Формирование и развитие основных понятий геометрической оптики в курсе физики средней школы (стр. 7 из 8)

Содержание урока.

1) Повторение пройденного материала.

а) наблюдение преломления света.

На границе двух сред свет меняет направление своего распространения. Часть световой энергии возвращается в первую среду, т. е. происходит отражение света. Если вторая среда прозрачна, то свет частично может пройти через границу сред также меняя при этом направление распространения. Это явление – преломление света.

Вследствие преломления наблюдается кажущееся изменение формы предметов, их расположения и размеров, т. е. направления лучей на границе двух сред изменяются.

б) Закон преломления света:

– падающий луч, луч преломленный и перпендикуляр, восстановленный в точке падения, лежат в одной плоскости;

– отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух сред;

(2.1)

где n - постоянная величина, не зависящая от угла падения.

в) Показатель преломления

Постоянная величина, входящая в закон преломления света, называется относительным показателем преломления или показателем преломления второй среды относительно первой. Он равен отношению скоростей света в средах, на границе между которыми проходит преломление:

(2.2)

Показатель преломления среды относительно вакуума называют абсолютным показателем преломления этой среды. Он равен отношению синуса угла падения к синусу угла преломления при переходе в данную среду [17].

2) Объяснение нового материала

Ход лучей в треугольной призме.

Закон преломления позволяет рассчитать ход лучей в различных оптических устройствах, например, в треугольной призме, изготовленной из стекла или других прозрачных материалов. На рис. 2.3.1 изображено сечение стеклянной призмы плоскостью, перпендикулярной ее боковым ребрам. Луч в призме отклоняется к основанию, преломляясь на границе ОА и ОВ. Угол j между этими гранями называют преломляющим углом падения призмы. Угол q отклонения луча зависит от преломляющего угла призмы j, показатель преломления n материала призмы и угла падения a. Он может быть вычислен с помощью закона преломления (2.1)

Рис. 2.3.1 Ход луча в призме.

3) Контроль знаний учащихся в виде письменных заданий (по вариантам) [18].

I вариант. Постройте ход светового луча, падающего на треугольную призму, если показатель преломления вещества призмы меньше показателя преломления окружающей среды.

Ответ

Рис. 2.3.2

II вариант: 2/3 угла между падающим и отраженным углами составляет 80°. Чему равен угол падения?

Ответ 2/3®80°; 1-х

4) Работа с компьютером

На данном этапе урока, учащиеся знакомятся с компьютерной программой "Преломление лучей в призме". С помощью этой программы на экране дисплея будет изображаться ход луча, преломляющегося на границах раздела (если они под углом друг к другу, то это – призма, если параллельны – плоскопараллельная пластина). Работая с этой программой учащиеся исследуют ход лучей в различных ситуациях, задавая различные начальные условия [19].

Программа "Преломление лучей в призме" состоит из следующих блоков:

а) Ввод начальных условий

б) Построение призмы (при помощи трех прямых линий)

в) Расчет предельного угла А по формуле:

г) Рассчет значений х_р, у_р.

д) Рассчет значения у по формуле:

у=у₁+tg(AL)(x-x₁), при х=0,

где AL - угол луча с горизонталью, х₁, у₁ - точки выхода

е) Построение прямой, если

.

ж) Построение хода луча в зависимости от присваемого значения угла падения.

Общая схема программы:

Начало

Задание

нач. условий

Построение

призмы

Изменение

параметров

луча