Загрузка...
Учебная работа. Реферат: Применение световода на уроках физики
Школьник осознает физический опыт лишь тогда отлично, когда он его делает сам. Но еще лучше он осознает его, если сам делает устройство для опыта.
П.Л.Капица
Физический внимание учащихся на самую важную изюминка определенных физических законов — принципную ограниченность хоть какого из их.
1. законпрямолинейного распространения света и световод
Явление распространения света описывается, а именно, законом прямолинейного распространения. В учебнике физики для 8-го класса этот законнабран жирным шрифтом: «Свет в прозрачной однородной среде распространяется прямолинейно». При всем этом упоминается, что образование тени — одно из опытнейших доказательств этого закона. Но тень может получиться лишь в случае, когда в однородную среду введено отличающееся от нее тело, т.е. когда среда становится оптически неоднородной.
В учебном пособии для 11-го класса исследование прямолинейного распространения света проводится с привлечением принципа Гюйгенса-Френеля. В методических пособиях для учителя можно повстречать советы по проведению соответственных опытов. Но не постоянно в однородной среде свет распространяется прямолинейно.
Обратимся, к примеру, к световоду, сделанному из стекла либо оргстекла. Для света это прозрачная однородная среда, но в световоде свет распространяется… не прямолинейно. Точнее, снутри сердцевины* свет распространяется вправду прямолинейно, но дойдя до границы сердцевина-оболочка, испытывает полное внутреннее отражение и меняет направление распространения.
тут самое время побеседовать о области применимости личных физических законов. К ним относится и законпрямолинейного распространения света, он применим только в случае неограниченной однородной среды. Потому формулировка его обязана быть уточнена: свет распространяется прямолинейно в прозрачной оптически однородной неограниченной среде. несколько позднее учащиеся выяснят, что если среда ограничена, то на границе раздела могут произойти такие явления, как отражение, преломление и поглощение света. Эти же явления имеют пространство, если в оптически однородную среду введена неоднородность, в этом случае происходят интерференция, дифракция и рассеяние света.
2. Как создать световод
Наружный вид учебного световода в работе и метод крепления источника света показаны на рис.1. Из листа оргстекла шириной 4 мм резаком вырежьте две полосы длиной приблизительно 50 см и шириной 10 мм. Торцы и узенькие боковые поверхности полосок отшлифуйте поочередно все наиболее маленькой шкуркой. Грубую объединённых общим происхождением либо кусочек войлока слегка смочите керосином и натрите полировальной пастой ГОИ и обработайте им поначалу торцы обеих полосок, а потом — боковые поверхности одной из их. Полировать необходимо до того времени, пока обрабатываемые поверхности не станут совсем прозрачными.
Взяв одну из полосок за концы, расположите ее над раскаленной электроплиткой. Перемещая и поворачивая полоску, держите ее над плиткой до полного размягчения, а потом стремительно изогните так, чтоб вышли два отогнутых колена. Зафиксируйте изделие, чтоб, остыв, оно сохранило свою форму. Вторую полоску изогните так же, используя первую в качестве шаблона. Совершенно говоря, форма световода быть может случайной, рекомендованная просто наиболее комфортна в учебных опытах. лучше, чтоб радиус кривизны извивов световода был не наименее 15 мм.
Подберите полихлорвиниловую трубку поперечником приблизительно 10 мм и лампочку на напряжение 3,5 либо 6,5 В. К цоколю лампочки припаяйте гибкие проводники длиной приблизительно 60 см. От трубки отрежьте кусочек длиной 40 мм и вставьте в него лампочку так, чтоб она зашла вполне. Получившийся патрон с лампочкой наденьте на один из концов световода. Устройство для опытов готов.
3. Демо опыты
Они дадут больший эффект, если учащиеся будут иметь возможность сразу делать ученические опыты на собственных рабочих местах.
Опыт 1. Покажите учащимся световод и лампочку. На лампочку наденьте футляр и соедините его с одним концом световода. Включите питание и покажите, что свет выходит лишь через 2-ой торец световода (рис. 1).
При демонстрации этого опыта ученики 8-го класса сходу замечают противоречие меж увиденным и изложенным в учебнике. Возникает неповторимая ситуация, позволяющая учителю гласить о границах применимости физических законов совершенно и закона прямолинейного распространения света а именно. вкупе с тем недозволено ограничиться лишь констатацией факта ограниченности деяния закона прямолинейного распространения света. нужно указать причину того, почему свет распространяется снутри световода фактически без утрат: всякий раз, доходя до поверхности, свет испытывает полное внутреннее отражение и ворачивается вспять, вовнутрь световода.
Опыт 2. Снимите со световода футляр с лампочкой и поменяйте световод остальным, имеющим матовые узенькие грани. Включите источник, и учащиеся с изумлением найдут, что свет через таковой световод не проходит (рис. 2)!
Сначала они совсем обескуражены: неуж-то эти узенькие матовые полосы по краям световода есть настоящая причина того, что свет через него не проходит?! Но внимательное рассмотрение указывает, что 2-ой световод совсем не различается от первого, потому они приходят к выводу, что, вправду, попадая на матовые грани, свет рассеивается на их, в значимой мере выходя за границы световода. На эти грани не попадут лишь те лучи, которые идут строго по оси световода, а таковых лучей тем меньше, чем длиннее световод и чем меньше его поперечное сечение.
Учащиеся определяют догадку: если матовые грани создать прозрачными, то световод начнет пропускать свет.
Опыт 3. Тряпочкой, смоченной в машинном масле, проведите по матовым граням световода и продемонстрируйте, что через него при всем этом начинает проходить свет.
Означает, изготовленное предположение правильно: узкая пленка масла на матовой поверхности предутверждает рассеяние света, и итог практически таковой же, как если б все грани световода были отполированы.
Опыт 4. Под световодом с полированными поверхностями поставьте стакан с глицерином (рис. 3), имеющим показатель преломления, близкий к показателю преломления оргстекла (с худшими плодами можно применять насыщенный раствор поваренной соли). Включите лампочку и покажите, что свет проходит через световод. Погрузите нижнюю изогнутую часть световода в стакан с жидкостью и продемонстрируйте, что интенсивность прошедшего пучка резко уменьшится.
Растолкуйте итог опыта тем, что свет из оргстекла проходит в глицерин, т.к. эти две среды не достаточно различаются оптически, а означает, контактируя, образуют среду, близкую к оптически однородной. В таковой среде свет распространяется прямолинейно до ее границы. Если учащиеся знакомы с явлением полного внутреннего отражения света, то итог опыта можно разъяснить тем, что изнутри на границу оргстекло-глицерин свет падает под углом, наименьшим предельного, потому преломляется из оргстекла вовнутрь глицерина.
То, что свет заходит в глицерин, учащиеся могут найти, поместив под стакан лист белоснежной бумаги.
Опыт 5. Продемонстрируйте световод и потом на верхнее его колено наклейте кусочек черной изоленты (рис. 4). свет перестает проходить через световод! Оторвите изоленту — свет возникает, вновь наклейте — он исчезает.
Опыт разъясняется тем, что клейкий состав изоленты имеет показатель преломления, близкий к показателю преломления оргстекла. Потому свет на извиве выходит из оргстекла и поглощается окрашенным слоем изоленты.
]]>