Сценарий урока на тему: «Дифракция света. Дифракционная решетка».

Цели: 1)образовательные: раскрыть понятие дифракции света, используя аналогию с механическими волнами; показать применение дифракции в оптическом приборе – дифракционной решетке (с выводом формулы для дифракционной решетки); раскрыть причину возникновения дифракционного предела разрешения оптических приборов, рассмотреть критерий Релея; закрепить полученные (новые) знания решением задач по данной теме; 2) развивающие: развитие интеллектуальных умений и логического мышления; 3) воспитательные: повышение интереса к предмету и к способам работы; Тип урока – комбинированный. Структура урока – актуализация. Демонстрации слайдов и видеоматериалов. Метод урока - объяснительно- иллюстративный, репродуктивный. Приборы урока - компьютер с видеопроектором.

Ход урока. 1.Организационный момент (приветствие). 2.Проверка знаний и домашнего задания. 3.Объяснение нового материала с закреплением полученных знаний. 4.Домашнее задание.

Проверка знаний и домашнего задания. 1.Устный опрос по вопросам на тему: «Интерференция света». 2.Индивидуальная работа по карточкам. 3.Проверка творческого домашнего задания – презентации школьных проектов на тему: «Природа света».

Устный опрос по вопросам на тему: «Интерференция света». 1.Как получают когерентные световые волны? 2.В чем состоит явление интерференции света? 3.С какой физической характеристикой световых волн связано различие в цвете? 4.Длина волны в воде уменьшается в n раз (n – это показатель преломления воды относительно воздуха). Означает ли это, что ныряльщик под водой не может видеть окружающие предметы в естественном свете?

Индивидуальная работа по карточкам. 1. Две световые волны являются когерентными, если ν1 = ν2. Δφ = 0. Δφ = const. ν1 = ν2, Δφ = const.

2. При интерференции света в интерференционных максимумах складываются 1) амплитуды колебаний напряженности электрического поля; 2) интенсивности света, пропорциональные квадрату амплитуды колебаний напряженности электрического Ҁ ля и 2. Ни 1, ни 2.

3. Чему равна разность хода лучей в отраженном свете от пленки с показателем преломления n? AB + BC – AD. (AB + BC)n – AD. (AB +BC)n – AD – λ / 2. AB + BC – AD – λ / 2.

4. Для «просветления» оптики на поверхность стекла наносят тонкую пленку с показателем преломления n. Чему должна быть равна минимальная толщина пленки, чтобы свет с длиной волны λ полностью проходил через линзу? λn/4 λn/2 λ/2n λ/4n

Объяснение нового материала с закреплением полученных знаний. 1.Дифракция света. Решение задачи. 2.Дифракционная решетка. Решение задачи. 3.Дифракционный предел разрешения. Решение задачи.

Дифракция света. Согласно волновой теории свет представляет собой волны. Любому волновому движению присуща дифракция или огибание волнами краёв препятствий. Дифракцией света называется явление отклонения света от прямолинейного направления распространения при прохождении вблизи препятствий. Дифракция хорошо наблюдается только на расстояниях L>=R 2 /λ, где R – характерные размеры препятствия. На меньших расстояниях применимы законы геометрической оптики.

Дифракционная теория была построена на основе понятия зон Френеля. Согласно теории Френеля число кольцевых зон, укладывающихся на радиус круглого препятствия определяется: m=R 2 /(λL), где R – радиус круглого препятствия, L – расстояние от препятствия до экрана. Число полоскообразных зон Френеля, укладывающихся на полуширине линейного препятствия определяется: m=(d/2) 2 /(λL), где d – ширина препятствия.

Задача на тему: «Дифракция света». Наблюдается дифракция света с длиной волны 530нм на круглом отверстии диаметра 4,6мм. Плоскость наблюдения располагается на расстоянии L=5,0м от отверстия. Сколько зон Френеля укладывается на размере отверстия? (Ответ: m=2)

Дифракционная решетка. На явлении дифракции основано устройство дифракционных решеток. Это совокупность большого количества узких щелей, повторяющихся через расстояние d. Дифракционные решетки делятся на отражательные (штрихи нанесены на металлическую поверхность) и прозрачные (штрихи нанесены на стеклянную поверхность). При прохождении через дифракционную решетку световая волна длиной λ на экране будет давать последовательность минимумов и максимумов интенсивности. Максимумы интенсивности будут наблюдаться под углом φ: где m – целое число, называемое порядком дифракционного максимума. Рисунок Разложение белого света в спектр при помощи дифракционной решетки.

Расстояние от максимума нулевого порядка (m = 0) до максимума m-го порядка в фокальной плоскости линзы с фокусным расстоянием F при малых углах дифракции определяется формулой: Так как положение максимумов (кроме нулевого!) зависит от длины волны, то решетка способна разлагать излучение в спектр, то есть она является спектральным прибором.

Задача на тему: «Дифракционная решетка». На дифракционную решётку с периодом d=2*10־³см нормально падает монохроматический свет. Определите длину световой волны λ, если угол между спектрами первого и второго порядка φ=1˚30`. (Ответ: λ=524нм).

Дифракционный предел разрешения. Дифракционный характер изображений ограничивает возможности оптических инструментов. Наименьший угол между лучами света, идущих от двух близко расположенных звёзд определяет дифракционный предел разрешения линзы (критерий Релея). Q min =r/F=1,22 λ/D, где F – фокусное расстояние линзы, D – диаметр объектива.

В соответствии с критерием Релея дифракционный предел разрешения телескопа достигается в том случае, когда расстояние между центрами двух близких звёзд оказывается равным радиусу центрального дифракционного пятна: r=1,22 λF/D Q min L min

Задача на тему: «Дифракционный предел разрешения» Оцените минимальное расстояние между двумя точками на поверхности Луны, которые можно различать с помощью телескопа с диаметром обяектива d=11 см. Наблюдение проводится в свете с длиной волны λ=550нм. Расстояние до Луны принять равным L=4*105 км. (Ответ: lmin=2,44 км)

Домашнее задание. П. 71, 72 читать, формулу учить. Творческое задание – создание Web- страниц на тему: «Волновые свойства света».

Использованы фрагменты дисков: 1.«Физика. Библиотека наглядных пособий классы» Под редакцией Н.К. Ханнанова. Допущено Министерством образования РФ в качестве электронного учебного пособия. Лицензионная копия от «1С», «Дрофы» и «Формозы»; 2.«Открытая физика 1.1» Под редакцией профессора МФТИ С.М. Козела. Поддержка обучения через Интернет «Открытый Колледж» ООО «ФИЗИКОН»,