ФІЗИКА. 11 КЛАС

Урок 91 Елементарні частинки

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Які частинки ви знаєте?

Які частинки слід вважати елементарними?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Елементарні частинки

Дотепер ми оперували в основному чотирма частинками: електрон, протон, нейтрон і фотон.

Проблемне питання

• Чи достатньо цих частинок для пояснення всіх спостережуваних явищ в природі?

Для пояснення експериментів з опромінення нейтронами протонів знадобилося припущення про існування мезонів. Ця частинка була «вигадана» японським фізиком Хідекі Юкавою (1907-1981).

Дослідження β-розпаду змусили швейцарського фізика Вольфґанґа Ернста Паулі (1900-1958) у 1930 р. «винайти» частинку-фантом – нейтрино.

У 1928 р. англійський фізик Поль Адрієн Дірак (1902-1984), розв’язуючи задачу про рух електрона зі швидкістю, наближеною до швидкості світла, висловив ідею про можливості існування в природі античастинки електрона – позитрона.

Експериментальне спостереження позитрона відбулося тільки через кілька років після його передбачення: у 1932 р. американський фізик Карл Девід Андерсон (1905-1991) під час дослідження космічного випромінювання спостерігав слід позитрона в камері Вільсона.

Позитрон

• Маса позитрона дорівнює масі електрона, заряд позитрона за модулем дорівнює заряду електрона, але є позитивним.

• Існування позитронів було передбачено в 1928 р. У 1932 р. позитрон був виявлений у складі космічного випромінювання.

• Електрон ( -частинка) і позитрон ( -частинка) можуть утворюватися всередині ядра:

-         електрон утворюється внаслідок перетворення нейтрона – у результаті з’являються протон, електрон і антинейтрино:

-         позитрон утворюється внаслідок перетворення протона – у результаті з’являються нейтрон, позитрон і нейтрино:

• Анігіляція – це взаємодія елементарних частинок і античастинок, внаслідок якої вони перетворюються в інші форми матерії. Наприклад, в разі зіткнення позитрона зі «звичайним» електроном відбувається анігіляція – частинки повністю перетворюються на енергію (зникають із випущенням фотонів).

Елементарна частинка – збірний термін, що стосується мікрооб'єктів в суб'ядерному масштабі, які неможливо розщепити на складові частини.

Як помітив італійський фізик Енріко Фермі, поняття «елементарний» стосується скоріше рівня наших знань, ніж природи частинок. У міру того як розвивалася наука, багато елементарних частинок переходили в розряд неелементарних.

2. Класифікація елементарних частинок

Проблемне питання

• Як здійснити класифікацію елементарних частинок?

Коли кількість відомих елементарних частинок досягла кількох сотень, постала необхідність створити класифікацію частинок. Всі частинки розділили за масою та розбили на три групи:

У першій групі опинилась тільки одна частинка – фотон із нульовою масою.

До другої групи увійшли відносно легкі частинки, які були названі лептонами (від грец. leptos – легкий). Вам відомий представник цієї групи – електрон.

Третя група частинок – найважчих – одержала назву адрони (від грец. hadros – великий, сильний). Представники групи адронів вам добре знайомі – нуклони (протони та нейтрони).

Подальші дослідження показали, що частинки об’єднані в групи не тільки через розбіжності в їхніх масах, а й відповідно до їхньої здатності до фундаментальних взаємодій. В електромагнітній взаємодії беруть участь всі частинки, що мають електричний заряд. Носіями електромагнітної взаємодії є фотони. У слабкій взаємодії беруть участь всі елементарні частинки, окрім фотонів. До адронів відносять частинки, які здатні до сильної взаємодії. Адронів більше, ніж лептонів, але майже всі адрони є нестабільними. Адрони діляться на мезони й баріони.

3. Кварки

Проблемне питання

• Що таке кварки?

Теорія кварків була незалежно запропонована фізиками Маррі Гелл-Манном (народ. 1929 р.) і Джорджем Цвейгом (народ. 1937 р.) в 1964 році. Вчені розробили теорію кварків для пояснення властивостей адронів, на яких проводили дослідження по розсіюванню дуже швидких електронів.

Кварки – елементарні частинки і фундаментальні складові матерії. Кварки об'єднуються, створюючи композитні частинки, адрони, в тому числі й найбільш стабільні серед них протони і нейтрони. Кварки ніколи не спостерігалися в вільному стані; вони можуть бути знайдені тільки в межах адронів, таких як мезони і баріони. Кварки мають різні внутрішні властивості, такі як маса, електричний заряд, кольоровий заряд і спін.

На сьогодні відомо 6 сортів (їх прийнято називати «ароматами») кварків: нижній d (down), верхній u (up), дивний s (strange), чарівний c (charm), красивий b (beauty) і справжній t (truth). Верхній і нижній кварки є найлегшими. Більш важкі кварки швидко перетворюються в верхній і нижній шляхом розпаду. Інші кварки можуть бути отримані при зіткненнях за високих енергій.

Для кожного кварка існує своя античастинка – «антикварк». Позначають атикварки рискою над символом для відповідного кварка, наприклад  для верхнього антикварка.

Проблемне питання

• Чому кварки об’єднуються в адрони?

Відповідно до сучасних уявлень кварки об’єднуються в адрони за допомогою ще одного типу частинок – глюонів (від англ. glue – клей).

Не зазначаючи всіх деталей, звернемо увагу лише на одну особливість кварків: заряд цих частинок не цілий (в елементарних зарядах), а дробовий і дорівнює  або , де е – елементарний заряд. Наприклад, заряд -кварка дорівнює , -кварка – , -кварка – .

4. Майбутнє

Проблемне питання

• Яке майбутнє у розвитку фізики елементарних частинок?

Заповітною мрією більшості видатних фізиків було і залишається створення єдиної теорії – так званої «теорії всього», за допомогою якої можна було б пояснити всі явища у Всесвіті.

В останні роки у фізиці елементарних частинок: створена Стандартна модель, що об'єднує сильну, слабку та електромагнітні взаємодію елементарних частинок. Відкриття бозона Гіґґса (в рамках стандартної моделі «відповідає» за наявність інертної маси в елементарних частинках) її підтверджує, передбачений британським фізиком-теоретиком Пітером Хіггсом (народ. 1929 р.) у 1964 році. Про відкриття було заявлено у 2012 році після аналізу результатів роботи Великого адронного колайдера.

Залишаються не поясненими: природа темної матерії, походження високоенергетичних космічних частинок тощо.

Наука чекає на нові відкриття!

ІV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Що називають елементарною частинкою?

2. Яку частинку називають позитроном? Чим вона відрізняється від електрона? Хто першим предбачив і хто першим спостерігав цю частинку?

3. Які частинки називають лептонами?

4. Які частинки називають адронами?

5. Що таке кварки? Які заряди мають кварки? Назвіть засновників теорії кварків.

VI. Домашнє завдання

Повторити § 28, с. 198 розібрати № 5

Урок  Розв’язування задач

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннями

1. Які процеси відбуваються внаслідок поглинення нейтрона ядром Урану?

2. Опишіть механізм ланцюгової ядерної реакції.

3. Чи може ланцюгова ядерна реакція відбуватися в природному урані? Відповідь обґрунтуйте.

4. Як побудований ядерний реактор? Для чого призначені його основні елементи?

5. Як працює атомна електростанція?

6. Звідки «беруть» енергію зорі?

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Знайдіть ККД атомної електростанції потужністю 500 МВт, якщо щодоби вона витрачає 2,35 кг урану-235. Уважайте, що під час кожного ділення ядра Урану виділяється енергія 200 МеВ.

2. Маса початкового завантаження Урану-235 у реакторі 10 кг. За який проміжок часу початкове завантаження зменшиться на 2%? Потужність реактора постійна й дорівнює 1 МВт. Уважайте, що внаслідок кожного поділу ядра виділяється енергія 200 МеВ.

3. Скільки Урану-235 щодоби витрачається на атомній електростанції потужністю 15 МВт, якщо ККД дорівнює 22 %? Уважайте, що внаслідок кожного поділу ядра виділяється енергія 200 МеВ.

4. Визначте масу Урану-235, яку витрачає за добу реактор атомної електростанції, якщо вихідна електрична потужність відповідного блока електростанції становить 1000 МВт, а його ККД – 30 %. Уважайте, що внаслідок кожного поділу ядра виділяється енергія 200 МеВ.

5. ККД атомної електростанції потужністю 600 МВт дорівнює 28 %. Визначте масу витраченого за добу ядерного пального (Урану-235). Уважайте, що внаслідок кожного поділу ядра виділяється енергія 200 МеВ.

6. Визначте електричну потужність атомної електростанції, що витрачає за добу 440 г ізотопу Урану-235 і має ККД 20 %. Під час ділення одного ядра Урану виділяється 200 МеВ енергії.

IV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

V. Домашнє завдання

Повторити § 28, с. 197 розібрати №3-4

Урок 89 Розв’язування задач

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннями

1. Які процеси відбуваються внаслідок поглинення нейтрона ядром Урану?

2. Опишіть механізм ланцюгової ядерної реакції.

3. Чи може ланцюгова ядерна реакція відбуватися в природному урані? Відповідь обґрунтуйте.

4. Як побудований ядерний реактор? Для чого призначені його основні елементи?

5. Як працює атомна електростанція?

6. Звідки «беруть» енергію зорі?

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Визначте ККД атомної електростанції, потужність якої дорівнює 5 МВт. Станція використовувала 30 г Урану-235 за добу. Уважайте, що внаслідок кожного поділу ядра виділяється енергія 200 МеВ.

2. Яку потужність має атомна електростанція, ККД якої становить 26 %, а щодоби витрачається 150 г ізотопу Урану-235? Уважайте, що внаслідок кожного поділу ядра виділяється енергія 200 МеВ.

3. Атомний підводний човен розвиває потужність 60 МВт. Скільки Урану-235 витрачається у реакторі човна за добу, якщо його ККД дорівнює 16,9 %? Уважайте, що внаслідок кожного поділу ядра виділяється енергія 200 МеВ.

4. На двох блоках Рівненської АЕС встановлено реактори типу ВВЕР-440 (електрична потужність – 440 МВт), а ще на двох блоках – реактори типу ВВЕР-1000 (електрична потужність – 1000 МВт). Скільки енергії (у кВт·год) може виробити Рівненська АЕС за добу, працюючи на повну потужність?

5. Скільки енергії за добу виробляє Запорізька АЕС, якщо один із її блоків перебуває на плановому ремонті, а решта працюють на повну потужність? Теплова потужність кожного реактора на АЕС дорівнює 3000 МВт, ККД –  33,3 %.

IV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

V. Домашнє завдання

Повторити § 28, с. 195 розібрати №1-2

Урок 88 Ланцюгова ядерна реакція поділу ядер Урану. Термоядерні реакції

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Як допомагають дослідження з ядерної фізики забезпечувати людство енергією?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Поділ важких ядер і ланцюгова ядерна реакція

Проблемне питання

• Які процеси відбуваються внаслідок поглинення нейтрона ядром Урану?

Уран-238

Ядро може захоплювати нейтрон, через деякий час один із нейтронів усередині ядра перетворюється на протон, електрон і нейтрино. Електрон і нейтрино вилітають із ядра, а нове ядро має порядковий номер, який на одну одиницю більший за порядковий номер первинного ядра. Саме так були отримані трансуранові елементи (хімічні елементи, розміщені в таблиці Менделєєва за ураном (Z > 92), наприклад Нептуній і Плутоній:

Уран-235

Унаслідок захвату нейтрона ядро збуджується та майже миттєво розпадається (розщеплюється) на два осколки. Під час розщеплення ядра Урану крім осколків поділу вивільняються нейтрони.

Ці вторинні нейтрони можуть спричинити поділ інших ядер Урану, які, у свою чергу, також випустять нейтрони, що здатні викликати поділ наступних ядер, і т. д. Отже, в урановому зразку може відбуватися ланцюгова ядерна реакція поділу.

Ланцюгова ядерна реакція – це реакція поділу важких ядер, під час якої утворюються нейтрони, необхідні для подальшого протікання цієї реакції.

Ланцюгова ядерна реакція супроводжується виділенням величезної кількості енергії. Під час поділу одного ядра Урану-235 вивільняється близько 200 МеВ енергії.

Проблемне питання

• Як дізнатися, яка енергія вивільняється під час будь-якої ядерної реакції?

Енергія виходу ядерної реакції – енергія, яка виділяється або поглинається під час реакції.

Дефект маси ядерної реакції – це різниця між сумою мас частинок до реакції  та сумою мас частинок після реакції .

Проблемне питання

• Як здійснити ланцюгову ядерну реакцію?

Гіпотеза Фермі: під час поділу ядра Урану повинні утворюватися нейтрони, які можуть знову захопитися ядрами Урану, тому можлива ланцюгова ядерна реакція.

Проблемне питання

• Чому це не спостерігалося на дослідах з природним ураном?

Природний Уран складається з двох радіонуклідів:  і .

Уран-235 ділиться під впливом як швидких, так і повільних нейтронів (краще під впливом повільних).

Уран-238 ділиться під впливом тільки частини швидких нейтронів (він майже не захоплює повільні нейтрони, а 80 % швидких нейтронів захоплює без ділення). Більшість нейтронів, вивільнених під час розпаду, є швидкими, тому, якщо вони і захоплюються ядрами Урану-238, вторинні нейтрони майже не з’являються.

Проблемне питання

• Що необхідно зробити, щоб реакція все ж таки відбулася?

Щоб реакція відбулася слід:

- збагачувати природний уран ізотопом ;

- і (або) сповільнювати нейтрони.

Проблемне питання

• Чи потрібно ще щось, щоб реакція відбулася?

За невеликої маси зразка ланцюгова ядерна реакція не розвинеться, адже більшість нейтронів вилетить із зразка, так і не зіштовхнувшись з ядром. Якщо збільшувати масу зразка, то кількість нейтронів, що вступає в реакцію поділу, буде збільшуватися, а з досягненням певної критичної маси почне розвиватися ланцюгова ядерна реакція.

Критична маса – це мінімальна кількість речовини, що ділиться, яка потрібна для початку самопідтримуваної ланцюгової реакції поділу.

Найменша критична маса для чистого урану  становить близько 50 кг (куля діаметром 17 см), а для чистого плутонію  – 11 кг (куля діаметром 10 см)

2. Ядерний реактор

Проблемне питання

• Яким чином можна перетворити ядерну енергію на інші її види (теплову, електричну)?

Ядерний реактор – пристрій, призначений для здійснення керованої ланцюгової реакції поділу, яка завжди супроводжується виділенням енергії.

Керована ланцюгова ядерна реакція відбувається в активній зоні реактора. ТВЕЛи пронизують всю активну зону реактора і занурені в теплоносій, який часто слугує також сповільнювачем нейтронів. Продукти поділу нагрівають оболонки ТВЕЛів, і ті передають енергію теплоносію.

Отримана енергія перетворюється далі на електричну подібно до того, як це відбувається на звичайних теплових електростанціях.

Щоб керувати ланцюговою ядерною реакцією та унеможливити ймовірність вибуху, використовують регулювальні стрижні, виготовлені з матеріалу, що добре поглинає нейтрони. Так, якщо температура в реакторі збільшується, стрижні автоматично заглиблюються в проміжки між ТВЕЛами; у результаті кількість нейтронів, що вступають у реакцію, зменшується і ланцюгова реакція сповільнюється.

3. Термоядерна реакція

Проблемне питання

• Що буде якщо взяти ядра ізотопів легких елементів, наприклад ядро Дейтерію і ядро Тритію та їх з’єднати?

Якщо зблизити ядра Дейтерію  і Тритію , унаслідок їх об’єднання виділіться 17,6 МеВ енергії (3,5 МеВ на кожний нуклон), оскільки утворюється ядро Гелію  з більшою питомою енергією зв’язку:

Термоядерний синтез – це реакція злиття легких ядер у більш важкі, яка відбувається за дуже високих температур (понад 107 °С) і супроводжується виділенням енергії.

Високі температури, тобто великі кінетичні енергії ядер, потрібні для того, щоб подолати сили електричного відштовхування ядер (однойменно заряджених частинок).

У природі термоядерні реакції відбуваються в надрах зір, де ізотопи Гідрогену перетворюються на Гелій. Так, за рахунок термоядерних реакцій, що відбуваються в надрах Сонця, воно щосекунди випромінює в космічний простір 3,8·1026 Дж енергії.

4. Атомна енергетика України

В Україні працюють чотири атомні електростанції:

Запорізька АЕС – найбільша атомна електростанція Європи: 6 атомних енергоблоків потужністю 1000 МВт кожен.

Рівненська АЕС має 4 атомні енергоблоки загальною потужністю 2835 МВт.

Південно-Українська АЕС має 3 атомні енергоблоки потужністю 1000 МВт кожен.

Хмельницька АЕС має 2 атомні енергоблоки потужністю 1000 МВт кожен.

АЕС України: діє 15 атомних енергоблоків; загальна потужність 13 835 МВт; на атомні електростанції припадає близько половини електроенергії, що виробляється в країні; АЕС обслуговуються багатотисячними колективами висококваліфікованих фахівців.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Визначте енергетичний вихід ядерної реакції, в результаті якої вперше було виділено нейтрон.

3. Яка кількість енергії виділиться під час поділу ядер усіх атомів Урану-235, які містяться в 1,95 кг урану? Уважайте, що внаслідок кожного поділу ядра виділяється енергія 200 МеВ.

4. Яку масу урану потрібно витратити, щоб під час поділу ядер усіх атомів Урану-235 виділилася енергія 6,2·1014 Дж? Уважайте, що внаслідок кожного поділу ядра виділяється енергія 200 МеВ.

5. Яка маса Урану-235 знадобиться, щоб за рахунок енергії поділу ядер атомів нагріти 10 000 т води на 10 °С? Уважайте, що внаслідок кожного поділу ядра виділяється енергія 200 МеВ.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Які процеси відбуваються внаслідок поглинення нейтрона ядром Урану?

2. Опишіть механізм ланцюгової ядерної реакції.

3. Чи може ланцюгова ядерна реакція відбуватися в природному урані? Відповідь обґрунтуйте.

4. Як побудований ядерний реактор? Для чого призначені його основні елементи?

5. Як працює атомна електростанція?

6. Звідки «беруть» енергію зорі?

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 42, Вправа № 42 (2, 3)

Урок 87 Експериментальна робота № 9. Дослідження треків заряджених частинок за фотографіями

Мета уроку:

Навчальна. У процесі дослідницької діяльності формувати вміння учнів аналізувати фотографії із зображеннями треків заряджених частинок, отриманих за допомогою камери Вільсона, та ідентифікувати ці частинки.

Розвивальна. Сприяти: розвитку спостережливості, уваги, пам’яті, уяви, мислення; виробленню звички до планування своїх дій; формуванню вміння самостійно контролювати проміжні і кінцеві результати роботи;   формуванню вміння організовувати своє робоче місце.

Виховна. Виховувати в учнів охайність під час проведення експерименту, дбайливе ставлення до лабораторного обладнання; виховувати учнів працювати в парах та групах.

Тип уроку: урок застосування знань, умінь і навичок. 

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І.  ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ

III. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IV. ВИКОНАННЯ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЇ РОБОТИ №9

Тема. Дослідження треків заряджених частинок за фотографіями.

Мета: навчитися аналізувати фотографії із зображенням треків заряджених частинок, отриманих за допомогою камери Вільсона, та ідентифікувати ці частинки.

Обладнання: фотографія треків заряджених частинок, аркуш кальки, косинець.

Хід роботи

Підготовка до експерименту

1. Згадайте, як визначають модуль і напрямок сили, з якою магнітне поле діє на рухому заряджену частинку (сили Лоренца).

2. Перенесіть треки І і II на аркуш кальки (усі необхідні позначення, зображення та побудови слід виконувати саме на ньому).

Експеримент

Суворо дотримуйтесь інструкції з безпеки.

Результати вимірювань і обчислень відразу заносьте до таблиць.

1. Розгляньте фотографію треків заряджених частинок, отриманих за допомогою камери Вільсона (інструкція фото в підручнику)

1) укажіть напрямки початкових швидкостей руху частинок І і II, яким відповідають треки І і II;

2) з’ясуйте, як змінюється товщина кожного треку – від початку до кінця пробігу частинки.

2. Знаючи, що частинка І ідентифікована як протон і що обидві частинки рухаються перпендикулярно до вектора магнітної індукції магнітного поля, створеного в камері, визначте:

1) знак заряду частинки II;

2) напрямок вектора магнітної індукції.

3. Урахувавши масштаб, визначте радіуси  і  треків на початку пробігу частинок, для чого 

1) на зображенні треку накреслить дві хорди;

2) до кожної хорди поставте серединний перпендикуляр і позначте точку  перетину цих перпендикулярів;

3) виміряйте відстань  від точки  до початку треку (радіус кривизни).

Опрацювання результатів експерименту

1. За даними таблиці 2 визначте питомий заряд частинки І.

Нагадуємо, що частинка І ідентифікована як протон.

2. Обчисліть питомий заряд частинки II.

3. Знаючи питомий заряд частинки II, ідентифікуйте її: визначте, ядром якого елемента є ця частинка.

Аналіз експерименту та його результатів

Проаналізуйте результати дослідження треків заряджених частинок. Сформулюйте висновок.

Творче завдання

Проведіть додаткові вимірювання та визначте, у скільки разів зменшилася кінетична енергія протона за час пробігу в камері Вільсона.

VІ. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VIІ. Домашнє завдання

Повторити § 41

Урок 86 Отримання та застосування радіонуклідів. Методи реєстрації іонізуючого випромінювання

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Як змусити ядро перетворитися на інше ядро?

Які ядра при цьому можна отримати, як їх ідентифікувати і де застосувати?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Ядерні реакції

Ядерна реакція – це перетворення атомних ядер під час їх взаємодії з елементарними частинками або іншими ядрами.

Ядерні реакції протікають таким чином: ядро захоплює частинку (або інше ядро), поглинає їхню енергію, переходить у нестійкий стан та розпадається.

Під час будь-яких ядерних реакцій виконуються закони збереження:

•   закон збереження електричного заряду;

•   закон збереження енергії-маси;

•   закон збереження імпульсу;

•   закон збереження масового числа.

У 1919 р. Ернест Резерфорд здійснив першу ядерну реакцію, бомбардуючи азотну мішень α-частинками, і відкрив протон (р):

Перша ядерна реакція на швидких протонах була здійснена в лабораторії Е. Резерфорда в 1932 р.: унаслідок опромінення літію швидкими протонами вдалося розщепити ядро атома Літію на дві α-частинки:

В 1932 р. Джеймс Чедвік відкрив нейтрон (n):

2. Одержання та використання радіоактивних ізотопів

Радіоактивні ізотопи – це різновиди атомів того самого хімічного елемента, ядра яких можуть довільно перетворюватися на ядра інших елементів із випромінюванням мікрочастинок і γ-променів.

Перший штучний радіоактивний ізотоп – ізотоп Фосфору  – одержало подружжя Ірен і Фредерік Жоліо-Кюрі в 1934 р. Опромінюючи алюміній α-частинками, вони спостерігали випромінювання нейтронів:

Одночасно з випромінюванням нейтронів випромінювалися і позитрони. Наявність позитронів означала, що отримане ядро Фосфору-30 було -радіоактивним:

Зараз для кожного хімічного елемента за допомогою ядерних реакцій одержані штучні радіоактивні ізотопи, і зазвичай вони є -радіоактивними.

Приклади використання радіоактивних ізотопів:

1. Використання радіоактивних ізотопів як індикаторів. Радіоактивність є своєрідною міткою, за допомогою якої можна виявити наявність елемента, простежити за його «поведінкою» під час фізичних і біологічних процесів.

Для покращення якості добрива з'ясовують, як його засвоюють рослини. Для цього до добрива додають радіоактивний ізотоп, а потім досліджують рослини на радіоактивність.

За вмістом -радіоактивного Карбону , період піврозпаду якого 5700 років, можна визначити вік археологічних знахідок: після загибелі дерева, тварини тощо кількість β-розпадів зменшується вдвічі кожні 5700 років.

2. Використання радіоактивних ізотопів як джерел γ-випромінювання. За допомогою γ-випромінювання знищують мікроби (γ-стерилізація), виявляють дефекти всередині металів (γ-дефектоскопія), лікують онкологічні захворювання.

3. Використання радіоактивних ізотопів як джерел ядерної енергії. Як паливо для ядерних реакторів широко використовують Плутоній, атоми якого утворюються внаслідок захоплення нейтрону ядром Урану-238:

3. Пристрої для реєстрації йонізуючого випромінювання

Загальний принцип реєстрації йонізуючого випромінювання полягає в реєстрації дії, яку чинить це випромінювання.

Метод фотоемульсій. Заряджена частинка, рухаючись у фотоемульсії, руйнує молекули бромистого срібла на своєму шляху. Під час проявлення в змінених кристалах утворюються «зерна» металевого срібла – в шарі фотоемульсії проступають сліди (треки) первинної частинки та всіх заряджених частинок, що виникли внаслідок ядерних взаємодій. За товщиною і довжиною треків можна визначити заряди частинок та їхню енергію.

Сцинтиляційний лічильник. Сцинтиляція – це процес перетворення кінетичної енергії швидкої зарядженої частинки на енергію світлового спалаху. Саме такі спалахи й реєструють сцинтиляційними лічильниками.

Камера Вільсона. Камера Вільсона – це трековий детектор елементарних заряджених частинок, в якому трек (слід) частинки утворює ланцюг дрібних крапель рідини уздовж траєкторії її руху. Вона являє собою ємність, заповнену парою спирту або ефіру. Коли поршень різко опускають, то внаслідок адіабатного розширення пара охолоджується і стає перенасиченою. Коли в перенасичену пару потрапляє заряджена частинка, на своєму шляху вона йонізує молекули пари – отримані йони стають центрами конденсації. Ланцюжок крапель сконденсованої пари, який утворюється вздовж траєкторії руху частинки (трек частинки), знімають на камеру або фотографують.

Бульбашкова камера. Бульбашкова камера – це прилад для реєстрації слідів (треків) швидких заряджених йонізуючих частинок, дія якого заснована на закипанні перегрітої рідини уздовж траєкторії руху частинки. Принцип її роботи подібний до камери Вільсона, а відмінність полягає в тому, що робочим тілом у бульбашковій камері є перегріта рідина: йони, які виникають уздовж траєкторії руху частинки, стають центрами кипіння – утворюється ланцюжок бульбашок.

Газорозрядний лічильник (лічильник Ґейґера – Мюллера) і йонізаційна камера працюють за одним принципом: робоче тіло – газ – розміщено в електричному полі з високою напругою; заряджена частинка, що пролітає крізь газ, йонізує його, і в пристрої виникає газовий розряд.

У деяких йонізаційних камерах уздовж траєкторії руху частинки спостерігається виникнення стримерів – «згустків» газового розряду, тому такі камери є трековими детекторами. В інших видах йонізаційних камер і в газорозрядних лічильниках фіксується імпульс струму – це імпульсні детектори. Саме імпульсними є детектори дозиметрів – приладів для вимірювання дози йонізуючого випромінювання, отриманого приладом за деякий інтервал часу.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

2. Під час опромінення мішені протонами утворюється Магній-24 і вилітають α-частинки. Запишіть рівняння ядерної реакції, що відбувається.

3. У результаті реакції ізотопу Алюмінію-27 і Вуглецю-12 утворяться α-частинка, нейтрон і ядро ізотопу деякого елемента. Ядро якого елемента утворилося? Запишіть цю ядерну реакцію.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Що називають ядерною реакцією?

2. Хто і коли здійснив першу ядерну реакцію?

3. Які відомі вам закони збереження справджуються під час ядерних реакцій?

4. Хто першим отримав штучний радіоактивний ізотоп?

5. Наведіть приклади використання природних і штучних радіоактивних ізотопів.

6. Які прилади для вимірювання та реєстрації радіаційного випромінювання ви знаєте? Який принцип покладено в основу роботи цих приладів?

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 41, Вправа № 41 (2-4)

Урок 85 Експериментальна робота № 8. Моделювання радіоактивного розпаду

Тип уроку: урок застосування знань, умінь і навичок. 

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І.  ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ

III. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IV. ВИКОНАННЯ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЇ РОБОТИ №8

Тема. Моделювання радіоактивного розпаду.

Мета: змоделювавши радіоактивний розпад, перевірити на моделі закон радіоактивного розпаду.

Обладнання: 128 однакових монет, два паперові (пластикові) стакани, таця, кольорові олівці (ручки), міліметровий папір.

Хід роботи

Опис моделі

Розпад того чи іншого ядра – подія випадкова. Такою самою випадковою подією є випадання «герба» або «цифри» після кидка монети. Тому для моделювання радіоактивного розпаду використаємо таку модель.

Ядра в радіонуклідному зразку змоделюємо монетами в паперовому стакані: нехай ядру, що не розпалося, відповідає монета, на якій випаде «герб»; ядру, що розпалося, – монета, на якій випаде «цифра». Тоді кожен кидок купи монет відповідатиме періоду піврозпаду  (часу, за який розпадається половина ядер радіонукліда в зразку), а кількість  кидків – кількості періодів піврозпаду, тобто часу  спостереження: .

Експеримент

Суворо дотримуйтесь інструкції з безпеки.

Результати вимірювань і обчислень відразу заносьте до таблиць.

ВІДЕО ЕКСПЕРИМЕНТ : https://www.youtube.com/watch?v=V_rqLshWFgo

https://www.youtube.com/watch?v=YHUBMd3EZ5g

1. Покладіть 128 монет у паперовий стакан. Перемішайте монети в паперовому стакані й висипте їх на тацю. Полічіть число монет, на яких випав «герб» (тобто число ядер, що не розпалися), і покладіть їх у стакан. Монети, на яких випала «цифра» (тобто ядра, що розпалися), покладіть в інший стакан та відставте його.

2. Перемішайте монети, на яких випав «герб», висипте їх на тацю і знову полічіть число монет, на яких випав «герб».

3. Повторюйте цей дослід, доки не залишиться одна монета з «гербом», але не більше ніж ще 6 разів. (Таким чином, усього ви повинні зробити максимум 8 кидків.)

4. Повторіть серію кидків (дії, описані в пунктах 1-2) ще 2 рази.

Аналіз експерименту та його результатів

За результатами експерименту сформулюйте висновок, у якому поясніть, чому побудовані графіки не збігаються. Це є закономірністю чи використано недосконалу модель? Чи мають місце обидві причини?

Творче завдання

З’ясуйте, як вплине на якість моделі процесу радіоактивного розпаду, використаної в роботі, збільшення кількості монет у 3 рази; зменшення кількості монет у 3 рази.

VІ. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VIІ. Домашнє завдання

Виконати л.р. до 19.04

ВІДЕО ЕКСПЕРИМЕНТ : https://www.youtube.com/watch?v=V_rqLshWFgo

https://www.youtube.com/watch?v=YHUBMd3EZ5g

Урок 84 Розв’язування задач

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Активність радіоактивного елемента зменшилася в 4 рази за 8 днів. Який період піврозпаду цього елемента?

2. Який період піврозпаду радіонукліда, якщо за 12 год у середньому розпадається 7500 атомів із 8000 його атомів?

3. Період піврозпаду радіонукліда дорівнює 20 хв. Через який час у зразку масою 4 г залишиться 500 мг даного радіонукліда?

IV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

V. Домашнє завдання

Повторити § 40, Вправа № 40 (5)

Урок 83 Розв’язування задач

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннями

1. Як було відкрито явище радіоактивності?

2. Наведіть приклади природних радіоактивних елементів.

3. Опишіть дослід із вивчення природи радіоактивного випромінювання.

4. Наведіть означення радіоактивності.

5. Які види радіоактивного випромінювання ви знаєте? Якою є їхня фізична природа? Звідки в ядрі беруться електрони?

6. Як захиститися від радіоактивного випромінювання?

7. Що відбувається з ядром атома під час випромінювання α-частинки? β-частинки?

8. Дайте означення періоду піврозпаду.

9. Що таке активність радіоактивного джерела? Чи змінюється вона з часом?

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Є 109 атомів радіоактивного ізотопу Йоду , період піврозпаду якого 25 хв. Яка приблизна кількість ядер залишиться через 50 хв?

2. Деяка маса радіоактивного Радію містить 16ꞏ109 атомів. Скільки атомів розпадеться за 3200 років, якщо період піврозпаду Радію – 1600 років?

3. Період піврозпаду Йоду-131 дорівнює 8 діб. Скільки відсотків від початкової кількості атомів Йоду-131 залишиться через 24 доби?

4. Період піврозпаду Селену-75 дорівнює 120 діб. Скільки відсотків атомів цього нукліда розпадеться за 840 діб?

5. Кількість Радону зменшилася у 8 разів за 11,4 доби. Чому дорівнює період напіврозпаду Радону?

IV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

V. Домашнє завдання

Повторити § 40, Вправа № 40 (3, 4)

Урок 82 Радіоактивність. Основний закон радіоактивного розпаду

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Яка будова атома?

Чи може атом одного елементу перетворитися на атом іншого елементу?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Історія відкриття радіоактивності

Природну радіоактивність відкрив Анрі Беккерель (1852 – 1908) у 1896 р., який встановив, що сіль Урану сама, без впливу зовнішніх факторів, випускає невидиме випромінювання, яке засвічує фотоплівку, загорнуту в чорний папір, та йонізує повітря. Пізніше таке випромінювання назвуть радіоактивним випромінюванням.

Дослідження радіоактивного випромінювання продовжили подружжя Марія Склодовська-Кюрі (1867–1934) та П’єр Кюрі (1859–1906). Вони виявили радіоактивні властивості у Торію та відкрили нові радіоактивні елементи – Полоній та Радій (1898 р.).

2. Склад радіоактивного випромінювання

Досліди з вивчення природи радіоактивного випромінювання показали, що радіоактивні речовини можуть випромінювати промені трьох видів. На рисунку зображено схему одного з таких дослідів: пучок радіоактивного випромінювання потрапляє спочатку в сильне магнітне поле постійного магніту, а потім на фотопластинку. Після проявлення фотопластинки на ній чітко видно три темні плями.

α-випромінювання – це потік ядер атомів Гелію .

Захист: затримуються аркушем паперу завтовшки 0,1 мм.

β-випромінювання:

β–-випромінювання – це потік електронів .

Захист: затримуються листом алюмінію завтовшки 1 мм.

β+-випромінювання – це потік позитронів .

Захист: затримуються листом алюмінію завтовшки 1 мм.

γ-випромінювання – це електромагнітні хвилі надзвичайно високої частоти (понад 1018 Гц)

Захист: затримується шаром бетону завтовшки декілька метрів.

3. Правила заміщення

Радіоактивність – здатність ядер радіонуклідів довільно перетворюватися на ядра інших елементів із випромінюванням мікрочастинок.

Правила заміщення:

1. Під час α-розпаду кількість нуклонів у ядрі зменшується на 4, протонів – на 2, тому утворюється ядро елемента, порядковий номер якого на 2 одиниці менший від порядкового номера вихідного елемента.

Під час α-розпаду материнське ядро спонтанно розпадається на дві частини: α-частинку і дочірнє (нове) ядро

2. Під час β–-розпаду кількість нуклонів у ядрі не змінюється, при цьому кількість протонів збільшується на 1, тому утворюється ядро елемента, порядковий номер якого на одиницю більший за порядковий номер вихідного елемента.

Під час β–-розпаду один із нейтронів материнського ядра перетворюється на протон, електрон й електронне антинейтрино: ; електрон і антинейтрино випромінюються, протон залишається в ядрі (утворюється нове ядро)

3. Під час β+-розпаду кількість нуклонів у ядрі не змінюється, при цьому кількість протонів зменшується на 1, тому утворюється ядро елемента, порядковий номер якого на одиницю менший за порядковий номер вихідного елемента.

Під час β+-розпаду один із протонів материнського ядра перетворюється на нейтрон, позитрон й електронне нейтрино: ; позитрон і нейтрино випромінюються, нейтрон залишається в ядрі (утворюється нове ядро)

4. Період піврозпаду

Проблемні питання

• Чи можна дізнатися, яке саме ядро в певній радіоактивній речовині розпадеться першим? Яке буде наступним? Яке розпадеться останнім?

Фізики стверджують, що дізнатися про це неможливо: розпад того чи іншого ядра радіонукліда – подія випадкова. Разом із тим поведінка радіоактивної речовини в цілому підлягає чітко визначеним закономірностям.

Якщо взяти закриту скляну колбу, що містить певну кількість Радону-220, то виявиться, що приблизно через 56 с кількість радону в колбі зменшиться вдвічі. Ще через 56 с із решти атомів знову залишиться половина і т. д. Отже, зрозуміло, чому інтервал часу 56 с був названий періодом піврозпаду Радону-220.

Період піврозпаду  – це фізична величина, що характеризує радіонуклід і дорівнює часу, протягом якого розпадається половина наявної кількості ядер даного радіонукліда.

5. Активність радіоактивного джерела

Проблемне питання

• Якщо кількість атомів Урану-238 і Радію-226 є однаковою, з якого зразка за 1 с вилетить більше α-частинок?

Періоди піврозпаду даних радіонуклідів відрізняються майже у 3 млн разів, за той самий час у зразку радію відбудеться набагато більше α-розпадів, ніж у зразку урану.

Активність радіоактивного джерела – це фізична величина, яка чисельно дорівнює кількості розпадів, що відбуваються в певному радіоактивному джерелі за секунду.

Одиниця активності в СІ – бекерель.

1 Бк – це активність такого радіоактивного джерела, в якому за 1 с відбувається 1 акт розпаду

Позасистемна одиниця активності – кюрі (Кі):

Якщо зразок містить атоми лише одного радіонукліда, то активність цього зразка можна визначити

N – кількість атомів радіонукліда в зразку на даний час

λ – стала радіоактивного розпаду радіонукліда

З плином часу в радіоактивному зразку кількість ядер радіонуклідів, що не розпалися, зменшується, відповідно й зменшується й активність зразка.

Основний закон радіоактивного розпаду:

  кількість ядер радіонукліда, що залишились у зразку через час ;

  початкова кількість ядер;  – період піврозпаду;  – час розпаду.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Ядро Радону  випустило α-частинку. В ядро ​​якого елемента перетворилося ядро ​​Радону?

2. Ядро якого елемента утворилося з ядра ізотопу Кобальту  після випускання β-частинки?

3. Визначте зарядове і масове число ізотопу, який вийде із Торію  після трьох α- і двох β-перетворень.

5. Скільки α- і β-частинок випускає ядро ​​Урану , перетворюючись в ядро ​​Вісмуту ?

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Як було відкрито явище радіоактивності?

2. Наведіть приклади природних радіоактивних елементів.

3. Опишіть дослід із вивчення природи радіоактивного випромінювання.

4. Наведіть означення радіоактивності.

5. Які види радіоактивного випромінювання ви знаєте? Якою є їхня фізична природа? Звідки в ядрі беруться електрони?

6. Як захиститися від радіоактивного випромінювання?

7. Що відбувається з ядром атома під час випромінювання α-частинки? β-частинки?

8. Дайте означення періоду піврозпаду.

9. Що таке активність радіоактивного джерела? Чи змінюється вона з часом?

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 26,27 , с. 187 рис. 27.1 , с. 188 таб. 27.1  , с. 192 знаю, розумію..№6 (письмово)

Урок 81 Розв’язування задач

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннями

1. Із яких частинок складається атомне ядро?

2. Як визначити кількість протонів і нейтронів у ядрі? Наведіть приклад.

3. Дайте означення нукліда.

4. Які нукліди називають ізотопами? Наведіть приклади.

5. Який тип взаємодії забезпечує утримання нуклонів у ядрі атома?

6. Дайте означення ядерних сил, назвіть їхні властивості.

7. Що таке дефект мас і як його визначити?

8. Дайте означення енергії зв’язку. Як її обчислити?

9. Охарактеризуйте питому енергію зв’язку як фізичну величину.

10. Чому під час злиття легких ядер і під час поділу важких вивільняється енергія?

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Визначте дефект мас ядра Нітрогену ,

2. Визначте енергію зв’язку ядра Кобальту ,

3. Визначте питому енергію зв’язку ядра Кальцію ,

IV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

V. Домашнє завдання

Повторити § 26,  с. 185 №4-6

Урок 80 Протонно-нейтронна модель атомного ядра. Ядерні сили. Енергія зв’язку атомних ядер

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Із яких частинок складається атом? атомне ядро?

Які сили існують у ядрі?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Будова атомного ядра

Атомне ядро складається із частинок двох видів:

-         протони (мають позитивний електричний заряд);

-         нейтрони (не мають заряду).

Нуклони – це протони й нейтрони, що входять до складу ядра атома.

Нуклонне (масове) число  – це сумарна кількість протонів і нейтронів в атомі.

Зарядове (протонне) число  – це кількість протонів у ядрі.

Кількість нейтронів  у цьому ядрі: .

Нуклід – це вид атомів, який характеризується певним значенням зарядового числа та певним значенням масового числа.

Ізотопи – це різновиди атомів того самого хімічного елемента, ядра яких містять однакове число протонів, але різну кількість нейтронів.

2. Ядерні сили

Проблемне питання

• Яким чином у складі одного ядра і на дуже близькій відстані один від одного утримуються протони, адже однойменно заряджені частинки відштовхуються?

Ядерні сили – це сили, які діють між протонами й нейтронами в ядрі та забезпечують існування атомних ядер.

Основні властивості ядерних сил:

1) є дуже потужними: вони у 100-1000 разів більші за електростатичні сили відштовхування двох протонів на близьких відстанях (приблизно 10–15 м).

2) є тільки силами притягання;

3) є близькодіючими: вимірювання показали, що ядерні сили між нуклонами виявляються лише на відстанях, які приблизно дорівнюють розмірам нуклона (10–15 м);

4) не залежать від заряду: на однаковій відстані сили, що діють між двома протонами, між двома нейтронами або між протоном і нейтроном, є однаковими;

5) мають властивість насичення: нуклон виявляється здатним до ядерної взаємодії одночасно лише з невеликою кількістю розташованих поряд нуклонів.

3. Енергія зв'язку атомного ядра

Проблемне питання

• Яка енергія зв’язку між нуклонами у ядрі атома?

Енергія зв'язку атомного ядра  – це енергія, яка необхідна для повного розщеплення ядра на окремі нуклони.

Проблемне питання

• Як розрахувати енергію зв'язку атомного ядра?

Ретельні вимірювання довели, що маса будь-якого ядра менша від суми мас нуклонів, із яких це ядро складається

Дефект мас – це різниця маси нуклонів, з яких складається ядро, і маси ядра.

Під час утворення ядра маса системи зменшується, то енергію, яка виділиться під час утворення ядра, а отже, й енергію зв’язку можна визначити за формулою:

У ядерній фізиці незручно використовувати одиниці СІ (маси та енергії частинок є дуже малими), тому зазвичай масу частинок подають в атомних одиницях маси

4. Питома енергія зв'язку атомного ядра

Проблемне питання

• Як зрозуміти, чому одні ядерні реакції відбуваються з поглинанням енергії, а під час інших енергія, навпаки, виділяється?

Питома енергія зв'язку  – це фізична величина, яка характеризує ядро певного нукліда й чисельно дорівнює енергії зв'язку, що припадає на один нуклон ядра.

Унаслідок і реакції поділу, і реакції синтезу утворюються ядра з більшою питомою енергію зв’язку: на один нуклон припадає більший дефект мас – маса, що залишилась, перетворюється на енергію.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Скільки протонів і скільки нейтронів міститься в ядрах атомів Молібдену , Ренію , Дубнію ?

2. Як визначити кількість електронів в атомі?

Атом є електрично нейтральним: сумарний заряд протонів у ядрі дорівнює сумарному заряду електронів, що розташовані навколо ядра. Оскільки заряд протона за модулем дорівнює заряду електрона, то зрозуміло, що в атомі кількість протонів дорівнює кількості електронів.

3. У ядрі атома Аргентуму 47 протонів і 108 нейтронів. Скільки електронів у цьому атомі?

В атомі кількість протонів дорівнює кількості електронів тому в атомі Брому міститься 47 електронів. 

4. У ядрі атома Цирконію міститься 91 частинка. Навколо ядра рухаються 40 електронів. Скільки в ядрі цього атома протонів і нейтронів?

Оскільки в атомі кількість протонів дорівнює кількості електронів

5. У ядрі атома певного хімічного елемента 31 протон і 39 нейтронів. Що це за елемент?

Галій

6. Чим відрізняються ядра ізотопів Феруму: ?

Ядра ізотопів Феруму відрізняються кількістю нейтронів.

7. За діаграмою залежності питомої енергії зв’язку від масового числа визначте, виділенням чи поглинанням енергії буде супроводжуватися розпад ядра, що складається з 240 нуклонів. Відповідь обґрунтуйте.

Якщо ядро, що має 240 нуклонів, розпадеться на два уламки, то їх питома енергія зв’язку зросте, отже розпад ядра буде супроводжуватися виділенням енергії.

8. Визначте дефект мас ядра ізотопу Калію ,

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Із яких частинок складається атомне ядро?

2. Як визначити кількість протонів і нейтронів у ядрі? Наведіть приклад.

3. Дайте означення нукліда.

4. Які нукліди називають ізотопами? Наведіть приклади.

5. Який тип взаємодії забезпечує утримання нуклонів у ядрі атома?

6. Дайте означення ядерних сил, назвіть їхні властивості.

7. Що таке дефект мас і як його визначити?

8. Дайте означення енергії зв’язку. Як її обчислити?

9. Охарактеризуйте питому енергію зв’язку як фізичну величину.

10. Чому під час злиття легких ядер і під час поділу важких вивільняється енергія?

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 26, с. 185 №1-3 письмово

Урок 79 Квантово-оптичні генератори (лазери)

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Що таке квантові генератори та де їх застосовують?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Спонтанне і вимушене випромінювання

Час життя атома у збудженому стані зазвичай є дуже нетривалим і становить 10–9–10–10 с, після чого атом «самостійно» (спонтанно) повертається в основний стан із випромінюванням фотонів (або фотона) чітко визначених частот.

Спонтанне випромінювання – це випромінювання, що випускається внаслідок спонтанного переходу атома з одного стану в інший.

Спонтанне випромінювання некогерентне, бо кожен атом починає й закінчує випромінювати незалежно від інших.

У деяких випадках перехід електрона з верхнього енергетичного рівня на нижній із випромінюванням фотона може відбуватися не тільки спонтанно, але й вимушено – під впливом зовнішнього електромагнітного поля.

Індуковане (вимушене) випромінювання – це випромінювання, що випускається внаслідок вимушеного (під впливом зовнішньої електромагнітної хвилі) переходу атома зі збудженого стану в основний.

Індуковане випромінювання монохроматичне, когерентне, поляризоване, практично не розсіюється (можна отримати дуже вузький пучок світла).

Уже зазначалося, що атом перебуває у збудженому стані дуже короткий час.

Метастабільний стан – це стан при якому атоми речовини мають збуджені стани, в яких вони можуть перебувати протягом доволі тривалого часу, порядку 10–3 с.

Індуковане випромінювання таких атомів спричинило появу принципово нового типу генераторів світла – квантових генераторів.

2. Квантовий генератор

Проблемні питання

• Як працює квантовий генератор?

Квантовий генератор – це джерело електромагнітних хвиль, дія якого будується на явищі вимушеного випромінювання.

Перший квантовий генератор був створений у 1954 р. двома незалежними одна від одної групами радіофізиків – радянськими фізиками Миколою Геннадійовичем Басовим (1922-2001), Олександром Михайловичем Прохоровим (1916-2002) і групою американських учених під керівництвом Чарлза Гарда Таунса (1915-2015). Винайдений квантовий генератор випромінював електромагнітні хвилі радіодіапазону.

Перші лазери були створені у 1960 р.

Лазер – це квантовий генератор, який працює в оптичному діапазоні.

Принцип роботи лазерів:

Якщо на збуджений атом падає фотон, енергія якого дорівнює енергії збудження, то взаємодія цього фотона зі збудженим атомом спричиняє повернення атома в основний стан із випромінюванням вторинного фотона. Напрямок руху та енергія вторинного фотона такі самі, як у фотона, що спричинив випромінювання, тобто виникають два фотони-«близнюки». Якщо в речовині буде багато збуджених атомів, то кожний із фотонів-«близнюків» спричинить появу двох нових «близнюків» і т. д. Урешті-решт виникне «лавина» фотонів з однаковими характеристиками.

Принцип роботи рубінового лазеру:

Рубін – це кристал алюміній оксиду ( ), у якому невелика кількість атомів Алюмінію 0,05%) заміщена атомами Хрому (атоми Хрому мають метастабільний стан). Кристалу надають форми циліндра, на два торці якого наносять відбивний шар (дзеркало). Одна із дзеркальних поверхонь повністю відбиває світло, друга є частково прозорою: 92 % світлового потоку відбивається від неї, а близько 8 % пропускається. Рубіновий стрижень поміщений усередину імпульсної спіральної лампи, яка є джерелом збуджувального випромінювання. Під час спалаху лампи атоми Хрому, поглинаючи випромінювання певної частоти, переходять із основного стану з енергією  у збуджені стани з енергіями , .

Накачуванням – це процес переведення атомів з основного стану в збуджений, а лампа, яку використовують для цього – це лампа накачування.

Час перебування атомів Хрому в збудженому стані (на рівнях з енергіями , ) є малим, і тому майже миттєво більша частина атомів переходить у метастабільний стан з енергією .

Варто одному атому Хрому здійснити спонтанний перехід із метастабільного стану в основний із випромінюванням фотона, як виникає лавина фотонів, спричинена індукованим випромінюванням атомів Хрому, що перебувають у метастабільному стані. Якщо напрямок руху первинного фотона є чітко перпендикулярним до торців рубінового циліндра (а такі фотони є завжди), то первинні та вторинні фотони відбиваються від одного торця й летять крізь кристал до другого торця. На своєму шляху фотони спричиняють вимушене випромінювання в інших атомах Хрому і т. д. Процес завершується за 10–8–10–10 с. Потужність світлового випромінювання лазера може сягати 109 Вт, що перевищує потужність електростанції.

3. Застосування лазерів

Лазерні пучки використовують:

В науці – як якісні джерела монохроматичного когерентного світла;

В техніці – для різання, зварювання, свердлення матеріалів;

В хірургії й офтальмології – як скальпель для «приварювання» сітківки.

За допомогою лазерного пучка здійснюють кабельний теле- і радіозв’язок, одержують голографічні зображення.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Чому звичайну лампу не можна вважати квантовим генератором?

Лампу не можна вважати квантовим генератором через те, що вона випромінює під дією спонтанного випромінювання, а квантові генератори випромінюють електромагнітні хвилі під дією вимушеного (індукованого) випромінювання.

2. Максимального енергетичного рівня атоми рубінового лазера сягають у разі поглинання світлових хвиль довжиною 560 нм, при цьому лазер генерує хвилі довжиною 694 нм. Яку енергію випромінює атом під час переходу зі стану з найбільшим рівнем енергії у метастабільний стан?

3. Лазерна указка – це портативний квантово-оптичний генератор. Скільки фотонів за секунду випромінює такий генератор, якщо він працює на довжині хвилі 532 нм, а потужність його випромінювання становить 5 мВт? Світло якого кольору випромінює ця лазерна указка?

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Яке випромінювання називають спонтанним? індукованим (вимушеним)? Назвіть їх властивості.

2. Яку властивість повинні мати атоми активної речовини в оптичному квантовому генераторі?

3. Як улаштований лазер?

4. Поясніть, як працює лазер.

5. Наведіть приклади застосування лазерів.

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 25, с. 179 питання  №1-3

Урок 78 Види спектрів. Основи спектрального аналізу

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Ми знаємо, що спектральний склад світла вивчають за допомогою спектральних апаратів. Що ми можемо дізнатися про тіло завдяки його спектральному аналізу?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Лінійчасті спектри

Якщо кинути дрібочку кухонної солі в полум’я газового пальника, воно забарвлюється в жовтий колір.

Проблемні питання

• Яка причина цього явища?

До складу кухонної солі входить Натрій, і саме атоми цього елемента зумовлюють характерне жовте випромінювання.

• Який механізм появи цього випромінювання?

У полум’ї пальника натрій нагрівається, і атоми Натрію переходять у збуджений стан. Повертаючись в основний стан, атоми випромінюють електромагнітні хвилі, причому відповідно до постулатів Бора – чітко визначених частот, а отже, і довжин. Для Натрію найбільша інтенсивність випромінювання припадає на довжини хвиль, які відповідають світлу жовтого кольору.

Численні дослідження довели, що за нагрівання до дуже високої температури атоми будь-якого хімічного елемента можуть випромінювати світло, вузький пучок якого розкладається призмою на кілька пучків.

Лінійчастий спектр випромінювання – це  різнокольорові лінії, розділені широкими темними смугами.

Такі спектри дають речовини в газоподібному атомарному (не молекулярному) стані за високої температури.

Лінійчастий спектр поглинання – це темні лінії на фоні неперервного спектра. Спостерігається коли біле світло пропускають через речовину в газоподібному стані.

Розташування темних ліній у спектрі поглинання речовини за даної температури точно збігаються з розташуванням світлих ліній у спектрі випромінювання цієї самої речовини за тієї самої температури. Речовина в атомарному газуватому стані за даної температури випускає і поглинає хвилі однакових частот (правило Кірхгофа).

Лінійчастий спектр будь-якого конкретного хімічного елемента не збігається з лінійчастим спектром інших хімічних елементів, а отже, є своєрідною «візитівкою» елемента.

Смугастий спектр випромінювання – це система смуг із численних і дуже близько розташованих одна до одної ліній.

Такі спектри утворюються молекулами, що слабо зв'язані або зовсім не зв'язані між собою.

Така спектральна картина пояснюється тим, що при збудженні молекули відбуваються як енергетичні переходи в атомах (атоми переходять у стани з більшим рівнем енергії), так і збудження коливань атомів усередині молекули й обертання молекули. Енергія коливального руху атомів усередині молекули та енергія обертального руху молекули теж підпорядковуються законам квантової фізики і мають низку дискретних значень. Таким чином, один енергетичний рівень розбивається на безліч коливальних підрівнів. Кількість можливих переходів (повернень в основний стан) різко збільшується, що зумовлює виникнення величезної кількості ліній спектра, які зливаються в широкі смуги.

Неперервний спектр випромінювання – це спектр, в якому представлені всі довжини хвиль від червоного до фіолетового.

Неперервний спектр випромінюють стиснені гази, рідини і тверді тіла нагріті до високої температури. Існування неперервного спектра зумовлене не тільки властивостями окремих випромінюючих атомів, а й значно залежить від взаємодії атомів між собою.

2. Основи спектрального аналізу

Спектральний аналіз – це метод якісного і кількісного визначення складу речовини за її спектром.

Дослідження спектрів випромінювання дозволяє одержати інформацію про елементний склад речовин. Зараз визначено спектри всіх атомів й складено таблиці спектрів.

Дослідження спектрів поглинання зір та інших астрономічних об’єктів дозволяє дізнатися про їх хімічний склад, температуру, тиск, швидкість та інші важливі параметри.

Якщо сфотографувати спектр сонячного світла, отриманий за допомогою якісного спектроскопа, то на знімку будуть спостерігатися чіткі лінії поглинання. Уперше ці лінії описав німецький фізик Йозеф Фраунгофер (1787-1826), тому вони отримали назву – лінії Фраунгофера. Поява цих ліній пов’язана з проходженням сонячного світла через атмосферу Сонця і частково з проходженням через атмосферу Землі. Таким чином, лінії Фраунгофера – це спектр поглинання. За цими лініями було встановлено, що на Сонці є Гідроген, Кальцій, Натрій, Ферум та інші хімічні елементи.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Яким є спектр розрідженого атомарного водню? молекулярного водню? Яким є спектр сильно стисненого водню?

Розріджений атомарний водень має лінійчастий спектр (такі спектри дають речовини в газоподібному атомарному (не молекулярному) стані за високої температури).

Молекулярний водень має смугастий спектр (такі спектри утворюються молекулами, що слабо зв'язані або зовсім не зв'язані між собою).

Сильно стиснутий водень має неперервний  спектр (такі спектри випромінюють стиснені гази, рідини і тверді тіла нагріті до високої температури)

2. Чому під час спектрального аналізу молекулярних сполук використовують характеристичне, а не гальмівне рентгенівське випромінювання?

Характеристичне рентгенівське випромінювання – це високоенергетичне збудження електронних орбіт атомів.

Гальмівне рентгенівське випромінювання виникає під час величезного прискорення  електронів, що гальмують біля аноду.

Під час спектрального аналізу молекулярних сполук використовують характеристичне рентгенівське випромінювання, бо саме воно характеризує конкретні атоми хімічних елементів з унікальними конфігураціями електронних орбіт.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Чому атоми випромінюють світло?

2. Що мають спільного і чим відрізняються лінійчасті спектри випромінювання і поглинання?

3. Чому кожному хімічному елементу притаманний власний лінійчастий спектр?

4. Які речовини і в якому стані випромінюють лінійчастий спектр? смугастий спектр? неперервний спектр?

5. Назвіть характерні риси спектрів випромінювання молекул.

6. Де застосовують спектральний аналіз?

7. Наведіть приклади застосування спектрального аналізу в астрономії.

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 25, с. 175 рис. 25.1 , с. 178 рис. 25.6

Виконати тест

Завдання необхідно виконати до 6 квітня 10:00 год 

Код доступу 4922852

Використайте  цей код, відкривши посилання

join.naurok.ua

Або перейдіть за  посиланням:

https://naurok.com.ua/test/join?gamecode=4922852

Урок 77 Розв’язування задач

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннями

1. Опишіть модель атома Дж. Томсона.

2. Опишіть дослід під керівництвом Е. Резерфорда із розсіювання α-частинок атомами Ауруму. Яких висновків дійшов Резерфорд на підставі результатів цього досліду?

3. У чому розбіжність між моделями атомів, запропонованими Дж. Томсоном і Е. Резерфордом?

4. У чому недосконалість планетарної моделі атома?

5. Сформулюйте постулати Н. Бора.

6. У чому сутність корпускулярно-хвильового дуалізму?

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. На схемі енергетичних рівнів деякого атома подано переходи цього атома з одного енергетичного стану в інший. Яка довжина хвилі фотонів, що поглинаються при переході з рівня  на рівень . Відомо, що , , .

2. Протон рухається зі швидкістю 200 км/с. Визначте довжину відповідної хвилі де Бройля.

3. За якої швидкості руху електрона відповідна довжина хвилі де Бройля дорівнює 440 нм (тобто збігається з довжиною хвилі фіолетового світла в повітрі)?

4. Визначте довжину хвилі де Бройля електрона, розігнаного різницею потенціалів 5 кВ.

IV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

V. Домашнє завдання

Повторити § 25, с.173 тести №1-7

Урок 76 Дослід Резерфорда. Постулати Бора. Енергетичні рівні атома

Мета уроку:

Навчальна. Ознайомити учнів з ядерною моделлю атома; розкрити шляхи виходу із кризи класичної фізики; ознайомити учнів з лінійчастими й молекулярними спектрами випромінювання.

Розвивальна. Розвивати пізнавальні навички учнів; вміння аналізувати навчальний матеріал, умову задачі, хід розв’язання задач; вміння стисло і грамотно висловлювати свої міркування та обґрунтовувати їхню правильність.

Виховна. Виховувати уважність, зібраність, спостережливість.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Що ви знаєте про будову речовини? Яка будова атома? Яким чином її вдалося встановити? Які гіпотези висувалися для теоретичних і практичних досліджень?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Модель атома Джозефа Томсона

Джозеф Томсон у 1903 р. запропонував одну з перших моделей будови атома.

«Пудинг з родзинками»

Атом має форму кулі, по всьому об’єму якої рівномірно розподілений позитивний заряд, а негативно заряджені електрони вкраплені в кулю; сумарний заряд електронів дорівнює заряду кулі, тому атом є електрично нейтральним.

Проблемне питання

• Чи дійсно позитивний заряд розподілений по всьому об'єму атома?

2. Класичний дослід Резерфорда

Ернест Резерфорд, Ернест Марсден і Ганс Гейгер у 1908-1911 рр. проводили серію дослідів щодо з’ясування структури атома. Для дослідів учені використали речовину, із якої з великою швидкістю вилітали позитивно заряджені частинки – так звані α-частинки.

Вузький пучок α-частинок зі свинцевого контейнера спрямовувався на тонку золоту фольгу, а далі потрапляв в екран, покритий шаром кристалів цинк сульфіду. Якщо в такий екран улучала α-частинка, то в місці її влучання відбувався слабкий спалах світла. Учені спостерігали спалахи за допомогою мікроскопа та реєстрували влучання α-частинок в екран.

Під час дослідів було виявлено:

-         переважна більшість α- частинок проходить крізь золоту фольгу, не змінюючи напрямку руху;

-         деякі відхиляються від початкової траєкторії;

-         приблизно одна з 20 000 частинок відскакувала від фольги, начебто натикаючись на якусь перешкоду.

Проблемне питання

• Чому деякі α-частинки відскакують від фольги?

Якщо позитивний заряд і маса рівномірно розподілені по всьому об’єму атома (так вважав Дж. Томсон), то всі α-частинки повинні пролетіти крізь фольгу практично не відхиляючись (маленькі електрони не можуть зупинити досить важкі й швидкі α-частинки – ядра атома Гелію, що рухаються зі швидкістю 10 000 км/с).

Якщо ж позитивний заряд і маса зосереджені всередині атома – в невеликому порівняно з атомом об’єкті, – то, зіштовхнувшись із ним, позитивно заряджена α-частинка може відскочити назад, а ті α-частинки, які пролітають близько до цього об’єкта, можуть відхилитися внаслідок електричного відштовхування.

Очевидно, що результатам експерименту відповідає саме друге припущення. У 1911 р., після дослідів із розсіяння α-частинок, Резерфорд запропонував планетарну (ядерну) модель будови атома.

Планетарна (ядерна) модель будови атома:

-         атом складається з позитивно зарядженого ядра, оточеного негативно зарядженими частинками – електронами;

-         99,9% маси і весь позитивний заряд атома зосереджені в ядрі атома;

-         розмір ядра порівняно з атомом надзвичайно малий (діаметр атома становить приблизно 10– 10 м, а ядра – 10–15 м).

Проблемне питання

• Рух планетарною орбітою є рухом із доцентровим прискоренням, електрон повинен випромінювати електромагнітні хвилі, а отже, витрачати енергію і з часом впасти на ядро. Чому атом залишається стабільним?

3. Постулати Бора

Модифікацію планетарної моделі запропонував у 1913 р. данський фізик Нільс Бор (1885-1962), який був упевнений, що розглядати будову атома слід із точки зору квантових уявлень. Бор припустив існування особливих станів атомів і сформулював два постулати.

Перший постулат Н. Бора (про стаціонарні стани):

Існують особливі стани атома, в яких він не випромінює енергію. Такі стани атома називають стаціонарними.

Другий постулат Н. Бора (про квантові стрибки):

При переході з одного стаціонарного енергетичного стану в інший атом випромінює або поглинає квант електромагнітної енергії.

Для наочної демонстрації енергетичного стану атомів застосовують спеціальні схеми. Стаціонарний стан з найнижчим енергетичним рівнем  називають основним станом. Інші стаціонарні стани атома  називають збудженими станами.

4. Фізичні основи квантової механіки

У 1924 р. французький фізик Луї де Бройль (1892-1987) висунув гіпотезу, згідно з якою корпускулярно-хвильовий дуалізм є характерним не лише для фотонів, а й для будь-яких інших мікрочастинок.

Корпускулярно-хвильовий дуалізм – універсальна властивість матеріальних об'єктів, яка полягає в тому, що в поведінці того самого об'єкта можуть виявлятись і корпускулярні, і хвильові риси.

Уявлення про корпускулярно-хвильовий дуалізм частинок лежить в основі квантової механіки, яка є одним із основних напрямів сучасної фізики.

За Луї де Бройлем, формули для розрахунку енергії та імпульсу можна застосовувати не тільки для фотонів так і для інших частинок

Кожній рухомій частинці відповідає певна хвиля – хвиля де Бройля:

Довжина хвилі де Бройля для всіх частинок виявляється дуже малою.

Разом із тим зараз експериментально виявлено хвильові властивості не тільки електронів та інших елементарних частинок, але й атомів і молекул.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. На схемі енергетичних рівнів деякого атома переходи цього атома з одного енергетичного стану в інший. Під час яких переходів атом випромінює фотон? поглинає фотон?

У разі переходу на нижній рівень , атом випромінює фотон, а у випадку переходу на вищий рівень  – поглинає.

Атом випромінює фотон під час переходів 1, 2, 3.

Атом поглинає фотон під час переходів 4, 5.

2. Під час якого переходу атома частота випроміненого або поглиненого ним фотона є найбільшою? Під час якого переходу є більшою довжина хвилі?

Більшій енергії фотона відповідає більша частота.

Частота фотона є максимальною в 4 переході.

Меншій енергії фотона відповідає більша довжина хвилі.

Довжина хвилі є максимальною в 5 переході.

3. Припустимо, що схема енергетичних рівнів атомів розрідженого газу має вигляд, як показано на рисунку. У початковий момент атоми перебувають у стані з енергією Е1. Фотони з якою енергією може поглинати газ?

4. Для іонізації атома Нітрогену необхідна енергія 14,53 еВ. Знайдіть довжину хвилі випромінювання, що викликає його іонізацію.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Опишіть модель атома Дж. Томсона.

2. Опишіть дослід під керівництвом Е. Резерфорда із розсіювання α-частинок атомами Ауруму. Яких висновків дійшов Резерфорд на підставі результатів цього досліду?

3. У чому розбіжність між моделями атомів, запропонованими Дж. Томсоном і Е. Резерфордом?

4. У чому недосконалість планетарної моделі атома?

5. Сформулюйте постулати Н. Бора.

6. У чому сутність корпускулярно-хвильового дуалізму?

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 36, Вправа № 36 (3, 4)

Урок 75 Захист навчальних проектів з теми «Оптика»

Мета уроку:

Навчальна. Визначити рівень оволодіння учнями знаннями за темою, обраною для навчального проекту в межах теми «Оптика».

Розвивальна. Розвивати уміння правильно розподіляти час; самостійність у навчанні; вміння самостійно застосовувати правила, закони.

Виховна. Виховання дисципліни, чесності, відповідальності.

Тип уроку: урок контролю та корекції навчальних досягнень.

Наочність і обладнання: презентації проектів, моделі, установки.

Хід уроку

І.  ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Орієнтовні критерії оцінювання навчального проекту

1.   Актуальність -1 бал.

2.   Оформлення роботи (паперові носії) - 2 бали.

3.   Достовірність - 1 бал.

4.   Науковість - 2 бали.

5.   Представлення - 2 бали.

6.   Презентація (малюнки) - 2 бали.

7.   Обговорення - 2 бали.

II. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ

III. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Орієнтовне оформлення проекту (паперові носії та презентація)

1.       Назва проекту.

2.       Тип проекту.

3.       Керівник проекту (вчитель).

4.       Виконавці проекту.

5.       Проблема.

6.       Мета.

7.       Очікуваний результат (для дослідження).

8.       Завдання проекту.

9.       Хід роботи.

10.  Висновки.

11.  Використані джерела інформації.

IV. ЗАХИСТ ПРОЕКТІВ

Орієнтовні теми

1. Майстер-клас для молодших школярів «Оптичні явища в природі».

2. Оптичний телеграф Клода Шаппа.

3. Застосування інтерференції в техніці.

4. Практичне застосування дифракції.

5. Фотовиставка «Інтерференція і дифракція навколо нас».

6. 10 дослідів з оптики для вебінару «Ненудна наука».

Теми рефератів і повідомлень

1. Недоліки оптичної системи ока.

2. Механізми сприйняття кольорів.

3. Механізми захисту фоторецепторів і явище адаптації.

4. Дифракційні методи дослідження структури речовини.

5. Оптоволоконні лінії зв’язку. Приклади функціонування оптоволоконних мереж.

6. Навігатор: принцип роботи й основні функції.

7. 10 цікавих фактів про оптичні явища.

8. Жінки в науці.

V. ПІДСУМОК УРОКУ

VI. Домашнє завдання

Повторити § 24–35

Урок 74 Контрольна робота № 4 «Оптика»

Мета уроку:

Навчальна. Оцінити рівень сформованості в учнів ключових та предметних компетентностей з теми «Оптика».

Розвивальна. Розвивати уміння правильно розподіляти час; самостійність у навчанні; вміння самостійно застосовувати правила, закони.

Виховна. Виховання дисципліни, чесності, відповідальності.

Тип уроку: урок контролю та корекції навчальних досягнень.

Наочність і обладнання: картки із завданнями контрольної роботи № 4.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. ВИКОНАННЯ КОНТРОЛЬНОЇ РОБОТИ

IІІ. ПІДСУМОК УРОКУ

ІV. Домашнє завдання

Повторити § 24–35

Урок 70 Шкала електромагнітних хвиль

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Електромагнітні хвилі (електромагнітне випромінювання) – це поширення у просторі коливань електромагнітного поля.

Мобільний зв’язок, сонячне світло, радіоактивне випромінювання, ультрафіолет, тепло пічки, рентгенівські промені усе це – електромагнітні хвилі.

Чому ж їхні властивості такі різні?

Чи є між ними якась принципова різниця?

Як утворюються різні види електромагнітних хвиль і де їх застосовують?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Шкала електромагнітних хвиль

Шкала (спектр) електромагнітних хвиль – безперервна послідовність частот і довжин електромагнітних хвиль, що існують у природі.

За способом випромінювання хвиль, що належать до тієї чи іншої ділянки спектра, розрізняють: низькочастотне випромінювання й радіохвилі; інфрачервоне випромінювання, видиме світло й ультрафіолетове випромінювання; рентгенівське випромінювання; гамма-випромінювання.

Електромагнітні хвилі:

- поширюються у вакуумі з однаковою швидкістю, яка дорівнює швидкості світла;

- породжуються зарядженими частинками, що рухаються прискорено;

- одночасно мають і хвильові, і квантові властивості, оскільки корпускулярно-хвильовий дуалізм – це загальна властивість природи;

- зі збільшенням частоти (зменшенням довжини) на перший план поступово виходять квантові властивості електромагнітного випромінювання, зі зменшенням частоти – хвильові;

- в оптичному діапазоні і квантові, і хвильові властивості електромагнітного випромінювання виявляються майже однаково.

2. Радіохвилі

Радіохвилі – електромагнітні хвилі довжиною від 100 км (3 кГц) до ~ 0,1 мм (3 ТГц).

Радіохвилі – від наддовгих із довжиною понад 10 км до ультракоротких і мікрохвиль із довжиною меншою 0,1 мм – породжуються змінним електричним струмом.

Низькочастотне випромінювання (наддовгі радіохвилі) виникає, наприклад, навколо провідників, в яких тече змінний струм, і поблизу генераторів електричного струму. Оскільки енергія цих хвиль є дуже малою, вони можуть поширюватися на невеликі відстані й серйозно не впливають на організми, в тому числі на людину.

Електромагнітні хвилі радіодіапазону породжуються високочастотним змінним струмом, який створюють генератори високочастотних електромагнітних коливань.

Особливості поширення хвиль радіодіапазону:

Довгі радіохвилі (довжина: від 1 до - 10 км)

Здатні обгинати земну поверхню, тому багато міжнародних радіостанцій ведуть мовлення на довгих хвилях; цей діапазон хвиль виділений для морської навігації.

Середні радіохвилі (довжина: 100 м - 1 км)

Поширюються в межах 1 тис. км, оскільки можуть відбиватися тільки від йоносфери. Радіопередачі на середніх хвилях краще приймаються вночі, коли підвищується відбивна здатність йоносферного шару.

Короткі радіохвилі (довжина: 10 - 100 м)

Відбившись від йоносфери, повертаються до Землі, відбиваються від її поверхні, знову спрямовуються до йоносфери, де знову відбиваються. Так, багаторазово відбиваючись, радіохвиля може кілька разів обійти земну кулю.

Ультракороткі радіохвилі (довжина: від ~ 0,1 мм до 10 м)

Практично не відбиваються від йоносфери, поширюються в межах прямої видимості. Порівняно з іншими хвилями радіодіапазону ультракороткі радіохвилі легко модулювати, їх можна спрямовувати вузьким пучком, вони менше розсіюються. Саме тому ці радіохвилі набули широкого застосування у стільниковому зв’язку, телебаченні й радіолокації.

3. Електромагнітні хвилі оптичного діапазону

Електромагнітні хвилі оптичного діапазону випромінюються збудженими атомами під час їх переходу в стан з меншим рівнем енергії. Збудження атома відбувається внаслідок поглинання ним певної порції (кванта) енергії.

Інфрачервоне (теплове) випромінювання (довжина хвилі становить від 760 нм до 1–2 мм).

•   Інфрачервоні промені випромінюють будь-які тіла, що мають температуру, вищу за абсолютний нуль.

•   Людське око не здатне бачити інфрачервоне випромінювання, адже енергії квантів недостатньо, щоб збудити нервові клітинки в оці. Але багато представників фауни мають спеціальні «пристосування» – своєрідні «прилади нічного бачення», які здатні сприймати ці промені.

•   Інфрачервоне випромінювання зазвичай є корисним для людини, але у великих дозах може спричинити запаморочення, втрату свідомості – тепловий і сонячний удари.

Інфрачервоні промені застосовують:

-         в промисловості для сушіння лакофарбових поверхонь, деревини, зерна.

-         у пультах дистанційного керування, системах автоматики, охоронних системах.

Тепловізори – прилади нічного бачення, які «відчувають» інфрачервоні хвилі довжиною 3–15 мкм.

Представників фауни мають своєрідні живі «прилади нічного бачення», які здатні сприймати інфрачервоні промені (глибоководні кальмари, американська гримуча змія).

Видиме світло (довжина хвилі 400–760 нм).

•   Видиме світло випромінюють досить нагріті тіла, причому температура, за якої тіло починає випромінювати світло, залежить від речовини, з якої складається це тіло. Випромінюванням видимого світла можуть супроводжуватися і деякі хімічні реакції (хемілюмінесценція), завдяки яким світяться світлячки, радіолярії тощо.

•   Видиме біле світло розділяють на сім кольорів: червоний, оранжевий, жовтий, зелений, блакитний, синій (індиго), фіолетовий.

Людське око найкраще сприймає світлові хвилі довжиною 555 м, які відповідають зеленій частині спектра.

Ультрафіолетове випромінювання (довжина хвилі 10–400 нм).

•   Ультрафіолет випромінюють Сонце та інші зорі, електричні дуги, спеціальні кварцові лампи.

•   Людське око не реагує на ультрафіолетове випромінювання. Наймовірніше, це пов’язано з еволюцією, адже ці промені добре поглинаються водою, яка входить до складу рогівки ока.

Ультрафіолетове випромінювання, має високу хімічну активність. У великих дозах ультрафіолетове випромінювання є шкідливим для здоров’я людини. У невеликих кількостях ультрафіолет добре впливає на людину, адже сприяє виробленню вітаміну D, зміцнює імунну систему, стимулює низку важливих життєвих функцій в організмі.

Застосовують для дезінфекції повітря в лікарнях і місцях великого скупчення людей.

4. Рентгенівське і γ-випромінювання

За відкриття в 1895 р. рентгенівського випромінювання німецький фізик Вільгельм Конрад Рентґен (1845-1923) став першим у світі лауреатом Нобелівської премії.

Рентгенівське випромінювання (довжина хвилі 0,01–10 нм)

Виникає внаслідок швидкого (ударного) гальмування електронів, а також у результаті процесів усередині електронних оболонок атомів.

Рентгенівське випромінювання застосовують:

-         у медицині (кісткові тканини менш прозорі для рентгенівського випромінювання, ніж інші тканини організму людини, тому кістки чітко видно на рентгенограмі);

-         у промисловості (для виявлення дефектів);

-         у хімії (для аналізу сполук);

-         у фізиці (для дослідження структури кристалів).

Рентгенівське випромінювання чинить руйнівну дію на клітини організму, тому застосовувати його потрібно надзвичайно обережно.

Гама (γ)–випромінювання (довжина хвилі менша 0,05 нм)

Випускається збудженими атомними ядрами під час ядерних реакцій, радіоактивних перетворень атомних ядер і перетворень елементарних частинок.

γ-випромінювання використовують:

-         у дефектоскопії (для виявлення дефектів усередині деталей);

-         у сільському господарстві та харчовій промисловості (для стерилізації харчів);

-         у лікуванні онкологічних захворювань – для знищення ракових клітин (променева терапія).

ІV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Назвіть відомі вам види електромагнітного випромінювання.

2. Що спільного між усіма видами електромагнітного випромінювання? У чому їх відмінність?

3. Як змінюються властивості електромагнітного випромінювання зі збільшенням його частоти?

4. Наведіть приклади застосування різних видів електромагнітного випромінювання.

5. Як уникнути негативного впливу деяких видів електромагнітного випромінювання на здоров’я людини?

V. Домашнє завдання

Опрацювати § 24, с. 173 тести №1-7

Урок 69 Розв’язування задач

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. При збільшенні частоти падаючого випромінювання від 7,5ꞏ1014 Гц до 1,5ꞏ1015Гц максимальна кінетична енергія фотоелектронів змінилася в три рази. Знайдіть роботу виходу електронів для даного матеріалу.

2. При збільшенні частоти падаючого випромінювання в чотири рази затримуюча напруга збільшилася на 5 В. Знайдіть початкову частоту падаючого випромінювання.

3. При освітленні фотоелемента світлом з довжиною хвилі 600 нм він заряджається до напруги 1,2 В. До якої напруги зарядиться цей фотоелемент при освітленні його світлом з довжиною хвилі 400 нм?

IV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

V. Домашнє завдання

Повторити § 24,  с. 174 №13,14

Додаткові задачі

1. При зміні довжини хвилі падаючого випромінювання в 1,5 разу затримуюча напруга збільшилася з 1,6 В до 3 В. Знайдіть роботу виходу електронів для цього матеріалу.

2. Фотоелектрони, що вириваються з поверхні деякого металу світлом із частотою 2,2ꞏ1015 Гц, затримуються напругою 6,6 В, а ті, що вириваються світлом із частотою 4,6ꞏ1015 Гц – напругою 16,5 В. Визначте за цими даними сталу Планка.

3. Яка частина енергії фотона витрачається на роботу виходу електрона, якщо червона межа фотоефекту 628 нм, а максимальна кінетична енергія фотоелектрона 1 еВ?

Урок 68 Розв’язування задач

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннямиз

1. Дайте означення фотоефекту.

2. Чим внутрішній фотоефект відрізняється від зовнішнього? Де їх застосовують?

3. Опишіть пристрій для вивчення фотоефекту. Які фізичні величини вимірюють під час експерименту? Як подають його результати?

4. Які висновки можна зробити, проаналізувавши вольт-амперну характеристику фотоефекту? Які фізичні величини можна визначити за цим графіком?

5. Сформулюйте закони фотоефекту та поясніть їх, спираючись на рівняння А. Ейнштейна для фотоефекту.

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Робота виходу електронів з Цезію дорівнює 1,97 еВ. Знайдіть максимальну кінетичну енергію фотоелектронів, якщо поверхня цезієвої пластини освітлюється світлом з довжиною хвилі 580 нм.

2. Робота виходу електронів з Вольфраму дорівнює 4,54 еВ. Знайдіть максимальну швидкість фотоелектронів, якщо поверхня вольфрамової пластини освітлюється світлом з довжиною хвилі 180 нм.

3. Поверхня срібної пластини освітлюється світлом з довжиною хвилі 150 нм. Знайдіть максимальну швидкість фотоелектронів, якщо червона межа фотоефекту для Срібла 260 нм.

4. Під час дослідження вакуумного фотоелемента виявилося, що при освітленні катода світлом із частотою 1015 Гц фотострум з поверхні катода припиняється при затримуючій напрузі 2 В. Визначте роботу виходу для матеріалу катода.

IV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

V. Домашнє завдання

Повторити § 23,24, с. 172 №21,22

Додаткові задачі

1. Робота виходу електронів з Цинку дорівнює 4 еВ. Якою має бути довжина хвилі випромінювання, що освітлює поверхню цинкової пластини, щоб при фотоефекті максимальна кінетична енергія фотоелектронів дорівнювала 2,9ꞏ10–19 Дж?

2. При освітленні поверхні металу світлом з довжиною хвилі 250 нм максимальна кінетична енергія фотоелектронів дорівнює 1,2ꞏ10–19 Дж. Знайдіть роботу виходу електронів із цього металу.

3. Знайдіть максимальну швидкість фотоелектронів для Калію, якщо його поверхня освітлюється світлом з довжиною хвилі 200 нм. Робота виходу електронів для Калію дорівнює 2,26 еВ.

4. Робота виходу електронів для Літію дорівнює 2,39 еВ. Якою має бути частота хвилі випромінювання, що освітлює поверхню літієвого катоду, щоб при фотоефекті максимальна швидкість фотоелектронів дорівнювала 2500 км/с?

5. Поверхня металу освітлюється світлом з довжиною хвилі 180 нм. Знайдіть максимальну швидкість фотоелектронів, якщо червона межа фотоефекту 275 нм.

Урок 67 Фотоефект. Закони фотоефекту

Мета уроку:

Навчальна. Роз'яснити учням явище фотоефекту й зміст його законів.

Розвивальна. Розвивати пізнавальні навички учнів; вміння аналізувати навчальний матеріал, умову задачі, хід розв’язання задач; вміння стисло і грамотно висловлювати свої міркування та обґрунтовувати їхню правильність.

Виховна. Виховувати уважність, зібраність, спостережливість.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Ще двадцать років тому в більшості людей словосполучення «сонячні батареї» асоціювалось із системою забезпечення космічного корабля енергією. Але вже в 2016 р. сумарна потужність «земних» сонячних батарей склала понад 100 ГВт, що майже в 10 разів більше, ніж потужність усіх атомних електростанцій України.

Яке наукове відкриття привело до створення сонячних батарей?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Фотоефект

Фотоефект – це явище взаємодії світла з речовиною, яке супроводжується випромінюванням (емісією) електронів.

Розрізняють зовнішній фотоефект, за якого фотоелектрони вилітають за межі тіла, і внутрішній фотоефект, за якого електрони, «вирвані» світлом із молекул і атомів, залишаються всередині тіла.

Зовнішній фотоефект можна спостерігати за допомогою електрометра з прикріпленою до нього цинковою пластиною. Якщо пластині передати від’ємний заряд і освітлювати її ультрафіолетовим випромінюванням, стрілка електрометра швидко опускається, що свідчить про швидке розрядження пластини. У разі позитивного заряду пластини такий ефект не спостерігається. Пояснити це можна тим, що, поглинаючи кванти ультрафіолетового випромінювання, пластина висилає електрони. Якщо пластина заряджена негативно, то електрони відштовхуються від неї й пластина втрачає заряд.

2. Закони зовнішнього фотоефекту

Зовнішній фотоефект відкрив німецький фізик Г. Герц у 1887 р., а детально дослідив російський учений Олександр Григорович Столетов (1839-1896) у 1888-1890 рр.

Досліди Столетова

Для вивчення фотоефекту О. Г. Столетов використав пристрій, сучасне зображення якого схематично наведено на рисунку.

Всередині камери, з якої викачане повітря, розташовані два електроди (анод А і катод К). На електроди подається напруга від джерела струму, яка регулюється. Світловій пучок, який падає на катод, «вириває» з його поверхні електрони. Рухаючись від катода до анода, фотоелектрони створюють фотострум, сила якого сила якого вимірюється мікроамперметром.

Якщо побудувати графік залежності сили фотоструму від поданої напруги то можна побачити:

1) За певної напруги сила фотоструму досягає максимального значення і далі залишається незмінною. Це відбувається тоді, коли всі електрони, які випромінює катод, досягають анода.

Сила струму насичення  – це найбільше значення сили фотоструму.

Зі зменшенням напруги між електродами сила фотоструму зменшується. При відсутності напруги між електродами фотострум не зникає. Це можна пояснити наявністю у фотоелектронів певної кінетичної енергії.

Якщо катод з’єднати з позитивним полюсом джерела струму, а анод – із негативним, то електричне поле буде гальмувати електрони, і при досягненні певної затримуючої (запірної) напруги  навіть найшвидші електрони не дістануться анода, а отже, фотострум припиниться. Згідно з теоремою про кінетичну енергію робота електростатичного поля дорівнює зміні кінетичної енергії фотоелектрона

Змінюючи по черзі інтенсивність і частоту падаючого світла, а також матеріал, з якого виготовлений катод, О. Г. Столетов установив три закони зовнішнього фотоефекту.

Закони зовнішнього фотоефекту:

1. Кількість фотоелектронів, яку випромінює катод за одиницю часу, прямо пропорційна інтенсивності світла.

2. Максимальна початкова швидкість фотоелектронів збільшується зі збільшенням частоти падаючого світла і не залежить від інтенсивності світла.

3. Для кожної речовини існує максимальна довжина світлової хвилі  (червона межа фотоефекту), за якої починається фотоефект. Опромінення речовини світловими хвилями більшої довжини фотоефекту не викликає.

3. Квантове пояснення фотоефекту

Для пояснення законів фотоефекту А. Ейнштейн використав ідею М. Планка. На той час було відомо, що кожній речовині відповідає своя робота виходу.

Робота виходу  – це фізична величина, що характеризує метал і дорівнює енергії, яку треба передати електрону для того, щоб він зміг подолати сили, які утримують його на поверхні цього металу.

А. Ейнштейн припустив: унаслідок поглинання фотона металом енергія фотона  може бути повністю передана електрону й витратитися на здійснення роботи виходу  та надання електрону кінетичної енергії  .

Рівняння Ейнштейна для зовнішнього фотоефекту

Рівняння Ейнштейна дає можливість пояснити всі закони зовнішнього фотоефекту:

1. Більша інтенсивність світла означає більшу кількість фотонів, які падають на катод. Поглинаючись електронами речовини, фотони сприяють випромінюванню електронів.

2. Електрон може поглинути тільки один фотон (більше – лише за дуже великої інтенсивності світла), тому максимальна кінетична енергія електрона визначається тільки енергією фотона, а отже, частотою світла і не залежить від кількості фотонів.

3. Максимальна довжина світлової хвилі (мінімальна частота) відповідає мінімальній енергії фотона: якщо , то електрони не вилітатимуть із речовини. Умова  визначає червону межу фотоефекту.

Саме за пояснення явища фотоефекту А. Ейнштейн одержав найвищу наукову нагороду – Нобелівську премію (1921 р.).

4. Застосування фотоефекту

Фотоефект отримав широке застосування у пристроях для перетворення світлових сигналів на електричні або для безпосереднього перетворення світлової енергії на електричну. Існують два великі класи таких пристроїв:

Вакуумні фотоелементи

Дія вакуумних фотоелементів ґрунтується на зовнішньому фотоефекті.

Вакуумні фотоелементи здебільшого застосовують у різноманітних фотореле (для автоматичного вмикання і вимикання освітлення, сортування деталей за формою і кольором, у системах безпеки тощо) і вимірювальних приладах (для вимірювання освітленості, вимірювання потужності імпульсних оптичних сигналів).

Напівпровідникові фотоелементи

Дія напівпровідникових фотоелементів заснована на внутрішньому фотоефекті.

Напівпровідникові фотоелементи застосовують у чутливих фотоприймачах, які перетворюють слабкі світлові сигнали на електричні; у сонячних батареях, в яких сонячна енергія перетворюється на електричну.

Фотоприймачі застосовують у цифрових фотоапаратах – їхня матриця складається з великої кількості напівпровідникових фотоелементів, кожен з яких приймає «свою» частину світлового потоку, перетворює її на електричний сигнал і передає його у відповідне місце екрана.

Застосування фотоефекту в енергетиці пов’язане насамперед із сонячними батареями.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Як зміниться робота виходу фотоелектронів з металу при збільшенні частоти падаючого світла? (Не зміниться)

2. Фотон вибиває з металу, для якого робота виходу дорівнює 3 еВ, електрон з енергією 2 еВ. Яка мінімальна енергія такого фотона?

3. Червона межа фотоефекту для деякого матеріалу 150 нм. Знайдіть роботу виходу електронів із даного матеріалу.

4. Робота виходу електронів з металу 5,15 еВ. Чи викличе фотоефект ультрафіолетове випромінювання з довжиною хвилі 300 нм?

5. Енергія випромінювання, що падає на метал, в три рази більша за роботу виходу. У скільки разів максимальна кінетична енергія фотоелектронів відрізняється від роботи виходу?

6. Червона межа фотоефекту для Платини 198 нм. Якщо Платину прожарити при високій температурі, червона межа фотоефекту дорівнюватиме 220 нм. На скільки прожарювання зменшило роботу виходу фотоелектронів?

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Дайте означення фотоефекту.

2. Чим внутрішній фотоефект відрізняється від зовнішнього? Де їх застосовують?

3. Опишіть пристрій для вивчення фотоефекту. Які фізичні величини вимірюють під час експерименту? Як подають його результати?

4. Які висновки можна зробити, проаналізувавши вольт-амперну характеристику фотоефекту? Які фізичні величини можна визначити за цим графіком?

5. Сформулюйте закони фотоефекту та поясніть їх, спираючись на рівняння А. Ейнштейна для фотоефекту.

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 24, с. 166 рис. 24.1 перемалювати зробити опис експерименту 

Урок 66 Розв’язування задач

Мета уроку:

Навчальна. Закріпити знання за темою «Фотоефект. Закони фотоефекту», продовжити формувати навички та вміння розв’язувати фізичні задачі, застосовуючи отримані знання.

Розвивальна. Розвивати уміння правильно розподіляти час; самостійність у навчанні; вміння самостійно застосовувати правила, закони.

Виховна. Виховання дисципліни, чесності, відповідальності.

Тип уроку: урок застосування знань, умінь, навичок.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннямиз

1. Дайте означення фотоефекту.

2. Чим внутрішній фотоефект відрізняється від зовнішнього? Де їх застосовують?

3. Опишіть пристрій для вивчення фотоефекту. Які фізичні величини вимірюють під час експерименту? Як подають його результати?

4. Які висновки можна зробити, проаналізувавши вольт-амперну характеристику фотоефекту? Які фізичні величини можна визначити за цим графіком?

5. Сформулюйте закони фотоефекту та поясніть їх, спираючись на рівняння А. Ейнштейна для фотоефекту.

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Робота виходу електронів з Цезію дорівнює 1,97 еВ. Знайдіть максимальну кінетичну енергію фотоелектронів, якщо поверхня цезієвої пластини освітлюється світлом з довжиною хвилі 580 нм.

2. Робота виходу електронів з Вольфраму дорівнює 4,54 еВ. Знайдіть максимальну швидкість фотоелектронів, якщо поверхня вольфрамової пластини освітлюється світлом з довжиною хвилі 180 нм.

3. Поверхня срібної пластини освітлюється світлом з довжиною хвилі 150 нм. Знайдіть максимальну швидкість фотоелектронів, якщо червона межа фотоефекту для Срібла 260 нм.

4. Під час дослідження вакуумного фотоелемента виявилося, що при освітленні катода світлом із частотою 1015 Гц фотострум з поверхні катода припиняється при затримуючій напрузі 2 В. Визначте роботу виходу для матеріалу катода.

IV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

V. Домашнє завдання

Повторити § 23, доповідь М. Планк, Н.Бор

Урок 65 Формула Планка. Світлові кванти

Мета уроку:

Навчальна. Формувати знання учнів про історію виникнення квантової теорії, формулу Планку, фотони як кванти світла з певними властивостями; формувати навички та вміння визначати масу, енергію та імпульс фотона, розв’язувати фізичні задачі, застосовуючи отримані знання.

Розвивальна. Розвивати пізнавальні навички учнів; вміння аналізувати навчальний матеріал, умову задачі, хід розв’язання задач; вміння стисло і грамотно висловлювати свої міркування та обґрунтовувати їхню правильність.

Виховна. Виховувати уважність, зібраність, спостережливість.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

«...Ми знаємо, що світло – це хвильовий рух. Сумніватися в цих фактах більше неможливо, спростовувати ці погляди незбагненно для фізика...» – писав у 1889 р. Г. Герц. Наприкінці XIX ст. фізики не мали сумнівів у тому, що світло – це хвиля. Проте ми знаємо, що світло – це одночасно і хвиля, і частинка. Як зароджувалася наука про частинки світла? Які властивості мають ці частинки?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Зародження квантової теорії

Зародження квантової теорії пов’язане з установленням закономірностей випромінювання абсолютно чорного тіла.

Абсолютно чорне тіло – це фізична модель тіла, яке повністю поглинає будь-яке випромінювання, що падає на нього (абсолютно чорне тіло може випромінювати світло).

До випромінювання абсолютно чорного тіла близьке випромінювання багаття, нитки розжарення лампи, випромінювання більшості зір. Спектр випромінювання абсолютно чорного тіла залежить лише від його температури. Експериментальні дослідження показали, що розподіл енергії випромінювання залежно від довжини хвилі має вигляд низки кривих. Але всі спроби вчених одержати універсальну формулу цієї залежності зазнавали поразки.

Рисунок 1. Залежність енергії  електромагнітних хвиль, випромінюваних за 1 с з одиниці площі поверхні абсолютно чорного тіла, від довжини  хвилі. Графік показує, яка частина всієї енергії випромінювання припадає на хвилі певної довжини

Восени 1900 р., зіставивши всі відомі на той час результати досліджень, німецький фізик Макс Планк нарешті встановив формулу, яка повністю відповідала експериментальним кривим. Точніше, вчений цю формулу просто вгадав, він так і не зміг її вивести, спираючись на закони класичної електродинаміки Максвелла. Тому Планк був змушений висунути гіпотезу, яка суперечила класичним уявленням про природу світла.

Гіпотеза Планка:

Випромінювання електромагнітних хвиль атомами і молекулами речовини відбувається не безперервно, а дискретно, тобто окремими порціями, енергія  кожної з яких прямо пропорційна частоті  випромінювання.

2. Фотони

Планк спочатку вирішив, що світло тільки випромінюється квантами, а поширюється й поглинається безперервно. Ситуація докорінно змінилася, коли Альберт Ейнштейн (1879-1955) дійшов висновку, що монохроматичне випромінювання поводиться так, начебто складається з  незалежних один від одного квантів енергії величиною  кожний. Ейнштейн припустив, що річ не просто у квантах енергії, а в реальних частинках, з яких складається будь-яке електромагнітне випромінювання. Згодом частинки світла (кванти світла) стали називати фотонами.

Властивості фотонів:

1. Заряд фотона дорівнює нулю– фотон є електрично нейтральною частинкою.

2. Маса фотона дорівнює нулю– фотон є безмасовою частинкою. Ця властивість стосується тільки окремого фотона, а світло в цілому (як потік фотонів) має масу.

3. Швидкість руху фотона не залежить від вибору системи відліку, завжди дорівнює швидкості поширення світла у вакуумі  і пов’язана з частотою і довжиною відповідної світлової хвилі формулою хвилі: .

Зверніть увагу! Не слід плутати швидкість поширення світлової хвилі в речовині зі швидкістю руху фотона. Фотони в речовині рухаються від атома до атома, поглинаються ними і знову випромінюються.

4. Енергія фотона прямо пропорційна частоті електромагнітного випромінювання, квантом якого і є цей фотон: . У разі поглинання світла речовиною фотон передає всю енергію частинкам речовини.

5. Імпульс фотона дорівнює відношенню його енергії до швидкості руху та обернено пропорційний довжині хвилі фотона:

6. Фотони випромінюються під час: переходів частинок речовини зі збудженого стану в стан з меншою енергією; прискорення заряджених частинок; розпаду деяких частинок; анігіляції. Під час поглинання світла речовиною фотон цілком передає всю енергію частинкам речовини.

Наведені властивості фотонів були встановлені не відразу. На початку XX ст. навіть ідея існування частинок світла зустрічала різке неприйняття. Адже інтерференція і дифракція світла показували, що світло – це хвилі. Через 50 років після появи гіпотези М. Планка, коли існування фотонів уже не викликало сумнівів, А. Ейнштейн писав: «...після 50 років роздумів я так і не зміг наблизитися до відповіді на питання, що ж таке світловий квант*.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Знайдіть енергію фотона інфрачервоного випромінювання, довжина хвилі якого 10 мкм.

2. Знайдіть імпульс фотона, довжина хвилі якого 720 нм.

3. Знайдіть частоту ультрафіолетового випромінювання, імпульс кванта якого дорівнює 3·10–27 кг·м/с.

4. Знайдіть довжину хвилі випромінювання, енергія фотонів якого відповідає енергії протона, що рухається зі швидкістю 4,6·104  м/с.

5. Світло потужністю 0,5 кВт із довжиною хвилі 20 нм падає перпендикулярно до поверхні. Скільки фотонів щосекунди падає на цю поверхню?

6. Яку енергію має приносити світлове випромінювання на кожний квадратний міліметр абсолютно чорної поверхні за секунду, щоб світловий тиск на неї становив 1 Па?

7. На кожний квадратний сантиметр поверхні, що повністю відбиває світло, щосекунди падає 4·1018  фотонів з довжиною хвилі 600 нм. Який тиск на поверхню створює це випромінювання?

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Що таке абсолютно чорне тіло?

2. Як пов'язані температура тіла, довжина світлової хвилі та енергія, яку випромінює тіло?

3. У чому полягає гіпотеза М. Планка?

4. Як розрахувати енергію кванта випромінювання?

5. Що таке фотон? Які властивості він має?

VI. Домашнє завдання

Повторити § 23, питання для самоперевірки с. 166 № (2-4)

Урок 64 Експериментальна робота №7. Вимірювання довжини світлової хвилі

Мета уроку:

Навчальна. У процесі дослідницької діяльності закріпити знання про дифракцію, дифракційну гратку, навчити учнів вимірювати довжину світлової хвилі за допомогою дифракційної гратки; розвивати спостережливість, увагу, пам’ять, уяву, мислення;

Розвивальна. Сприяти: розвитку спостережливості, уваги, пам’яті, уяви, мислення; виробленню звички до планування своїх дій; формуванню вміння самостійно контролювати проміжні і кінцеві результати роботи;   формуванню вміння організовувати своє робоче місце.

Виховна. Виховувати в учнів охайність під час проведення експерименту, дбайливе ставлення до лабораторного обладнання; виховувати учнів працювати в парах та групах.

Тип уроку: урок застосування знань, умінь і навичок. 

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І.  ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ

III. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Відео експеримент

 https://www.youtube.com/watch?v=m5EKmrtDdic

https://www.youtube.com/watch?v=tQl-JrMxCXY

https://www.youtube.com/watch?v=H5UJKzYkDsQ

IV. ВИКОНАННЯ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЇ РОБОТИ №7

Тема. Вимірювання довжини світлової хвилі.

Мета: навчитися вимірювати довжину світлової хвилі за допомогою дифракційної ґратки.

Обладнання: лампа з прямою ниткою розжарення, прилад для визначення довжини світлової хвилі, штатив із муфтою, дифракційна ґратка. 

Хід роботи

Підготовка до експерименту

1. Визначте період дифракційної ґратки. (Зазвичай на ґратці вказують кількість  штрихів на 1 мм)

Експеримент

Суворо дотримуйтесь інструкції з безпеки.

Результати вимірювань і обчислень відразу заносьте до таблиці.

1. Дивлячись крізь дифракційну ґратку і щілину на лампу розжарювання, спостерігайте на екрані приладу різкі дифракційні спектри, лінії яких паралельні штрихам на шкалі

2. За шкалою на екрані визначте спочатку відстань  від центра щілини до межі фіолетового кольору спектра першого порядку, розташованої праворуч від щілини, потім відстань  від центра щілини до межі фіолетового кольору спектра першого порядку, розташованої ліворуч від щілини.

3. Повторіть дії, описані в п. 2, для межі червоного кольору спектра першого порядку.

4. Виміряйте відстань  від ґратки до екрана.

Опрацювання результатів експерименту

1. Обчисліть середні значення відстаней від щілини до відповідних меж фіолетового і червоного кольорів спектрів першого порядку.

2. обчисліть довжину світлової хвилі фіолетового кольору та світлової хвилі червоного кольору.

3. Оцініть відносну похибку експерименту, порівнявши значення довжин хвиль, отриманих у ході експерименту, з табличним значенням:

Аналіз експерименту та його результатів

Проаналізуйте експеримент і його результати. Сформулюйте висновок, у якому зазначте: 1) яку фізичну величину ви визначали; 2) який результат отримали; 3) у чому причини можливої похибки експерименту.

Творче завдання

Визначте довжину хвилі світла червоного кольору за дифракційним спектром другого порядку. Порівняйте значення довжини хвилі світла червоного кольору, отримане в результаті цього експерименту, з тим, що було отримане в ході виконання експериментальної роботи. Запишіть причини розбіжності.

VІ. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VIІ. Домашнє завдання

Повторити § 22, для дистан. виконати лаб.роб .оформити в зошиті відправити на н.з не пізніше 24.02.

  Відео експеримент :

https://www.youtube.com/watch?v=m5EKmrtDdic,  

https://www.youtube.com/watch?v=tQl-JrMxCXY

https://www.youtube.com/watch?v=H5UJKzYkDsQ

Розв’язування задач

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннями

1. Дайте означення дифракції.

2. За яких умов спостерігається дифракція?

3. Чому в повсякденному житті ми нечасто спостерігаємо дифракцію світла?

4. Сформулюйте принцип Гюйґенса – Френеля.

5. Опишіть дифракційні картини від різних перешкод.

6. Що таке дифракційна ґратка? Яка фізична величина її характеризує?

7. Які фізичні величини пов’язує формула дифракційної ґратки?

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. У деяку точку простору приходять когерентні світлові хвилі з різницею ходу 2 мкм. Посилення чи ослаблення світла відбувається в цій точці, якщо довжина хвилі становить: а) 600 нм; б) 400 нм; в) 760 нм?

2. При освітленні дифракційної решітки світлом з довжиною хвилі 627 нм на екрані вийшли смуги, відстань між якими виявилася рівною 39,6 см. Знаючи, що екран розташований на відстані 120 см від решітки, знайдіть період ґратки.

3. Дифракційна ґратка, що має 200 штрихів на 1 мм, розташована на відстані 2 м від екрана. На ґратку падає біле світло, максимальна довжина хвилі якого 720 нм, мінімальна – 430 нм. Яка ширина спектра першого порядку?

IV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

V. Домашнє завдання

Повторити § 22, с.161 розібрати задачу №4 , с. 162 №8-11

Урок 62 Розв’язування задач

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннями

1. Дайте означення дифракції.

2. За яких умов спостерігається дифракція?

3. Чому в повсякденному житті ми нечасто спостерігаємо дифракцію світла?

4. Сформулюйте принцип Гюйґенса – Френеля.

5. Опишіть дифракційні картини від різних перешкод.

6. Що таке дифракційна ґратка? Яка фізична величина її характеризує?

7. Які фізичні величини пов’язує формула дифракційної ґратки?

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. У деяку точку простору приходять когерентні світлові хвилі з різницею ходу 2 мкм. Посилення чи ослаблення світла відбувається в цій точці, якщо довжина хвилі становить: а) 600 нм; б) 400 нм; в) 760 нм?

2. При освітленні дифракційної решітки світлом з довжиною хвилі 627 нм на екрані вийшли смуги, відстань між якими виявилася рівною 39,6 см. Знаючи, що екран розташований на відстані 120 см від решітки, знайдіть період ґратки.

3. Дифракційна ґратка, що має 200 штрихів на 1 мм, розташована на відстані 2 м від екрана. На ґратку падає біле світло, максимальна довжина хвилі якого 720 нм, мінімальна – 430 нм. Яка ширина спектра першого порядку?

IV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

V. Домашнє завдання

Повторити § 22, с. 160-161 розібрати задачі, с. 162 №5-7

ТЕСТ!! Завдання необхідно виконати до 24 лютого 10:00 год  Код доступу 3551234 використайте  цей код, відкривши посилання

join.naurok.ua

Або перейдіть за посиланням :

https://naurok.com.ua/test/join?gamecode=3551234

Урок 61 Дифракція світла

Мета уроку:

Навчальна. Ознайомити учнів з явищем дифракції світла й умовами її спостереження.

Розвивальна. Розвивати пізнавальні навички учнів; вміння аналізувати навчальний матеріал, умову задачі, хід розв’язання задач; вміння стисло і грамотно висловлювати свої міркування та обґрунтовувати їхню правильність.

Виховна. Виховувати уважність, зібраність, спостережливість.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннями

1. Дайте означення інтерференції.

2. Які хвилі називають когерентними?

3. Назвіть умову інтерференційного максимуму й умову інтерференційного мінімуму.

4. Чому в оптичному діапазоні важко створити джерела когерентних хвиль?

5. Опішить дослід Т. Юнга з отримання когерентних світлових хвиль. У чому суть його методу?

6. Чому тонкі плівки мають райдужне забарвлення?

7. У чому полягає метод просвітлення оптики за допомогою інтерференції?

8. Як за допомогою інтерференції перевірити якість шліфування поверхонь виробів?

9. Назвіть приклади виникнення інтерференційних картин у природі.

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Що таке дифракція? За яких умов спостерігається дифракція?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Відео урок https://www.youtube.com/watch?v=BCn--Sac03E

1. Дифракція

Дифракція – це явище обгинання хвилями перешкод.

Дифракція спостерігається у двох випадках:

1) коли лінійні розміри перешкод, на які падає хвиля (або розміри отворів, через які хвиля поширюється), порівнянні з довжиною хвилі;

2) коли відстань від перешкоди до місця спостереження набагато більша за розмір перешкоди.

Хвилі, що обгинають перешкоду, когерентні, тому дифракція завжди супроводжується інтерференцією.

Дифракційна картина – це інтерференційна картина, отримана внаслідок дифракції.

Проблемні питання

• Чи може світло обгинати перешкоди?

Світло є хвилею, в разі виконання зазначених вище умов можна спостерігати і дифракцію світла. Але світло – це дуже коротка хвиля (400-760 нм), тому дифракцію на предметі розміром, наприклад, 10 см можна помітити лише на відстанях у декілька кілометрів. Якщо ж розміри перешкоди менші за 1 мм, дифракцію можна спостерігати й на відстанях у кілька метрів.

Дифракція світла – це обгинання світловими хвилями межі непрозорих тіл і проникнення світла в ділянку геометричної тіні.

Тінь від тонкого дроту з обох боків оточена світлими і темними смугами, а в центрі тіні розташована світла смуга.

Тінь від невеликого непрозорого круглого екрана оточена світлими і темними концентричними кільцями; у центрі тіні – світла кругла пляма (пляма Пуассона).

Так само оточена світлими і темними кільцями кругла пляма світла, якщо світло надходить від потужного точкового джерела і проходить крізь невеликий круглий отвір; зменшуючи діаметр отвору, можна отримати в центрі картини й темну пляму.

2. Принцип Гюйґенса – Френеля

Кількісну теорію дифракції світла побудував французький фізик Оґюстен Жан Френель (1788-1827), сформулювавши принцип, який із часом отримав назву принцип Гюйґенса – Френеля.

Принцип Гюйґенса – Френеля:

Кожна точка хвильової поверхні є джерелом вторинної хвилі, ці вторинні хвилі є когерентними; хвильова поверхня в будь-який момент часу є результатом інтерференції вторинних хвиль.

Дифракція паралельного пучка світла на вузькій щілині:

Якщо на вузьку щілину падає плоска світлова хвиля, то на екрані, який розташований на досить великій відстані від щілини, можна спостерігати дифракційну картину.

Згідно з принципом Гюйґенса – Френеля, освітлену щілину можна розглядати як велику кількість вторинних джерел світла, від кожного з яких в усіх напрямках поширюються когерентні хвилі. Різниця ходу вторинних хвиль, що падають перпендикулярно до екрана (хвилі позначені червоним), дорівнює нулю (лінза не дає додаткової різниці ходу). Тому всі вторинні хвилі, що потрапляють у точку , посилюють одна одну. Для інших точок екрана різниця ходу падаючих хвиль уже не дорівнюватиме нулю, тому в цих точках можуть спостерігатися інтерференційні максимуми або мінімуми, створюючи дифракційну картину.

3. Дифракційна ґратка

Дифракційна ґратка – це оптичний пристрій, дія якого заснована на явищі дифракції світла і який являє собою сукупність великої кількості паралельних штрихів, нанесених на певну поверхню на однаковій відстані один від одного.

Період ґратки (стала ґратки)  – це загальна ширина непрозорої та прозорої ділянок дифракційної ґратки.

Якщо на ґратку падає плоска світлова хвиля, то кожна щілина стає джерелом вторинних хвиль, які є когерентними і поширюються в усіх напрямках. Якщо на шляху цих хвиль розмістити збиральну лінзу, то промені, паралельні один одному, збиратимуться на екрані, розташованому у фокальній площині лінзи.

Із рисунка бачимо, що різниця ходу  для двох хвиль, що поширюються від сусідніх щілин під кутом , дорівнює: .

Щоб у точці екрана спостерігався інтерференційний максимум, різниця ходу  має дорівнювати цілому числу довжин хвиль: .

Зверніть увагу!

•   Кут ( , за якого спостерігається інтерференційний максимум, залежить від довжини хвилі, тому дифракційні ґратки розкладають немонохроматичне світло у спектр. Такий спектр називають дифракційним.

•   Довжина хвилі червоного кольору більша за довжину хвилі фіолетового кольору, тому в дифракційному спектрі червоні лінії розташовані далі від центрального максимуму, ніж фіолетові.

•   Для центрального максимуму різниця ходу хвиль будь-якої довжини дорівнює нулю, тому він завжди має колір світла, що освітлює ґратку.

•   Вимірюючи кут , за якого спостерігається інтерференційний максимум го порядку, і знаючи період дифракційної ґратки, можна виміряти довжину світлової хвилі, що падає на ґратку

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Чому навіть у потужний телескоп ми не можемо побачити предмети поверхні Місяця?

Предмети на поверхні Місяця не можна побачити в потужний телескоп через явище дифракції – світло від предметів буде відхилятися від прямолінійного поширення.

2. Визначте період дифракційної ґратки, якщо на 2,5 см ґратки нанесено 12500 штрихів.

3. Визначте довжину хвилі монохроматичного світла, що падає на ґратку з періодом 3,33 мкм, якщо максимум першого порядку видно під кутом 10°.

4. На дифракційну ґратку, що містить 200 штрихів на 1 мм, падає плоска монохроматична хвиля довжиною 500 нм. Визначте: а) кут, за якого спостерігається максимум другого порядку; б) найбільший порядок спектра, який можна спостерігати за нормального падіння променів на ґратку.

5. Для вимірювання довжини світлової хвилі застосовано дифракційну ґратку, що має 1000 штрихів на 1 мм. Максимум першого порядку на екрані отримано на відстані 24 см від центрального максимуму. Визначте довжину хвилі, якщо відстань від дифракційної ґратки до екрана 1 м.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Дайте означення дифракції.

2. За яких умов спостерігається дифракція?

3. Чому в повсякденному житті ми нечасто спостерігаємо дифракцію світла?

4. Сформулюйте принцип Гюйґенса – Френеля.

5. Опишіть дифракційні картини від різних перешкод.

6. Що таке дифракційна ґратка? Яка фізична величина її характеризує?

7. Які фізичні величини пов’язує формула дифракційної ґратки?

VI. Домашнє завдання

Повторити § 21, с.149 читати ,   с. 151 Вправа № 21 (7, 9)

Урок 60 Інтерференція світла

Мета уроку:

Навчальна: На прикладі явища інтерференції ознайомити учнів із хвильовими властивостями світла; ознайомити учнів з деякими способами практичного застосування інтерференції.

Розвивальна. Розвивати пізнавальні навички учнів; вміння аналізувати навчальний матеріал, умову задачі, хід розв’язання задач; вміння стисло і грамотно висловлювати свої міркування та обґрунтовувати їхню правильність.

Виховна. Виховувати уважність, зібраність, спостережливість.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннями

1. Опишіть досліди І. Ньютона з вивчення дисперсії світла.

2. Назвіть сім спектральних кольорів.

3. Світло якого кольору найменше заломлюється в речовині? найбільше заломлюється в речовині?

4. Дайте означення дисперсії.

5. Які характеристики світлової хвилі змінюються під час переходу з одного середовища в інше?

6. Опишіть будову та принцип дії дисперсійного спектрального апарата.

7. Чому навколишній світ ми бачимо різнокольоровим?

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Чому мильні бульбашки райдужно забарвлені?

Чому райдужно забарвлена масляна плівка на поверхні води?

Чому таке забарвлення дає тільки дуже тонка плівка?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Відео урок https://www.youtube.com/watch?v=RWVhP6MDl0E

1. Інтерференція світлових хвиль

Для світла, як і для будь-яких інших хвиль, є характерним явище інтерференції.

Інтерференція – явище накладання хвиль, унаслідок якого в деяких точках простору спостерігається стійке в часі посилення (або послаблення) результуючих коливань.

При поширенні світлової хвилі в кожній точці простору, де поширюється хвиля, відбувається періодична зміна напруженості та магнітної індукції електромагнітного поля.

Якщо через деяку точку простору поширюються дві світлові хвилі, то напруженості полів векторно додаються (так само додаються і вектори магнітної індукції). Результуюча напруженість характеризуватиме світлову енергію, що надходить у дану точку: чим більша напруженість, тим більшою є енергія, що надходить.

У випадку коли напрямки напруженостей полів двох світлових хвиль, що приходять у дану точку, збігаються, результуюча напруженість збільшується і в точці спостерігається максимальне збільшення освітленості. І навпаки, коли напруженості полів напрямлені протилежно, результуюча напруженість зменшується («світло гаситиметься світлом»).

Під час інтерференції енергія не зникає – відбувається її перерозподіл у просторі.

Щоб у певних точках простору весь час могло відбуватися посилення або послаблення результуючих коливань, необхідне виконання двох умов, які називають умовами когерентності хвиль:

1) хвилі повинні мати однакову частоту (відповідно й довжину);

2) різниця  початкових фаз хвиль має бути незмінною (хвилі, що накладаються, повинні мати незмінний у часі зсув фаз).

Когерентні хвилі – це хвилі, які відповідають умовам когерентності.

Умова інтерференційного максимуму:

В даній точці простору відбувається посилення результуючих світлових коливань, якщо різниця ходу двох світлових хвиль, що надходять у цю точку, дорівнює цілому числу довжин хвиль (парному числу півхвиль).

Коли хвилі надходять у точку  у протилежних фазах, вони гаситимуть одна одну у точці  спостерігається інтерференційний мінімум. Це відбудеться за умови, що на відрізку  укладатиметься непарне число півхвиль.

Умова інтерференційного мінімуму:

В даній точці простору відбувається послаблення результуючих світлових коливань, якщо різниця ходу двох світлових хвиль, що надходять у цю точку, дорівнює непарному числу півхвиль.

3. Спостереження інтерференції світла

Спостерігати інтерференційну картину від двох незалежних джерел світла (за винятком лазерів) неможливо.

Для одержання когерентних хвиль один із засновників хвильової оптики Томас Юнг використав дві вузькі щілини , які були розташовані на відстані 1 мм одна від одної і на які потрапляло світло від одного джерела. Джерелом слугувала ще одна щілина – . Відповідно до принципу Гюйґенса кожна щілина  після потрапляння світла ставала джерелом вторинних хвиль. Ці хвилі були когерентні, оскільки насправді надходили від одного джерела  і мали певну різницю ходу  (йшли до екрана, розташованого на відстані 3 м, різними шляхами). Якщо для якоїсь точки екрана різниця ходу  дорівнювала парному числу півхвиль, то в цій точці спостерігався максимум освітленості, якщо непарному – мінімум освітленості. Тобто Юнг спостерігав на екрані інтерференційну картину: чергування світлих і темних смуг у випадку монохроматичного світла та чергування райдужних смуг у випадку білого світла.

4. Інтерференція на тонких плівках

Із проявами інтерференції світла ми часто зустрічаємось, спостерігаючи освітлення тонкої прозорої плівки. Світлова хвиля частково відбивається від зовнішньої поверхні плівки (хвиля 1), частково проходить через плівку і, відбившись від її внутрішньої поверхні, повертається в повітря (хвиля 2). Оскільки хвиля 2 проходить більшу відстань, ніж хвиля 1, між ними існує різниця ходу.

Обидві хвилі когерентні, адже створені одним джерелом, тому в результаті їх накладання спостерігається стійка інтерференційна картина. Якщо хвиля 2 відстає від хвилі 1 на парне число півхвиль, то спостерігається посилення світла (інтерференційний максимум), якщо на непарне – послаблення світла (інтерференційний мінімум). Саме інтерференцією світла зумовлений колір багатьох комах.

Біле світло поліхроматичне (складається з хвиль різної довжини), тому для посилення світлового випромінювання різного кольору потрібна різна товщина плівки: якщо плівка різної товщини освітлюється білим світлом, то вона виявляється райдужно забарвленою (райдужні мильні бульбашки, райдужна масляна плівка на поверхні води). Крім того, різниця ходу хвиль залежить від кута падіння світла на плівку (зі збільшенням кута падіння різниця ходу збільшується), тому тонкі плівки переливаються – змінюють колір, коли змінюється кут, під яким ми дивимося на плівку.

5. Застосування інтерференції

Інтерференцію на тонких плівках застосовують для просвітлення оптики. Цей метод був відкритий українським фізиком Олександром Теодоровичем Смакулою (1900-1983) у 1935 р.

В оптичних системах, які містять кілька лінз, унаслідок відбиття може втрачатися до 40 % енергії світла. Щоб знизити втрати, на поверхню лінз наносять тонку плівку, показник заломлення якої менший від показника заломлення матеріалу, з якого виготовлено лінзи. Товщину  плівки добирають таким чином, щоб різниця ходу  променів відбитих від зовнішньої та внутрішньої поверхонь плівки, дорівнювала півхвилі

У такому разі у відбитому світлі виконується умова мінімуму (відбиті промені гаситимуться) і через лінзу проходитиме більше світла.

За допомогою інтерференції оцінюють якість шліфування поверхні виробу. Для цього між поверхнею зразка і дуже гладенькою еталонною пластиною створюють повітряний прошарок. У разі освітлення пластин монохроматичним світлом на тонкому повітряному клині між зразком і пластиною утворюється інтерференційна картина у вигляді світлих і темних смуг. Якість шліфування визначають за формою смуг: наявність нерівності навіть порядку 10-8 м спричиняє викривлення інтерференційних смуг.

Першим цей метод застосував І. Ньютон. Використовуючи невелику еталонну лінзу, він домігся майже ідеального шліфування великих лінз і дзеркал. Роль плівки виконував повітряний прошарок між шліфувальною поверхнею й еталонною лінзою.Інтерференційна картина, яка виникала, мала вигляд райдужних концентричних кілець, що отримали назву кільця Ньютона. Якщо лінзу освітити монохроматичним світлом, інтерференційна картина матиме вигляд світлих і темних концентричних кілець.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Чи можна спостерігати інтерференцію світлових хвиль, які випромінюють дві електричні лампи? дві свічки? дві лазерні указки?

Для спостереження інтерференції необхідно мати дві когерентні хвилі. Зробити поки що два окремих джерела, що будуть когерентними, неможливо. Тому інтерференція не буде спостерігатися від двох електричних ламп, від свічок і від двох лазерних указок.

2. Як пояснити райдужні смуги, що спостерігаються в тонкому шарі гасу на поверхні води?

Райдужні смуги в тонкій плівці (тонкий шар гасу) виникають в результаті інтерференції світлових хвиль, відбитих від верхньої та нижньої межі плівки. Хвиля, відбита від нижньої межі, відстає по фазі від хвилі, відбитої від верхньої межі. Величина цього відставання залежить від товщини плівки та від довжини світлової хвилі. Внаслідок інтерференції буде відбуватись послаблення хвиль одних кольорів та підсилення інших. Тому місця плівки, що мають різну товщину, будуть мати різний колір.

3. У деякій точці простору перетинаються когерентні хвилі з різницею ходу 2,8 мкм. Який результат інтерференції в цій точці, якщо довжина хвилі 560 нм?

4. У деяку точку надходять дві когерентні світлові хвилі з геометричною різницею ходу 1,2 мкм. Довжина хвиль у вакуумі – 600 нм. Визначте, посилення чи послаблення світла відбувається в точці, якщо світло поширюється у вакуумі; повітрі; воді; алмазі.

5. Прозора скляна пластина завтовшки 0,3 мкм освітлюється пучком монохроматичного світла довжиною 600 нм, який падає перпендикулярно до поверхні пластини. Показник заломлення пластини — 1,5. Максимум чи мінімум інтерференції буде спостерігатися, якщо дивитися на пластину: а) у прохідному світлі? б) у відбитому світлі? Зверніть увагу: якщо світло відбивається від межі із середовищем більшої оптичної густини, то виникає додаткова різниця ходу .

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Дайте означення інтерференції.

2. Які хвилі називають когерентними?

3. Назвіть умову інтерференційного максимуму й умову інтерференційного мінімуму.

4. Чому в оптичному діапазоні важко створити джерела когерентних хвиль?

5. Опішить дослід Т. Юнга з отримання когерентних світлових хвиль. У чому суть його методу?

6. Чому тонкі плівки мають райдужне забарвлення?

7. У чому полягає метод просвітлення оптики за допомогою інтерференції?

8. Як за допомогою інтерференції перевірити якість шліфування поверхонь виробів?

9. Назвіть приклади виникнення інтерференційних картин у природі.

VI. Домашнє завдання

Повторити § 21 с.146 чит., Вправа с. 151  № 21 № (5, 6)

Урок 59 Дисперсія світла. Спектроскоп

Мета уроку:

Навчальна: Формувати знання про дисперсію світла, пояснити явище дисперсії з точки зору електромагнітної теорії.

Розвивальна. З метою розвитку мислення розвивати вміння: пояснювати подібні матеріали; виявляти аналогії; розкривати загальне і конкретне; встановлювати закономірності; встановлювати головне, суттєве у матеріалі, що вивчається; самостійно знаходити причинно-наслідкові зв’язки (робити висновки); узагальнювати; систематизувати, встановлювати зв’язки нового з раніше вивченим; стисло і грамотно висловлювати свої міркування та обґрунтовувати їхню правильність; діяти за аналогією.

Виховна. Виховувати уважність, зібраність, спостережливість.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннями

1. Опишіть будову людського ока та призначення його окремих оптичних елементів.

2. Як змінюється діаметр зіниці в разі зменшення освітленості?

3. Чому людина з нормальним зором може однаково чітко бачити як далеко, так і близько розташовані предмети?

4. Яку ваду зору називають короткозорістю? далекозорістю? Як ці вади можна скоригувати?

5. Що таке кут зору і для чого його збільшують?

6. Які пристрої використовують для збільшення кута зору?

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Чому виникає веселка? Чому світ різнокольоровий? Чому небо блакитне?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Відео урок https://www.youtube.com/watch?v=CJde1o2Oq2E

1. Спектр

У 1665 р. видатний англійський вчений Ісаак Ньютон (1643-1727), провів серію цікавих дослідів. Для отримання вузького пучка сонячного світла Ньютон зробив у віконниці невеликий круглий отвір.

Проходячи крізь призму, пучок білого світла заломлюється, і на екрані утворюється веселкова смужка – спектр.

У спектрі виділяють сім кольорів: червоний, оранжевий, жовтий, зелений, блакитний, синій, фіолетовий (Чапля Осінь Жде Завзято Буде Сани Фарбувати)

Проблемне питання

• Чи можливо із семи кольорів спектру знову утворити білий колір? (Можливо)

• А може це призма «фарбує» білий пучок світла?

Ньютон виділив із широкого різнокольорового пучка променів вузькі одноколірні (монохроматичні) пучки світла і знову спрямовував їх на призму. Такі пучки відхилялися призмою, але вже не розкладались у спектр. При цьому найбільше відхилявся фіолетовий пучок світла, а найменше – червоний.

Результати цих дослідів дозволили Ньютону дійти таких висновків:

1) призма не «фарбує» біле світло, а розкладає його у спектр;

2) пучок білого світла складається з багатьох різнокольорових пучків;

3) показник заломлення середовища для променів різного кольору є різним.

2. Дисперсія світла

Проблемне питання

• Чому пучки різних кольорів по-різному відхиляються призмою?

Згідно з хвильовою теорією світла колір світла визначається частотою електромагнітної хвилі, якою є світло. Найменшу частоту має червоне світло, найбільшу – фіолетове.

Аналізуючи досліди Ньютона та спираючись на хвильову теорію світла, доходимо висновку: показник заломлення світла залежить від частоти світлової хвилі.

Дисперсія світла – це явище розкладання світла у спектр, зумовлене залежністю показника заломлення середовища від частоти світлової хвилі.

При переході з одного середовища в інше швидкість  поширення світла змінюється, але частота  світлової хвилі, а отже, і колір світла залишаються незмінними. Тому згідно з формулою хвилі  змінюється довжина  світлової хвилі.

При переході в середовище з більшою оптичною густиною довжина хвилі, як і її швидкість, зменшується

3. Спектроскоп

Спектр випромінювання речовини – це сукупність частот світлових хвиль, які містяться у випромінюванні цієї речовини.

Спектральний аналіз – метод визначення хімічного складу речовини за її спектром.

Спектральний склад світла вивчають за допомогою спектральних апаратів. Зазвичай спектральний апарат складається із трьох основних частин: коліматора, призми, лінзи.

Коліматор являє собою вузьку трубку, на одному кінці якої розташована ширма зі щілиною; щілина перебуває у фокальній площині збиральної лінзи 1. Вузький паралельний пучок світла від коліматора спрямовується на призму. Оскільки кожній частоті світла (кожному кольору) відповідає власний показник заломлення, після заломлення з призми виходять монохроматичні паралельні пучки, кожний з яких відхиляється на власний кут. Ці пучки потрапляють на іншу збиральну лінзу 2 і фокусуються на її фокальній площині.

Якщо у фокальній площині лінзи 2 розташовано фотопластину, екран тощо, такий прилад називають спектрографом.

Якщо замість лінзи 2 та екрана використовують зорову трубу, маємо справу зі спектроскопом.

4. Різнокольоровий світ

Проблемне питання

• Чому світ різнокольоровий?

Колір того чи іншого тіла, яке ми спостерігаємо, визначається частотою хвиль, що потрапляють в око після взаємодії світла з матеріалом, із якого складається тіло, а саме після часткового поглинання і розсіювання світла.

Розсіювання світла – це явище перетворення світла матеріальним середовищем, яке супроводжується зміною напрямку поширення світла і виявляється як невласне світіння середовища.

Поглинання світла – зменшення інтенсивності світла, яке проходить через матеріальне середовище.

Колір тіла визначається його властивістю відбивати (розсіювати) світлові хвилі тієї чи іншої частоти (довжини).

Яблуко має червоний колір, тому що воно відбиває хвилі переважно червоного кольору і поглинає хвилі всіх інших кольорів.

Листя дерев має зелений колір, тому що воно відбиває хвилі переважно зеленого кольору і поглинає хвилі всіх інших кольорів.

Якщо голуб освітлюється білим світлом і відбиває всі падаючі світлові хвилі, то голуб здаватиметься нам білим.

Чорний кіт, навпаки, взагалі не відбиває світлових хвиль, а повністю їх поглинає

Проблемне питання

• Який колір матимуть предмети, якщо на них падає світло якого-небуть іншого кольору?

Синє світло, спрямоване на червоні пелюстки троянди, майже цілком поглинеться ними, бо пелюстки відбивають переважно червоні промені, а решту –  поглинають. Тому троянда, освітлена синім світлом, здаватиметься нам практично чорною.

Якщо ж червоним світлом освітити білий сніг, то він здаватиметься нам червоним, адже білий сніг відбиває промені всіх кольорів (у тому числі й червоні).

А от чорна шерсть кота добре поглинає всі промені, тому, хоч яким світлом ми його освітимо, кіт однаково здаватиметься чорним.

Зверніть увагу! Оскільки колір тіла залежить від складу падаючого світла, у темряві поняття кольору позбавлене будь-якого сенсу.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Як пояснити: білий колір кота; чорний колір сажі; фіолетовий колір квітки?

Кіт білого кольору відбиває світло всіх кольорів; чорна сажа, навпаки, взагалі не відбиває світла, а повністю його поглинає; квітка має фіолетовий колір, тому що вона відбиває фіолетове світло і поглинає всі інші кольори.

2. Світлофор дає три сигнали: червоний, жовтий і зелений. Лампа всередині нього біла. Пояснить, як отримують різні сигнали світлофора?

Лампи в середині світлофору випромінюють біле світло, яке містить весь спектр. Колір прозорих тіл залежить від того, які промені світла проходять крізь них. Наприклад, червоне скло пропускає тільки червоні промені (всі інші поглинає), а жовте – тільки жовті (всі інші поглинає), що і зумовлює їх колір.

3. Якими здаватимуться червоні літери на білому папері, якщо дивитися на них крізь синє скло? Яким при цьому здаватиметься колір паперу?

Червоні літери відбивають червоний колір та поглинають усі інші кольори, а синє скло пропускає тільки сині промені (всі інші поглинає). Тому червоні літери на білому папері будуть здаватися чорними бо літери поглинуть синій колір. Якщо дивитися на білий папір через синє скло, то він здаватиметься синім, тому що білий колір відбиває промені всіх кольорів, у тому числі й сині.

4. Через скло якого кольору не можна побачити текст, написаний блакитним чорнилом на білому папері?

Текст, написаний блакитними літерами на білому папері, не можна побачити через блакитне скло. Блакитні літери поглинають усі кольори та відбивають блакитний колір, а блакитне скло пропускає тільки блакитні промені. Якщо дивитися на білий папір через блакитне скло, то він здаватиметься блакитним. Крізь скло літери та папір будуть одного кольору тому ми не побачимо текст.

5. Чи однакова швидкість поширення червоного й зеленого світла у вакуумі? У воді?

У вакуумі – однаково; у воді – у червоного більша (при переході з одного середовища в інше швидкість  поширення світла змінюється, але частота  світлової хвилі, а отже, і колір світла залишаються незмінними; згідно з формулою хвилі  змінюється довжина  світлової хвилі)

6. Як змінюються частота й довжина світлової хвилі при переході з одного прозорого середовища в інше – з більшим показником заломлення?

Частота – не змінюється; довжина хвилі – зменшується.

7. Людське око сприймає як видиме світло електромагнітне випромінювання з довжиною хвилі у вакуумі від 400 до 780 нм. Визначте, діапазон видимого випромінювання.

8. Воду освітлюють зеленим світлом, довжина хвилі якого в повітрі дорівнює 500 нм. Яка довжина світлової хвилі у воді? Який колір бачить людина, що розплющила очі під водою?

9. Фіолетове світло частотою 7,5ꞏ1014 Гц перейшло зі скла у вакуум. Визначте, на скільки змінилася довжина світлової хвилі.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Опишіть досліди І. Ньютона з вивчення дисперсії світла.

2. Назвіть сім спектральних кольорів.

3. Світло якого кольору найменше заломлюється в речовині? найбільше заломлюється в речовині?

4. Дайте означення дисперсії.

5. Які характеристики світлової хвилі змінюються під час переходу з одного середовища в інше?

6. Опишіть будову та принцип дії дисперсійного спектрального апарата.

7. Чому навколишній світ ми бачимо різнокольоровим?

VI. Домашнє завдання

Повторити § 21,  с. 143 чит . Вправа до § 21 с. 151 № (1-4)

Урок 58 Оптичні системи. Кут зору

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Які органи чуття ви знаєте? (У людини є п'ять основних органів чуття: зір, слух, смак, нюх і дотик)

Який орган чуття є найпростішим оптичним пристроєм? (Око)

Як влаштоване око?

Чому деякі люди погано бачать і як скоригувати їхній зір?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Будова ока

Оптична система – сукупність оптичних елементів, призначена для формування пучків світлових променів або для одержання зображень.

Розрізняють природні (біологічні) і штучні оптичні системи.

Око людини – це природна оптична система.

Будова ока:

Склера (щільна непрозора оболонка, яка ззовні вкриває око)

Сітківка (світлочутлива поверхня очного дна)

Рогівка (прозора рогова оболонка, що діє як збиральна лінза й забезпечує 75 % здатності ока заломлювати світло)

Райдужка (райдужна оболонка, має в різних людей різне забарвлення)

Зіниця (круглий отвір, який звужується в разі збільшення освітленості й розширюється в разі її ослаблення)

Адаптація – це здатність ока пристосовуватися до різної яскравості спостережуваних предметів.

Кришталик (збиральна лінза, яка завдяки скріпленим із нею м’язам може змінювати свою кривизну, а отже, оптичну силу)

Склисте тіло (прозора драглиста маса, що заповнює простір між кришталиком і сітківкою)

2. Зір і бачення

Проблемне питання

• Як утворюється і сприймається оком зображення предмета?

Світло, яке потрапляє в око, заломлюється в рогівці, кришталику та склистому тілі. Зображення, яке утворюється на сітківці ока, – дійсне, зменшене, обернене.

Світлочутливі клітини сітківки перетворюють зображення на нервовий імпульс, який по зоровому нерву передається в головний мозок, де формується зображення у неперевернутому вигляді.

• Чому людина бачить як віддалені предмети, так і ті, що поряд?

Це відбувається тому, що в разі зміни відстані до предмета кришталик змінює кривизну, тобто змінює свою оптичну силу.

Акомодація – це здатність кришталика змінювати свою кривизну в разі зміни відстані до розглядуваного предмета.

Відстань найкращого зору – це найменша відстань, на якій око бачить предмет практично не напружуючись.

Для людини з нормальним зором відстань найкращого зору дорівнює приблизно 25 см. Саме на цій відстані така людина тримає книжку.

4. Кут зору

Обсяг зорової інформації про предмет, одержуваної оком, визначається кутом зору.

Кут зору  – це кут із вершиною в оптичному центрі ока, утворений променями, які напрямлені на крайні точки предмета.

роздільно, якщо потрапляють на дві різні світлочутливі клітини ока.

Роздільна здатність ока визначається мінімальним кутом зору , за якого дві точки зображення сприймаються роздільно.

Зі зменшенням освітленості роздільна здатність ока зменшується.

Щоб детально розглянути предмет, треба збільшити кут зору. Це досягається за допомогою оптичних приладів. За призначенням оптичні прилади можна поділити на дві групи: 1) прилади для розглядання дуже дрібних об’єктів, які ніби збільшують об’єкт, що розглядається (лупа, мікроскоп); 2) прилади для розглядання віддалених об’єктів, які ніби наближають об’єкт (зорова труба, бінокль, телескоп).

Кутове збільшенням приладу  – це відношення кута зору , отриманого за допомогою оптичного приладу, до кута зору  неозброєного ока на відстані найкращого зору.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Чому кривизна кришталика ока риби більша, ніж у людини?

Оптична густина води більша, ніж повітря. Щоб збільшити оптичну силу кришталика, потрібно збільшити радіус кривизни його поверхні.

2. Чому навіть у чистій воді людина без маски погано бачить?

Коли світло потрапляє із повітря в око то світло заломлюється. До такого заломлення наші очі адаптовані і ми бачимо чітке зображення. У воді це заломлення дуже послаблюється тому, що показники заломлення води та ока практично однакові. В результаті зображення стає розмитим. При наявності ж маски око межує не з водою, а з повітрям всередині маски. А проходження світла крізь плоске скло маски практично не впливає на чіткість зображення.

3. Розгляньте зіниці своїх очей у плоскому дзеркалі за малого освітлення, а потім за сильного. Що ви помітили? Поясніть спостережуване.

Зіниця звужується в разі збільшення освітленості й розширюється в разі її ослаблення. Дане явище називають адаптацією.

4. У магазині «Оптика» є в продажі такі окуляри: +2 дптр, – 0,5 дптр. Які вади зору виправляють ці окуляри?

+2 дптр – збиральна лінза, далекозорість

– 0,5 дптр – розсіювальна лінза, короткозорість

5. Чому, щоб краще бачити, короткозора людина мружить очі?

Коли людина примружує очі, то при цьому зменшується отвір, куди потрапляє світлові промені, в око надходять тільки прямолінійні промені, які фокусуються на сітківці і дають нам чіткий образ предмета який розглядаємо.

6. Лінзи окулярів мають фокусну відстань 0,5 м. Посередині лінзи тонше, ніж по краях. Яка оптична сила кожної лінзи? Яка вада зору у власника окулярів?

Якщо посередині лінзи тонше, ніж по краях то це увігнута лінза і вона є розсіювальною (F < 0). Окулярами із розсіювальними лінзами коригується короткозорість.

7. Шафа заввишки 180 см розташована на відстані 2 м від спостерігача. Який розмір її зображення на сітківці? Під яким кутом зору видно шафу? Оптична сила ока 58,5 дптр.

8. Хлопчик читає книжку, тримаючи її на відстані 20 см від очей. Визначте оптичну силу лінз, які необхідні хлопчикові, щоб читати книжку на відстані найкращого зору для нормального ока.

Відстань найкращого зору в разі короткозорості менша від 25 см (у даному випадку 20 см). Короткозорість коригується за допомогою окулярів із розсіювальними лінзами (їх оптична сила від’ємна).

9. Оптична сила нормального ока змінюється від 58,6 до 70,6 дптр. Визначте, у скільки разів змінюється при цьому фокусна відстань ока.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Опишіть будову людського ока та призначення його окремих оптичних елементів.

2. Як змінюється діаметр зіниці в разі зменшення освітленості?

3. Чому людина з нормальним зором може однаково чітко бачити як далеко, так і близько розташовані предмети?

4. Яку ваду зору називають короткозорістю? далекозорістю? Як ці вади можна скоригувати?

5. Що таке кут зору і для чого його збільшують?

6. Які пристрої використовують для збільшення кута зору?

VI. Домашнє завдання

Повторити § 22,  с. 159 Вправа № 22 (9) , с. 160 розібрати задачі

Урок 57 Експериментальна робота № 6. Вимірювання оптичної сили лінзи та системи лінз

Хід уроку

І.  ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ

III. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IV. ВИКОНАННЯ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЇ РОБОТИ №6

Тема. Вимірювання оптичної сили лінзи та системи лінз.

Мета: визначити оптичні сили збиральної та розсіювальної лінз; переконатися, що оптична сила  системи двох тонких лінз, складених упритул, дорівнює сумі оптичних сил цих лінз .

Обладнання: короткофокусна збиральна лінза і розсіювальна лінза на підставках, екран, джерело світла (свічка або електрична лампа), мірна стрічка, напрямна рейка.

Хід роботи

Підготовка до експерименту

Запишіть формулу тонкої лінзи, проаналізуйте її та подумайте, які вимірювання вам слід зробити, щоб визначити оптичну силу лінзи.

Експеримент

Суворо дотримуйтесь інструкції з безпеки.  

Результати вимірювань і обчислень відразу заносьте до таблиці.

Відео дослід https://www.youtube.com/watch?v=abpiWxrDZC4

Дослід 1. Вимірювання оптичної сили збиральної лінзи

1. Зберіть установку, як показано на рис. 1, використавши збиральну лінзу.

2. Дістаньте на екрані чітке збільшене зображення джерела світла.

3. Виміряйте відстань  від джерела світла до збиральної лінзи і відстань  від збиральної лінзи до екрана.

1. Зберіть установку, розташувавши пристрої вздовж напрямної рейки.

2. Переміщуючи збиральну лінзу та екран, дістаньте на екрані чітке зменшене зображення джерела світла.

3. Виміряйте відстань  від джерела світла  до розсіювальної лінзи, зазначте на рейці положення розсіювальної лінзи .

4. Приберіть розсіювальну лінзу і, не чіпаючи збиральну лінзу й екран, пересувайте джерело світла в напрямку збиральної лінзи, доки на екрані знову не з’явиться чітке зображення джерела світла.

5. Виміряйте відстань  від місця, де була розсіювальна лінза, до нового положення джерела світла .

Дослід 3. Вимірювання оптичної сили системи лінз, складених упритул

1. Складіть розсіювальну і збиральну лінзи впритул одну до одної, розташуйте систему лінз між джерелом світла та екраном і дістаньте на екрані чітке збільшене зображення джерела світла .

2. Виміряйте відстань  від джерела світла до системи лінз і відстань  від системи лінз до екрана.

1. Скориставшись формулами  і , визначте для кожного досліду оптичну силу і фокусну відстань лінзи (системи лінз).

Зверніть увагу: для досліду 2 відстань  від лінзи до зображення слід брати зі знаком «–», оскільки  – це уявне зображення джерела світла  у розсіювальній лінзі.

2. Оцініть відносну похибку експерименту, скориставшись формулою

Аналіз експерименту та його результатів

Проаналізуйте експеримент і його результати. Сформулюйте висновок, у якому зазначте: 1) яку фізичну величину ви визначали; 2) який результат отримали; 3) у чому причини можливої похибки експерименту.

Творче завдання

Вважаючи, що глибина  очного дна (відстань від оптичного центра оптичної системи «око» до сітківки) дорівнює 15 мм, оцініть найбільшу оптичну силу вашого ока. Для цього закрийте одне око, а напроти другого розмістіть «ширму» — два розсунуті пальці. Дивлячись через «ширму» на зубочистку, повільно наближайте її до «ширми» доти, доки зубочистка не почне роздвоюватися. Виміряйте відстань  від зубочистки до ока і, скориставшись формулою тонкої лінзи, визначте найбільшу оптичну силу ока .

VІ. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VIІ. Домашнє завдання

Повторити § 27, для дистан. виконати роботу , відправити на н.з.

Урок 56 Розв’язування задач

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. На якій відстані від лінзи, оптична сила якої 5 дптр, буде розташоване дійсне зображення, збільшене в чотири рази?

2. Збиральна лінза створює зображення предмета зі збільшенням 1/2. Визначте збільшення даного предмета, якщо, не змінюючи відстань між предметом і лінзою, замінити дану лінзу на розсіювальну з тією самою фокусною відстанню.

3. На екрані, розташованому на відстані 60 см від тонкої лінзи з оптичною силою 5 дптр, отримали чітке зображення предмета. Предмет відсувають на 10 см далі від лінзи. На скільки сантиметрів слід перемістити екран, щоб одержати на ньому чітке зображення?

4. Якщо відстань від предмета до лінзи 36 см, то висота зображення – 10 см. Якщо предмет наблизити до лінзи так, щоб відстань між ними становила 24 см, то висота зображення дорівнюватиме 20 см. Визначте фокусну відстань лінзи.

IV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

V. Домашнє завдання

Повторити § 22, с. 158  Вправа № 22 (4, 5)

Урок 55 Розв’язування задач

Мета уроку:

Навчальна. Закріпити знання за темою «Формула тонкої лінзи», продовжити формувати навички та вміння розв’язувати фізичні задачі, застосовуючи отримані знання.

Розвивальна. Розвивати уміння правильно розподіляти час; самостійність у навчанні; вміння самостійно застосовувати правила, закони.

Виховна. Виховання дисципліни, чесності, відповідальності.

Тип уроку: урок застосування знань, умінь, навичок.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннями

1. Які фізичні величини пов’язує формула тонкої лінзи?

2. Яких правил слід дотримуватися, застосовуючи цю формулу?

3. Як визначити лінійне збільшення лінзи?

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. На якій відстані від лінзи, оптична сила якої 5 дптр, буде розташоване дійсне зображення, збільшене в чотири рази?

2. Збиральна лінза створює зображення предмета зі збільшенням 1/2. Визначте збільшення даного предмета, якщо, не змінюючи відстань між предметом і лінзою, замінити дану лінзу на розсіювальну з тією самою фокусною відстанню.

3. На екрані, розташованому на відстані 60 см від тонкої лінзи з оптичною силою 5 дптр, отримали чітке зображення предмета. Предмет відсувають на 10 см далі від лінзи. На скільки сантиметрів слід перемістити екран, щоб одержати на ньому чітке зображення?

4. Якщо відстань від предмета до лінзи 36 см, то висота зображення – 10 см. Якщо предмет наблизити до лінзи так, щоб відстань між ними становила 24 см, то висота зображення дорівнюватиме 20 см. Визначте фокусну відстань лінзи.

IV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

V. Домашнє завдання

Повторити § 22, с. 162 тести №4-9

Урок 54 Формула тонкої лінзи

Мета уроку:  Навчальна: Закріпити та поглибити знання учнів про лінзи; розглянути формулу тонкої лінзи та її застосування для розв’язування задач геометричної оптики. Розвивальна. З метою розвитку мислення розвивати вміння: пояснювати подібні матеріали; виявляти аналогії; розкривати загальне і конкретне; встановлювати закономірності; встановлювати головне, суттєве у матеріалі, що вивчається; самостійно знаходити причинно-наслідкові зв’язки (робити висновки); узагальнювати; систематизувати, встановлювати зв’язки нового з раніше вивченим; стисло і грамотно висловлювати свої міркування та обґрунтовувати їхню правильність; діяти за аналогією. Виховна. Виховувати уважність, зібраність, спостережливість.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Чи існує математична залежність між відстанню  від предмета до лінзи, відстанню  від зображення предмета до лінзи і фокусною відстанню  лінзи?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Формула тонкої лінзи с. 156 підручник

 – фокусна відстань;  – відстань від предмета до лінзи;    – відстань від лінзи до зображення.

Під час розв’язування задач слід мати на увазі:

• відстань  (від лінзи до зображення) необхідно брати зі знаком» « – », якщо зображення є уявним, і зі знаком « + », якщо зображення є дійсним;

• фокусна відстань  збиральної лінзи є додатною, а розсіювальної – від’ємною.

Лінійне збільшення  лінзи – це відношення лінійного розміру  зображення предмета до розміру  самого предмета.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Відстань від предмета до збиральної лінзи 40 см, а від лінзи до її дійсного зображення 60 см. Визначте фокусну відстань лінзи.

2. Відстань від предмета до розсіювальної лінзи 50 см, а від лінзи до зображення 20 см. Визначте оптичну силу лінзи.

3. Предмет, розташований на відстані 14 см від тонкої лінзи, перемістили на 6 см ближче до неї, при цьому розміри предмета й зображення стали однаковими. Визначте оптичну силу цієї лінзи.

4. На відстані втричі більшій за фокусну перед збиральною лінзою розташований предмет. Знайдіть, у скільки разів розміри зображення більші за розміри предмета.

5. На екрані, розташованому на відстані 12 м від предмета, утвориться збільшене в чотири рази його зображення. Знайдіть фокусну відстань цієї лінзи.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Які фізичні величини пов’язує формула тонкої лінзи?

2. Яких правил слід дотримуватися, застосовуючи цю формулу?

3. Як визначити лінійне збільшення лінзи?

VI. Домашнє завдання

Повторити § 22, с.162 (1-5) тести

Урок 53 Розв’язування задач

Мета уроку:

Навчальна. Закріпити знання за темою «Лінзи. Побудова зображень у лінзах», продовжити формувати навички та вміння розв’язувати фізичні задачі, застосовуючи отримані знання.

Розвивальна. Розвивати уміння правильно розподіляти час; самостійність у навчанні; вміння самостійно застосовувати правила, закони.

Виховна. Виховання дисципліни, чесності, відповідальності.

Тип уроку: урок застосування знань, умінь, навичок.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннями

1. Що таке лінза? Які види лінз вам відомі?

2. Чим розсіювальна лінза відрізняється від збиральної?

3. Що називають дійсним фокусом лінзи?

4. Чому фокус розсіювальної лінзи називають уявним?

5. Охарактеризуйте оптичну силу лінзи як фізичну величину.

6. Які промені використовують для побудови зображення в лінзі?

7. Які зображення дає збиральна лінза? розсіювальна лінза? Від чого залежить вид зображення?

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Оптична сила лінзи дорівнює –4 дптр. Якою є фокусна відстань цієї лінзи? Ця лінза збиральна чи розсіювальна?

2.  див. підручник с. 156 рис. 22.8  Перенесіть рисунки до зошита і для кожного випадку побудуйте зображення предмета лінзі.

IV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

V. Домашнє завдання

Повторити § 22,  с. 156 таб 22.1, с. 158 Вправа № 22 (1)

Урок 52 Лінзи. Побудова зображень у лінзах

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Ви знайомі з різними оптичними пристроями: окулярами, фотоапаратом, телескоп, лупою. Що між цими пристроями спільного? (їх основною частиною є лінза). Що таке лінза? Які існують різновиди лінз?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Лінза

Лінза (сферична) – прозоре тіло, обмежене з двох боків сферичними поверхнями.

За формою лінзи поділяють на опуклі (двоопукла, плоско-опукла, увігнуто-опукла) й увігнуті (двоввігнута, плоско-ввігнута, опукло-ввігнута).

Тонка лінза – це лінза, товщина  якої в багато разів менша від радіусів  і  сферичних поверхонь, що її обмежують.

2. Збиральна й розсіювальна лінзи

Лінзи поділяють на збиральні та розсіювальні.

Збиральна лінза – це лінза, яка перетворює паралельний пучок променів в збіжний.

 – головний дійсний фокус лінзи (точка у якій перетинаються заломлені промені).

Розсіювальна лінза – це лінза, яка перетворює паралельний пучок променів в розбіжний.

F – головний уявний фокус лінзи (точка у якій перетинаються продовження заломлених променів).

Кожна лінза має два головні фокуси, розташовані на однаковій відстані від оптичного центра лінзи.

Коли паралельні промені падають на лінзу не паралельно її головній оптичній осі, точку, в якій перетинаються ці промені (або їх продовження) після заломлення в лінзі, називають побічним фокусом лінзи . Таких фокусів у лінзи безліч, і всі вони розташовані в одній площині – у фокальній площині лінзи, яка проходить через головний фокус лінзи перпендикулярно до її головної оптичної осі.

3. Фізичні величини, що характеризують лінзу

Фокусна відстань  лінзи – це відстань від оптичного центра лінзи до її головного фокуса.

Фокусну відстань збиральної лінзи домовилися вважати додатною (F > 0), а розсіювальної – від’ємною (F < 0).

Чим сильніше лінза заломлює світло, тим меншою є її фокусна відстань.

Оптична сила  лінзи – це фізична величина, яка характеризує заломні властивості лінзи та обернена до її фокусної відстані.

Одиниця оптичної сили – діоптрія:

1 діоптрія – це оптична сила лінзи, фокусна відстань якої дорівнює 1 м.

Оптична сила збиральної лінзи є додатною (D > 0), а розсіювальної лінзи – від’ємною (D < 0).

4. «Зручні промені»

Будь-який предмет можна подати як сукупність точок. Для побудови зображення в лінзі деякої точки  досить знайти точку перетину (точку ) будь-яких двох променів, що виходять із точки  і проходять крізь лінзу.

Три найпростіші в побудові промені (збиральна лінза):

1 – промінь, який проходить через оптичний центр  лінзи, – не заломлюється та не змінює свого напрямку;

2 – промінь, паралельний головній оптичній осі  лінзи, – після заломлення в лінзі йде через фокус ;

3 – промінь, який проходить через фокус  – після заломлення в лінзі йде паралельно головній оптичній осі лінзи.

Точка  буде дійсним зображенням точки , якщо в точці  перетинаються самі заломлені промені.

Три найпростіші в побудові промені (розсіювальна лінза):

1 – промінь, який проходить через оптичний центр  лінзи, – не заломлюється та не змінює свого напрямку;

2 – промінь, паралельний головній оптичній осі  лінзи, – після заломлення в лінзі проходить таким чином, що його продовження йде через фокус ;

3 – промінь, який проходить через фокус  – після заломлення в лінзі поширюється паралельно до головної оптичної осі.

Точка  буде уявним зображенням точки , якщо в точці  перетинаються продовження заломлених променів.

5. Зображення предмета, яке дає збиральна лінза

1) Предмет розташований за подвійним фокусом збиральної лінзи.

Зображення предмета є дійсним, зменшеним, перевернутим. Таке зображення виходить, наприклад, на сітківці ока або плівці фотоапарата.

2) Предмет розташований між фокусом і подвійним фокусом збиральної лінзи.

Зображення предмета є дійсним, збільшеним, перевернутим. Таке зображення дозволяє одержати проекційна апаратура на екрані.

3) Предмет розташований між фокусом і збиральною лінзою.

Зображення предмета є уявним, збільшеним, прямим. Це зображення розташоване по той самий бік від лінзи, що й предмет, тому ми не можемо побачити його на екрані, але бачимо, дивлячись на предмет крізь лінзу. Саме таке зображення дає збільшувальне скло – лупа.

4) Предмет розташований на подвійній фокусній відстані від збиральної лінзи

Зображення предмета є дійсним, рівним за розміром, перевернутим

5) Предмет розташований на фокусній відстані від збиральної лінзи.

Усі промені після заломлення йдуть паралельним пучком, отже, у цьому випадку ані дійсного, ані уявного зображення ми не отримаємо.

6. Зображення предмета, яке дає розсіювальна лінза

Розсіювальна лінза завжди дає уявне, зменшене, пряме зображення, розташоване з того самого боку від лінзи, що й сам предмет.

Проблемне питання

• Чи зміниться вигляд зображення, якщо предмет більший за лінзу або частина лінзи закрита непрозорим екраном?

Звичайно ж, ні. Адже від кожної точки предмета на лінзу падає безліч променів, і всі вони збираються у відповідній точці зображення. Закривання частини лінзи спричинить лише те, що кількість променів, які потраплять у кожну точку зображення, зменшиться. Зображення буде менш яскравим, проте ані його вигляд, ані місце розташування не зміняться. Саме тому, будуючи зображення, ми можемо використовувати всі зручні промені, навіть ті, які не проходять крізь лінзу.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Оптична сила лінз у бабусиних окулярах +3 дптр, а в маминих –3 дптр. Чим відрізняються ці лінзи?

Якщо лінза збиральна, то її оптична сила є додатною. Оптична сила розсіювальної лінзи є від’ємною. Це означає, що в бабусиних окулярах стоять збиральні лінзи, а в маминих – розсіювальні.

2. Чому дорівнює оптична сила лінзи, фокусна відстань якої дорівнює 10 см?

3. Перенесіть рисунки до зошита і для кожного випадку побудуйте зображення предмета АВ у збиральній лінзі. Схарактеризуйте зображення.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Що таке лінза? Які види лінз вам відомі?

2. Чим розсіювальна лінза відрізняється від збиральної?

3. Що називають дійсним фокусом лінзи?

4. Чому фокус розсіювальної лінзи називають уявним?

5. Охарактеризуйте оптичну силу лінзи як фізичну величину.

6. Які промені використовують для побудови зображення в лінзі?

7. Які зображення дає збиральна лінза? розсіювальна лінза? Від чого залежить вид зображення?

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 27, Вправа № 27 (1)

Урок 51 Експериментальна робота № 5. Дослідження заломлення світла

Хід уроку

І.  ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ

III. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IV. ВИКОНАННЯ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЇ РОБОТИ №5

Тема. Дослідження заломлення світла

Мета: дослідити заломлення світла на межі «скло — повітря», визначити показник заломлення скла відносно повітря.

Обладнання: скляна пластинка з паралельними гранями, аркуш гофрованого картону, олівець, 4 шпильки, косинець із міліметровою шкалою, циркуль.

Хід роботи

Відео експеримент https://www.youtube.com/watch?v=iSakV76GYz4

Підготовка до експерименту

1. Перед тим як виконувати роботу, згадайте:

1) вимоги безпеки під час роботи зі скляними предметами;

2) закони заломлення світла;

3) формулу для визначення показника заломлення середовища 1 відносно середовища 2.

2. Підготуйте рисунки для виконання роботи  Для цього:

1) покладіть скляну пластинку на сторінку зошита і гостро заточеним олівцем окресліть контур пластинки;

2) на відрізку, що відповідає положенню верхньої заломної грані пластинки:

• позначте точку ;

• проведіть через точку  пряму  перпендикулярну до даного відрізка;

• за допомогою циркуля побудуйте коло радіусом 4-5 см із центром у точці ;

3) під кутом приблизно 45° накресліть промінь, який задаватиме напрямок пучка світла, що падає в точку ; позначте точку перетину променя і кола літерою ;

4) повторіть дії, описані в пунктах 1-3, ще тричі (виконайте ще три рисунки), спочатку збільшивши, а потім зменшивши заданий кут падіння променя світла.

Експеримент

Суворо дотримуйтесь інструкції з безпеки.

Результати вимірювань і обчислень відразу заносьте до таблиці.

1. Покладіть під аркуш зошита з першим контуром аркуш гофрованого картону, накладіть на контур скляну пластинку.

2. Встроміть вертикально в точки  і  шпильки 1 і 2

3. Дивлячись на шпильки 1 і 2 крізь скло, встроміть шпильки 3 і 4 так, щоб усі чотири шпильки здавалися розташованими на одній прямій.

4. Приберіть шпильки і пластинку, проведіть через основи шпильок 3 і 4 пряму, позначте точку  і накресліть заломлений промінь  (див. рис. 2 і 3).

5. Повторіть дії, описані в пунктах 1-4, ще для трьох контурів.

Опрацювання результатів експерименту

На кожному рисунку:

1. Зазначте кут падіння і кут заломлення.

2. Із точок  і  опустіть перпендикуляри на пряму  і виміряйте довжини  і  отриманих відрізків (див. рис. 3).

3. Визначте показник заломлення скла відносно повітря

4. Побудуйте графік залежності  і визначте середнє значення показника заломлення (див. Додаток 2 підручника).

5. Визначте відносну й абсолютну похибки вимірювання показника заломлення скла відносно повітря, округліть результати, скориставшись правилами округлення (див. Додаток 2 підручника).

Аналіз експерименту та його результатів

Проаналізуйте експеримент і його результати. Сформулюйте висновок, у якому зазначте: 1) яку фізичну величину ви визначали; 2) який результат отримали; 3) чи залежить значення отриманої величини від кута падіння світла; 4) у чому причини можливої похибки експерименту.

Творче завдання

Скориставшись рисунком, продумайте і запишіть план проведення експерименту з визначення показника заломлення води відносно повітря. Виріжте з картону круг і проведіть експеримент. Проаналізуйте результат, сформулюйте висновок.

VІ. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VIІ. Домашнє завдання

Повторити § 26, для дист. Виконати роботу відправити на н.з.

Урок 50 Розв’язування задач

Мета уроку: Навчальна. Закріпити знання за темою «Заломлення світла. Закони заломлення світла. Повне відбивання світла», продовжити формувати навички та вміння розв’язувати фізичні задачі, застосовуючи отримані знання.

Розвивальна. Розвивати уміння правильно розподіляти час; самостійність у навчанні; вміння самостійно застосовувати правила, закони.

Виховна. Виховання дисципліни, чесності, відповідальності.

Тип уроку: урок застосування знань, умінь, навичок.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннями

1. За яких умов на межі двох середовищ спостерігається повне внутрішнє відбивання?

2. Що таке кут повного внутрішнього відбивання? Як він пов’язаний із показником заломлення?

3. Наведіть приклади застосування повного внутрішнього відбивання світла.

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. У дно водойми глибиною 2,5 м вбито стовп, причому верхня частина стовпа піднімається над поверхнею води на 1 м. Обчисліть довжину тіні на поверхні й на дні водойми, якщо висота Сонця над горизонтом 30°.

2. На дні посудини, заповненої водою на 20 см, розташоване точкове джерело світла. На поверхні води плаває кругла непрозора пластина, центр якої знаходиться над джерелом світла. При якому мінімальному радіусі пластини промені світла від джерела не вийдуть із води?

3. На дні склянки, заповненої водою на 10 см, лежить монета. На якій відстані від поверхні води бачить монету спостерігач?

IV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

V. Домашнє завдання

Повторити § 26, Вправа № 26 (4, 6)

Урок 49 Розв’язування задач

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннями

1. За яких умов на межі двох середовищ спостерігається повне внутрішнє відбивання?

2. Що таке кут повного внутрішнього відбивання? Як він пов’язаний із показником заломлення?

3. Наведіть приклади застосування повного внутрішнього відбивання світла.

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. У дно водойми глибиною 2,5 м вбито стовп, причому верхня частина стовпа піднімається над поверхнею води на 1 м. Обчисліть довжину тіні на поверхні й на дні водойми, якщо висота Сонця над горизонтом 30°.

2. На дні посудини, заповненої водою на 20 см, розташоване точкове джерело світла. На поверхні води плаває кругла непрозора пластина, центр якої знаходиться над джерелом світла. При якому мінімальному радіусі пластини промені світла від джерела не вийдуть із води?

3. На дні склянки, заповненої водою на 10 см, лежить монета. На якій відстані від поверхні води бачить монету спостерігач?

IV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

V. Домашнє завдання

Повторити § 26, Вправа № 26 (4, 6)

Урок 48 Повне відбивання світла

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннями

1. Які явища спостерігаються, коли світло проходить через межу поділу двох середовищ?

2. Який кут називають кутом заломлення?

3. Сформулюйте закони заломлення світла та доведіть ці закони, користуючись принципом Гюйґенса.

4. У чому причина заломлення світла?

5. Яким є фізичний зміст відносного та абсолютного показників заломлення світла?

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

За допомогою якого оптичного явища передається велика кількість інформації в мережі Інтернет?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Повне внутрішнє відбивання світла

Cвітло переходить із середовища з більшою оптичною густиною в середовище з меншою оптичною густиною. У цьому випадку , тому згідно із законом заломлення світла . Кут заломлення  більший, ніж кут падіння   .

Зі збільшенням кута падіння світлового променя збільшується і кут заломлення, водночас, інтенсивність заломленого променя зменшується.

Досягши певного значення кута падіння , промінь взагалі не перетинає межу поділу середовищ – кут заломлення становить . Коли кут падіння , світло не переходить у друге середовище, а лише відбивається від його межі, тобто відбувається явище повного внутрішнього відбивання.

Явище повного внутрішнього відбивання – це явище, коли заломлення світла відсутнє, тобто світло повністю відбивається від межі поділу із середовищем меншої оптичної густини.

Граничний кут повного внутрішнього відбивання  – це найменший кут падіння, починаючи з якого вся світлова енергія повністю відбивається від межі поділу двох прозорих середовищ.

2. Застосування явища повного відбивання світла

Проблемне питання

• Де застосовують явище повного відбивання світла?

У багатьох оптичних приладах напрямок поширення світла змінюють за допомогою призм повного відбивання: а – поворотна призма; б –  оборотна призма.

Головне застосування цього явища пов’язане з волоконною оптикою. Якщо в торець суцільної скляної «нитки» спрямувати пучок світла, то після багаторазового відбивання світло вийде на її протилежному кінці незалежно від того, якою буде трубка – вигнутою чи прямою. Таку нитку називають світловодом (рис. в).

Світловоди – це гнучкі нитки, що проводять світло на основі повного внутрішнього відбивання. 

Світловоди застосовують:

- у медицині для дослідження внутрішніх органів (ендоскопія);

- у техніці, зокрема для виявлення несправностей усередині двигунів без їх розбирання;

- для освітлення сонячним світлом закритих приміщень;

- у декоративних світильниках;

- як кабелі для передачі інформації (волоконно-оптичні лінії зв’язку), коли ми дивимося телевізор або користуємося Інтернетом, то, скоріш за все, й не здогадуємося, що більшу частину свого «шляху» сигнал долає «скляною дорогою».

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Граничний кут повного внутрішнього відбивання для межі поділу середовищ скло – повітря дорівнює 34°. Знайдіть швидкість світла в цьому склі.

2. Визначте кут падіння променя з повітря на прозоре середовище, якщо швидкість поширення світла в цьому середовищі дорівнює 2ꞏ105 км/с, а відбитий і заломлений промені взаємно перпендикулярні?

3. Відносний показник заломлення на межі поділу середовищ повітря—скло дорівнює 1,6, а на межі поділу середовищ повітря—вода — 1,3. Визначте значення відносного показника заломлення на межі поділу середовищ вода—скло.

4. Промінь світла падає на плоскопаралельну скляну пластинку завтовшки 6 см під кутом 40°. Знайдіть зсув променя при виході із пластинки.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. За яких умов на межі двох середовищ спостерігається повне внутрішнє відбивання?

2. Що таке кут повного внутрішнього відбивання? Як він пов’язаний із показником заломлення?

3. Наведіть приклади застосування повного внутрішнього відбивання світла.

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 26, Вправа № 26 (3, 5)

Урок 47 Заломлення світла. Закони заломлення світла

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Чому тіло, опущене в склянку з рідиною, здається нам зламаним на межі повітря і рідини?

Як поводиться світло, переходячи з одного середовища в інше?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Причини заломлення світла

Якщо пучок світла падає на межу поділу двох прозорих середовищ, то частина світлової енергії повертається в перше середовище, утворюючи відбитий пучок світла, а частина — проходить через межу в друге середовище, утворюючи пучок світла, який, як правило, змінює напрямок.

Заломленням світла – це зміна напрямку поширення світла в разі його проходження через межу поділу двох середовищ.

Заломлений промінь – це промінь, що задає напрямок заломленого пучка світла.

Кількісний закон, що описує заломлення світла, був установлений експериментально в 1621 р. голландським природознавцем Віллебрордом Снелліусом (1580-1626) й отримав назву закон Снелліуса. Одержимо цей закон за допомогою принципу Гюйґенса.

2. Закон заломлення світла на основі принципу Гюйґенса

Розглянемо плоску хвилю, що падає на межу поділу  двох середовищ. Напрямок поширення хвилі задамо променями  і , паралельними один одному та перпендикулярними до хвильової поверхні .

Спочатку поверхні  досягне промінь , а вже після цього її досягне промінь  – через час , де  – швидкість світла у першому середовищі.

У момент, коли вторинна хвиля в точці  тільки починає збуджуватися, хвиля від точки  вже пошириться у другому середовищі на відстань , де  – швидкість світла у другому середовищі. Провівши площину , дотичну до всіх вторинних хвиль, одержимо хвильову поверхню заломленої хвилі.

Розглянемо прямокутні трикутники  і . У трикутнику  кут  дорівнює куту падіння  (як кути з відповідно перпендикулярними сторонами), отже, . Урахувавши, що , знайдемо :

Закони заломлення світла (закони Снелліуса):

1. Промінь падаючий, промінь заломлений і перпендикуляр до межі поділу двох середовищ, проведений із точки падіння променя, лежать в одній площині.

2. Для двох даних середовищ відношення синуса кута падіння  до синуса кута заломлення  є величиною незмінною

3. Показник заломлення

Проблемне питання

• Що характеризує відносний показник заломлення?

Відносний показник заломлення показує, у скільки разів швидкість поширення світла в середовищі 1 більша (або менша), ніж швидкість поширення світла в середовищі 2

Зміна швидкості поширення світла в разі його переходу з одного прозорого середовища в інше є причиною заломлення світла.

Прийнято говорити про оптичну густину середовища: чим більшою є оптична густина середовища, тим меншою є швидкість поширення світла в цьому середовищі.

Проблемне питання

• У повітрі швидкість поширення світла в 1,33 разу більша, ніж у воді, оптична густина якого середовища менша – води чи повітря? (повітря)

•  Коли світло переходить із води в скло, його швидкість зменшується ще в 1,3 разу, оптична густина якого середовища більша – води чи скла? (скла)

Властивості заломлення світла:

1) чим більше змінюється швидкість світла, тим більше світло заломлюється;

2) якщо промінь світла переходить у середовище з більшою оптичною густиною (тобто швидкість світла зменшується: ), то кут заломлення є меншим від кута падіння: ;

3) якщо промінь світла переходить у середовище з меншою оптичною густиною (тобто швидкість світла збільшується: ), то кут заломлення є більшим за кут падіння: .

Зазвичай швидкість поширення світла в середовищі порівнюють зі швидкістю його поширення у вакуумі.

 Абсолютний показник заломлення середовища – це фізична величина, яка характеризує оптичну густину середовища і показує, у скільки разів швидкість поширення світла в середовищі менша, ніж у вакуумі.

Проблемне питання

• Чи пов’язані між собою абсолютний та відносний показники заломлення?

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Обчисліть швидкість поширення світла в шматку льоду.

2. Кут падіння променя з повітря на поверхню прозорого пластику дорівнює 50°, кут заломлення – 25°. Який показник заломлення цього пластику відносно повітря?

3. Промінь світла падає під кутом 60° з повітря на поверхню деякого прозорого середовища. Заломлений промінь змістився на 15° щодо свого початкового напрямку. Визначте швидкість поширення світла в другому середовищі, якщо у повітрі швидкість світла 3∙108 м/с.

4. Якщо кут падіння світла становить 60°, кут заломлення дорівнює 45°. Визначте кут заломлення в цьому середовищі при куті падіння 30°.

5. При якому куті падіння променя з повітря на скло кут заломлення в два рази менший від кута падіння?

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Які явища спостерігаються, коли світло проходить через межу поділу двох середовищ?

2. Який кут називають кутом заломлення?

3. Сформулюйте закони заломлення світла та доведіть ці закони, користуючись принципом Гюйґенса.

4. У чому причина заломлення світла?

5. Яким є фізичний зміст відносного та абсолютного показників заломлення світла?

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 26, Вправа № 26 (1, 2)

Урок 46 Розв’язування задач

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннями

1. Що є об’єктом вивчення геометричної оптики?

2. Дайте означення світлового променя.

3. Сформулюйте закони: прямолінійного поширення світла; незалежного поширення світла; відбивання світла. Наведіть приклади, які ілюструють ці закони.

4. Сформулюйте і поясніть принцип Ферма.

5. Дайте означення кута падіння і кута відбивання світла.

6. Доведіть закон відбивання світла, користуючись принципом Гюйґенса.

7. Чому ми бачимо тіла, які нас оточують?

8. Яке відбивання світла називають дзеркальним? дифузним?

9. Які характеристики має зображення предмета в плоскому дзеркалі?

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Визначте кут падіння променя на плоске дзеркало, якщо кут між падаючим променем і дзеркалом становить третину від кута між падаючим і відбитим променями.

2. Сонячний промінь відбивається від поверхні озера. Кут між падаючим променем і горизонтом удвічі більший, ніж кут між падаючим і відбитим променями. Чому дорівнює кут падіння променя?

3. Людина зростом 1,8 м, яка стоїть біля ліхтаря, відкидає тінь довжиною 1 м. Якщо людина відійде на 0,5 м далі від ліхтаря, довжина тіні складатиме 1,5 м. Визначте, на якій висоті підвішений ліхтар.

4. Сонячні промені падають під кутом 50° до горизонту. Визначте, під яким кутом α до горизонту треба розташувати плоске дзеркало, щоб сонячний зайчик освітив дно вузького глибокого вертикального колодязя (α кут між відбиваючою поверхнею дзеркала та горизонтом).

5. На дзеркало, розташоване під кутом 50° до горизонтальної поверхні столу, падає спрямований вертикально вниз промінь світла і підбивається. Який кут утворює відбитий промінь із горизонтом? Відповідь запишіть у градусах.

6. Дві дзеркальні поверхні утворюють двогранний кут 45°. На який кут повернеться промінь після послідовного відбивання від двох дзеркал?

7. Два плоских прямокутних дзеркала утворюють двогранний кут 150°. На відстані 10 см від лінії дотику дзеркал і на однаковій відстані від кожного з них розташоване точкове джерело світла. Визначте відстань між уявними зображеннями джерела світла у дзеркалах.

IV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

V. Домашнє завдання

Повторити § 25, Вправа № 25 (5-6)

Урок 45 Відбивання світла. Закони відбивання світла

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннями

1. Що таке світло? Які об’єкти його випромінюють?

2. Хто є засновником корпускулярної теорії світла? Які її основні положення?

3. Які оптичні явища не можна було описати на основі корпускулярної теорії світла?

4. Хто є засновником хвильової теорії світла? Які її основні положення?

5. Чому дорівнює швидкість поширення світла? Як її було виміряно?

6. Які сучасні уявлення про природу світла?

7. У чому сутність корпускулярно-хвильового дуалізму?

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Як поширюється світло в просторі? Чому більшість об’єктів, які нас оточують, не є джерелами світла, проте ми їх бачимо?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Закони геометричної оптики

Геометрична оптика – це розділ оптики, який вивчає закони поширення світла в прозорих середовищах і принципи побудови зображень в оптичних системах без урахування хвильових властивостей світла.

Світловий пучок – це область простору, в межах якого поширюється світло.

Світловий промінь – це лінія, уздовж якої поширюється потік світлової енергії.

Світловий промінь – суто геометричне поняття, його використовують для схематичного зображення світлових пучків.

Основні закони геометричної оптики:

• Закон прямолінійного поширення світла: в однорідному прозорому середовищі світло поширюється прямолінійно.

•   Закон незалежного поширення світла: окремі пучки світла не впливають один на одного і поширюються незалежно.

•   Закони відбивання і заломлення світла.

Узагальненням усіх законів геометричної оптики є принцип найменшого часу, названий на честь французького математика П’єра де Ферма (1601-1665) принципом Ферма.

Принцип Ферма (принцип найменшого часу):

Світло завжди обирає таку траєкторію, щоб на подолання відстані між двома точками витратити найменший час.

2. Закони відбивання світла

Явище відбивання світла – це явище при якому на межі поділу середовищ частина світлової енергії повертається в перше середовище.

Вимірявши кути  і , можна переконатися, що вони є рівними. Якщо пересувати джерело світла краєм диска, кут падіння світлового пучка змінюватиметься і відповідно змінюватиметься кут відбивання, причому щоразу кути падіння і відбивання світла будуть рівними.

Закони відбивання світла:

1. Промінь падаючий, промінь відбитий і перпендикуляр до поверхні відбивання, проведений із точки падіння променя, лежать в одній площині.

2. Кут відбивання світла дорівнює куту його падіння:

Проблемне питання

• Що відбудеться якщо падаючий промінь спрямувати шляхом відбитого?

Оборотність світлових променів:

Якщо падаючий промінь спрямувати шляхом відбитого променя, то відбитий промінь піде шляхом падаючого.

3. Теоретичне доведення законів відбивання світла

Закони відбивання світла можна отримати, скориставшись принципом Гюйґенса (кожна точка середовища, до якої дійшла хвиля, стає джерелом вторинної хвилі, а обвідна вторинних хвиль дає положення хвильового фронту в наступний момент часу). Розглянемо плоску хвилю, що падає на межу поділу двох середовищ.

Напрямок поширення хвилі задамо променями  і , які паралельні один одному та перпендикулярні до хвильової поверхні .

Різні ділянки хвильової поверхні досягають межі відбиття  неодночасно: збудження коливань у точці  почнеться раніше, ніж у точці , на час , де  – швидкість поширення хвилі.

У момент, коли хвиля досягне точки , вторинна хвиля із центром у точці  вже пошириться на певну відстань і являтиме собою півсферу радіуса .

У той самий час вторинні хвилі, збуджені в точках, розташованих між точками  і , теж являтимуть собою півсфери, але менших радіусів. Хвильова поверхня відбитої хвилі – площина  – дотична до цих півсфер.

Промені  і , що перпендикулярні до хвильової поверхні , зададуть напрямок поширення відбитої хвилі.

У прямокутних трикутниках  і  гіпотенуза  спільна, катет  дорівнює катету , отже, ці трикутники рівні, тоді . Водночас  як кути з відповідно перпендикулярними сторонами. отже, кут падіння  дорівнює куту відбивання .

Крім того, як випливає з побудови, падаючий промінь, промінь відбитий і перпендикуляр, проведений із точки падіння променя до поверхні його відбивання, лежать в одній площині.

4. Дзеркальне і розсіяне відбивання світла

Проблемне питання

• Чому в дзеркалі можна побачити своє зображення, а на папері ні?

Розрізняють дзеркальне відбивання світла (від гладеньких поверхонь) і дифузне (розсіяне) відбивання світла (від нерівних, шорстких поверхонь).

Відбивання світла є дифузним, якщо паралельні світлові промені, що падають на плоску поверхню, після відбивання від поверхні поширюються в різних напрямках.

Відбивання світла є дзеркальним, якщо паралельний пучок світлових променів, що падає на плоску поверхню, після відбивання від поверхні залишається паралельним. Плоску дзеркальну поверхню називають плоским дзеркалом.

5. Зображення в плоскому дзеркалі

Проблемне питання

• Що ми бачимо кожного разу коли підходимо до дзеркала?

Розглянемо, як утворюється зображення в плоскому дзеркалі.

Якщо продовжити відбиті промені в протилежному напрямку (за дзеркало), усі вони перетнуться в точці .  – уявне зображення точки .

Плоске дзеркало завжди дає уявне зображення.

Проведемо дослід

Розмістимо вертикально шматок плоского скла, яке виконуватиме роль дзеркала. Оскільки скло прозоре, ми бачимо предмети, що знаходяться за ним. Візьмемо дві свічки, запалимо одну з них і поставимо цю свічку перед склом. Як у дзеркалі, ми побачимо у склі зображення свічки, що горить. Другу свічку розмістимо з другого боку скла так, щоб здавалося, що вона також горить і, таким чином, сумістимо другу свічку із зображенням першої. Виміряємо відстань між склом і кожною зі свічок. Виявляється, що ці відстані однакові.

 Предмет і його зображення симетричні відносно поверхні плоского дзеркала.

Це означає, що зображення предмета:

1) розташоване на тій самій відстані від поверхні дзеркала, що й предмет

2) дорівнює за розміром самому предмету;

3) пряма, яка сполучає точку на предметі з відповідною їй точкою на зображенні, є перпендикулярною до поверхні дзеркала.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Кут падіння променя дорівнює 25°. Чому дорівнює кут між падаючим і відбитим променями?

2. Кут між падаючим і відбитим променями становить 70°. Під яким кутом до дзеркала падає світло?

3. Промінь світла падає на плоске дзеркало. Кут падіння в 2 рази більший, ніж кут між дзеркалом і променем, який падає. Чому дорівнює кут відбивання?

4. У сонячний день довжина тіні від вертикально поставленої метрової лінійки дорівнює 24 см, а довжина тіні від дерева – 3,6 м. Визначте висоту дерева.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями