Дисперсия света

Дисперсия света

Цель: дать понятие о дисперсии света; объяснить происхождение цветов окружающих нас тел; развивать умения и навыки наблюдать, анализировать, выдвигать гипотезы, развивать мышление учащихся, воспитывать аккуратность, интерес к физике, как науке, которая объясняет природные явления.

Ход урока

1.Оргмомент.

Актуализация опорных знаний.

Сегодня мы продолжим разговор о световых явлениях и закона

распространения света. Но сначала вспомним, что же мы уже изучили о

световых явлениях.

-Как свет распространяется в однородной прозрачной среде?

-Всегда ли свет распространяется прямолинейно? В каких случаях нет?

-Закон преломления света.

-Оптически плотная среда – что это за среда?

-Показатель преломления среды.

-Связь показателя преломления среды со скоростью света.

2.Изучение новой темы.

Мотивация

Сегодня мы продолжим разговор о световых явлениях и законах

распространения света. До 1666г считалось, что цвет – это свойство самого тела. С давних времен наблюдалось разделение цвета радуги, и было известно, что образование радуги связано с освещенностью дождевых капель. Существует поверье: кто пройдёт под радугой, тот на всю жизнь останется счастливым. Сказка это или быль? Можно ли пройти под радугой и стать СЧАСТЛИВЫМ? Разобраться в этом поможет одно удивительное физическое явление, благодаря которому можно видеть наш окружающий мир цветным.

Чудный дар природы вечной

Дар бесценный и святой

В нём источник бесконечный

Наслажденья красотой.

Солнце, небо, звёзд сиянье,…

Море в блеске голубом,

Всю природу и создания

Мы лишь в свете познаём.

Почему мы можем видеть красивыми цветы, удивительные краски картин художников? Почему мир дарит нам целую гамму различных по красоте и неповторимости пейзажей? Это явление – дисперсия.

Объяснение нового материала

Тема нашего урока “Дисперсия”.

Слово “дисперсия” происходит от латинского слова dispersio, что в буквальном переводе означает “рассеяние, развеивание”.

В 1666 году англ. физик Исаак Ньютон обратил внимание на радужную окраску изображений звезд в телескопе. Он заинтересовался этим явлением и поставил опыт. Ньютон направил световой пучок малого поперечного сечения на призму. Пучок солнечного света проходил в затемненную комнату через маленькое отверстие в ставне. Падая на стеклянную призму, он преломлялся и давал на противоположной стене удлиненное изображение с радужным чередованием цветов. Эту радужную полоску Ньютон назвал спектром (от лат. слова spectrum - “вuдение”). Следуя многовековой традиции, Ньютон тоже выделил 7 основных цветов: к,о,ж,з,г,с,ф. Замечательно, что этот опыт пережил столетия, и его методика без существенных изменений используется до сих пор.

??? Какие выводы смог сделать Ньютон, проведя свой эксперимент? (Мнения учащихся.)

Не призма окрашивает свет, а лишь разлагает его на составные части.

1 вывод Ньютона: свет имеет сложную структуру, т.е. белый свет содержит электромагнитные волны разных частот.

2 вывод Ньютона: свет различного цвета отличается степенью преломляемости, т.е. характеризуется разными показателями преломления в данной среде.

Наиболее сильно преломляются фиолетовые лучи, меньше всего – красные

??? Что же такое дисперсия?

Дисперсией называют зависимость показателя преломления света от его цвета.

Мы воспроизведем опыт Ньютона, но с другим оборудованием.

Фронтальный эксперимент: учащиеся проводят эксперимент на местах с использованием стеклянных призм.

??? А сколько цветов вы видите? Каких?

То, что в радуге семь цветов – это всеобщее заблуждение, всеми повторяемое и обычно не проверяемое. Посмотрите внимательнее на радугу и рассмотрите ее не предвзято. Сколько вы видите цветов? (5: красный, желтый, зеленый, голубой и фиолетовый)

Они не имеют резких границ, а переходят один в другой постепенно, так что, кроме перечисленных основных цветов, различаются промежуточные оттенки: красно – желтый (оранжевый), желто-зеленый, зелено-голубой, фиолетово-голубой (синий). Значит, в солнечном спектре либо 5 цветов, либо 9 (если считать промежуточные). Откуда же взялось число 7? (Гипотезы учеников)

Ньютон первоначально тоже различал только пять цветов. Стремясь создать соответствие между числом цветов спектра и числом основных тонов музыкальной гаммы, Ньютон добавил к 5 перечисленным цветам спектра еще два. (7 чудес света, 7 дней недели, на 7 небе) Что же касается радуги, то здесь не удается заметить даже и 5 оттенков. Обычно мы видим 3 цвета (красный, зеленый, фиолетовый), иногда различается желтый.

Но так как Исаак Ньютон решил, что в спектре 7 цветов, то мы вынуждены тоже так считать.

Проделав опыт, Ньютон сделал вывод, что белый свет состоит из семи цветов. Их совместное действие дает нам ощущение белого света, а после прохождения через призму эти цвета разделяются. Ньютон доказал это, направив эту радужную полосу на вторую призму и получив опять белый свет.

Как различать цвета?

Мнемоника для цветов спектра и радуги в русском языке:

-Каждый охотник желает знать, где сидит фазан

-Фазан сидит, глаза закрыв, желая очень кушать (цвета в обратном порядке)

-Как однажды Жак-звонарь головою сшиб фонарь (варианты: головой сломал фонарь или городской сломал фонарь)

-Кот ослу, жирафу, зайке голубые сшил фуфайки.

Как видите все просто.

Дисперсия – звучит прекрасно слово;

Прекрасно и явление само

Оно нам с детства близко и знакомо,

Мы наблюдали сотни раз его!

Гром отгремел, стих летний ливень быстрый;

И над умытой свежею землей

Мостом бесплотным радуга повисла,

Пленяя нас своею красотой.

Дисперсия здесь «руку приложила».

Обычный белый лучик световой

Она как будто в призме разложила

Во встреченной им капле дождевой.

Историческая справка.

Раскладывать свет на цвета люди научились давно, они использовали для этого стеклянные призмы. Аристотель объяснял появление цветов тем, что, проходя через призму, свет смешивается с тьмой и окрашивается в разные цвета. Немного темноты, добавленной к свету, дает красный свет. Большое ее количество - фиолетовый. Эта теория господствовала в науке долгое время. Но, продолжая проводить свои опыты, Исаак Ньютон изумительно просто опроверг теорию Аристотеля. Он направил на призму красный свет и тот, пройдя через призму, не изменяет окраску, и новых цветов не появилось.

(Демонстрация: направляем на призму свет, пропущенный через красный светофильтр).

Значит, призма не раскрашивает белый свет, а разделяет его на содержащиеся в нем простые составные цветовые части.

В газете “Нью-Йорк Таймс” была опубликована статья сотрудника философского факультета университета Нью-Йорка Роберта Криза и историка Брукхевенской Национальной Лаборатории Стони Брук, которые провели опрос среди американских физиков, чтобы определить 10 красивейших экспериментов за всю историю этой науки. И данный опыт Исаака Ньютона вошел в эту десятку красивейших опытов.

Открытие Ньютоном и изучение явления дисперсии света считается одним из важнейших его открытий. На надгробном памятнике, поставленном в 1731 году, изображены фигуры юношей, держащих в руках эмблемы самых важных открытий Ньютона. В руках одного из юношей - призма, а в надписи на памятнике есть такие слова: “Здесь покоится сэр Исаак Ньютон, дворянин, который почти божественным разумом первый доказал с факелом математики движение планет, пути комет и приливы океанов. Он исследовал различие световых лучей и проявляющиеся при этом различные свойства цветов, чего ранее никто не подозревал ... Пусть смертные радуются, что существует такое украшение рода человеческого”.

Теорию света Ньютона подверг резкой критике выдающийся немецкий поэт И. В. Гете. Может быть, не все знают, что Гете был и видным естествоиспытателем. Он писал: “Утверждение Ньютона – чудовищное предположение. Не может быть, что самый прозрачный, самый чистый цвет – белый – оказался смесью цветных лучей”.

Гете считал, что исследованный Ньютоном свет – это уже не тот свет, с каким мы встречаемся в естественной обстановке, а свет, “замученный всякого рода орудиями пытки – щелями, призмами, линзами”. Гете призывал:

Друзья, избегайте темной комнаты,

Где вам искажают свет

И самым жалким образом

Склоняются перед искаженными образами.

Применение дисперсии.

Явление дисперсии света наблюдается не только при прохождении света через призму, но и во многих других случаях преломления.

А что вам напоминает эта радужная полоска – спектр?

Правильно, радугу. Радуга является одним из самых красивых явлений. Радуга поэтизировалась многими народами.

Как неожиданно и ярко

На влажной небе синеве,

Воздушная воздвиглась арка-

В своём минутном торжестве…

 Слово «радуга» имеет старославянский корень «рад», что означает «весёлый». Многие расшифровывают название этого явления природы как «райская дуга».

Радуга - впечатляющее небесное явление, ее появление вместе с первыми весенними дождями является знамением возрождения природы, прихода лета, благодатного союза земли и неба. В разных странах, во многих культурах радуга являлась знаком бесконечного милосердия Бога и его любви к людям.

• В Китае радуга - небесный дракон, союз Неба и Земли, знак объединения инь и янь.

• В Древней Индии радуга - это лук Индры, бога-громовержца;

• Американские индейцы отождествляют радугу с лестницей, по которой можно подняться в иной мир.

• В христианстве радуга символизировала прощение, пакт между Богом и человеком, знак того, что с этого момента больше не будет всемирного потопа. Всемирный судья в конце света часто изображается восседающим на радуге. В христианской символике Средневековья три главных цвета радуги толкуются как образы всемирного потопа (синий), мирового пожара (красный) и новой земли (зеленый), а семь цветов - как образы семи таинств и семи даров Святого Духа.

• В славянских мифах и легендах радугу считали волшебным небесным мостом, перекинутым с неба на землю, дорогой, по которой ангелы сходят с небес набирать воду из рек. Эту воду они наливают в облака и оттуда она падает живительным дождем.

??? Объясните, почему возникает радуга, какие явления наблюдаются при этом? В водяной капле происходят следующие оптические явления: преломление солнечного света в водяных каплях, образующихся в атмосфере; дисперсия света, т.е. разложение белого света на цветные лучи; отражение света.

Лучи, испытавшие только одно отражение образуют главную радугу; образование двойной радуги объясняется двумя внутренними отражениями и т.д. Чем больше отражений происходит, тем слабее радуга. Такие же радужные полосы можно наблюдать вокруг фонарей при тумане. Снаружи радуга всегда красная, внутри – фиолетовая.

Увидеть радугу можно и в брызгах водопада, фонтана, на росе и т.д. Радуга бывает и ночью (после ночного дождя, когда из-за туч появляется Луна). Но ночная радуга всегда слабее и наблюдать ее можно достаточно редко.

Зная, что белый свет имеет сложную структуру, можно объяснить удивительное многообразие красок в природе.

??? Почему мы видим окружающие тела? (Гипотезы учащихся).

Свет, падая на предметы, отражается и попадает в глаз человека.

??? Откуда берется цвет непрозрачных предметов? (Гипотезы учащихся).

Трава и листья деревьев кажутся нам зелеными потому, что из всех падающих на них солнечных лучей они отражают лишь зеленые, поглощая остальные. Красный томат отражает только красные цвета, остальные же им поглощаются. Цвета непрозрачных тел определяется цветом тех лучей, которые они отражают. Кстати, человеческий глаз способен различить 250 цветов, которые образуются при смешивании основных цветов.

Лист белой бумаги отражает все падающие на него лучи различных цветов. Лист черной бумаги поглощает все падающие на него лучи различных цветов.

Пробовали ли вы когда-нибудь смотреть на мир сквозь цветные стекла?

Фронтальный эксперимент

Давайте посмотрим.

??? Как же можно объяснить цвета прозрачных тел? (Гипотезы учащихся).

При пропускании белого света через окрашенное стекло оно пропускает тот цвет, в который окрашено. Это свойство используется в различных светофильтрах.

Проделаем следующий опыт. Нам потребуются:

Белый лист бумаги с цветными рисунками. Светофильтры.

На лист направить свет через разные светофильтры.

??? Какие результаты?

Вывод: Красный светофильтр пропускает только красные лучи, а остальные поглощает, поэтому другие картинки выглядят черными. Взглянем на эти картинки сквозь зеленое стекло. Белый цвет стал зеленым, красный – черным, а зеленый – сохранил свой цвет.

3. Закрепление знаний.

1. Светофор дает три сигнала – красный, желтый, зеленый, а лампа внутри него белая. Объясните с точки зрения оптики, как получаются разноцветные сигналы светофора.

2. На тетради написано красным карандашом “отлично” и зеленым — “хорошо”. Имеются два стекла – зеленое и красное. Через какое стекло надо смотреть, чтобы увидеть слово “отлично”?

4. На сером фоне сцены находится фигура в красном. Каким светом её надо осветить, чтобы создать видимость исчезновения?

Домашнее задание: § 25, №1,2,3(устно) ст. 163; принести на группу краски

и кисточку.

Дополнительное задание:

- написать сказку «Путешествие по радуге»

- написать и оформить сенкан «Дисперсия»