Полное отражение

Цели урока:

1. Образовательная - раскрыть суть явления полного отражения света и объяснить с точки зрения закона преломления и принципа Гюйгенса;
2. Воспитательная - привлечение учащихся к активной познавательной деятельности, предлагая им самостоятельно разрешить проблему, сложившуюся в начале урока; создание на уроке максимальной работоспособности каждого ученика (работа в тетрадях, с учебником), вовлечение каждого в мыслительный процесс.
3. Развивающая - учить анализировать сложившуюся ситуацию; обобщать и систематизировать знания; определять и объяснять понятия; уметь разрешать проблемы (не разрешимая проблема с точки зрения математики имеет свое объяснение с точки зрения физики).

Презентация

Выбор типа урока:

Это урок изучения нового материала с использованием технологии проблемного обучения. На уроке нужно познакомить с новым явлением и с практической его стороной.

Содержательный блок.

Урок направлен на формирование у учащихся системы знаний по предмету.

Выяснение условий его возникновения: наблюдение только при переходе света из среды более оптически плотной в менее плотную; наблюдение только при определенном угле падения, Для каждой среды предельный угол полного отражения определен свой.

Объяснение данного явления с точки зрения закона преломления, отражения и принципа Гюйгенса.

Раскрыть важность этого явления для жизнедеятельности человека.

На уроке идет знакомство с новыми терминами, работа с учебником, тетрадью; учащиеся постоянно ведут диалог с учителем.

При изложении данной темы используется межпредметная связь.

Процессуальный блок.

В объяснении нового материала использовалась технология проблемного обучения. Решая задачу по предыдущему материалу, учащиеся приходят к парадоксальному явлению, не объяснимому с точки зрения математики. После обращения к опыту, приходят к выводу, что в зак5оне преломления света заключается возможность объяснения явления распространения света - полное отражение. Таким образом, была сформулирована проблема и получено ее разрешение. Учащимся было предложено самостоятельно сформулировать понятие предельного угла полного отражения; вначале урока ребята выстроили аналогию в сходствах всех типов волн.

На уроке была организована самостоятельная работа учащихся на местах и у доски с обязательной проверкой. В качестве дополнительной информации было приготовлено сообщение, в качестве домашнего задания был задан проблемный вопрос: почему продолжительность дня длиннее на 7-8 мин, чем есть на самом деле, с целью пробудить любознательность.

Использовалась демонстрация по полному отражению света и его практического применения: оборотные призмы, световод.

Ход урока

“…Нам необыкновенно повезло, что мы живем в век, когда еще можно делать открытия”

Р. Фейнман

Законы геометрической оптики известны человеку давно. Однако по сей день, они поражают нас своей законченностью. Обсудим эти законы…

Повторение.

Луч к земле распространился, попал на зеркало и отразился (закон отражения), получение изображений в зеркале.

При прохождении границы воздух- масло, воздух и стекло луч распространяется легко.

При этом его скорость изменяется, а сам он непременно преломляется (закон преломления).

Повторение законов отражения преломления света. Демонстрация этих явлений, описание и объяснение увиденного. Отметим, что при преломлении часть света преломляется, а часть отражается, это видно по интенсивности лучей.

Новая тема.

Рассмотрим обратный ход луча: из оптически более плотной среды в оптически менее плотную.

В качестве повторения предлагаю решить задачу.

Луч света падает из воды на границу раздела “вода- воздух” (из среды более оптически плотной в менее) под углами: 30⁰, 45⁰, 50⁰. Найти углы преломления.

Предложения: посчитать с большей точностью; учесть показатель преломления воздуха.

Итак, возникла проблемная ситуация! Наши предшествующие знания приводят к парадоксальным результатам. Для разрешения проблемы обратимся к опыту.

Рассмотрим ход лучей, направленных из воды в воздух (демонстрация: аквариум с водой, лазерная указка). Луч света направим из воды в воздух. Отмечаем, что при увеличении угла падения интенсивность преломлённого и отражённого луча изменяется.

При определённом угле =₀, вся энергия падающего луча полностью отражается внутрь среды, более оптически плотной. Это явление наблюдается только, когда угол падения равен предельному углу полного отражения - ₀. Это угол падения света на границу двух сред, при котором свет преломляется в оптически менее плотную среду под углом 90°, т.е. фактически отражается!

Когда угол падения будет больше предельного угла, то луч полностью отражается.

Таблица предельных углов и показателей преломления для различных сред.

Использование явления полного отражения.

Оптические приборы. Использование оборотных призм (демонстрация хода лучей в оборотной призме с помощью лазерной указки).

Волоконная оптика. Использование световодов. Передача на расстояние информации и энергии с помощью световых пучков. Световод – это волокно, нить из кварцевого стекла, покрытого оболочкой из такого же вещества с примесью бора, германия или фосфора.

3) Изготовление ювелирных изделий с бриллиантом (ограненным алмазом), хрусталя.

Подведение итогов.

Полное отражение света показывает, какие богатые возможности для объяснения явлений распространения заключается в законе преломления. В начале полное отражение представляло собой лишь любопытное явление. Сейчас оно постепенно приводит к революции в способах передачи информации.

Домашнее задание – подготовить сообщения о применении волоконной оптики в медицине и в технике; природа происхождения и объяснения явления миража.

В конце урока можно предложить видеоролик о полном отражении.

Литература.

1. А. Т. Глазунов, И. И. Нурминский, А. А. Пинский. “Методика преподавания физики в средней школе”
2. Л. Эллиот, У. Уилконск. “Физика” Учебник 11 класса
3. Р. И. Малафеев. “Проблемное обучение физики в средней школе”.