Урок подготовки к ЕГЭ по теме «Оптика»

Урок подготовки к ЕГЭ по теме «Оптика»

Цель

1.Расширение, углубления и обобщения знаний и умений учащихся по теме «Оптика»

2. Развитие умения работать в группе, высказывать собственные суждения и аргументировать свою точку зрения.
Задачи

Образовательная

Способствовать актуализации, закреплению и обобщению полученных знаний, самостоятельному конструированию новых знаний.

Воспитательная

Способствовать возможности школьников проявить себя и добиться

успеха.

Развивающая

Развить познавательные, интеллектуальные способности учащихся, умения рационально мыслить, самостоятельно организовывать свою деятельность

Способствовать развитию речи, мышления. Совершенствовать умственную деятельность: анализ, синтез, классификацию, способность наблюдать, делать выводы, выделять существенные признаки объектов, выдвигать гипотезы, проверять результаты.

Ожидаемый результат:

Успешная самореализация учащихся в учебной деятельности.

Умения ставить перед собой задачи, решать их, представлять полученные результаты. Структура урока

Этапы урока

Средства и методы обучения

Необходимое время

Введение

Орг. момент. Мотивация. Выдвижение целей и задач урока.

5 минут

Работа в группах.

Самостоятельное исследование

Решение разноуровневых задач.

30 мин.

Проверка решения.

Самооценка

3 мин.

10 минуты

Итоги урока

Релаксация. Домашнее задание. Пожелания.

2мии.

Введение.

Мотивация

Физика — это настоящая наука. Красивая. Парадоксальная. И очень интересная. «Натаскаться» здесь невозможно – надо изучать саму физику как науку.

А как вы считаете, что необходимо для успешной подготовки к ЕГЭ по физике? Нужно четко осознавать, для чего вам это нужно; ведь не только для того, чтобы сдать ЕГЭ и куда-то поступить? Возможный ответ может быть таким: « Готовиться к ЕГЭ по физике надо для того, чтобы стать в будущем высококлассным, востребованным специалистом» ). Более того – знание физики поможет стать по-настоящему образованным человеком.

-А что вам необходимо, чтобы стать образованным человеком?

( Возможные ответы: уметь рассуждать, расширять свой кругозор, самообразовываться, высказывать свою точку зрения и уметь отстаивать ее и т.д.)

- Каким образом вы можете это осуществить?

( Например, путем решения задач)

И сегодня мы действительно с вами будем решать задачи и готовиться к ЕГЭ по физике, а какую тему я для вас выбрала, вам нужно догадаться самим.

Чудный дар природы вечной,

Дар бесценный и святой.

В нем источник бесконечный

Наслажденья красотой.

Солнце, небо, звезд сиянье,

Море в блеске голубом,

Всю природу и сознанья

Мы лишь в свете познаем.

Учащиеся формулируют цели урока и записывают свои личные цели, чего они хотят достичь в процессе урока.

(На доске появляется запись общей цели урока).

- Как вам интереснее будет работать: в группах, индивидуально, в парах - решать вам, но главное вы должны уяснить, что результат работы всей группы зависит от каждого из вас. Вы выбираете задания в соответствие со своими силами, в соответствие со своими интересами, в соответствие со своими возможностями и в то же время работаете вместе.

Итак, вам предлагается решить разноуровневые задания по теме « «Волновая и квантоавя физика».

Разноуровневые задачи по волновой и квантовой физике.

Вариант 1

Уровень 1.

1.Иногда сразу после дождя на небе можно увидеть радугу. Выберите правильное утверждение.

А. Это явление объясняется поглощением света.

Б. Это явление объясняется интерференцией света.

В. Это явление объясняется дисперсией света.

Г. Это явление объясняется поляризацией света.

2. Свет обнаруживает как волновые, так и корпускулярные свойства. Выберите из приведенных ниже утверждений правильное.

А. Дисперсия света свидетельствует о его корпускулярной природе.

Б. Существование красной границы фотоэффекта можно объяснить на основе волновой теории.

В. Согласно теории Бора атомы излучают свет отдельными квантами.

Г. Интерференция света свидетельствует о его корпускулярной природе.

Уровень 2

1. Узкий пучок белого света, пройдя через стеклянную призму, дает на экране полоску с радужной окраской. Отметьте, какие из следующих четырех утверждений правильные, а какие — неправильные.

А. Скорость света в стекле меньше, чем в воздухе.

Б. Скорость света в вакууме не зависит от длины волны.

В. Пройдя через стеклянную призму, зеленый свет отклоняется на больший угол, чем фиолетовый.

Г. В стекле скорость желтого света больше, чем скорость синего.

2. В излучении разреженного одноатомного газа, находящегося при высокой температуре, присутствует свет с длиной волны 550 нм. Отметьте, какие из следующих четырех утверждений правильные, а какие — неправильные.

А. Если газ охладить, он будет хорошо пропускать свет с длиной волны 550 нм.

Б. Спектр излучения одноатомного газа непрерывный.

В. Спектр поглощения газа линейчатый.

Г. Если газ конденсируется, спектр поглощения станет непрерывным.

Уровень 3

1. На рисунке показаны четыре нижних энергетических уровня некоторого атома. Стрелки соответствуют переходам между уровнями; n_i — частота фотона, излучаемого или поглощаемого при переходе. Отметьте, какие из следующих четырех утверждений правильные, а какие — неправильные.

А. При переходе 4 происходит излучение фотона.

Б. При переходе 2 происходит излучение фотона.

В. Выполняется соотношение n₃ = n₁ – n₄.

Г. Частота n₅ — самая маленькая из всех частот n_i.

2. От дифракционной решетки до экрана 1 м. При освещении решетки монохроматическим светом с длиной волны 500 нм расстояние между нулевым и первым максимумами на экране равно 1 см. Отметьте, какие из следующих четырех утверждений правильные, а какие — неправильные.

А. Расстояние между первым и вторым максимумами на экране равно 2 см.

Б. В дифракционном спектре можно наблюдать максимум 50-го порядка.

В. Если осветить решетку светом с длиной волны 750 нм, то расстояние между нулевым и первым максимумами будет больше 1,4 см.

Г. У дифракционной решетки на 1 мм приходится 20 штрихов.

Уровень 4

1. На непрозрачную ширму, в которой проделаны две узких параллельных щели на расстоянии 0,4 мм друг от друга, нормально падает белый свет (длины волн от 400 нм до 780 нм). За ширмой на расстоянии 8 м находится экран. Отметьте, какие из следующих четырех утверждений правильные, а какие — неправильные.

А. В первом интерференционном максимуме красная полоса расположена ближе к центру экрана, чем фиолетовая.

Б. Интерференционный максимум нулевого порядка имеет радужную окраску.

В. В центре интерференционной картины на экране находится темная полоса.

Г. Ширина первого интерференционного максимума меньше 6 мм.

2. На рисунке показан график зависимости максимальной кинетической энергии фотоэлектронов E_к от частоты n падающего на поверхность металла излучения. Отметьте, какие из следующих четырех утверждений правильные, а какие — неправильные.

А. Красной границе фотоэффекта соответствует точка пересечения графика с осью абсцисс.

Б. Фотоэффект возможен при частоте падающего излучения 4 × 10¹⁴ Гц.

В. Работа выхода электронов из металла больше 1 эВ.

Г. Точке C на графике соответствует энергия, меньшая 2 эВ.

Задача части С

Два параллельных пучка световых волн 1 и 2, расстояние между которыми b = 2 см, падают на стеклянную призму с преломляющим углом α = 30^о и после преломления выходят из нее (рис. 2.4). Найти оптическую разность хода Δ световых волн после преломления их призмой.

Рис. 2.4.

Ответы к варианту 1.

Уровень 1: 1.В 2. В

Уровень 2: 1.А, Б, Г 2. В, Г

Уровень 3: 1. - 2. Б, В, Г

Уровень 4: 1. - 2. В, Г

Задача уровня С

Дано: b = 0,02 м, α = 30^о. Определить Δ - ?

Оптическая разность хода лучей I и II формируется на участке между перпендикулярами к лучам АВ и ED и она равна Δ = L₃ – L₁– L₂. Здесь L₃= |BD|·n – оптическая длина второго луча на этом участке, n – абсолютный показатель преломления стекла.

Отрезок |BD| определим из прямоугольного треугольника ΔОBD (угол <ОBD = 90^о). Обозначим отрезок |ОВ| = d, тогда |BD| = |ОВ|·tgα = dtgα. Тогда для луча II оптическая длина будет L₃= ndtgα.

Оптическая длина луча I на этом участке будет L₁+ L₂, где L₁ = |AC|·n - оптическая длина второго луча на отрезке |AC|, L₂= |CE|. Отрезок |AC| определим из прямоугольного треугольника ΔОАС: |AC| = |ОА|·tgα = (d – b)tgα. Тогда оптическая длина луча |AC| равна L₁= n(d – b)tgα.

Луч I при выходе из призмы в воздух преломляется в соответствии с законом преломления: sinα/sinβ = 1/n или sinβ = n·sinα (1).

Треугольник ΔЕСD прямоугольный (угол <СЕD = 90^о), тогда

|СЕ| =|СD|·cosθ = |СD|·cos(90^о – β) = |СD|·sinβ.

Воспользуемся формулой закона преломления (1): |СЕ| =|СD|·n·sinα. Отрезок |СD| выразим из треугольника ΔCND: |СD| = |CN|/cosα = b/cosα.

Тогда оптическая длина луча |СЕ| равна L₂ = b·n·sinα/cosα= nbtgα.

И, окончательно, оптическая разность хода лучей I и II равна

Δ = L₃ – L₁– L₂= ndtgα – n(d – b)tgα - nbtgα = 0.

Вариант 2.

Уровень 1

1. В ясную погоду при закате солнце окрашено в красные тона. Выберите правильное утверждение.

А. Это объясняется отражением света от облаков.

Б. Это объясняется поляризацией солнечного света.

В. Это объясняется рассеиванием света в атмосфере.

Г. Это объясняется преломлением света на границе атмосферы

2. Выберите из перечисленных ниже явлений то, в котором проявляются квантовые свойства света.

А. Фотоэффект.

Б. Интерференция света.

В. Дисперсия света.

Г. Преломление света.

Уровень 2

1.Частота световой волны равна 6  10¹⁴ Гц. Отметьте, какие из следующих четырех утверждений правильные, а какие — неправильные.

А. Длина волны больше 0,7 мкм.

Б. Чем больше частота света, тем больше импульс фотона.

В. Энергия фотона меньше 5  10^–19 Дж.

Г. Импульс фотонов рентгеновского излучения больше, чем импульс фотонов данного излучения.

2.В своих оптических опытах Ньютон использовал стеклянную треугольную призму. Отметьте, какие из следующих четырех утверждений правильные, а какие — неправильные.

А. При переходе из воздуха в стекло изменяется длина волны света.

Б. Красный свет распространяется в стекле быстрее, чем зеленый.

В. Все световые волны распространяются в стекле с одинаковой скоростью.

Г. Проходя через призму, световой луч отклоняется к ее основанию

Уровень 3

1.Точка A находится на отрезке O₁O₂, соединяющем два когерентных синфазных источника света с частотой 5  10¹⁴ Гц. Расстояние от точки A до середины отрезка равно 0,9 мкм. Отметьте, какие из следующих четырех утверждений правильные, а какие — неправильные.

А. Если система находится в воздухе, в точке A наблюдается
взаимное усиление двух световых волн.

Б. Если система находится в воздухе, расстояние между ближайшими интерференционными максимумами на отрезке O₁O₂больше 400 нм.

В. Если система находится в воде, расстояние между ближайшими интерференционными максимумами на отрезке O₁O₂меньше 200 нм.

Г. Если система находится в воде (показатель преломления 1,33),
в точке A наблюдается взаимное ослабление двух световых волн.

2.. Ультрафиолетовое излучение с длиной волны 0,1 мкм падает на вольфрамовую пластинку. Работа выхода электронов из вольфрама равна 4,5 эВ. Отметьте, какие из следующих четырех утверждений правильные, а какие — неправильные.

А. Если уменьшить интенсивность излучения, максимальная энергия фотоэлектронов уменьшится.

Б. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов больше 5 эВ.

В. Энергия фотона падающего излучения больше 10 эВ.

Г. Если бы частота излучения была больше 1,5  10¹⁵ Гц,
оно вызвало бы фотоэффект в вольфраме.

Уровень 4

1.На рисунке приведены графики зависимости задерживающего напряжения от частоты падающего света для двух различных вакуумных фотоэлементов. Отметьте, какие из следующих четырех утверждений правильные, а какие — неправильные.

А. Работа выхода электронов из катода 1 больше 1,5 эВ.

Б. Работа выхода электронов для катода 1 больше, чем для катода 2.

В. Точке C на графике соответствует напряжение, меньшее 5 В.

Г. Энергия фотонов падающего излучения, соответствующая точке C на графике, меньше 7 эВ.

2.Между двумя плоскими горизонтальными стеклянными пластинками имеется тонкий воздушный зазор. Пластинки освещает падающий сверху вертикальный пучок красного света (длина волны 760 нм). Верхнюю пластинку очень медленно поднимают, наблюдая сверху, как изменяется освещенность ее поверхности. Отметьте, какие из следующих четырех утверждений правильные, а какие — неправильные.

А. Если поднять верхнюю пластинку на 0,19 мкм, светлая поверхность потемнеет.

Б. Поверхность верхней пластинки периодически светлеет
и темнеет.

В. Изменение освещенности поверхности обусловлено дифракцией света на тонком воздушном зазоре.

Г. Если поднять верхнюю пластинку на 0,76 мкм, светлая поверхность потемнеет.

Задача уровня С

Два точечных монохроматических источника света S₁ и S₂ расположены на расстоянии d друг от друга. На расстоянии Н = 8 м от источника S₁ наблюдается интерференция. Источник S₂ отодвигают от источника S₁. Первый раз потемнение в точке А наблюдается при расстоянии между источниками d₁= 2 мм. В следующий раз потемнение наступает при расстоянии d₂. Найти это расстояние.

Ответы к варианту 2.

Уровень 1: 1.В 2. А

Уровень 2: 1.Б, В, Г 2. А, Б, Г

Уровень 3: 1. А 2. Б, В, Г

Уровень 4: 1. А 2. А, Б

Задача уровня С:

Дано: Н = 8 м, d₁= 0,002 м. Определить d₂ - ?

Разность хода между волнами, попадающими в точку А от источников S₁ и S₂ в общем случае, когда расстояние между источниками будет d (рис.2.13):

Потемнение в первом случае (при расстоянии d₁) наблюдается, если разность хода волн (1)равна половине длины волны: Δ₁ = λ/2, откуда получаем:

Порядок следующего интерференционного минимума соответствует разности хода волн Δ₂ = 3λ/2. Воспользуемся выведенной формулой (1) для определения расстояния d₂: