Методика изучения геометрической оптики

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

ФГБОУ ВО «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова»

Методика изучения геометрической оптики

Хомушку Б.В., студент магистратуры

Annotation

This article discusses the application of case technology in the study of the section ”Geometric optics” in the profile school. Among modern technologies and teaching methods, case-based teaching has recently taken a special place in education. The case method combines such well-proven methods as: the project method, role-playing, situational analysis and much more. When solving a common problem in physics lessons, joint activity is useful, which allows all students to fully comprehend and assimilate educational material, additional information, and most importantly - to learn how to work together and independently.

Key words: Polytechnic competence, polytechnic education, the principle of polinciple, ecology, physical experiment, laboratory work, mechanics.

Геометрической оптикой называется раздел оптики, в котором законы распространения оптического излучения изучаются на основе математической модели, в которой световые волны заменяют световыми лучами и применяют к ним обычные правила евклидовой геометрии и несколько простых законов, установленных опытным путем.

До настоящего времени в методической литературе определены три способа интерпретации геометрической оптики:

1. Первично сформированный подход: лучи света - геометрическая прямая, а источник света - точка, опираясь на такие понятия, как точка; затем объяснить волновую природу света на основе интерференции и явлений дифракции.

2. Объяснить прямолинейное распределение света, его отражение и преломление, а также построение изображения тела, основываясь на волновом свойстве света (с использованием принципа Гюйгенса).

3. Способ использования слоя в интерпретации оптических явлений, включая две идеи на основе светового потока и волны света, которые четко наблюдаются в природе.

В современных школьных учебниках наблюдается методическая эффективность использования данного третьего подхода.

В соответствии с программой учащиеся знакомятся с основными законами и понятиями геометрической оптики на первой ступени по теме «световые явления» (прямолинейное распределение света, явления отражения и перелома света, плоские и сферические зеркала, линзы и оптические приборы) [1].

В программе 8-го класса большое значение имеет внедрение этой темы. Обучение световым явлениям - расширяет физическую картину мира, обогащает практические знания учащихся. Простота законов геометрической оптики и разнообразие их характеризующих явлений, интерес учащихся к оптическим явлениям - все это придает большое методологическое, воспитательное и политехническое значение изучению световых явлений.

При обучении в 11 классе световых волн учащимся необходимо объяснить законы геометрической оптики на основе волновой теории. Если в 8 классе рассматривает явления отражения и преломления света как практический факт, то в 11 классе тема «Электромагнитные волны» рассматривает эти явления как видимость волн света при взаимодействии с веществом.

Теоретическое заключение законов отражения и преломления света в 11 классе подводит по принципу Гюйгенса (по принципу Гюйгенса мы можем объяснить физическое значение показателя преломления).

Прежде чем остановиться на геометрической оптике в 11 классе, необходимо обратить внимание на следующее. Все проблемы оптики можно решить на основе волновой природы света, но требуют больших математических расчетов. К примеру, по распространению света, гораздо более благоприятно решать, опираясь на геометрические методы. [2]

Если вы отклоняетесь от волновой природы света и вводите понятия светового пучка (канал, по которому распространяется световая энергия) и светового луча (линия, указывающая направление распространения света), то проблема решения процессов в оптике будет проста.

Таким образом, возникает раздел оптики, позволяющий абстрагировать геометрическую оптику - световую природу и подсчитать характер распространения света в прозрачных средах, а также из одной среды в другую и на границе двух или нескольких сред. [3]

Для определения применения геометрической оптики необходимо рассмотреть возможность дифракции и пересмотреть ее. Когда световая волна проходит диафрагму, она колеблется от прямолинейной траектории, тогда мы видим на экране не четкую форму светового пучка, а границы подсветки.

Законы геометрической оптики иногда применяются только в том случае, если размер диафрагмы превышает длину волны света. Но для последней формулы этого условия недостаточно, так как расстояние до экрана не учтено.

После этого непосредственно приступает к изложению основы геометрической оптики. Для изучения темы «Геометрическая оптика» по программе 11 класса выделено 8 часов.

Геометрическая оптика -- это раздел оптики, который изучает только распространение света, не рассматривая природу света. Геометрическая оптика-абстрактная оптика, которая опирается только на законы геометрии.

Геометрическая оптика является самостоятельным видом волновой оптики. В этом случае, в зависимости от того, какая длина волны в рассматриваемой части является очень большим по сравнению с общей длиной волны. кейс технология геометрический оптика физика

Геометрическая оптика изучает законы распределения оптического излучения на основе световых лучей [1].

Понятие светового луча - одно из основных понятий геометрической оптики, это геометрическое понятие. В 8 классе дается определение: линия, которая распространяется по световой энергии от источника света, называется световым лучом. А в 11 классе понятие светового луча дается в более глубоком смысле. Он определяется как нормальная прямая, опущенная на фронт волны света, т.е. указывает направление распределения энергии световых волн. Другими словами, световой луч - это линия, вдоль которой распространяется световая энергия или проложенная перпендикулярно волновой линии и показывающая направление распространения свертывания волны. Понятие излучения можно применять только в тех случаях, когда длина волны (света значительно меньше размеров плотин) не учитывает дифракционные явления. Для явления дифракции следует иметь в виду, что значение «луч» исчезает. [4]

Законы геометрической оптики были найдены в очень ранние времена, начиная с проведения первых наблюдений за световыми лучами, с помощью экспериментов. В геометрической оптике есть четыре основных закона, которые объясняют распространение света:

Рис. 1. Законы отражения света Угол падения а равен углу отражения

Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления является постоянным.

? относительный показатель преломления двух сред.

? абсолютные показатели преломления первого и второго носителя соответственно.

? выражение относительного показателя преломления двух сред выражается отношением скоростей распространения света в этих средах.

Среда с большим оптическим показателем преломления называется оптически более плотной. [5]

В случае, если оптическая плотность света распространяется в непрерывно изменяющейся среде, то меняется как скорость распространения света, так и направление распространения. Это приводит к появлению в воздухе заманчивых изображений предметов на Земле. Если слой воздуха, который находится вблизи поверхности Земли или поверхности моря, прохладно от верхнего слоя воздуха, то плотность нижнего слоя будет больше верхнего слоя. В этом случае солнечное излучение рассеивается от предметов, находящихся в нижнем прохладном слое Земли, равномерно в сторону верхнего яруса, с меньшей плотностью, изменяя направление своего движения.

Равномерное распределение света позволяет определить его скорость. Одним из основных доказательств электромагнитной волны света является то, что его скорость совпадает со скоростью электромагнитной волны. Большинство методистов считают, что изучение темы целесообразно начать с ознакомления с методами измерения скорости света. Обычно для этой цели рассматривается один астрономический метод (Ремер) и один лабораторный метод (Физо). Урок можно провести в форме беседы, обзора исторических данных.

Главная цель - не детально объяснить учащимся опыт, а сосредоточить внимание на его идеях и полученных выводах. Особенно важно обратить внимание учащихся на предельную скорость света и ее числовые значения. Необходимо отметить, что скорость света является одной из фундаментальных физических стабилизирующих и имеет большое значение для науки. При решении задач на эту тему необходимо ознакомить учащихся с другими методами измерения скорости света (Майкельсон, Фуко) [6].

Использованные источники

1. Андреев А.А. Структура современного урока. - М.: ВУ, 2012. - с.17.

2. Анциферов Л.И., Ездов А.А., Клевицкий В.В. Технологии организации самостоятельной работы учащихся с современными источниками информации. // Физика в школе. - №4. - 2013 - с.12-14.

3. Асмолов А.Г. Деятельность и установка. - М.: Просвещение 2010 - с.42-46.

4. Булатова О.С. Искусство современного урока. - М.: Академия, 2014 - с.128-131

5. Громцева О.И. Сценарии уроков по физике. // Современный урок. - №4. - 2015г. С.23-25

6. Лебедева М.Б. Дистанционные образовательные технологии: проектирование и реализация учебных курсов. - СПб.: БХВ-Петербург, 2010-336 с. Попова С.Ю. Кейс-стади: принципы создания и использования. - Тверь: Изд-во СКФ-офис, 2017-114 с.

Размещено на Allbest.Ru