Zjawisko załamania światła. Konspekt do lekcji fizyki i astronomii

Cele poznawcze i kształcące:
Uczeń wie, że:
- w różnych ośrodkach światło rozchodzi się z różnymi szybkościami
- zmienia się kierunek biegu promienia przy przejściu światła w obu ośrodkach
- zmienia się kierunek biegu promienia przy przejściu światła z jednego ośrodka do drugiego, w zależności od szybkości światła w obu ośrodkach
- na czym polega zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia światła.
Uczeń umie:
- zaplanować i przeprowadzić doświadczenie przy użyciu przedmiotów z najbliższego otoczenia ukazujące załamanie światła
- narysować bieg promieni przy przejściu światła z jednego ośrodka do drugiego
Cele wychowawcze:
- zwrócenie uwagi uczniom na prawidłowe i ostrożne obchodzenie się z przyrządami pomiarowymi.
- kształtowanie wytrwałości i cierpliwości w celu osiągnięcia wyników.
- kształtowanie nawyku precyzji i dokładności w wykonywaniu pomiarów.
Materiały i środki dydaktyczne:
- naczynie z wodą, moneta, ołówek
- podręcznik, zeszyt ćwiczeń.
Metoda:
- doświadczalna – ćwiczeniowa - uczniowska (pokaz)
- słowna - pogadanka, elementy wykładu, „burza mózgów”

Przebieg lekcji:
1. Czynności wstępne
Przypomnienie wiadomości z poprzedniej lekcji:
 Jak brzmi prawo odbicia światła?
 Co to jest kąt padania i odbicia światła?
 Z jaka szybkością rozchodzi się światło w próżni?
 Co możesz powiedzieć o szybkościach rozchodzenia się światła w innych ośrodkach?
2. Część nawiązująca.
Wyjaśnienie uczniom, na czym będzie polegała ich praca na lekcji.
3. Cześć właściwa.
Przeprowadzenie doświadczeń mających na celu obserwację światła przy przejściu
z jednego ośrodka przeźroczystego do drugiego ośrodka.

N: Jeśli światło pada na granice dwóch przeźroczystych ośrodków, to zwykle jego część odbija się zgodnie z prawem odbicia, a część wchodzi do drugiego ośrodka.
Wykonajmy doświadczenia, aby przekonać się jak biegnie światło w drugim ośrodku.

Dośw. 1
Przygotuj szerokie naczynie z wodą i zanurz w nim ołówek
Popatrz na tren ołówek. Co zaobserwowałeś?

Dośw. 2
Połóż na dnie nieprzeźroczystego naczynia monetę ustaw naczynie w takiej odległości, abyś nie widział dna naczynia.
Druga osoba nalewa wody do naczynia. Co zaobserwowałeś?

N: Dlaczego przedmioty zanurzone w wodzie doznają pozornej zmiany kształtu i położenia? Wykonajmy doświadczenie 3.

Dośw. 3
Ustawiamy na stole akwarium i napełniamy wodą zabarwioną środkiem fluoryzującym. Na powierzchnię wody kierujemy promień świetlny i obserwujemy jak się zachowa po przejściu z powietrza do wody.
U: Dokonują obserwacji biegu promienia w powietrzu i w wodzie i sporządzają rysunek w zeszycie.

n - prostopadła do powierzchni padania wystawiona w punkcie padania.

α - Kąt padania (między promieniem padającym a prostą n)
β- kąt załamania (między promieniem załamanym a prostą n)

Burza mózgów – uczniowie formułują wnioski

Wnioski z przeprowadzonych doświadczeń:
 Promień świetlny przy przejściu z powietrza do wody zmienia kierunek swojego biegu, ulega załamaniu. Kąt padania α jest większy od kąta załamania β.
 Pozorna zmiana kształtu ołówka w wodzie i położenia monety też są spowodowane załamaniem światła.

N: Czy promień świetlny będzie zmieniał kierunek tylko przy przejściu z powietrza do wody?
a) Zbadajmy jak zachowa się promień świetlny przy przejściu z powietrza do szkła.

U: Uczniowie stwierdzają, że:
- Promień świetlny przy przejściu z powietrza do szkła ulega załamaniu.
- Kąt załamania jest mniejszy od kąta padania (β<α)
- Jeżeli zwiększymy kąt padania, to kąt załamania również wzrasta.
- Jeżeli kąt padania jest równy 0 (β=α) – promień padający jest prostopadły do powierzchni szklanego półkrążka, to światło przechodzi bez zmiany kierunku i kąt załamania β=0
- Gdy promień przechodzi ze szkła do powietrza, to załamuje się tak, że kąt padania jest mniejszy od kąta załamania. α< β

N: Czym jest spowodowana zmiana kierunku promienia, na granicy dwóch ośrodków?
U: Burza mózgów

Dyskusja kierowana przez nauczyciela
Uczniowie dochodzą do wniosku, że szybkość rozchodzenia się światła w tych ośrodkach jest różna (ośrodki różnią się gęstością).
Tak, więc na zmianę kierunku promienia światła na granicy dwóch ośrodków ma wpływ szybkość rozchodzenia się światła w tych ośrodkach.

Podsumowanie:
Uczniowie formułują wnioski z przeprowadzonych doświadczeń.
1. Jeżeli promień przechodził z ośrodka, w którym szybkość światła jest większa, do ośrodka, w którym jest ona mniejsza (np. z powietrza do wody) to załamywał się tak, że kąt załamania jest mniejszy od kąta padania (β<α).
2. Jeżeli promień przechodzi z ośrodka, w którym szybkość światła jest mniejsza do ośrodka, w którym jest ona większa (np. ze szkła do powietrza), to wówczas kąt załamania jest większy od kąta padania (β>α).Gdy zwiększa się kąt padania, to zwiększa się kąt załamania światła.
3. Jeżeli kąt padania jest równy zeru, to promień świetlny przechodzi z jednego ośrodka do drugiego bez zmiany kierunku.

Zadanie domowe:
1. Zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia znalazło zastosowanie praktyczne w światłowodach. Sporządź krótką notatkę o zastosowaniu światłowodów.
2. Narysuj na poniższych rys. dalszy bieg promienia świetlnego (zeszyt ćwiczeń zad. 4)