Учебная деятельность как средство формирования коммуникативной компетентности ученика Лекция 4.

Презентация:



Advertisements
Похожие презентации
Дифракция механических волн - нарушение закона прямолинейного распространения волн. Дифракция происходит всегда, когда волны распространяются в неоднородной.
Advertisements

Фрагмент презентации «Интерференция света» физика 11 класс Включает этапы: III. Подготовка к усвоению нового материала IV. Изучение нового материала V.
Интерференция. Дифракция. Мясникова Г. И. Учитель физики.
Дифракция света Характерным проявлением волновых свойств света является дифракция света отклонение от прямолинейного распространения на резких неоднородностях.
Волновая оптика. Дисперсия света Интерференция света Дифракция света Дифракционная решетка Поляризация света 2.
Дифракция света. 11 класс. Интерференция – это… 1. Огибание волнами препятствий. 2. Зависимость показателя преломления от длины волны (частоты) 3.Сложение.
Интерференция. Дифракция.. Интерференция света Интерференция одно из наиболее убедительных доказательств волновых свойств. Интерференция присуща волнам.
ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ. 1. Понятие когерентности. Пусть две волны, накладываясь друг на друга, возбуждают в некоторой точке пространства гармонические колебания.
Интерференция света и ее применение. Интерференция – одно из ярких проявлений волновой природы света. Это интересное и красивое явление наблюдается при.
Дифракция света. дифракция света отклонение от прямолинейного распространения света на резких неоднородностях среды.
Краткий курс лекций по физике. Тема 2. ДИФРАКЦИЯ СВЕТА 2.1. Принцип Гюйгенса-Френеля Сегодня: четверг, 9 мая 2013 г Метод зон Френеля 2.3. Дифракция.
Волновая оптика Физика 11 класс. Эпиграф Геометрическая оптика – это всего лишь приближенный предельный случай волновой теории Геометрическая оптика –
Проверка домашнего задания 1.Интерференция света. 2.Условия когерентности световых волн. 3.Проявление в природе. 4.Применение интерференции. 5.Цвета тонких.
Волновые свойства света: интерференция, дифракция КаширинаТ.Н.
ВОЛНОВЫЕ СВОЙСТВА СВЕТА Физика 11 класс. ДИСПЕРСИЯ СВЕТА зависимость показателя преломления света от частоты колебаний (или длины волны).
Волновая оптика Интерференция и дифракция. Иванова Светлана Николаевна Самара МБОУ СОШ 101.
Лекции по физике. Оптика Интерференция света. 2 Корпускулярная и волновая теории света Первоначально возникли и развивались две теории света: корпускулярная.
Световые волны. Оглавление Принцип Гюйгенса Принцип Гюйгенса Закон отражения света Закон отражения света Закон преломления света Закон преломления света.
Томас Юнг УСЛОВИЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ: Когерентность волн.
ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА. ДИФРАКЦИЯ. ДИСПЕРСИЯ Лекция Julia Kjahrenova 1.
Транксрипт:

Учебная деятельность как средство формирования коммуникативной компетентности ученика Лекция 4

Учебная деятельность – это особая форма активности школьника в деятельности, осознанно направленная субъектом на самого себя. Составляющие: - внутренние познавательные мотивы, вытекающие из познавательных потребностей; - цели сознательного самоизменения самого себя, понимание и принятие учебной задачи; - знания субъектом алгоритма деятельности; - теоретические знания и направленность на их усвоение; - методы исследования и понимания того, что учебная деятельность является аналогом исследовательской деятельности (квази исследование); - собственные действия рефлексивного характера.

Коммуникация – это процесс общения в учебной деятельности между учителем и учеником, средствами учебного предмета, в условиях информационно- образовательной среды. коммуникационные компетентности: - общая ориентировка в способах предполагаемой деятельности, - репродуктивное воспроизведение обобщённых учебных умений по известным алгоритмам, - узнавание новой проблемы, возникшей в учебной ситуации - умение проектировать учебную деятельность

Модель научно-исследовательской деятельности ПРОБЛЕМА ГИПОТЕЗА Методы исследования РЕЗУЛЬТАТ З а к л ю ч е н и е Т е м а и с с л е д о в а н и и я Актуальност ь темы Объект Предмет Цель Задачи исследования

Вид и цель пед эксперимента Констатирующий Поисковый Обучающий Контрольный Изучить состояние учебного процесса и актуальность выбранной проблемы. Проверка эффективности разрабатываемой методики обучения. Уточнить гипотезу, убедиться в ее достоверности Подтвердить результаты обучающего эксперимента.

Содержание Введение Глава 1. Глава 2 Глава 3 Педагогический эксперимент Заключение Методологический аппарат: актуальность, проблема, задачи её решения, гипотеза, значимость, научная новизна. Научно-методический анализ исследуемой проблемы.Теоретические методы Теоретические основы решаемой проблемы. Учебные материалы, эмпирические и теоретические методы исследования Интерпретация результатов эксперимента

Виды исследовательских работ Исследование – наблюдение (лабораторная работа) Исследование описание (анализ понятия, закона) Исследование – конструкция (конструирование камеры-обскуры) Исследование – размышление (экологические проблемы) Исследование физических явлений Сборка экспериментальных установок Исследование истории развития физики Исследовательские физические задачи

Вид исследовательской работы: исследование – анализ понятия Составляющие: оценка значения понятия для науки, техники, миропонимания; содержание понятия, связь с другими понятиями и величинами; формула определения величины; исторические факты становления, развития понятия (величины).

Научный анализ понятия скорости света Оценка значения понятия для науки, техники и миропонимания. Скорость света – одна из фундаментальных констант физики. Изучение скорости света дает выход к вопросам теории относительности; позволяет объяснить явления интерференции и дифракции. Содержание понятия опытное определение скорости света, конечность ее величины; зависимость скорости света в веществе от частоты колебаний (явление дисперсии); независимость скорости света от движения источника света (второй постулат теории относительности); предельность скорости распространения светового сигнала.

Исторические факты становления, развития понятия (величины ) Классификация движений: медленные (или нерелятивистские) и быстрые (или релятивистские движения) Применяя законы Ньютона к медленным движениям тел Солнечной системы, удалось объяснить и предсказать их движения в полном соответствии с наблюдениями.

Групповая и фазовая скорости Графическое изображение световой волны А и Б синусоидальные волны, различной частоты колебаний; В – суммарная волна. Фазовая скорость – скорость перемещения фазы; групповая скорость – скорость движения группы волн («волнового пакета») в пространстве. В случае монохроматической плоской волны, фазовые фронты, имеющие постоянные фазы, перемещаются вдоль оси ОХ со скоростью В СТО всегда Для фазовых скоростей ограничений не существует В курсе физики

Монохроматичность Оценка значения понятия для науки., анализ содержания понятия, связь с другими понятиями и величинами, исторические факты становления данного понятия. Опыт Ньютона с призмой С помощью монохроматоров выделяют пучок света Так как известными средствами не возможно создать бесконечно узкую щель и получить бесконечно разрешение прибора, то и нельзя выделить монохроматическое излучение. Под монохроматическим излучением следует понимать бесконечно длящееся синусоидальное излучение. Монохроматическое излучение - излучение одной какой-либо частоты и постоянной амплитуды. Это понятие является абстракцией.

Монохроматическое излучение - излучение одной какой-либо частоты и постоянной амплитуды Теоретически под монохроматическим излучением следует понимать бесконечно длящееся синусоидальное излучение. Но излучение атомов и молекул происходит в конечное время. Даже волна постоянной частоты и амплитуды, но ограниченное во времени (цуг волны), не будет монохроматической. Такое излучение можно представить в виде набора бесконечно длящихся синусоидальных (монохроматических) колебаний с частотами кратными некоторой частоте v. Причина немонохроматического излучения заключается в том, что в источнике содержится огромное количество излучателей, и они находятся в тепловом движении. Монохроматическое излучение – понятие абстрактное

Рекомендания учителю! Частоту колебаний в видимой части спектра можно характеризовать цветом, однако по ощущению определенного цвета невозможно судить о составе излучения и его частоте. Понятие о цветности излучения следует рекомендовать связывать с частотой колебаний, а не с длиной волны, так как при переходе света из одной среды в другую длина волны изменяется, в то время частота (цвет) остается постоянной.

Когерентность: оценка значения понятия: - содержание понятия, связь с другими понятиями и величинами; - формула определения величины; - исторические факты Когерентными понимают такие источники, которые совершают колебания с одинаковой частотой и с постоянной по времени разностью фаз. Колебания каждой точки среды характеризуются тремя величинами – амплитудой, частотой и фазой Условия: группы волн от источника должны перекрывать друг друга и следовать один за другим через равные промежутки времени

Длина цуга Пусть один атом излучает оранжевый цвет с длиной волны λ= 600 нм. Частота колебаний определяется так: Если, кроме того, известно, что излучение длится, то можно определить число волн в цуге: n = vτ, n = = 5 · 106. Легко вычислить длину цуга: L = n λ, L = 3 м.

Интерференция – это проявление принципа суперпозиции Этот принцип состоит в том, что если линейная система (среда) подвергается двум или нескольким воздействиям, то их результаты складываются (амплитуды – геометрически). Так, две электромагнитной волны проходят через одну и ту же точку пространства, и дальше каждая волна распространяется так, как если бы другой волны не было. В точке встречи напряженности Е1 и Е2 электрических полей обеих волн складываются векторно. При этом волны не взаимодействуют. например, в случае, когда Е1 = - Е2, волны не уничтожают друг друга, хотя в точке встречи волн колебания гасятся. После встречи электромагнитные волны распространяются независимо одна от другой. Принцип суперпозиции позволяет рассматривать сложное колебание как сумму гармонических колебаний. Явление интерференции связано с двумя важными физическими понятиями – монохроматичность и когерентность.

Из истории становления понятия В истории физики применялись различные способы получения когерентных волн. Один из них состоит в том, что излучение от одного и того же источника (атомов) разделяли путем отражения или преломления на два пучка. Второй путь получения когерентных волн – это лазерное излучение, например, излучение от рубинового лазера.

Вид исследовательской работы: исследование – теоретический вывод закона (формулы) - формулирование цели получения вывода из обобщения более высокого порядка (принципа, закона); - оценка его значения для науки, техники, миропонимания: - обращение к фундаментальным идеям, принципам, теориям, истории науки, - преобразование формул, физических величин, связь с другими понятиями и величинами; - анализ полученного соотношения; - опытное подтверждение и примеры практического применения; - границы (условия) применимости закона.

Вывод условия максимумов и минимумов интерференционной картины.. Оценка значения исследовательской работы. Из эксперимента следует, что в среде свет распространяется медленнее, чем в вакууме. Это подтверждает справедливость волнового принципа Гюйгенса, с успехом применяющегося для объяснения преломления и отражения света. Однако необходимо более веские доказательства того, что свет при распространении ведёт себя как волна Любому волновому движению, например, механическим волнам, характерно явление интерференции и дифракции.

Обращение к фундаментальным идеям, принципам, теориям, истории науки Принцип суперпозиции справедлив для полей, описываемых линейными уравнениями, в частности уравнениями Максвелла для электромагнитных волн. Например, две электромагнитной волны проходят через одну и ту же точку пространства, и дальше каждая волна распространяется так, как если бы другой волны не было. В точке встречи напряженности Е1 и Е2 электрических полей обеих волн складываются векторно. При этом волны не взаимодействуют; например, в случае, когда волны не уничтожают друг друга, хотя в точке встречи волн колебания гасятся. После встречи электромагнитные волны распространяются независимо одна от другой.

Пусть эти волны распространяются от двух точечных источников S1 и S2, находящихся на расстоянии l друг от друга. Результат сложения волн будем рассматривать на расстоянии D от источников, много больше l В электромагнитной волне в вакууме напряжённость электрического поля по модулю в системе Гаусса равна магнитной индукции. Рассмотрим сложение волн напряжённости электрического поля. Уравнение бегущей волны имеют одну и ту же форму для волн любой физической природы.

Колебания и происходят вдоль одной прямой:

Анализ полученного соотношения Интенсивность света в данной точке пространства определяется разностью фаз колебаний. Если колебания источников синфазны, то

Дифракция На основе принципа Гюйгенса- Френеля можно определить амплитуды и фазы колебаний, приходящих в данную точку от всех элементов фронта волны, и суммировать их ( амплитуды складываются геометрически). Качественное изучение дифракции в курсе физики требует применение этого принципа. Для упрощения учитываются только фазы составляющих колебаний. Учет амплитуды выходит за пределы общеобразовательного курса.

Дифракция Френеля При упрощенном решении вопроса о дифракции с помощью принципа Гюйгенса- Френеля предполагается, что амплитуда волн, например, в отверстии экрана такая же, как и в отсутствие экрана.

Дифракция Фраунгофера На непрозрачные преграды (или на отверстия) падают параллельные лучи и за этими преградами (или отверстиями) они снова параллельны, т.е. дифракционная картина образуется в бесконечности. Для того, чтобы ее сделать видимой на близком расстоянии от преграды, за последней помещается линза. Линза собирает на экран, установленный в ее фокальной плоскости, все параллельные пучки, направленные под различными углами к главной оптической оси В установке с дифракционной решеткой используется линза, которая «сортирует» параллельные лучи

Линза не вносит дополнительной разности хода между лучами Пусть луч АВ пучка проходит через центр линзы, а луч СВ проходит через более тонкую часть линзы. Так как скорость света в стекле меньше, чем в воздухе, а частота колебаний при переходе из одной среды в другую не изменяется, то на участке МN уложится большее число световых волн, чем на участке PQ. Поэтому второе колебание ( по пути CB) должно опережать по фазе первое колебание ( по пути AB). Однако второе колебание распространяется по более длинному пути (по ломанной линии CPQB), в результате чего должно отставать по фазе от первого колебания. Оказывается, насколько первое колебание отстанет от второго по фазе в стекле, настолько оно опережает по фазе второе колебание в воздухе. Поэтому собранные в фокальной плоскости линзы параллельные лучи имеют такую же разность фаз, как в плоскости MD, перпендикулярной к направлению распространения света до входа в линзу.

Условия наблюдения дифракции. Переход к геометрической оптике В школьной практике при изучении дифракции принято считать, что если ширина щели или экрана D становится сравнимой с длиной волны, то возникает явление дифракции. Если же D >>, то дифракция отсутствует и тогда выполняются законы геометрической оптики. Это требует уточнения. Эффект дифракции зависит от соотношения трех величин: размеров преграды D, расстояния до точки наблюдения R и длины волны, т.е. от соотношения трех величин Рассмотрим следующие три случая. На краях щели любой ширины D всегда происходит дифракция. Если >> - дифракционная картина - узкая область против щели. = - вся область на экране против щели. << - не только поверхность против щели, но и заходит в область геометрической тени При уменьшении круглого отверстия в экране выделить световой луч невозможно

Тематическое планирование «Распространение света» Скорость света. Определение скорости света Интерференция. Когерентность Интерференция в тонких пленках Решение задач. Некоторые применения интерференции Дифракция Дифракционная решетка (лабораторная работа) Решение задач Контрольная работа Демонстрации Интерактивный курс Опыт Юнга Интерференция света в тонких пленках Дифракционное рассеяние света мельчайшими частицами Дифракция от нити, щели.Дифракция от решетки

Измерение скорости света Скорость света впервые удалось измерить датскому ученому О.Рёмеру в 1676 г. Рёмер наблюдал затмение спутника Ио Юпитера. Зная диаметр Земной орбиты и время запаздывания спутника, была рассчитана скорость света. Скорость света оказалась примерно км/с. За одну секунду свет проходит расстояние больше длины земного экватора в 7,5 раза.

Юнг впервые измерил длины волн в различных областях видимого спектра. Если d<< R, то лучи, идущие от щелей S1 и S2 в точку на экране с координатой yт, практически параллельны. Разность хода между ними равна: Угол мал, поэтому. Тогда условие интерференционного максимума можно представить в виде: m = ± 1; ± 2; …. Измерив расстояние d между щелями, расстояние R от щелей до экрана и координату ут интерференционного мак­симума, Юнг рассчитал длины волн излучения фиолетового и красного света (ф = 0,42 мкм, кр = 0,7 мкм):

Интерференция (демонстрация) На рисунке приведен классический опыт по интерференции света, в котором разделение светового потока происходит с помощью зеркала Ллойда. В случае с зеркалом Ллойда когерентными источниками оказываются сам источник S и его мнимое изображение S'.

Ход лучей при интерференции света в тонких пленках

Дифракция

Задача 1(Уровень В, «понимание») Оптическая разность хода волн от двух когерентных источников в некоторой точке экрана 3,015 мкм. Каков будет результат интерференции в этой точке, если длина волны равна: а) 603 нм; б) 670 нм ? Р е ш е н и е. Исходя из условия максимума, определим k:. 3, / 6, = 5. 3, / 6, = 4,5. Для длины волны получилось целое число k=5. Следовательно, в этой точке произойдет усиление света. Для длины волны полученное число k= 4,5 (или количество половин длины волны равно девяти), поэтому в точке будет наблюдаться ослабление света.

Расстояние между двумя точечными когерентными источниками света h = 2 мм. Источники расположены в плоскости, параллельной экрану, на расстоянии 7 м от него. Расстояние между соседними интерференционными полосами на экране равно 2,1 мм. Найдите длину световой волны..