матеріал 17

17. Закон заломлення світла

Матеріал

Для вчителя

Для учня

Завантажити матеріал (PDF)

Урок №17. Закон заломлення світла

Очікувані результати навчання

формулює самостійно або у співпраці з іншими проблему дослідження [12 ПРО 1.1.1]
формулює та обґрунтовує самостійно або в співпраці з іншими гіпотези відповідно до проблеми й мети дослідження, визначає завдання [12 ПРО 1.2.2]
планує, здійснює пошук, опрацьовує, порівнює, аналізує, оцінює самостійно або в співпраці з іншими надійність джерел і достовірність інформації для розв’язання життєвої/навчальної проблеми [12 ПРО 2.1.1]
порівнює, аналізує самостійно або в співпраці з іншими природні й техногенні об’єкти, явища і процеси на основі наукових методів пізнання та законів природи [12 ПРО 3.1.1]
установлює та обґрунтовує самостійно або в співпраці з іншими взаємозв’язки між природними, техногенними об’єктами, закономірності явищ природи [12 ПРО 3.3.1]
розробляє самостійно або в співпраці з іншими стратегії ефективного розв’язання життєвої/навчальної проблеми [12 ПРО 4.3.1]

Мета уроку: пояснити явища, які спостерігаються в природі та побуті, за допомогою закону заломлення світла.

Очікувані результати для учня:

розрізняти джерела світла по групах
розуміти закон заломлення світла
пояснювати причини та особливості повного внутрішнього відбивання
використовувати здобуті знання для опису процесів, пов’язаних із законом заломлення світла

Очікувані результати для вчителя:

учні розуміють зміст закону заломлення світла та фізичний зміст показника заломлення
учні пояснюють причини виникнення повного внутрішнього відбивання світла
учні наводять приклади використання закону заломлення світла в повсякденному житті.
учні використовують здобуті знання для розв’язку графічних та розрахункових задач

Цілі сталого розвитку:

Які цілі сталого розвитку (в порядку пріоритетності) опрацьовуємо на уроці:

4. Якісна освіта
9. Іновації та інфраструктура

Ключові слова: закон заломлення світла, закон Сінеліуса, повне відбивання світла.

План уроку

Мотиваційна частина
Теоретичний блок
Практичний блок
Попрактикуймо самостійно
Рефлексія

1. Мотивація (проблемне питання)

Чому ложка в склянці з водою здається нам зламаною? Чи дійсно вона така?

Рис. 1. Ложка в склянці з водою
Джерело: https://www.istockphoto.com/uk/search/2/image-film?phrase=glass+water+refraction

Дружня порада вчителю

Тривалість — до 3 хв.

Дослід може бути проведений в класі, при цьому замість ложки можуть бути використані різні предмети. Крім води, для порівняння може бути використана олія або інша прозора рідина.

2. Теоретичний блок

1. Закон заломлення світла

Рис. 2. Заломлення світла на межі двох середовищ
Джерело: https://www.fizikanova.com.ua/

Промінь падаючий, промінь заломлений і перпендикуляр до межі поділу середовищ, встановлений із точки падіння променя, лежать в одній площині

2.

(1) $\begin{equation*}\frac{n_{2}}{n_{1}} = n_{21} = \frac{\sin{\alpha}}{\sin{\gamma}} = \frac{v_{1}}{v_{2}}\end{equation*}$

$n_{1}, n_{2}$ — абсолютні показники заломлення першого й другого середовищ; $n_{21}$ — відносний показник заломлення; $\alpha$ — кут падіння; $\beta$ — кут відбивання; $\gamma$ — кут заломлення; $v_{1}, v_{2}$ — швидкість світла.

2. Повне внутрішнє відбивання

Рис. 3. Повне внутрішнє відбивання
Джерело: https://www.fizikanova.com.ua/

Повне внутрішнє відбиванням світла – явище, за якого заломлення світла відсутнє, тобто світло повністю відбивається від середовища з меншою оптичною густиною.

Дружня порада вчителю

Тривалість — до 10 хв.

Під час викладення теорії бажано використати плоскопаралельну пластину, через яку пропустити світловий промінь лазера.

Повне внутрішнє відбивання також можна показати на досліді, пропускаючи світловий промінь із води в повітря під кутом приблизно 49 градусів. Воду можна набрати, наприклад, у невеликий акваріум.

Посилання на відео джерела:

Відео

3. Практичний блок

Завдання №1

Перегляньте уважно зображення

Рис. 4. Чашка з монетою
Джерело: https://naurok.com.ua/zalomlennya-svitla-na-mezhi-dvoh-seredovisch-zakoni-zalomlennya-svitla-248040.html

Якщо в чашці немає води, ми не бачимо монету, що лежить на її дні (рис. 4, а); якщо ж налити воду, дно чашки ніби підніметься і монета стане видимою (рис. 4, б).

Об’єднайтеся в групи по 4 особи та проведіть цей дослід самостійно. Чи дійсно це можна спостерігати в житті?
Чому після наливання води в чашку монета стає видимою?
Який закон розповсюдження світла можна дослідити, провівши цей експеримент?
Домалюйте хід світлових променів на рис. 5, б.

Рис. 5
Джерело: https://school.home-task.com/sposterezhennya-ta-prosti-doslidi/

Дружня порада вчителю

Тривалість — до 17 хв.

Із запропонованих завдань можна використати не всі, а лише декілька.
Виконання завдання можна провести за допомогою досліду, а не картинки. Це буде більш ефективно та наочно.

Завдання №2

Перегляньте уважно рисунок 6.

Рис. 6
Джерело: https://prom.ua/ua/p1283119010-svetovod-bokovogo-svecheniya.html

1. Який оптичний пристрій зображено на ілюстрації?
2. Яке оптичне явище ми можемо дослідити, спостерігаючи за роботою цього пристрою?
3. Намалюйте хід світлових променів цього ж пристрою на рис. 7.

Рис. 7
Джерело: https://www.fizikanova.com.ua/

Завдання №3

Перегляньте уважно рис. 8.

Рис. 8
Джерело: https://thetravelbible.com/clearest-lakes-in-the-us/

Знаходячись біля незнайомої водойми, не можна в неї пірнати, орієнтуючись тільки на зорове сприйняття глибини. Обґрунтуйте відповідь.
Реальна глибина буде більшою чи меншою за ту, що ми спостерігаємо?

Рис.9
Джерело: https://www.shutterstock.com/video/search/throw-coin-into-water

Монети, які знаходяться під водою (рис. 9), будуть здаватися нам більшими чи меншими порівняно з їхніми реальними розмірами?

Дружня порада вчителю

Перед виконанням завдання для налаштування можна запитати в учнів, на яких водоймах вони були влітку і чи спостерігали щось подібне.

Завдання №4

Світловий промінь переходить із повітря в прозору рідину. Якщо кут падіння променя становить 60°, то кут заломлення дорівнює 45°. На який кут відхиляється промінь від початкового напряму? Знайдіть показник заломлення рідини.

Дружня порада вчителю

Завдання № 4, 5 розв’язувати не самостійно, а разом з учнями.

Завдання №5

Світловий промінь переходить із середовища 1 у середовище 2 (рис. 10, а).

Швидкість поширення світла в середовищі 1 становить 2,4 ⋅ 10⁸ м/с.

Визначте абсолютний показник заломлення середовища 2 і швидкість поширення світла в середовищі 2.

Рис. 10

Дружня порада вчителю

Розв’язання

За визначенням абсолютного показника заломлення:

Із рисунка б бачимо (r – радіус кола):

4. Попрактикуймо самостійно

Рівень А:

На яких графіках зображено промінь світла, що переходить із середовища з більшою оптичною густиною в середовище з меншою оптичною густиною?

Світловий промінь переходить із повітря в прозору рідину. Якщо кут падіння променя становить 60°, то кут заломлення дорівнює 38°. На який кут відхиляється промінь від початкового напрямку?

Рівень В:

Визначте абсолютний показник заломлення середовища, у якому світло поширюється зі швидкістю 2∙10⁸ м/с.
Світловий промінь переходить із повітря в прозору рідину. Якщо кут падіння променя становить 45°, то кут заломлення дорівнює 30°. На який кут відхиляється промінь від початкового напряму? Знайдіть відносний показник заломлення рідини.

Рівень С:

Знайдіть кут падіння світла й показник заломлення рідини, якщо кут заломлення становить 30°, а кут між відбитим променем та заломленим — 90°.
Промінь світла падає під кутом 55° з повітря на поверхню деякого прозорого середовища. Заломлений промінь змістився на 15° щодо свого початкового напрямку. Визначте швидкість поширення світла в другому середовищі, якщо в повітрі швидкість світла становить 3∙10⁸ м/с.

Дружня порада вчителю

Тривалість — до 12 хв.

5. Рефлексія

Запишіть:

3 факти, які ви зрозуміли про відбивання чи заломлення світла.
2 приклади з життя, пов’язані із законами поширення світла.
1 запитання, яке залишилися після уроку.

Дружня порада вчителю

Тривалість — до 3 хв.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

У вільний від відпочинку час

https://www.youtube.com/watch?v=OV3Vity6Mzw&t=378s

Відео

Завантажити матеріал (PDF)

Урок №17. Закон заломлення світла

Очікувані результати навчання

Мета уроку: пояснити явища, які спостерігаються в природі та побуті, за допомогою закону заломлення світла.

Очікувані результати:

розрізняти джерела світла за групами
розуміти закон заломлення світла
пояснювати причини та особливості повного внутрішнього відбивання
використання отриманих знань для опису процесів, пов’язаних із законом заломлення світла

Цілі сталого розвику:

Які цілі сталого розвитку (в порядку пріоритетності) опрацьовуємо на уроці:

4. Якісна освіта
9. Іновації та інфраструктура

розрізняти джерела світла за групами
розуміти закон заломлення світла
пояснювати причини та особливості повного внутрішнього відбивання
використання отриманих знань для опису процесів пов’язаних із законом заломлення світла

Ключові слова: закон заломлення світла, закон Сінеліуса, повне відбивання світла.

План уроку

Мотиваційна частина
Теоретичний блок
Практичний блок
Попрактикуймо самостійно
Рефлексія

1. Мотивація (проблемне питання)

Чому ложка в склянці з водою здається нам зламаною? Чи дійсно вона така?

Рис. 1. Ложка в склянці з водою
Джерело: https://www.istockphoto.com/uk/search/2/image-film?phrase=glass+water+refraction

2. Теоретичний блок

1. Закон заломлення світла

Промінь падаючий, промінь заломлений і перпендикуляр до межі поділу середовищ, встановлений із точки падіння променя, лежать в одній площині

2.

(2) $\begin{equation*}\frac{n_{2}}{n_{1}} = n_{21} = \frac{\sin{\alpha}}{\sin{\gamma}} = \frac{v_{1}}{v_{2}}\end{equation*}$

— абсолютні показники заломлення першого й другого середовищ; — відносний показник заломлення; — кут падіння; — кут відбивання; — кут заломлення; — швидкість світла.

2. Повне внутрішнє відбивання

Рис. 3. Повне внутрішнє відбивання
Джерело: https://www.fizikanova.com.ua/

Повне внутрішнє відбиванням світла – явище, за якого заломлення світла відсутнє, тобто світло повністю відбивається від середовища з меншою оптичною густиною.

Посилання на відео джерела:

Відео

3. Практичний блок

Завдання №1

Перегляньте уважно малюнки

Рис. 4. Чашка з монетою
Джерело: https://naurok.com.ua/zalomlennya-svitla-na-mezhi-dvoh-seredovisch-zakoni-zalomlennya-svitla-248040.html

Якщо в чашці немає води, ми не бачимо монету, що лежить на її дні (рис. 4, а); якщо ж налити воду, дно чашки ніби підніметься і монета стане видимою (рис. 4, б).

Об’єднайтеся в групи з 4-х осіб та проведіть цей дослід самостійно. Чи дійсно це можна спостерігати в житті?
Чому після наливання води в чашку монета стає видимою?
Який закон розповсюдження світла можна дослідити, провівши цей експеримент?
Домалюйте хід світлових променів на рис. 5, б.

Рис. 5.
Джерело: https://school.home-task.com/sposterezhennya-ta-prosti-doslidi/

Завдання №2

Перегляньте уважно рис. 6.

Рис. 6.
Джерело: https://prom.ua/ua/p1283119010-svetovod-bokovogo-svecheniya.html

1. Що за оптичний пристрій зображений на малюнку?
2. Яке оптичне явище ми можемо дослідити, спостерігаючи за роботою цього пристрою?
3. Намалюйте хід світлових променів цього ж пристрою на рис. 7.

Рис. 7.
Джерело: https://www.fizikanova.com.ua/

Завдання №3

Перегляньте уважно рис. 8.

Рис. 8.
Джерело: https://thetravelbible.com/clearest-lakes-in-the-us/

Знаходячись біля незнайомої водойми, не можна в неї пірнати, орієнтуючись тільки на зорове сприйняття глибини. Обґрунтуйте відповідь.
Реальна глибина буде більшою чи меншою за ту, що ми спостерігаємо?

Рис. 9.
Джерело: https://www.shutterstock.com/video/search/throw-coin-into-water

Монети, які знаходяться під водою (рис. 9) будуть здаватися нам більшими чи меншими порівняно з їхніми реальними розмірами?

Завдання №4

Світловий промінь переходить із повітря в прозору рідину. Якщо кут падіння променя становить 60°, то кут заломлення дорівнює 45°. На який кут відхиляється промінь від початкового напряму? Знайдіть показник заломлення рідини.

Завдання №5

Світловий промінь переходить із середовища 1 у середовище 2 (рис. 10, а).

Швидкість поширення світла в середовищі 1 становить 2,4 ⋅ 10⁸ м/с.

Визначте абсолютний показник заломлення середовища 2 і швидкість поширення світла в середовищі 2.

Рис. 10

4. Попрактикуймо самостійно

Рівень А:

На яких графіках зображено промінь світла, що переходить із середовища з більшою оптичною густиною в середовище з меншою оптичною густиною?

Світловий промінь переходить із повітря в прозору рідину. Якщо кут падіння променя становить 60°, то кут заломлення дорівнює 38°. На який кут відхиляється промінь від початкового напрямку?

Рівень В:

Визначте абсолютний показник заломлення середовища, в якому світло поширюється зі швидкістю 2∙10⁸ м/с.
Світловий промінь переходить із повітря у прозору рідину. Якщо кут падіння променя становить 45°, то кут заломлення дорівнює 30°. На який кут відхиляється промінь від початкового напряму? Знайдіть відносний показник заломлення рідини.

Рівень С:

Знайдіть кут падіння світла й показник заломлення рідини, якщо кут заломлення становить 30°, а кут між відбитим променем та заломленим — 90°.
Промінь світла падає під кутом 55° з повітря на поверхню деякого прозорого середовища. Заломлений промінь змістився на 15° щодо свого початкового напрямку. Визначте швидкість поширення світла в другому середовищі, якщо в повітрі швидкість світла 3∙10⁸ м/с.

5. Рефлексія

Запишіть:

3 факти, які ви зрозуміли про відбивання чи заломлення світла.
2 приклади з життя, пов’язані із законами поширення світла.
1 запитання, яке залишилися після уроку.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

У вільний від відпочинку час

https://www.youtube.com/wa

Відео

Завантажити матеріал (PDF)

Ділись та обговорюй важливе