Радуга это дисперсия света – радуга это дисперсия света — Чем объясняется радуга? Дисперсией или дифракционной решеткой? Почему? — 22 ответа

Содержание

Дисперсия – это радуга?

В жизни мы постоянно сталкиваемся с дисперсией, но далеко не всегда замечаем это или даже порой не знаем, что это такое. Сейчас мы постараемся более подробно рассмотреть, что представляет собой дисперсия. Первым ярким ее примером является обычная радуга. Вряд ли найдется человек, который бы никогда не восхищался этим красивым явлением. По старинному поверью, у подножия радуги можно отыскать горшочек, полный золота. Мы настолько привыкли видеть радугу, что нам она кажется обыденной, и мы не вникаем в ее природу. На самом деле каждое ее появление сопровождается сложными физическими процессами, с которыми мы и постараемся разобраться в этой статье.

В самом общем смысле дисперсия – это преломление света. Проходя сквозь призму, луч света преломляется и распадается на разные цвета. Это можно легко проверить в домашних условиях. Проведем небольшой опыт. В солнечный день необходимо закрыть окно плотной занавеской и сделать в ней небольшое отверстие, через которое в комнату будет проникать узкий лучик. На противоположной от окна стене от этого луча будет образовываться светлое пятно. Поставим на пути луча стеклянную призму. Теперь мы можем убедиться, что дисперсия – это условие появления радуги, ведь пятно на стене стало разноцветным. В нем можно увидеть все цвета радуги, от красного до фиолетового.

Таким образом, дисперсия – это оптические явления, обусловленные зависимостью показателя преломления вещества от частоты света (длины волны) либо зависимостью фазовой скорости волн света от его частоты или длины волны. Следствием дисперсии является разложение пучка света в спектр при прохождении через стеклянную призму. Дисперсия света была открыта в 1672 году Ньютоном, который занимался активным изучением спектра.

Ньютон не первым проводил подобные опыты. Уже в начале нашей эры было известно о разложении света на спектр при прохождении его через крупные монокристаллы. Первыми исследователями преломления света были английский ученый Т. Хариот и чешский естествоиспытатель Й. Марци, однако именно Ньютон начал серьезно анализировать данный процесс.

Ньютон провел целый комплекс опытов и экспериментов с призмами. Результаты его исследований было подробно описаны в «Лекциях по оптике», «Оптике» и «Теории света и цветов». Ньютон смог доказать, что белый свет вовсе не основной для всех других, а напротив – он является неоднородным. Различные виды дисперсии, то есть разложения белого света на его составные части, появляются при прохождении луча сквозь различные призмы и группы призм. Разложение света происходит потому, что каждому цвету свойственна определенная степень преломляемости. У каждого цвета имеются свои определенные свойства. Дисперсии наглядно показывают их различие. Выполненные ученым исследования представляют для современных физиков огромный интерес с точки зрения не только результатов, но и методологии. Начиная свои исследования, Ньютон ставил задачу не выдвигать гипотезы, а объяснять свойства света фактами и рассуждениями. Ученый ставил множество экспериментов, отмечая, что «обилие опытов не мешает».

Направив луч света на стеклянную призму, Ньютон смог увидеть на экране своего рода радугу. Ученый выделили семь основных цветов, которые мы все сейчас хорошо знаем. Почему именно семь? Именно семь цветов были наиболее яркими. Кроме того, в музыке тоже всего семь нот, зато их вариации позволяют создавать настоящие произведения искусства, непохожие друг на друга. Затем он провел обратный опыт, направив спектр на грань другой стеклянной призмы. При этом снова получился белый свет. В результате Ньютону пришла идея создать круг с семью секторами разных цветов, в ходе вращения которого снова будет получаться белый свет.

Таким образом, дисперсия – это сложный физический процесс, обусловленный свойствами света и цвета. И именно благодаря этому процессу мы можем наблюдать после грозы радугу. Теперь вы имеете представление с научной точки зрения о причинах появления радуги.

fb.ru

Дисперсия света — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Разложение света в спектр вследствие дисперсии при прохождении через призму (опыт Ньютона). У этого термина существуют и другие значения, см. Дисперсия.

Диспе́рсия све́та (разложение света) — это совокупность явлений, обусловленных зависимостью абсолютного показателя преломления вещества от частоты (или длины волны) света (частотная дисперсия), или, то же самое, зависимостью фазовой скорости света в веществе от частоты (или длины волны). Экспериментально открыта Ньютоном около 1672 года, хотя теоретически достаточно хорошо объяснена значительно позднее.

Пространственной дисперсией называется зависимость тензора диэлектрической проницаемости среды от волнового вектора. Такая зависимость вызывает ряд явлений, называемых эффектами пространственной поляризации.

Один из самых наглядных примеров дисперсии — разложение белого света при прохождении его через призму (опыт Ньютона). Сущностью явления дисперсии является различие фазовых скоростей распространения лучей света c различной длиной волны в прозрачном веществе — оптической среде (тогда как в вакууме скорость света всегда одинакова, независимо от длины волны и, следовательно цвета). Обычно, чем меньше длина световой волны, тем больше показатель преломления среды для неё и тем меньше фазовая скорость волны в среде:

  • у света красного цвета фазовая скорость распространения в среде максимальна, а степень преломления — минимальна,
  • у света фиолетового цвета фазовая скорость распространения в среде минимальна, а степень преломления — максимальна.

Однако в некоторых веществах (например, в парах иода) наблюдается эффект аномальной дисперсии, при кото

ru.wikipedia.org

Урок-исследование на тему "Дисперсия света. Радуга"

Разделы: Физика, Общепедагогические технологии


Цель урока: сформировать у учащихся единое, целое представление о физической природе явления дисперсии света, рассмотреть условия возникновения радуги.

Задачи:

  • используя методы научного познания, объяснить природу дисперсионного спектра, применять полученные знания к объяснению атмосферных оптических явлений;
  • формировать исследовательские умения: получать явление дисперсии, устанавливать причинно-следственные связи между фактами, выдвигать гипотезы, их обосновывать и проверять достоверность;
  • формировать эмпатические качества учащихся через эвристические приемы работы, реализовать потребности подростка  в общении, способствовать развитию качеств сотрудничества, мотивации в изучении физики;
  • продолжить формирование образных и логических умений учащихся: анализировать, рассуждать, объяснять понятия, преобразовывать и творчески реконструировать учебный материал.

Классификационная характеристика урока

  • Принцип организации учебного процесса – урок-исследование.
  • Педагогическая технология  – проектно-исследовательский метод, деятельностный подход, исследовательская, диалогическая деятельность
  • По организационным формам – индивидуальная, групповая.
  • По типу управления познавательной деятельности – под руководством учителя, самостоятельная работа.
  • По подходу к ребенку – личностно-ориентированное, свободное воспитание.
  • По преобладающему методу обучения – методы организации и осуществления учебно-познавательной деятельности, методы стимулирования и мотивации учебной деятельности, методы контроля и самоконтроля.

Диагностика урока – фронтальный опрос, самооценка.

Место урока в процессе преподавания: Урок носит характер изучения новой темы, где  раскрывается новое явление с опорой на знания учащихся по теме «Явление преломления света. Законы преломления».Учащиеся должнынаучиться доказывать, что произошло явление дисперсии, указывать причины появления явления дисперсии, применять теоретические знания при объяснении явления радуги.

Ученик на уроке способен поставить цель, сформулировать задачи исследования, выдвинуть гипотезу, которую подтвердить  или изменить в ходе изучения темы урока, уметь проводить эксперимент  (собрать электрическую цепь, выделить световой луч).  Он, вместе с тем, способен подтвердить свои выводы, осознает связь между теорией и практикой, применением собственных знаний при объяснении природных явлений.

Урок проводится в кабинете, требует небольшой подготовительной работы, предварительно в кабинете делается затемнение, необходимое для проведения эксперимента. Учитель готовит презентацию для проведения урока «Дисперсия», готовит оборудование, необходимое для проведения исследовательской деятельности.  На самом уроке учащиеся выступают в качестве исследователей, докладчиков, педагог также постоянно находится в движении, ему необходимо поддерживать эмоциональный фон урока, быть готовым к неожиданным вопросам, уметь управлять, демонстрируя свою компетентность и т.д. Уровень подачи материала основан на культуротворческих ситуациях, использовании демонстрационного оборудования,  видеоопытах,  использовании презентации; применяется как индуктивный, так и дедуктивный способ изучения материала.

Оснащение урока:

  • Оборудование: на каждом столе учащихся лабораторное оборудование «L-микро» для разложения в спектр белого света, демонстрационное оборудование «L-микро» по волновой оптике, прибор для демонстрации радуги в лабораторных условиях.
  • Проведение демонстрационных экспериментов и практических наблюдений: опыт по дисперсии света с призмами. (Флинт, Крон), практическая работа «Наблюдение дисперсии света», неразложимость в спектр монохроматического света, сложение спектральных цветов.
  • Техническое оснащение: мультимедийная установка.

Тип урока: изучение нового материала.

Практическое назначение урока: способствует развитию навыков работы с оборудованием  – получать и изучать дисперсионный спектр, способствует формированию целостной картины мира, совершенствовать навыки высказывать собственное мнение, публичного выступления,  работать с аудиторией, применять полученные теоретические знания при объяснении природных явлений.
Урок дает возможность применять исторические сведения, литературные образы, максимально использовать ресурсы кабинета физики, дополнительных источников, делая их субъектами образования. Урок является составной частью работы по самосовершенствованию компетентностей ученика, т.к. учащиеся в своем предметном «Портфолио» отметят свои успехи и достижения, смогут проанализировать свою деятельность на уроке.

Понятийный аппарат:

преломление, абсолютный и относительный показатели преломления, скорость света, дисперсия, спектр, порядок цветов в спектре, монохроматическая волна.

Конспект урока

1. Мотивация познавательной деятельности

– Как можно объяснить удивительное многообразие красок в природе? Я хочу предложить послушать вам стихотворение Ф.И.Тютчева:

Как неожиданно и ярко,
На влажной неба синеве,
Воздушная воздвиглась арка
В своем минутном торжестве!
Один конец в леса вонзила,
Она полнеба обхватила
И в высоте изнемогла.

– Какое явление описано в этих поэтических строках? (Радуга)

– До 1666г считалось, что цвет – это свойство самого тела. С давних времен наблюдалось разделение цвета радуги, и было известно, что образование радуги связано с освещенностью дождевых капель. Существует поверье: кто пройдёт под радугой, тот на всю жизнь останется счастливым. Сказка это или быль? Можно ли пройти под радугой и стать СЧАСТЛИВЫМ? Разобраться в этом поможет одно удивительное физическое явление, благодаря которому можно видеть наш окружающий мир цветным. Почему  мы можем видеть красивыми цветы, удивительные краски картин художников: Почему мир дарит нам целую гамму различных по красоте и неповторимости пейзажей? Это явление – дисперсия. Давайте попробуем сформулировать тему нашего урока.

(Учащиеся предлагают различные варианты темы урока)

Тема урока: Дисперсия света. Урок наш пройдет в форме исследования. Поэтому необходимо поставить цель и задачи нашего исследования.

(Ребята предлагают свои варианты, затем записываем вместе в тетради)

Цель: изучить дисперсию и выяснить причины появления радуги.

Задачи:

  • выяснить, что такое дисперсия;
  • история открытия дисперсии;
  • объяснить причины появления дисперсии;
  • провести эксперимент по получению дисперсии;
  • рассмотреть природное явление – радугу.

Гипотеза:  если знать явление дисперсии, то можно объяснить природные явления и получить радугу в лабораторных условиях. Любое исследование предполагает выбор объекта и предмета исследования

Объект исследования: световые волны, дисперсия

Предмет исследования: радуга

Дисперсия – звучит прекрасно слово,
Прекрасно и явление само,
Оно нам с детства близко и знакомо,
Мы наблюдали сотни раз его!

Великий древнегреческий мыслитель Аристотель утверждал, что цвет определяется разным количеством темноты, примешиваемой к белому свету. При наибольшем добавлении темноты получается фиолетовый, а при наименьшем – красный цвет. Авторитет Аристотеля был непоколебим и все же…

2. Введение в тему урока

Опыты И.Ньютона по дисперсии

– Кто из вас, ребята,  слышал или знает об этом удивительном явлении или его открытии?
Явление дисперсии было открыто И.Ньютоном и считается одной из важнейших его заслуг. "Он исследовал различие световых лучей и появляющиеся при этом различные свойства цветов, чего раньше никто не подозревал" ("История физики", Б. И .Станков, стр. 123.). Около 300 лет назад Исаак Ньютон пропустил солнечные лучи через призму. Недаром на его надгробном памятнике, поставленном в 1731 году и украшенном фигурами юношей, которые держат в руках эмблемы его главнейших открытий, одна фигура держит призму, а в надписи на памятнике есть слова: «Он исследовал различие световых лучей и проявляющиеся при этом различные свойства, чего ранее никто не подозревал». Он открыл, что белый свет – это «чудесная смесь цветов».
Итак, что же сделал Ньютон? Повторим опыт Ньютона.
Если внимательно присмотреться к прохождению света через треугольную призму, то можно увидеть, что разложение белого света начинается сразу же, как только свет переходит из воздуха в стекло. В описанных опытах использовались призма, изготовленная из стекла. Вместо стекла можно взять и другие прозрачные для света материалы. Замечательно, что этот опыт пережил столетия, и его методика без существенных изменений используется до сих пор. 

Демонстрируется непрерывный спектр белого света  (используем разные прозрачные материалы)

Видеофрагмент «Наблюдение дисперсии». (Приложение 1)

Прежде чем разобраться в сути этого явления, давайте вспомним  о преломлении световых волн.

Фронтальный опрос:

  • Какое явление называется преломлением света?
  • Сформулируйте законы преломления света
  • Чем вызвано преломление световых волн?
  • Какую физическую величину называют абсолютным показателем преломления?
  • Каков его физический смысл?
  • Какая среда называется оптически более плотной или менее плотной?
  • Как определяются показатели преломления через скорость света в средах?
  • Где свет распространяется с большей скоростью?
  • Какова причина уменьшения скорости света при его переходе из вакуума в среду, или из среды с меньшей оптической плотностью в среду с большей оптической плотностью?

– В чем состоит особенность прохождения светового пучка через призму?
1 вывод Ньютона: свет имеет сложную структуру, т.е. белый свет содержит электромагнитные волны разных частот.
2 вывод Ньютона: свет различного цвета отличается степенью преломляемости, т.е. характеризуется разными показателями преломления в данной среде.

3. Погружение в тему урока

Наиболее сильно преломляются фиолетовые лучи, меньше всего – красные.
Совокупность цветных изображений щели на экране и есть непрерывный спектр. Исаак Ньютон условно выделил в спектре семь основных цветов:
Порядок расположения цветов просто запомнить по аббревиатуре слов: каждый охотник желает знать, где сидит фазан. Резкой границы между цветами нет.
Различным цветам соответствуют волны различной длины. Никакой определенной длины волны белому свету не соответствует. Тем не менее, границы диапазонов белого света и составляющих его цветов принято характеризовать их длинами волн в вакууме. Таким образом, белый свет – это сложный свет, совокупность волн длинами от 380 до 760 нм.

Цвет Длина волны, нм
Красный от 620 до 760
Оранжевый от 585 до 620
Желтый от 575 до 585
Зеленый от 510 до 575
Голубой от 480 до 510
Синий от 450 до 480
Фиолетовый от 380 до 450

4. Выводы из опытов:

  • Скорость света зависит от среды.
  • Призма разлагает свет.
  • Белый свет – сложный свет, состоящий из световых волн различных цветов.

Вывод: при прохождении света через вещество, имеющее преломляющий угол, происходит разложение света на цвета.

5. Исследовательская экспериментальная работа

Учащиеся выполняют творческое экспериментальное задание (6-7 мин):

5.1. Разложение белого света на его цветовые составляющие (используется лабораторное оборудование L-микро). В начале эксперимента учащимся напоминается техника безопасности работы с электрооборудованием.

При выполнении практического задания обратить внимание учащихся на угол падения лучей на призму (кювету с водой).

5.2. После выполнения практического задания рассмотрите окрашивание в цвета радуги света, проходящего через призму, от яркого источника света.
Работа с учебником (§ 60 ). Определение дисперсии.

Дисперсия – зависимость показателя преломления и скорости света от частоты световой волны.

За счёт дисперсии происходит разложение белого света (но это происходит и при интерференции, дифракции, поляризации). В веществе же скорость света зависит от  частоты и показателя преломления.

n = c/v = f(v)

Вывод: В веществе скорость распространения коротковолнового излучения меньше, чем длинноволнового. Значит показатель преломления n для фиолетового света больше, чем для красного.
Механизм дисперсии объясняется следующим образом. Электромагнитная волна возбуждает в веществе вынужденные колебания электронов в атомах и молекулах. Так как дисперсия возникает вследствие взаимодействия частиц вещества со световой волной, то это явление связано с поглощением света – превращением энергии электромагнитной волны во внутреннюю энергию вещества.
Разделение цветов в пучке белого света происходит из-за того, что волны разной длиной волны преломляются или рассеиваются веществом по-разному, а также в результате дифракции или интерференции. Например, вследствие того, что волны разной длины волны преломляются по-разному, пучок белого света, попадая на тонкую пленку, интерферирует и возникает радужная окраска (мыльные пузыри, крылья насекомых… и др),  из-за того, что волны разной длины волны по-разному рассеиваются на скоплениях молекул в воздухе, возникает голубой цвет неба. Радуга – разделение света при преломлении капельками воды.
Максимальное поглощение энергии возникает при резонансе, когда частота v падающего света равна v колебаний атомов. Ещё раз обращаем внимание учащихся на то, что при переходе волны из одной среды в другую изменяются и скорость, и длина волны, а частота колебаний остается неизменной.

5.3.Совместно с учащимися решаем вопрос о неразложимости в спектр монохроматического света.

Проверим, будет ли разлагаться на цвета свет, имеющий определенную окраску. Используем ту же установку по изучению дисперсии света, закроем щелевую диафрагму красным светофильтром. Призма не добавляет никаких новых оттенков в свет, в котором с самого начала присутствовала только цветовая составляющая. Объясняя наблюдаемый эффект, необходимо подчеркнуть, что светофильтр пропускает свет в некотором определенном интервале длин волн. При этом световые волны с другими длинами поглощаются в материале светофильтра.
Точно такой же вывод можно сделать, рассмотрев прохождение через призму излучения полупроводникового лазера. Излучаемый лазером свет является существенно более монохроматическим, чем свет графического проектора после светофильтра. Рассматривая результаты проведенных экспериментов, учащиеся делают вывод о том, что монохроматическое излучение в спектр разложить нельзя.

Видеофрагмент (Приложение 2)

6. Первичный контроль усвоения знаний (Фронтальный опрос. Учащимся необходимо закончить утверждение)

  • Призма не изменяет свет, а лишь… (разлагает)
  • Белый свет как электромагнитная волна состоит из… (семи цветов)
  • Световые пучки, отличающиеся по цвету, отличаются и по … (степени преломляемости)
  • Наиболее сильно преломляется … (фиолетовый свет)
  • Меньше преломляется… (красный свет)
  • Красный свет, который меньше преломляется, имеет … в среде, а фиолетовый … (наибольшую скорость, наименьшую скорость)
  • Фиолетовые лучи преломляются сильнее красных, следовательно, …(nф> nк)
  • Дисперсия – зависимость … в веществе от частоты волны (скорости света). Зависимость показателя преломления света от … (частоты или длины волны) также называется дисперсией.

Вопросы для обсуждения:

  • Как можно наблюдать явление дисперсии света?
  • Чем объясняется разложение белого цвета на цветные пучки?
  • На стеклянную призму направляют луч красного света. Будет ли наблюдаться разложение этого света на какие-либо цветные лучи?
  • Наблюдается ли дисперсия света при прохождении через вакуум?
  • Будет ли наблюдаться дисперсия, если свет переходит из одной среды в другую, обе среды имеют одинаковые показатели преломления?

7. Продолжим изучение световых явлений на примере радуги

Слово предоставляется ученикам класса, подготовившими лучшие проекты по теме «Радуга» (Приложение 3)
Сложностью белого света объясняются красивейшие оптические явления в атмосфере радуга, гало, перламутровые облака. Эти явления можно наблюдать у нас на Ямале.
Расскажут нам об истории изучения и теории возникновения радуги наши исследователи-теоретики: Елена К. и Евгения О. (Приложение 4)
Радугу «творят» водяные капли: в небе – дождинки, на поливаемом асфальте – капельки, брызги от водяной струи. Однако не все знают, как именно преломление света на капельках дождя приводит к возникновению на небосводе гигантской многоцветной дуги. Яркая радуга, которая возникает после дождей или в брызгах водопада – это первичная радуга. Цветные полосы сильно отличаются по яркости, но порядок всегда одинаков: внутри дуги всегда находится фиолетовая полоса, которая переходит в синюю, зелёную, жёлтую, оранжевую и красную – с внешней стороны радуги. Выше первой, в небе, возникает вторая менее яркая дуга, в которой цветовые полосы расположены в обратном порядке. (видеоролик «Физика радуги»)

Основные черты радуги будем изучать по распространению света внутри одной изолированной капли воды. На рисунке изображён путь одного луча, участвующего в образовании основной радуги. Каждая капелька воды в воздухе выполняет роль крохотной призмы, дробящей свет на разные цвета.

Наблюдать радугу можно во время дождя при условии, что Солнце или источник света, близкий по спектру к солнечному, находится позади наблюдателя. Размер видимой части радуги зависит от положения Солнца относительно горизонта.

Вывод: явление радуги связано с явлениями преломления и отражения света. Явление дисперсии сильно увеличивает эффект радуги и позволяет видеть это прекрасное явление природы.

8. Домашнее задание §60; эксперимент с творческим отчетом.

Разложите солнечный луч. Поставьте зеркало в воду под небольшим углом. Поймайте зеркалом солнечный луч и направьте его стену. Поворачивайте зеркало до тех пор, пока не увидите спектр. Вода выполняет роль призмы, разлагающей свет на составляющие его цвета.

9. Обобщение, закрепление изученного материала

Выводы (можно использовать источник знаний – учебник)

  • Белый цвет – это … смесь спектральных цветов.
  • Разложение белого света в спектр – это разделение его на лучи спектральных цветов, происходящее в результате … преломления луча в призме.
  • Показатель преломления зависит от … цвета спектральной составляющей белого света. Лучи, соответствующие различным цветам, при попадании в одну и ту же среду преломляются под разными углами, поскольку … их скорости в данной среде различны.
  • Цвет, который нельзя разделить на составные части, называется ...монохроматичным.

Учащиеся отвечают на устные вопросы, выполняют задания теста (если останется время)

Устные вопросы:

  • Почему дисперсионный спектр белого света, полученный при его пропускании через стеклянную призму, сжат в красной части и растянут в фиолетовой?
  • Зелёный пучок цвета переходит из воздуха в воду. Меняются ли при этом его частота, длина волны, цвет?
  • Почему в комнате с тёмными обоями темно, а со светлыми – светло?
  • На пути белого пучка поставили красный и зелёный светофильтры, один за другим. Что получится на выходе? Ответьте после просмотра следующего фрагмента (Приложение 5)
  • На белом листе написано красным карандашом «отлично», а зеленым — «хорошо». Имеются два стекла — зеленое и красное. Через какое стекло надо смотреть, чтобы увидеть оценку «отлично»?

10. Итог урока: Вместе с учащимися учитель выясняет, что узнали нового. Что называется дисперсией?
Добились ли поставленных цели и задач, продвинулись ли в своих знаниях? (учащиеся сопоставляют поставленные цель, задачи, справедливость гипотезы).

  • При объяснении сложности света мы использовали методы научного познания наблюдение, опыт, практика.
  • Совершенствовали умения: выдвигать гипотезу, работать с учебником, сравнивать, обобщать, делать выводы, применять полученные знания в новой ситуации.

Если останется время, можно предложить тест по дисперсии света (Приложение 6)
Проведение урока сопровождается презентацией «Дисперсия света».
В классах физико-математического профиля на втором уроке рассматриваем теорию и условия возникновения радуги.

Самоанализ урока (Приложение 7)

xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai

радуга это дисперсия света — Чем объясняется радуга? Дисперсией или дифракционной решеткой? Почему? — 22 ответа



радуга это дисперсия

В разделе Естественные науки на вопрос Чем объясняется радуга? Дисперсией или дифракционной решеткой? Почему? заданный автором Недоносок лучший ответ это Радуга возникает из-за того, что солнечный свет испытывает преломление в капельках воды дождя или тумана, парящих в атмосфере. Эти капельки по-разному отклоняют свет разных цветов (показатель преломления воды для более длинноволнового (красного) света меньше, чем для коротковолнового (фиолетового) , поэтому красный свет меньше отклоняется при преломлении — красный на 137°30’, фиолетовый на 139°20’ и т. д.) , в результате чего белый свет разлагается в спектр. Данное явление вызвано дисперсией. Наблюдателю кажется, что из пространства по концентрическим кругам (дугам) исходит разноцветное свечение (при этом источник яркого света всегда должен находиться за спиной наблюдателя).

Ответ от 22 ответа[гуру]

Привет! Вот подборка тем с ответами на Ваш вопрос: Чем объясняется радуга? Дисперсией или дифракционной решеткой? Почему?

Ответ от Просалить[гуру]
Скажу короче.. . Белый свет разлагается на спектр и в результате прохождения через дифракционную решётку или отражения от нее (это не связано с явлением дисперсии, а объясняется природой дифракции).

Ответ от Виктория Шатило[активный]
Радуга - оптическое явление в атмосфере в виде одной или нескольких разноцветных дуг, видимых на небосводе на фоне освещаемой солнцем завесы дождя, находящейся в противоположной стороне от солнца. Возникновение радуги объясняется преломлением, отражением

Ответ от Невролог[гуру]
Дисперсией. Показатель преломления воды зависит от длины волны света, поэтому красные и синие лучи отклоняются каплями воды на разный угол.

Ответ от Gerdan[гуру]
Разумеется, дифракционная решётка тут ни при чём. Достаточно большая оптическая дисперсия воды, она же дисперсия показателя преломления, она же дисперсия света. Она же - зависимость значения показателя преломления от частоты проходящего излучения


Ответ от 2 ответа[гуру]

Привет! Вот еще темы с нужными ответами:

Дисперсия света на Википедии
Посмотрите статью на википедии про Дисперсия света

 

Ответить на вопрос:

22oa.ru

Урок-исследование. Серия "Творческая лаборатория". Дисперсия света. Радуга

Разделы: Физика


Цель урока: Сформировать у учащихся единое, целое представление о физической природе цвета на явлении дисперсии света, рассмотреть условия возникновения радуги.

Задачи: Экспериментально изучить явление дисперсии света, возникающие при этом эффекты. Рассмотреть понятия: цвет, цветовые ощущения, монохроматичность света, условия возникновения и наблюдения радуги.

Оборудование: лабораторное оборудование «L-микро» для разложения в спектр белого света, демонстрационное оборудование «L-микро» по волновой оптике, компьютер, видеопроектор, прибор для демонстрации радуги в лабораторных условиях.

Проведение демонстрационных экспериментов и практических наблюдений: опыт по дисперсии света с призмами. (Флинт, Крон), практическая работа «Наблюдение дисперсии света», неразложимость в спектр монохроматического света, сложение спектральных цветов, демонстрация радуги в лабораторных условиях.

Ход урока

I. Радуга

С древних времен существует поверье: кто пройдёт под радугой, тот на всю жизнь останется счастливым. Сказка это или быль? Можно ли пройти под радугой и стать СЧАСТЛИВЫМ? Разобраться в этом поможет одно удивительное физическое явление – дисперсия.

Явление дисперсии было открыто И.Ньютоном и считается одной из важнейших его заслуг. "Он исследовал различие световых лучей и появляющиеся при этом различные свойства цветов, чего раньше никто не подозревал" ("История физики", Б. И .Станков, стр. 123.). Около 300 лет назад Исаак Ньютон пропустил солнечные лучи через призму. Он открыл, что белый цвет - это «чудесная смесь цветов».


Рис. 1

Демонстрируется непрерывный спектр белого света (лаборатория L-микро опыт 1). (Приложение 3)

Учащиеся говорят, что это и есть радуга. Показываем, что любой человек может стать счастливым, и…. Проходим под радугой! Предлагаем это сделать и учащимся. В классе всегда есть дети, кто с удовольствием проходит под радугой не один раз.


Рис. 2


Рис. 2а

Меняя светофильтры (цвет) получаем цветные изображения щели, отклонённые на разные углы. Совокупность цветных изображений щели на экране и есть непрерывный спектр. Фиолетовый фильтр даёт на экране фиолетовый свет, испытывающий наибольшее отклонение, красный – наименьшее. Используя призму Крон, Флинт показываем, что ширина и насыщенность спектра зависит от вещества.

Исаак Ньютон условно выделил в спектре семь основных цветов:

красный                  
оранжевый  
жёлтый  
зелёный  
голубой  
синий  
фиолетовый  

Порядок расположения цветов просто запомнить по аббревиатуре слов: каждый охотник желает знать, где сидит фазан.

II. Учащиеся выполняют творческое экспериментальное задание:

разложение белого света на его цветовые составляющие (используется лабораторное оборудование L-микро). (Приложение 3)


Рис. 3

При выполнении практического задания обратить внимание учащихся на угол падения лучей на призму (кювету с водой). На выполнение работы (вместе с рисунком) потребуется 6-8 минут. После выполнения практического задания рассмотрите окрашивание в цвета радуги света, проходящего через призму, от яркого источника света.

Вместо рекомендуемого оборудования (кюветы с водой) опыт по разложению света хорошо получается при использовании стеклянных (оргстекла) плоскопараллельных призм (на уроках использую треугольные призмы от спектроскопов и призмы флинт, крон).

III. Учащимся объясняется различие в явлениях спектрального разложения и дисперсии.

Спектральным разложением называется разложение несинусоидальной волны (белого света) на синусоидальные компоненты (монохроматические волны).


Рис. 4

Дисперсией называется зависимость скорости света в веществе от частоты волны.

За счёт дисперсии происходит разложение белого света (но это происходит и при интерференции, дифракции, поляризации). В веществе же скорость света есть функция частоты и показатель преломления.

n = c/v = f(v)

Различным цветам соответствуют волны различной длины. Никакой определенной длины волны белому свету не соответствует.

Вывод: В веществе скорость распространения коротковолнового излучения меньше чем длинноволнового. Значит показатель преломления n для фиолетового света больше, чем для красного.

Механизм дисперсии объясняется следующим образом. Электромагнитная волна возбуждает в веществе вынужденные колебания электронов в атомах и молекулах. Колеблющиеся электроны становятся вторичными источниками электромагнитных волн с такой же частотой, но со сдвигом фазы (vвн = vт). Поскольку первичные и вторичные волны когерентны, они интерферируют, и результирующая волна распространяется со скоростью, отличной от скорости света в вакууме.

Так как дисперсия возникает вследствие взаимодействия частиц вещества со световой волной, то это явление связано с поглощением света – превращением энергии электромагнитной волны во внутреннюю энергию вещества. Максимальное поглощение энергии возникает при резонансе, когда частота v падающего света равна v колебаний атомов. Ещё раз обращаем внимание учащихся на то, что при переходе волны из одной среды в другую изменяются и скорость, и длина волны, а частота колебаний остается неизменной.

При этом возникает два эффекта:

1. Различная прозрачность вещества для различных участков спектра. (Так обычное стекло прозрачно для видимого света и плохо пропускает инфракрасные и ультрафиолетовые лучи). На этом свойстве вещества основано действие светофильтров.

Демонстрируем опыт (Приложение 3) по выделению отдельных цветов используя набор светофильтров. Объясняя наблюдаемый эффект, необходимо подчеркнуть, что светофильтр пропускает свет в некотором определенном интервале длин волн. При этом световые волны с другими длинами поглощаются в материале светофильтра.


Рис.5


Рис. 5а

2. Различная отражательная способность вещества для разных участков спектра. На этом явлении основано явление цвета тел. Если при дневном освещении тело кажется зелёного цвета, то это значит, что оно хорошо отражает волны зелёного цвета и поглощает остальные. Если осветит тело красным светом, то оно (тело) "поглотит" его и ничего отражать не будет. Следовательно, тело будет казаться чёрным.

Каковы цветовые ощущения, воспринимаемые нашим глазом?

Глаз (сетчатка глаза) реагирует на частоту видимого электромагнитного излучения; нервные клетки зрительного нерва посылают сигнал в кору головного мозга, где и происходит окончательное формирование воспринимаемого нами зрительного образа, Для формирования полного цветового восприятия достаточно три основных цвета, остальные (вспомогательные) получают при наложении этих цветов друг на друга.


Рис.6


Рис.6а

Видеофильм (Приложение 1) «Цвета кубиков» - НФПК ФИЗИКОН.

IV. Совместно с учащимися решаем вопрос о неразложимости в спектр монохроматического света.

Для того, чтобы экспериментально решить вопрос о том, что происходит, если на призму попадает свет со строго определенной длиной волны, проведём следующие эксперименты. Используем ту же установку, которая использовалась в опыте по изучению дисперсии света, только закроем щелевую диафрагму красным светофильтром. Призма не добавляет никаких новых оттенков в свет, в котором с самого начала присутствовала только одна цветовая составляющая. Точно такой же вывод можно сделать, рассмотрев прохождение через призму излучения полупроводникового лазера. Излучаемый лазером свет является существенно более монохроматическим, чем свет графического проектора после светофильтра или, иными словами, полоса пропускания светофильтра существенно шире интервала длин волн, в котором светит лазер. Рассматривая результаты проведенных экспериментов, учащиеся делают вывод о том, что монохроматическое излучение в спектр разложить нельзя


Рис.7


Рис.7а

V. Обсуждаем вопрос. Что будет, если все цвета собрать воедино?

Проводим опыт по сложению спектральных цветов. (Приложение 2) Геометрическое сведение лучей с различной длиной волны на одну область экрана в данном опыте осуществляется с помощью линзы. Установим на оптический столик, закрывающий кадровое окно графического проектора, штатив и закрепим в нем оправу для линзы и поляроидов. В эту оправу поставим линзу с фокусным расстоянием F' = 12 см и диаметром D = 15-20 см. (удобно использовать собирающую линзу от оптической скамьи). При этом весь вышедший из призмы свет должен пройти через линзу.

Приближая и удаляя линзу от призмы, добьемся минимальной окраски пятна на экране. Оптимальное положение линзы соответствует тому, что расстояние между призмой и линзой примерно равно фокусному расстоянию линзы. Отсутствие явно выраженной окраски пятна на экране означает, что при сведении вместе различных составляющих спектра наш глаз снова начинает воспринимать их как белый свет. Опыт очень эффектный и не занимает много времени!


Рис. 8


Рис. 8а

VI. Продолжим изучение световых явлений на примере радуги.

Радугу «творят» водяные капли: в небе – дождинки, на поливаемом асфальте – капельки, брызги от водяной струи. Однако не все знают, как именно преломление света на капельках дождя приводит к возникновению на небосводе гигантской многоцветной дуги. Яркая радуга, которая возникает после дождей или в брызгах водопада - это первичная радуга. Цветные полосы сильно отличаются по яркости, но порядок всегда одинаков: внутри дуги всегда находится фиолетовая полоса, которая переходит в синюю, зелёную, жёлтую, оранжевую и красную - с внешней стороны радуги. Выше первой, в небе, возникает вторая менее яркая дуга, в которой цветовые полосы расположены в обратном порядке.


Рис. 9


Рис. 9а

Основные черты радуги будем изучать по распространению света внутри одной изолированной капли воды. На рисунке изображён путь одного луча, участвующего в образовании основной радуги. Каждая капелька воды в воздухе выполняет роль крохотной призмы, дробящей свет на разные цвета.

Наблюдать радугу можно во время дождя при условии, что Солнце или источник света, близкий по спектру к солнечному, находится позади наблюдателя. Размер видимой части радуги зависит от положения Солнца относительно горизонта.

Вывод: явление радуги связано с явлениями преломления и отражения света. Явление дисперсии сильно увеличивает эффект радуги и позволяет видеть это прекрасное явление природы.

VII. Обобщение, закрепление изученного материала.

Выводы:

  1. Белый цвет – это смесь спектральных цветов.
  2. Разложение белого света в спектр – это разделение его на лучи спектральных цветов, происходящее в результате преломления луча в призме.
  3. Показатель преломления зависит от цвета спектральной составляющей белого света. Лучи, соответствующие различным цветам, при попадании в одну и ту же среду преломляются под разными углами, поскольку их скорости в данной среде различны.
  4. Цвет, который нельзя разделить на составные части, называется монохроматичным.

Учащиеся отвечают на устные вопросы, выполняют задания теста, решаются задачи (если останется время) на зависимость показателя преломления света в веществе от частоты падающего излучения № 1533, 1535, 1537 (Г. Н. Степанова).

Устные вопросы:

  1. Почему дисперсионный спектр белого света, полученный при его пропускании через стеклянную призму, сжат в красной части и растянут в фиолетовой?
  2. Зелёный пучок цвета переходит из воздуха в воду. Меняются ли при этом его частота, длина волны, цвет?
  3. Почему в комнате с тёмными обоями темно, а со светлыми светло?
  4. На пути белого пучка поставили красный и зелёный светофильтры, один за другим. Что получится на выходе?
  5. На белом листе написано красным карандашом «отлично», а зеленым — «хорошо». Имеются два стекла — зеленое и красное. Через какое стекло надо смотреть, чтобы увидеть оценку «отлично»?

Тесты по дисперсии света: (Приложение 1)

  1. Какой из следующих рисунков правильно отражает разложение света в призме?

  2. Расположите цвета в том порядке, в каком они следуют в спектре в порядке уменьшения показателя преломления.


    Красный, синий, жёлтый, оранжевый, фиолетовый, зелёный.

  3. Когда белый свет раскладывается на составляющие, луч какого цвета сильнее всего отклоняется от первоначального направления?
    1. Красный.
    2. Жёлтый.
    3. Фиолетовый.
    4. Зелёный.

  4. Лучи какого цвета имеют наибольший показатель преломления в призме?
    1. Оранжевый.
    2. Фиолетовый.
    3. Красный.
    4. Синий.

  5. Непрерывный спектр белого света является результатом …
    1. Рассеяния белого света.
    2. Разложения белого света.
    3. Отражения белого света от стенок призмы.
    4. Смешивания различных цветов.

  6. Чтобы разложить белый свет в спектр, нужно использовать …
    1. Плоское зеркало.
    2. Призму.
    3. Вогнутое зеркало.
    4. Стеклянный полукруг.

  7. Увидеть радугу во время дождя можно, когда …
    1. Сверкает молния.
    2. Дует сильный ветер.
    3. Солнце стоит высоко над горизонтом.
    4. Солнце стоит невысоко над горизонтом.

  8. Не все цвета являются монохроматическими. Выберите из списка цвета, не являющиеся таковыми.
    Белый, красный, желтый, серый, синий, оранжевый, черный, зеленый.

Ответы:

  1. 3
  2. Фиолетовый, синий, зелёный , жёлтый, оранжевый, красный.
  3. Фиолетовый.
  4. Фиолетовый.
  5. Разложением белого света.
  6. Призму, стеклянный полукруг.
  7. Солнце стоит невысоко над горизонтом.
  8. Белый, чёрный, серый.


Рис. 10

Домашнее задание:

Разложите солнечный луч. Поставьте зеркало в воду под небольшим углом. Поймайте зеркалом солнечный луч и направьте его стену. Поворачивайте зеркало до тех пор, пока не увидите спектр. Вода выполняет роль призмы, разлагающей свет на составляющие его цвета. (№ 1046, 1049,1052 – А. П. Рымкевич).

Проведение урока при отсутствии демонстрационного и лабораторного оборудования сопровождается презентацией (Приложение 1) «Дисперсия света».

В классах физико-математического профиля на втором уроке рассматриваем теорию (Приложение 2) и условия возникновения радуги, решаем задачи на дисперсию света.

xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai

Урок-исследование. Серия Творческая лаборатория. Дисперсия света. Радуга |

Цель урока: Сформировать у учащихся единое, целое представление о физической природе цвета на явлении дисперсии света, рассмотреть условия возникновения радуги.

Задачи: Экспериментально изучить явление дисперсии света, возникающие при этом эффекты. Рассмотреть понятия: цвет, цветовые ощущения, монохроматичность света, условия возникновения и наблюдения радуги.

Оборудование: лабораторное оборудование «L-микро» для разложения в спектр белого света, демонстрационное оборудование «L-микро» по волновой оптике, компьютер, видеопроектор, прибор для демонстрации радуги в лабораторных условиях.

Проведение демонстрационных экспериментов и практических наблюдений: опыт по дисперсии света с призмами. (Флинт, Крон), практическая работа «Наблюдение дисперсии света», неразложимость в спектр монохроматического света, сложение спектральных цветов, демонстрация радуги в лабораторных условиях.

Ход урока

I. Радуга

С древних времен существует поверье: кто пройдёт под радугой, тот на всю жизнь останется счастливым. Сказка это или быль? Можно ли пройти под радугой и стать СЧАСТЛИВЫМ? Разобраться в этом поможет одно удивительное физическое явление – дисперсия.

Явление дисперсии было открыто И.Ньютоном и считается одной из важнейших его заслуг. «Он исследовал различие световых лучей и появляющиеся при этом различные свойства цветов, чего раньше никто не подозревал» («История физики», Б. И .Станков, стр. 123.). Около 300 лет назад Исаак Ньютон пропустил солнечные лучи через призму. Он открыл, что белый цвет — это «чудесная смесь цветов».

Рис. 1

Демонстрируется непрерывный спектр белого света (лаборатория L-микро опыт 1). (Приложение 3)

Учащиеся говорят, что это и есть радуга. Показываем, что любой человек может стать счастливым, и…. Проходим под радугой! Предлагаем это сделать и учащимся. В классе всегда есть дети, кто с удовольствием проходит под радугой не один раз.

Рис. 2

Рис. 2а

Меняя светофильтры (цвет) получаем цветные изображения щели, отклонённые на разные углы. Совокупность цветных изображений щели на экране и есть непрерывный спектр. Фиолетовый фильтр даёт на экране фиолетовый свет, испытывающий наибольшее отклонение, красный – наименьшее. Используя призму Крон, Флинт показываем, что ширина и насыщенность спектра зависит от вещества.

Исаак Ньютон условно выделил в спектре семь основных цветов:

красный
оранжевый
жёлтый
зелёный
голубой
синий
фиолетовый

Порядок расположения цветов просто запомнить по аббревиатуре слов: каждый охотник желает знать, где сидит фазан.

II. Учащиеся выполняют творческое экспериментальное задание:

разложение белого света на его цветовые составляющие (используется лабораторное оборудование L-микро). (Приложение 3)

Рис. 3

При выполнении практического задания обратить внимание учащихся на угол падения лучей на призму (кювету с водой). На выполнение работы (вместе с рисунком) потребуется 6-8 минут. После выполнения практического задания рассмотрите окрашивание в цвета радуги света, проходящего через призму, от яркого источника света.

Вместо рекомендуемого оборудования (кюветы с водой) опыт по разложению света хорошо получается при использовании стеклянных (оргстекла) плоскопараллельных призм (на уроках использую треугольные призмы от спектроскопов и призмы флинт, крон).

III. Учащимся объясняется различие в явлениях спектрального разложения и дисперсии.

Спектральным разложением называется разложение несинусоидальной волны (белого света) на синусоидальные компоненты (монохроматические волны).

Рис. 4

Дисперсией называется зависимость скорости света в веществе от частоты волны.

За счёт дисперсии происходит разложение белого света (но это происходит и при интерференции, дифракции, поляризации). В веществе же скорость света есть функция частоты и показатель преломления.

n = c/v = f(v)

Различным цветам соответствуют волны различной длины. Никакой определенной длины волны белому свету не соответствует.

Вывод: В веществе скорость распространения коротковолнового излучения меньше чем длинноволнового. Значит показатель преломления n для фиолетового света больше, чем для красного.

Механизм дисперсии объясняется следующим образом. Электромагнитная волна возбуждает в веществе вынужденные колебания электронов в атомах и молекулах. Колеблющиеся электроны становятся вторичными источниками электромагнитных волн с такой же частотой, но со сдвигом фазы (vвн = vт). Поскольку первичные и вторичные волны когерентны, они интерферируют, и результирующая волна распространяется со скоростью, отличной от скорости света в вакууме.

Так как дисперсия возникает вследствие взаимодействия частиц вещества со световой волной, то это явление связано с поглощением света – превращением энергии электромагнитной волны во внутреннюю энергию вещества. Максимальное поглощение энергии возникает при резонансе, когда частота v падающего света равна v колебаний атомов. Ещё раз обращаем внимание учащихся на то, что при переходе волны из одной среды в другую изменяются и скорость, и длина волны, а частота колебаний остается неизменной.

При этом возникает два эффекта:

1. Различная прозрачность вещества для различных участков спектра. (Так обычное стекло прозрачно для видимого света и плохо пропускает инфракрасные и ультрафиолетовые лучи). На этом свойстве вещества основано действие светофильтров.

Демонстрируем опыт (Приложение 3) по выделению отдельных цветов используя набор светофильтров. Объясняя наблюдаемый эффект, необходимо подчеркнуть, что светофильтр пропускает свет в некотором определенном интервале длин волн. При этом световые волны с другими длинами поглощаются в материале светофильтра.

Рис.5

Рис. 5а

2. Различная отражательная способность вещества для разных участков спектра. На этом явлении основано явление цвета тел. Если при дневном освещении тело кажется зелёного цвета, то это значит, что оно хорошо отражает волны зелёного цвета и поглощает остальные. Если осветит тело красным светом, то оно (тело) «поглотит» его и ничего отражать не будет. Следовательно, тело будет казаться чёрным.

Каковы цветовые ощущения, воспринимаемые нашим глазом?

Глаз (сетчатка глаза) реагирует на частоту видимого электромагнитного излучения; нервные клетки зрительного нерва посылают сигнал в кору головного мозга, где и происходит окончательное формирование воспринимаемого нами зрительного образа, Для формирования полного цветового восприятия достаточно три основных цвета, остальные (вспомогательные) получают при наложении этих цветов друг на друга.

Рис.6

Рис.6а

Видеофильм (Приложение 1) «Цвета кубиков» — НФПК ФИЗИКОН.

IV. Совместно с учащимися решаем вопрос о неразложимости в спектр монохроматического света.

Для того, чтобы экспериментально решить вопрос о том, что происходит, если на призму попадает свет со строго определенной длиной волны, проведём следующие эксперименты. Используем ту же установку, которая использовалась в опыте по изучению дисперсии света, только закроем щелевую диафрагму красным светофильтром. Призма не добавляет никаких новых оттенков в свет, в котором с самого начала присутствовала только одна цветовая составляющая. Точно такой же вывод можно сделать, рассмотрев прохождение через призму излучения полупроводникового лазера. Излучаемый лазером свет является существенно более монохроматическим, чем свет графического проектора после светофильтра или, иными словами, полоса пропускания светофильтра существенно шире интервала длин волн, в котором светит лазер. Рассматривая результаты проведенных экспериментов, учащиеся делают вывод о том, что монохроматическое излучение в спектр разложить нельзя

Рис.7

Рис.7а

V. Обсуждаем вопрос. Что будет, если все цвета собрать воедино?

Проводим опыт по сложению спектральных цветов. (Приложение 2) Геометрическое сведение лучей с различной длиной волны на одну область экрана в данном опыте осуществляется с помощью линзы. Установим на оптический столик, закрывающий кадровое окно графического проектора, штатив и закрепим в нем оправу для линзы и поляроидов. В эту оправу поставим линзу с фокусным расстоянием F’ = 12 см и диаметром D = 15-20 см. (удобно использовать собирающую линзу от оптической скамьи). При этом весь вышедший из призмы свет должен пройти через линзу.

Приближая и удаляя линзу от призмы, добьемся минимальной окраски пятна на экране. Оптимальное положение линзы соответствует тому, что расстояние между призмой и линзой примерно равно фокусному расстоянию линзы. Отсутствие явно выраженной окраски пятна на экране означает, что при сведении вместе различных составляющих спектра наш глаз снова начинает воспринимать их как белый свет. Опыт очень эффектный и не занимает много времени!

Рис. 8

Рис. 8а

VI. Продолжим изучение световых явлений на примере радуги.

Радугу «творят» водяные капли: в небе – дождинки, на поливаемом асфальте – капельки, брызги от водяной струи. Однако не все знают, как именно преломление света на капельках дождя приводит к возникновению на небосводе гигантской многоцветной дуги. Яркая радуга, которая возникает после дождей или в брызгах водопада — это первичная радуга. Цветные полосы сильно отличаются по яркости, но порядок всегда одинаков: внутри дуги всегда находится фиолетовая полоса, которая переходит в синюю, зелёную, жёлтую, оранжевую и красную — с внешней стороны радуги. Выше первой, в небе, возникает вторая менее яркая дуга, в которой цветовые полосы расположены в обратном порядке.

Рис. 9

Рис. 9а

Основные черты радуги будем изучать по распространению света внутри одной изолированной капли воды. На рисунке изображён путь одного луча, участвующего в образовании основной радуги. Каждая капелька воды в воздухе выполняет роль крохотной призмы, дробящей свет на разные цвета.

Наблюдать радугу можно во время дождя при условии, что Солнце или источник света, близкий по спектру к солнечному, находится позади наблюдателя. Размер видимой части радуги зависит от положения Солнца относительно горизонта.

Вывод: явление радуги связано с явлениями преломления и отражения света. Явление дисперсии сильно увеличивает эффект радуги и позволяет видеть это прекрасное явление природы.

VII. Обобщение, закрепление изученного материала.

Выводы:

  1. Белый цвет – это смесь спектральных цветов.
  2. Разложение белого света в спектр – это разделение его на лучи спектральных цветов, происходящее в результате преломления луча в призме.
  3. Показатель преломления зависит от цвета спектральной составляющей белого света. Лучи, соответствующие различным цветам, при попадании в одну и ту же среду преломляются под разными углами, поскольку их скорости в данной среде различны.
  4. Цвет, который нельзя разделить на составные части, называется монохроматичным.

Учащиеся отвечают на устные вопросы, выполняют задания теста, решаются задачи (если останется время) на зависимость показателя преломления света в веществе от частоты падающего излучения № 1533, 1535, 1537 (Г. Н. Степанова).

Устные вопросы:

  1. Почему дисперсионный спектр белого света, полученный при его пропускании через стеклянную призму, сжат в красной части и растянут в фиолетовой?
  2. Зелёный пучок цвета переходит из воздуха в воду. Меняются ли при этом его частота, длина волны, цвет?
  3. Почему в комнате с тёмными обоями темно, а со светлыми светло?
  4. На пути белого пучка поставили красный и зелёный светофильтры, один за другим. Что получится на выходе?
  5. На белом листе написано красным карандашом «отлично», а зеленым — «хорошо». Имеются два стекла — зеленое и красное. Через какое стекло надо смотреть, чтобы увидеть оценку «отлично»?

Тесты по дисперсии света: (Приложение 1)

  1. Какой из следующих рисунков правильно отражает разложение света в призме?
  2. Расположите цвета в том порядке, в каком они следуют в спектре в порядке уменьшения показателя преломления.

    Красный, синий, жёлтый, оранжевый, фиолетовый, зелёный.

  3. Когда белый свет раскладывается на составляющие, луч какого цвета сильнее всего отклоняется от первоначального направления?
    1. Красный.
    2. Жёлтый.
    3. Фиолетовый.
    4. Зелёный.

  4. Лучи какого цвета имеют наибольший показатель преломления в призме?
    1. Оранжевый.
    2. Фиолетовый.
    3. Красный.
    4. Синий.

  5. Непрерывный спектр белого света является результатом …
    1. Рассеяния белого света.
    2. Разложения белого света.
    3. Отражения белого света от стенок призмы.
    4. Смешивания различных цветов.

  6. Чтобы разложить белый свет в спектр, нужно использовать …
    1. Плоское зеркало.
    2. Призму.
    3. Вогнутое зеркало.
    4. Стеклянный полукруг.

  7. Увидеть радугу во время дождя можно, когда …
    1. Сверкает молния.
    2. Дует сильный ветер.
    3. Солнце стоит высоко над горизонтом.
    4. Солнце стоит невысоко над горизонтом.

  8. Не все цвета являются монохроматическими. Выберите из списка цвета, не являющиеся таковыми.
    Белый, красный, желтый, серый, синий, оранжевый, черный, зеленый.

Ответы:

  1. 3
  2. Фиолетовый, синий, зелёный , жёлтый, оранжевый, красный.
  3. Фиолетовый.
  4. Фиолетовый.
  5. Разложением белого света.
  6. Призму, стеклянный полукруг.
  7. Солнце стоит невысоко над горизонтом.
  8. Белый, чёрный, серый.

Рис. 10

Домашнее задание:

Разложите солнечный луч. Поставьте зеркало в воду под небольшим углом. Поймайте зеркалом солнечный луч и направьте его стену. Поворачивайте зеркало до тех пор, пока не увидите спектр. Вода выполняет роль призмы, разлагающей свет на составляющие его цвета. (№ 1046, 1049,1052 – А. П. Рымкевич).

Проведение урока при отсутствии демонстрационного и лабораторного оборудования сопровождается презентацией (Приложение 1) «Дисперсия света».

В классах физико-математического профиля на втором уроке рассматриваем теорию (Приложение 2) и условия возникновения радуги, решаем задачи на дисперсию света.

Внимание, только СЕГОДНЯ!

goxi.ru

Дисперсия: радуги и призмы

Физика > Дисперсия: радуги и призмы

 

Дисперсия – разделение белого света на полный спектр длин волн.

Задача обучения

  • Охарактеризовать создание радуг при помощи рефракции и отражения.

Основные пункты

  • Дисперсия возникает каждый раз, когда меняется направленность света. Может появляться для любого типа волны.
  • Для конкретной среды (n) возрастает с сокращением длины волны и будет наибольшим для фиолетового света.
  • В радуге свет попадает в каплю воды и отражается от ее задней части. Преломление происходит по мере вхождения.

Термин

  • Преломление – перемена направленности светового луча, когда он проходит сквозь измененную материю.

В радуге проявляется 6 цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий и фиолетовый. Иногда также указывают индиго. Все они основываются на разных длинах света. Белый – однородная смесь всех видимых нами цветов. Солнечный свет можно воспринимать как белый, хотя и кажется желтоватым из-за перемешивания длин волн.

Последовательность цветов в радуге соответствует последовательности в длине волн. То есть, белый распространяется по длине волны в радуге. Дисперсия – процесс, в котором белый свет разбивается на полный спектр. Это явление возникает для любого типа волны.

Радуга связана с семью цветами, но представляет собою непрерывное распределение цветов по длинам волн

За процесс дисперсии отвечает преломление. Угол основывается на показателе преломления, который зависит от среды (в данном случае и от длины волны). Стоит отметить, что здесь показатель увеличивается при сокращении длины волны и выступает наибольшим для фиолетового.

(а) – Чистая длина волны света падает на призму и преломляется на обеих поверхностях. (b) – Призма рассеивает белый свет. Показатель преломления меняется вместе с длиной волны. Отсюда и последовательность от красного к фиолетовому

Явление радуги формируется из-за рефракции и отражения. Просто отметьте, что видите радугу только, если смотрите от стороны Солнца. Свет попадает в каплю воды и отражается от ее задней части. Преломление осуществляется по мере вхождения. Показатель меняется с длиной волны, так что свет рассеивается, создавая радугу. Фактические цвета зависят от преломления множества лучей и отражения от глаз огромного числа водных капель. Дуга формируется из-за необходимости наблюдать за определенным углом по отношению к направлению Солнца.

Попадающая на каплю часть света входит и отражается от задней ее части. Свет преломляется и рассеивается


v-kosmose.com