Конспект урока по теме «Дифракция. Дифракционная решетка»

П Л А Н У Р О К А

Раздел. Световые волны 11 класс

Тема урока. Определение длины световой волны с помощью дифракционной решетки

Тип урока. Урок открытия нового знания

Вид урока. Исследование

Цель урока: Способствовать расширению знания учащихся по дифракции света, формировать способности учащихся к практическому применению дифракционной решетки как оптического прибора

Задачи:

Образовательная.

Повторить и закрепить знания по теме «Волновые свойства света»

Решить экспериментальные задачи по данной теме

Проанализировать результаты решения задач и сделать выводы

Развивающая.

Продолжать развивать знания, умения и навыки использования физических приборов, анализировать, делать выводы

Воспитательная.

Способствовать формированию мотивации к изучению физики через практическую работу с физическими приборами, применение компьютера

Умение видеть физику вокруг себя

Обязательность соблюдения техники безопасности

Умение работать в паре.

Формы организации: фронтальная, групповая – работа в паре;

Приемы организации: рассуждение, анализ;

Методы обучения.

Объяснительно-иллюстративный:развернутая беседа; наблюдение, демонстрация;

Алгоритмический: повторение и закрепление (монологические ответы);

Проблемно-эвристический:измерения, расчеты, определение длины световой волны, решение задач; выводы

Практические: получение дифракционной картины.

Методическое обеспечение урока. Презентация.

Оборудование: ПК, проектор.

Способствовать формированию мотивации к изучению физики:

Презентация;

Практическая работа с физическими приборами;

Информация о значении изучаемого материала.

Х о д у р о к а

I Организационный момент – 2 мин

Проверка наличия учащихся и готовность к уроку

Изучив несколько последних тем, вы уже понимаете, что свет – это….?

- Свет - это электромагнитная волна

Какие явления, которые мы уже изучили служат доказательством этому?

- В явлениях дисперсии, интерференции, дифракции и поляризации (не изучали) свет проявляет волновые свойства.

257. Если за непрозрачным диском, освещенным ярким источником света небольшого размера, поставить фотопленку, исключив на нее попадание отраженных от стен комнаты лучей, то при появлении ее после большой выдержки в центре тени можно обнаружить светлое пятно. Какое физическое явление при этом наблюдается?

1) Дифракция

2) Преломление

3) Дисперсия

4) Поляризация

- Дифракция

Что называется дифракцией световых волн?

- Огибание волнами краев препятствий, при котором наблюдается перераспределение интенсивности световой волны. Интенсивность – энергия приносимая на площадь S за единицу времени I=W/St.

Перераспределение амплитуды результирующих световых колебаний в пространстве с обязательными максимумами и минимумами освещенности при наложении бесчисленного множества когерентных волн.

Да именно это явление мы будем продолжать изучать

Рассмотрим дифракционные картины. Дайте каждой из них название и охарактеризуйте:

Дифракция от круглого экрана, непрозрачного диска: в центре светлое пятно, а сама тень окружена темными кольцами. Т.е. в центре максимум.

Дифракция пучка света на круглом отверстии: в центре темное пятно, окруженное светлыми и темными кольцами. Если изменять диаметр отверстия можно получить в центре светлое пятно, окруженное темными светлыми полосами.

Дифракция от пучка света на щели: яркая центральная точка вытянутой формы, в обе стороны от которой вдоль прямой расходятся точки вытянутой формы. Яркость точек убывает по мере удаления от центра. Дифракционные максимумы и минимумы возникают в плоскости, перпендикулярной направлению щели. Ширина щели влияет на вид дифракционной картины, если ширина щели уменьшается, точка увеличивается. Дифракционная картина лучше.

Дифракция пучка света на нити похожа на дифракционную картину на щели: яркая центральная точка, справа и слева от нее цепочка коротких неярких черточек, разделенных неосвещенными промежутками. Дифракционные максимумы и минимумы возникают в плоскости, перпендикулярной направлению щели.

Дифракция монохроматического света на одномерной решетке: на экране ряд точек – дифракционные максимумы различных порядков. Спектр возникает в плоскости перпендикулярной направлению штрихов. Если период решетки уменьшается ширина, спектра увеличивается, дифракционная картина растягивается, максимумы дальше друг от друга. Дифракционная картина более четкая.

Дифракция монохроматического света на двумерной решетке: ряды точек - дифракционные максимумы различных порядков используется для определения внутренней структуры объекта, на котором осуществляется такая дифракция. Кристаллическая решетка, строение атома…

Что такое дифракционная решетка?

- Дифракционная решетка – это оптический прибор, совокупность большого числа очень узких щелей, разделенных непрозрачными промежутками.

Что является основной характеристикой?

- Решетка имеет паспорт, в котором указывается ее характеристика – Период решетки d .

Обозначим ширину непрозрачных промежутков через а, а ширину про­зрачных щелей - черезb, тогда а + b = d - период решетки.

Для чего нужна дифракционная решетка?

- С помощью дифракционной решетки можно получить спектр и рассчитать длину волны по формуле

Проверка домашнего задания.

Плоская монохроматическая волна падает по нормали на дифракционную решетку, имеющую 100 штрихов на 1 мм. На расстоянии 34 см от решетки до экрана и на расстоянии 3 см от щели в спектре второго порядка видны фиолетовые линии. Определите длину волны фиолетового цвета. Ответ представьте в стандартном виде.

Плоская монохроматическая волна падает по нормали на дифракционную решетку, имеющую 100 штрихов на 1 мм. На расстоянии 34 см от решетки до экрана и на расстоянии 5 см от щели в спектре второго порядка видны красные линии. Определите длину волны красного цвета. Ответ представьте в стандартном виде.

λк= 7,3*10^-7м

λф= 4,4*10^-7м

Вы рассчитали длины волн красного и фиолетового цветов по формуле дифракционной решетки.

Полученные результаты соответствуют табличным значениям?

(Проблема)

Как вы думаете, если эту формулу проверить экспериментально? Будет ли она верна?

Вы хотели бы это проверить? У вас на партах есть дифракционные решетки, экраны с щелью, закрепленные на штативе. Если смотреть сквозь решетку и щель на источник света, то на экране по обе стороны от щели вы увидите дифракционные спектры.

Теперь вы сможете определить длину световой волны и проверить формулу дифракционной решетки?

Тема. Определение длины волны в дифракционном спектре

Цель. Определить длину световой волны с помощью дифракционной решетки

А зачем знать длину световой волны? Вам это пригодится?

- Длина волны это важный параметр, необходимый для проектирования оптических приборов,

Приступаем к эксперименту

Техника безопасности в кабинете физики

Задание. Используя дифракционную решетку, экран с щелью, линейку, соберите экспериментальную установку для определения длины световой волны красного и фиолетового цветов дифракционном спектре. В качестве источника света используйте свет от лампы накаливания.

Сделайте рисунок экспериментальной установки;

Укажите:

период дифракционной решетки;

результаты измерения расстояния от решетки до экрана; расстояния от щели до фиолетовой и красной линий спектра;

Запишите формулу для расчёта длины световой волны и по данным измерений вычислите длину волны фиолетового и красного цветов.

Сравните полученные результаты с табличными значениями и сформулируйте вывод о точности определения длины световой волны с помощью дифракционной решетки.

Самооценка.

Включение новых знаний в систему

Итак, вернемся к цели.

Длина волны определена. Полученный результат соответствует табличному?

А что вы можете сказать о формуле дифракционной решетки?

- Формула верна

Человек раскрывается в борьбе с препятствиями.

Но, чтобы преодолеть их, ему необходимы орудия.

Антуан де Сент - Экзюпери

Сегодня вам представилась возможность воспользоваться замечательным «орудием» для определения длины световой волны дифракционной решеткой и вы убедились в том, что можно преодолевать многие препятствия на вашем пути.

Задача.

250. На дифракционную решетку с периодом 0,004 мм падает по нормали плоская монохроматическая волна. Количество дифракционных максимумов равно 19. Какова длина волны света?

640 нм

560 нм

440 нм

580 нм

Итог урока.

Д/З § 70-72

Рефлексия

Сегодня на уроке я узнал…

Теперь я могу…

Было интересно…

Знания, полученные сегодня на уроке, пригодятся…

Что называется дисперсией?

- Дисперсия – зависимость показателя преломления от длины волны. Наибольшее преломление испытывает фиолетовая часть спектра, наименьшее – красная.

Что называется интерференцией световых волн?

- Интерференция – это сложение (наложение) двух когерентных волн, вследствие которого наблюдается усиление или ослабление результирующих световых колебаний в различных точках пространства. Чередование максимумов и минимумов освещенности. Когерентность – согласованность. Две волны когерентны, если у них одинаковая частота, амплитуда, постоянная разность фаз (синхронность)

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/436667-konspekt-uroka-po-teme-difrakcija-difrakcionn