Головна ⇒ 📌Плани-конспекти уроків по фізиці ⇒ Розвиток уявлень про природу світла

Розвиток уявлень про природу світла

2-й семестр

ЕЛЕКТРОДИНАМІКА

5. Хвильова й квантова оптика

Тематичне планування

№ з/п	Тема уроку	Дата проведення
1	Розвиток уявлень про природу світла
2	Прямолінійне поширення світла
3	Відбиття світла. Плоске дзеркало
4	Заломлення світла. Повне відбиття
5	Лінзи. Побудова зображень у лінзах
6	Формула тонкої лінзи. Розв’язування задач
7	Оптичні прилади
8	Дисперсія світла
9	Інтерференція світла
10	Застосування інтерференції. Розв’язування задач
11	Дифракція світла
12	Лабораторні роботи № 4 і 5
13	Поляризація світла
14	Зародження квантової теорії
15	Фотоефект
16	Розв’язування задач
17	Тиск світла
18	Узагальнювальний урок з теми “Хвильова й квантова оптика”
19	Тематичне оцінювання

УРОК 1/59

Тема. Розвиток уявлень про природу світла

Мета уроку: ознайомити учнів з історією розвитку поглядів на природу світла.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

ПЛАН УРОКУ

Вивчення нового матеріалу

40 хв.

1. Ідеї давніх філософів.

2. Корпускулярна теорія світла Ньютона.

3. Хвильова теорія світла Гюйгенса.

4. Електромагнітна теорія світла.

5. Квантова теорія світла.

6. Корпускулярно-хвильовий дуалізм.

Закріплення вивченого матеріалу

5 хв.

1. Якісні питання.

2. Навчаємося розв’язувати задачі.

ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Ідеї давніх філософів

Питання “Що таке світло?” надзвичайно цікавило ще давніх філософів. Більшість їх дотримувалися тієї точки зору, що світло створюється усередині самої людини й випромінюється з її ока. Одні філософи розглядали світло як певні матеріальні промені, що з’єднують світне тіло й людське око. Вони вважали, що відкрите око випромінює “флюїди” і обмацує ними спостережувані предмети ніби найтоншими щупальцями. Інші вважали, що з кожного предмета зриваються оболонки, подібні до самих предметів. Ці “образи” предметів, потрапляючи в око, давали відчуття форми й кольорів предметів.

2. Корпускулярна теорія світла Ньютона

Першою науковою теорією, що намагалася пояснити фізичну теорію природу світла, була теорія світлових частинок, розроблена Ньютоном і викладена в його книзі “Оптика”. Відповідно до цієї теорії світло являє собою потік частинок, випущених світним тілом в усіх напрямках (перенесення речовини). На підставі корпускулярних

Уявлень Ньютон пояснив більшість відомих тоді оптичних явищ: прямолінійне поширення світла в однорідному середовищі, відбиття й заломлення світла.

3. Хвильова теорія світла Гюйгенса

Відповідно до уявлень Гюйгенса світло – це хвилі, які поширюються в особливому, гіпотетичному середовищу – ефірі, що заповнює весь простір і проникає усередину всіх тіл. Гюйгенс не розглядав справжнього хвильового процесу, його міркування стосувалися лише поширення хвильового фронту. Він строго математично описав явище відбиття й заломлення хвиль, причому з його міркувань випливало, що швидкість світла в більш густому середовищі повинна бути менше, ніж у повітрі.

1801 р. Юнг на підставі хвильових уявлень дуже просто й наочно роз’яснив інтерференцію світла.

1818 р. Френель незалежно від Юнга докладно розвинув теорію дифракції й інтерференції світла, показавши при цьому, що ці явища є прямим наслідком хвильової природи світла.

Остаточного удару по корпускулярній теорії було завдано дослідами Фуко, що виміряв швидкість світла у воді, значення якої виявилося таким, як це випливало із хвильової теорії.

Хвильова теорія з єдиної точки зору пояснила всі відомі тоді явища й передбачила ряд нових.

Протягом понад сто років корпускулярна й хвильова гіпотези про природу світла існували паралельно. Жодна з них не могла здобути вирішальної перемоги. Лише авторитет Ньютона спонукав більшість учених віддавати перевагу корпускулярній теорії.

4. Електромагнітна теорія світла

У другій половині XIX століття Максвелл довів, що світло є окремим випадком електромагнітних хвиль. Роботами Максвелла були закладені основи електромагнітної теорії світла. Після того як Герц експериментально виявив електромагнітні хвилі, жодних сумнівів щодо того, що під час поширення світло поводиться як хвиля, не залишилося. 1899 р. П. М. Лебедєв дав новий доказ тотожності світлових і електромагнітних хвиль. Він виявив дослідним шляхом, що світло тисне на тіла, на які воно падає, і виміряв цей тиск. Але за теорією Максвелла, електромагнітні хвилі також чинять подібний тиск.

Таким чином, у другій половині XIX століття була розроблена електромагнітна теорія світла.

5. Квантова теорія світла

На початку ХХ століття уявлення про природу світла почали докорінно змінюватися. Зненацька з’ясувалася, що відкинута корпускулярна теорія все-таки має право на існування. 1900 р. німецький фізик Макс Планк припустив, що атоми тіл поглинають і випромінюють енергію кінцевими порціями – квантами. А 1905 р. Ейнштейн висловив думку, що світло поширюється в просторі у вигляді дискретних об’єктів – квантів світла.

Таким чином, були виявлені переривчасті, або, як кажуть, квантові властивості світла.

6. Корпускулярно-хвильовий дуалізм

Виникла надзвичайна ситуація: явища інтерференції й дифракції, як і раніше, можна було пояснити, уважаючи світло хвилею, а явища випромінювання й поглинання – уважаючи світло потоком частинок.

У результаті численних обговорень, пошуків і досліджень виникла сучасна теорія світла. Ця теорія є синтезом корпускулярної й хвильової теорій. У її основу покладена думка, що світло одночасно має хвильові й корпускулярні властивості.

ПИТАННЯ ДО УЧНІВ У ХОДІ ВИКЛАДУ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. У чому полягає закон прямолінійного поширення світла?

2. У чому полягає закон відбиття світла?

3. У чому полягає закон заломлення світла?

4. У чому проявляються хвильові властивості світла?

Домашнє завдання

Підр-1: § 38; підр-2: передмова до розділу № 5.