
діафрагми
136
При двох джерелах світла, світло від яких проходить через один 
і  той  самий  отвір,  одержуємо  простір,  освітлений  обома  світними 
точками: простір, освітлюваний першим джерелом, і простір, освіт-люваний другим (рис. 3.24). Освітлювані простори будемо називати 
полем освітленості.
Буде доречним розглянути поле освітленості, утворене світлом, 
що виходить від протяжного джерела світла (рис. 3.25).
   
Як  приклад  протяжного  джерела  світла  узяте  лінійне  джерело 
світла.  Кожну  точку  такого  джерела  можна  вважати  світною  точ-кою. З рисунка видно, що межі утвореного поля освітленість нерізкі, 
а промені світла з різних точок джерела перетинаються, утворюючи 
хаотичну,  заплутану  картину.  Якщо  на  шляху  поширення  світла, 
випромінюваного протяжним джерелом світла, розташувати екран 
з отвором, то за екраном утвориться пучок світла. Перетин освітлено -го простору екраном, розташованим перпендикулярно до напрямку 
поширення  світла,  дасть  світлу  пляму.  Ця  пляма  буде  освітлена 
не рівномірно: сильніше в центрі, слабкіше по краях.
Нижче пропонуються графічні вправи, які учні можуть виконати 
вдома.
1.1.     У світлонепроникній коробці містить-ся світна точка  S.  Накресліть перетин 
пучка  світла,  що  виходить  із  отвору 
в коробці .
  а  б
Рис. 3.24.  
Поле освітленості
Рис. 3.25.   
Поле  освітленості,  що 
утворюється  протяж-ним  джерелом  світла
137
1.2.     Визначте графічно місце розташуван-ня світної точки усередині непрозорої 
коробки.
1.3.     Накресліть  перетини  пучків  світла, 
сформованих отворами в коробці, усе-редині  якого  перебувають  дві  світні 
точки  S
1
 і  S
2
.
Категорія: Фізика 7 клас | Додав: uthitel (12.01.2014)
Переглядів: 1015 | Рейтинг: 0.0/0
Всього коментарів: 0
Ім`я *:
Email *:
Код *: