Автор работы: Пользователь скрыл имя, 29 Июня 2014 в 21:50, курсовая работа
Целью данной курсовой работы является: разработать методику изучения темы «Поперечность световых волн. Поляризация света» в школьном курсе физики;
Для достижения цели мною решены следующие задачи:
1. изучить научную и методическую литературу по поляризации света;
2. изучить литературу по методике преподавания темы «Поперечность световых волн. Поляризация света» в школьном курсе физики;
едение………………………………………………………………………...3
1. Методические особенности изучения темы «Поляризация света» в школьном курсе физики …………...…………………………………….....5
2. План - конспект урока…………………………………………...………......7
3. Задачи для самостоятельного решения ………………………..………....17
4. Демонстрационные опыты
4.1. Поляризации света……………………………………….………….....18
4.2 Вращение плоскости поляризации при распространении света в растворе сахара………………………...……………………………...20
Заключение……………………..…...………………………………………...23
Список литературы……………………………………………………..……24
Однако постепенно набиралось все больше и больше экспериментальных фактов, которые никак не удавалось истолковать, считая световые волны продольными.
Опыты с турмалином
А сейчас, рассмотрим подробно только один из экспериментов, очень простой и исключительно эффектный. Это опыт с кристаллами турмалина (прозрачными кристаллами зеленой окраски).
Если направить нормально
на такую пластину пучок света
от электрической лампы или
солнца, то вращение пластины
вокруг пучка никакого
Эти новые свойства обнаруживаются, если пучок заставить пройти через второй точно такой же кристалл турмалина (рис.2(а)), параллельный первому. При одинаково направленных осях кристаллов опять ничего интересного не происходит: просто световой пучок еще более ослабляется за счет поглощения во втором кристалле. Но если второй кристалл вращать, оставляя первый неподвижным (рис. 2(б)), то обнаружится удивительное явление - гашение света. По мере увеличения угла между осями интенсивность света уменьшается. И когда оси перпендикулярны друг другу, свет не проходит совсем (рис. 2(в)). Он целиком поглощается вторым кристаллом.
Световая волна с колебаниями по всем направлениям, перпендикулярным направлению распространения, называется естественной.
Свет, в котором направления колебаний светового вектора каким-то образом упорядочены, называется поляризованным.
Поляризация света - это одно из фундаментальных свойств оптического излучения (света), состоящее в неравноправии различных направлений в плоскости, перпендикулярной световому лучу (направлению распространения световой волны).
Поляризаторы - приборы дающие возможность получить поляризованный свет.
Анализаторы - приборы с помощью которых можно проанализировать является ли свет поляризованным или нет.
Схема действия поляризатора и анализатора
Поперечность световых волн
Из описанных выше опытов следует два факта:
во-первых, что световая волна, идущая от источника света, полностью симметрична относительно направления распространения (при вращении кристалла вокруг луча в первом опыте интенсивность не менялась).
во-вторых, что волна, вышедшая из первого кристалла, не обладает осевой симметрией (в зависимости от поворота второго кристалла относительно луча получается та или иная интенсивность прошедшего света).
Интенсивность света, вышедшего из первого поляризатора:
Интенсивность света прошедшего второй поляризатор:
Интенсивность света прошедшего через два поляризатора:
Сделаем вывод: 1. Свет – поперечная волна. Но в падающем от обычного источника пучке волн присутствуют колебания всевозможных направлений, перпендикулярных направлению распространения волн.
2. Кристалл турмалина обладает способностью пропускать световые волны с колебаниями, лежащими в одной определенной плоскости .
Модель линейной поляризации световой волны
Поляроиды
Не только кристаллы турмалина способны поляризовать свет. Таким же свойством, например, обладают так называемые поляроиды. Поляроид представляет собой тонкую (0.1 мм) пленку кристаллов герапатита, нанесенную на целлулоид или стеклянную пластинку. С поляроидом можно проделать те же опыты, что и с кристаллом турмалина. Преимущество поляроидов в том, что можно создавать большие поверхности, поляризующие свет.
К недостаткам поляроидов относится фиолетовый оттенок, которым они придают белому свету.
4. Закрепление изученного материала.
1. Естественный свет интенсивностью I0 проходит через поляризатор и анализатор, угол между главными плоскостями которых составляет α. После прохождения света через эту систему он падает на зеркало и, отразившись, проходит вновь через нее. Пренебрегая поглощением света, определите интенсивность I света после его обратного прохождения.
2. Степень поляризации частично поляризованного света составляет 0,75. Определите отношение максимальной интенсивности света, пропускаемого анализатором, к минимальной.
Вывод: На этом уроке мы познакомились явлением поляризации света, поперечности световых волн. Ввели формулы интенсивности света и для закрепления материала решали задачи.
5.Домашнее задание. § 73 прочитать.
3. ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ.
4. ДЕМОНСТРАЦИОННЫЕ ОПЫТЫ.
4.1. Поляризация света.
Цель: демонстрация явления поляризации света.
В данной экспериментальной работе используем следующие приборы: поляроиды (2шт); графический проектор; оправы для линзы и поляроидов; стойка штатива; зажимы (2шт); экран демонстрационный, оптический столик с круглым отверстием. Для демонстрации явления поляризации и действия поляроидов, собрали экспериментальную установку согласно схеме, представленной на рис.1. Внешний вид установки приведен на рис.2.
Формирование пучка света, идущего от графического проектора, происходит следующим образом. На кадровое окно графического проектора устанавливается оптический столик, при этом центр круглого отверстия оптического столика должен совпадать с центром кадрового окна графического проектора. В оптическом столике имеется втулка с резьбой, в которую следует вкрутить стойку штатива. На этой стойке в горизонтальной плоскости на разных уровнях закрепляются две оправки для поляроидов.
Для проекции светового пятна (рис.3.) на экран, установленный вертикально на расстоянии 2-3м от графического проектора, используется оптическая система графического проектора (объектив и зеркало, смонтированные на штанге).
Проведение эксперимента сводится к вращению одного из поляроидов и демонстрации изменения освещенности экрана (рис.4.). Для повышения наглядности эксперимента можно положить на поляроиды (по диаметру) прямые кусочки проволоки. Оправки, на которые установлены поляроиды, закрепляются почти вплотную друг к другу (так чтобы только было вращать поляроиды) и близко к оптическому столику. Это позволяет с помощью оптической системы графического проектора сделать достаточно резкими изображения проволочек на экран и наблюдать за вращением поляроидов. Во время предварительной подготовки опыта желательно подобрать такое расположение проволочек, чтобы освещенность экрана была максимальной, если проволочки параллельны, и минимальной, если проволочки перпендикулярны друг другу.
при распространении света в растворе сахара.
Цель: демонстрация явления естественной оптической активности - вращения плоскости поляризации при распространении света в растворе сахара.
В данной экспериментальной работе используем приборы: поляроиды (2шт); графический проектор; оправы для линзы и поляроидов; стойка штатива; зажимы (2шт); химический стакан; экран демонстрационный, оптический столик с круглым отверстием.
Для проведения эксперимента собрали установку, аналогичную той, которая применялась для изучения поляризации свита (рис.1. и рис.2.). Оправа нижнего поляроида устанавливается максимально близко к поверхности кадрового окна графического проектора. Расстояние между оправками для поляроидов не должно быть меньше высоты химического стакана.
Подготовили раствор сахара для проведения эксперимента. Для этого растворили примерно 100 г сахара в 150 мл воды. Уровень раствора в стакане должен быть не менее 8 см.
Установили такое взаимное расположение поляроидов, при котором освещенность экрана минимальна, и поставили на оправу нижнего поляроида стакан с раствором сахара (рис.3.). Освещенность экрана сразу изменится (на экране появится светлое пятно) (рис.4.). Это означает, что плоскость поляризации излучения повернулась в растворе сахара на некоторой угол, излучение стало частично проходить через второй поляроид.
Если описанный эффект проявляется не достаточно явно, можно увеличить концентрацию сахара в растворе. Для того, чтобы эксперимент был более наглядным, его можно начать с установки на оправу нижнего поляроида стакана с чистой водой и продемонстрировать, что вода не оказывает влияния на ориентацию плоскости поляризации излучения.
Интересные наблюдения можно сделать, если попытаться свести к минимуму освещенность экрана путем вращения верхнего поляроида. Оказывается, что полностью затемнить экран в этом случае не удается. В минимуме интенсивности при вращении верхнего поляроида пятно на экране приобретает различные оттенки: синий, малиновый, красный. Дело в том, что угол, на которой поворачивается плоскость поляризации в растворе сахара, зависит от длины волны света. Следовательно, если в раствор сахара входит линейно поляризованный свет, то на выходе из него линейная поляризация в целом нарушается, но для каждой спектральной составляющей выходящий свет остается линейно поляризованным. Синий оттенок пятна на экране означает, что через него верхний поляроид ориентирован так, что через него не проходит красно- желтая составляющая спектра, малиновый оттенок соответствует скрещенному положению поляроидов для зеленой части спектра, красно- желтый оттенок пятно отражает тот факт, что через второй поляроид не проходит коротковолновая (сине- фиолетовая) часть спектра.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Работа над проектом углубила мои познания в области волновой оптики и в частности поляризации света. В ходе выполнения курсовой работы я достигла поставленной цели: изучила методические особенности явления поляризации света, научилась показывать демонстрационные опыты «Поляризация света» и «Вращение плоскости поляризации в растворе сахара»; освоила методику постановки демонстрационных опытов.
В процессе работа над проектом урока или темы учитель реализует свои собственные, значимые для него профессиональные стремления и при этом происходит наиболее полная самореализация личности учителя. Профессиональная деятельность не становится рутиной, так как каждый учебный год учитель строит свою работу с учетом психолого-педагогической характеристики класса. Такой подход к обучению позволяет рассматривать планируемые результаты как основные задачи, на которые должна ориентироваться совместная деятельность учителя и учащихся.
Учение – главный труд школьников, и поэтому научить их способам учебной работы, общеучебным и физическим умениям – одна из важных задач в преподавании физики, которая может быть реализована через проектировочную деятельность. При этом у школьников формируются такие приемы как анализирование, вычленение существенных и варьирующих признаков, сравнение, сопоставление, обобщение, формулировка выводов, умения самостоятельно приобретать знания, овладевать рациональными приемами работы и навыками самоконтроля, т. е. присутствует результативность. Так же формируются коммуникативные качества личности, основы культуры общения.
Список литературы
Интернет ресурсы: