Различные взгляды ученых на природу света. Развитие взглядов на природу света

Слайд 2

Первые представления о свете

Первые представления о том, что такое свет, относятся также к древности. В древности представления о природе света были весьма примитивными, фантастическими и к тому же весьма разнообразными. Однако, несмотря на разнообразие взглядов древних на природу света, уже в то время наметились три основных подхода к решению вопроса о природе света. Эти три подхода в последующем оформились в две конкурирующие теории – корпускулярную и волновую теории света. Подавляющее большинство древних философов и ученых рассматривало свет как некие лучи, соединяющие светящееся тело и человеческий глаз. При этом выделялось три основных взгляда на природу света. Глаз->предмет Предмет->глаз Движение

Слайд 3

Первая теория

Одни из древних ученых полагали, что лучи исходят из глаз человека, они как бы ощупывают рассматриваемый предмет. Эта точка зрения имела сначала большое число последователей. Такие крупнейшие ученые и философы, как Евклид, Птолемей и многие другие придерживались ее. Однако позже, уже в средние века, такое представление о природе света теряет свое значение. Все меньше становится ученых, следующих этим взглядам. И к началу XVII в. эту точку зрения можно считать уже забытой. Евклид Птоломей

Слайд 4

Вторая теория

Другие философы, наоборот, считали, что лучи испускаются светящимся телом и, достигая человеческого глаза, несут на себе отпечаток светящегося предмета. Такой точки зрения держались атомисты Демокрит, Эпикур, Лукреций. Эта точка зрения на природу света уже позже, в XVII в., оформилась в корпускулярную теорию света, согласно которой свет есть поток каких-то частиц, испускаемых светящимся телом. Демокрит Эпикур Лукреций

Слайд 5

Третья теория

Третья точка зрения на природу света была высказана Аристотелем. Он рассматривал свет не как истечение чего-то от светящегося предмета в глаз и тем более не как некие лучи, исходящие из глаза и ощупывающие предмет, а как распространяющееся в пространстве (в среде) действие или движение. Мнение Аристотеля в его время мало кто разделял. Но в дальнейшем, опять же в XVII в., его точка зрения получила развитие и положила начало волновой теории света. Аристотель

Слайд 6

Средневековье

Наиболее интересной работой по оптике, дошедшей до нас из средневековья, является работа арабского ученого Альгазена. Он занимался изучением отражения света от зеркал, явления преломления и прохождения света в линзах. Ученый придерживался теории Демокрита и впервые высказал мысль о том, что свет обладает конечной скоростью распространения. Эта гипотеза явилась крупным шагом в понимании природы света. Альгазен

Слайд 7

XVII век

На базе многочисленных опытных фактов в середине XVII века возникают две гипотезы о природе световых явлений: Корпускулярная теория Ньютона, которая предполагала, что свет есть поток частиц, выбрасываемых с большой скоростью светящимися телами. Волновая теория Гюйгенса, которая утверждала, что свет представляет собой продольные колебательные движения особой светоносной среды (эфира), возбуждаемой колебаниями частиц светящегося тела.

Слайд 8

Основные положения корпускулярной теории

Свет состоит из малых частичек вещества, испускаемых во всех направлениях по прямым линиям, или лучам, светящимся телом, например, горящей свечой. Если эти лучи, состоящие из корпускул, попадают в наш глаз, то мы видим их источник. Световые корпускулы имеют разные размеры. Самые крупные частицы, попадая в глаз, дают ощущение красного цвета, самые мелкие – фиолетового. Белый цвет – смесь всех цветов: красного, оранжевого, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Отражение света от поверхности происходит вследствие отражения корпускул от стенки по закону абсолютного упругого удара.

Слайд 9

Явление преломления света объясняется тем, что корпускулы притягиваются частицами среды. Чем среда плотнее, тем угол преломления меньше угла падения. Явление дисперсии света, открытое Ньютоном в 1666 г., он объяснил следующим образом. «Каждый цвет уже присутствует в белом свете. Все цвета передаются через межпланетное пространство и атмосферу совместно и дают эффект в виде белого света. Белый свет – смесь разнообразных корпускул – испытывает преломление, пройдя через призму». Ньютон наметил пути объяснения двойного лучепреломления, высказав гипотезу о том, что лучи света обладают "различными сторонами" – особым свойством, обуславливающим их различную преломляемость при прохождении двоякопреломляющего тела.

Слайд 10

Корпускулярная теория Ньютона удовлетворительно объяснила многие оптические явления, известные в то время. Ее автор пользовался в научном мире колоссальным авторитетом, и в скоре теория Ньютона приобрела многих сторонников во всех странах. Крупнейшие ученые придерживающиесяэтой теории: Араго, Пуассон, Био, Гей-Люссак. На основе корпускулярной теории было трудно объяснить, почему световые пучки, пересекаясь в пространстве, никак не действуют друг на друга. Ведь световые частицы должны сталкиваться и рассеиваться (волны же проходят друг сквозь друга, не оказывая взаимноговлияния) Ньютон Араго Гей-Люссак

Слайд 11

Основные положения волновой теории

Свет – это распространение упругих периодичных импульсов в эфире. Эти импульсы продольны и похожи на импульсы звука в воздухе. Эфир – гипотетическая среда, заполняющая небесное пространство и промежутки между частицами тел. Она невесома, не подчиняется закону всемирного тяготения, обладает большой упругостью. Принцип распространения колебаний эфира таков, что каждая его точка, до которой доходит возбуждение, является центром вторичных волн. Эти волны слабы, и эффект наблюдается только там, где проходит их огибающая поверхность – фронт волны (принцип Гюйгенса). Чем дальше волновой фронт от источника, тем более плоским он становится. Световые волны, приходящие непосредственно от источника, вызывают ощущение видения. Очень важным пунктом теории Гюйгенса явилось допущение конечности скорости распространения света.

Слайд 12

Волновая теория

С помощью теории объясняются многие явления геометрической оптики: – явление отражения света и его законы; – явление преломления света и его законы; – явление полного внутреннего отражения; – явление двойного лучепреломления; – принцип независимости световых лучей. Теория Гюйгенса давала такое выражение для показателя преломления среды: Из формулы видно, что скорость света должна зависеть обратно пропорционально от абсолютного показателя среды. Этот вывод был противоположен выводу, вытекающему из теории Ньютона.

Слайд 13

Многие сомневались в волновой теории Гюйгенса, но среди малочисленных сторонников волновых взглядов на природу света были М. Ломоносов и Л. Эйлер. С исследований этих ученых теория Гюйгенса начала оформляться как теория волн, а не просто апериодических колебаний, распространяющихся в эфире. Трудно было объяснить прямолинейное распростронение света, приводящее к образованию за предметами резких теней (по корпускулярной теории прямолинейное движение света является следствием закона инерции) Явление дифракции (огибания светом препятствий) и интерференции (услиление или ослабление света при наложении световых пучков друг на друга) можно объяснить только с точки зрения волновой теории. Гюйгенс Ломоносов Эйлер

Слайд 14

XI-XX столетия

Во второй половине XIX века Максвелл показал, что свет есть частный случай электромагнитных волн. Работами Максвелла были заложены основы электромагнитной теории света. После экспериментального обнаружения электромагнитных волн Герцем никаких сомнений в том, что при распространении свет ведет себя как волна, не осталось. Нет их и сейчас. Однако в начале XX века представления о природе света начали коренным образом изменяться. Неожиданно выяснилось, что отвергнутая корпускулярная теория все же имеет отношение к действительности. Оказалось, что при излучении и поглощении свет ведет себя подобно потоку частиц. Максвелл Герц

Слайд 15

Были обнаружены прерывистые (квантовые) войства света. Возникла необычная ситуация: явления интерференции и дифракции по-прежнему можно было объяснить, считая свет волной, а я вления излучения и поглощения – считая свет потоком частиц. Поэтому ученые сошлись на мнении о корпускулярно-волновом дуализме (двойственности) свойст света. В наши дни теория света продолжает развиваться.

Посмотреть все слайды



Тема:

  • Развитие взглядов на природу света. Скорость света.

  • (Физика.11 класс)

  • Выполнила: учитель физики

  • МОУ «СОШ №6»

  • г. Кирова Калужской области

  • Кочергина В.Э.

  • 2010 год

В конце XVII века почти одновременно возникли две, казалось бы взаимоисключающие теории света.

  • Они опирались на два возможных способа передачи действия от источника к приёмнику.

  • И.Ньютон предложил корпускулярную теорию света, согласно которой свет - это поток частиц, идущих от источника во все стороны (перенос вещества).

  • Х.Гюйгенс разработал волновую теорию, в которой свет рассматривался как волны, распространяющиеся в особой среде - эфире, заполняющем всё пространство и проникающем внутрь всех тел (изменение состояния среды).


Ньютон Гюйгенс


Что же такое свет?

  • Согласно представлениям современной физики, свет обладает одновременно свойствами непрерывных электромагнитных волн и свойствами дискретных частиц, которые называют фотонами или квантами света.

  • Двойственность свойств света называется корпускулярно – волновым дуализмом.


Два великих противостояния в науке. Этапы развития представлений о природе света.



Это была первая известная попытка экспериментального определения скорости света, предпринятая Галилео Галилеем. Однако обнаружить запаздывание сигнала не удалось из-за большой скорости света.

  • Первое экспериментальное определение скорости света выполнил датский астроном Олаф Рёмер в 1675 году.



  • Разделив диаметр земной орбиты на время запаздывания, было получено значение скорости света:

  • с = 3*1011м / 1320с

  • с=2,27*108м/с

    • Полученный результат имел большую погрешность.

Первое лабораторное измерение скорости света было выполнено в 1849 г. французским физиком Арманом Физо.

  • В его опыте свет от источника S проходил через прерыватель К (зубья вращающегося колеса) и, отразившись от зеркала З, возвращался опять к зубчатому колесу.


Метод Физо:



Параметры установки Физо таковы. Источник света и зеркало располагались в доме отца Физо близ Парижа, а зеркало - на Монмартре. Расстояние между зеркалами составляло ℓ ~ 8,66 км, колесо имело 720 зубцов. Оно вращалось под действием часового механизма, приводимого в движение опускающимся грузом. Используя счетчик оборотов и хронометр, Физо обнаружил, что первое затемнение наблюдается при скорости вращения колеса v = 12,6 об/с. Время движения света t =2 ℓ/c, поэтому дает с = 3,14 10 8 м/с



Несмотря на значительную погрешность измерений, опыт Физо имел огромное значение - возможность определения скорости света «земными» средствами была доказана.


  • Американский физик А. Майкельсон разработал совершенный метод измерения скорости света с применением вращающихся зеркал.


Метод Майкельсона:


В соответствии с прямыми методами измерений скорость света в вакууме теперь принимают равной

  • с =299792458+1,2 м/c


Конечность скорости света доказывается экспериментально прямым и косвенным методами.

  • В настоящее время с помощью лазерной техники скорость света определяется по измерениям длины волны и частоты радиоизлучения независимыми друг от друга способами и вычисляется по формуле:


«Сколько у света скоростей?»

  • Пока указаний на изменение с с течением времени нет, но физика не может безоговорочно отбросить такую возможность. Что ж, остается ждать

  • сообщений о новых измерениях скорости света. Эти измерения могут дать еще много нового для познания природы, неисчерпаемой в своем разнообразии.


Цель урока: формировать представление учащихся о природе света; корпускулярная или волновая; как определили, а потом измерили скорость света.

Ход урока

1. Анализ контрольной работы.

2. Изучение нового материала

Корпускулярная теория Ньютона. Волновая теория Гюйгенса.

1.Свет распространяется в виде потока 1.Свет распространяется в эфире

Частиц (корпускул) – 17 век. как поток волн – 17 век.

Доказательства: прямолинейное Доказательства: независимость

Распространение света, образование пучков света при пересечении.

Тени. В 1802 году Юнг получил дифракцию света,

В 19 веке открытие фотоэффекта а в 1803 году_- интерференцию света,

Доказало, что свет – это поток частиц. доказав, что свет – это волны.

Эти частицы назвали квантами. Максвелл доказал, что свет – это

Электромагнитные волны.

Современные представления о природе света: свет обладает корпускулярно – волновым дуализмом – излучается и поглощается порциями, а распространяется в виде волн.

Скорость света.

1. Астрономический метод измерения скорости света.

Датский астроном О. Рёмер, наблюдая затмения спутника Ио, ближайшего к планете Юпитер, заметил, опоздание его появления из тени планеты. По этому опозданию на 22 мин он сумел вычислить скорость света.

Вычисления Ремера были приблизительными, но главное, он доказал, что свет не распространяется мгновенно, а имеет конечную скорость.

2. Лабораторные методы измерения скорости света.

В 1849 году И. Физо (франц.) сумел измерить скорость света лабораторным методом.

Свет от источника попадает на полупрозрачную пластинку, а от нее на быстровращающееся зубчатое колесо. Пройдя в прорезь, между зубцами свет попадал на зеркало, находящееся на расстоянии 8,6 км. Отразившись от зеркала, свет опять попадал в прорезь между зубцами.

Зная, время перемещения зубца, оно равнялось прохождению света до зеркала и обратно, Физо вычислил скорость света. Она по его расчетам равнялась 313000 км/с.

Было разработано много других более точных лабораторных способов для измерения скорости света. Это установка французского физика Фуко, американского ученого Майкельсона и установки других ученых.

По современным измерениям, скорость света в вакууме составляет 299792458 м/с QUOTE .

Скорость света в каких – либо средах меньше, чем в вакууме. Например, в воде она составляет 3/ 4 от скорости в вакууме.

Измерение скорости света имело большое значение для развития и изучения оптических явлений. Оказалось, что ни какое тело или частица не может двигаться быстрее света.

Закрепление изученного материала

1.Какие две теории о природе света появились в 17 веке?

31. Развитие взглядов на природу света. Скорость света. Принцип Гюйгенса. Закон отражения света. (Аслаповская С. В.)

Текст урока

  • Конспект

    Название предмета: Физика Класс: 11 УМК: Физика 11 класс, Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, 2010 год. Уровень обучения: базовый Тема урока: "Развитие взглядов на природу света. Скорость света. Принцип Гюйгенса. Закон отражения света". Общее количество часов, отведенное на изучение темы: 19 Место урока в системе уроков по теме: первый урок изучения темы «Оптика». Цель урока: обеспечение восприятия и осмысления сущности природы света. Задачи урока: Узнать о том вкладе, который внесли ученые разных стран в развитие представлений о природе света. Сделать выводы о природе света на основании полученной информации. Создать опорный конспект "Развитие взглядов на природу света". Планируемые результаты: учащиеся должны осознать, как сложен путь познания человеком природных явлений, повторить законы отражения света, получить понятие о принципе Гюйгенса. Техническое обеспечение урока: мультимедийный проектор, презентация к уроку, раздаточный материал. Дополнительное методическое и дидактическое обеспечение урока (возможны ссылки на интернет - ресурсы): на доске написана дата и тема урока, столы расставлены для работы в группах (по 2 учащихся). Подготовка к уроку: формируются группы, на столах рабочий материал (архив с необходимой литературой, документами и задание, которое НО должно выполнить). Учитель объясняет цели и задачи урока. В течение отведенного времени группы готовят задание. Содержание урока. I. Вводная часть урока 1. Организационный этап (1 мин). Класс делится на 5 заранее сформированных учителем групп (научные общества (НО)), в каждой из которых есть руководитель НО, литературный сотрудник, научный сотрудник. Группы получают задание и необходимые для его выполнения источники информации. 2. Актуализация мыслительной деятельности (2 мин). Учитель. Всем добрый день, садитесь! Как прекрасен этот мир, наполненный светом! А что для вас свет? Какие ассоциации у вас вызывает слово свет? (на экране листаются слайды презентации с №1-8 с музыкальным сопровождением (при нажатии гиперссылки)). Учитель. Свет - это лучистая энергия, воспринимаемая глазом, делающая мир видимым. В жилище наше свет проник. Как он родился и возник? В его природе есть секрет, И велся спор немало лет. 3. Цель и задачи урока (2 мин). На экране слайд № 9-12 Задачи: Узнать о том вкладе, который внесли ученые разных стран в развитие представлений о природе света (для решения этой задачи мы отправимся в виртуальную научную командировку). Сделать выводы о природе света на основании полученной информации (эту задачу вы будете решать, выступая в передаче "Очевидное и невероятное" с результатами своей научной командировки). Создать опорный конспект "Развитие взглядов на природу света". У каждого из вас на столе лежит матрица ОК, который вы должны дополнить (эту задачу вы будете решать в течение всего урока). Я уже сказала, что сегодня мы не просто поработаем, а будем работать по плану-заданию программы "Очевидное и невероятное". Предлагаю вам отправиться в виртуальную научную командировку в разные страны и разные эпохи для того, чтобы поработать в архивах, изучить литературу, документы и установить, что сделали ученые разных стран, для того чтобы выяснить природу света. А так же вы должны подготовить и презентовать результаты своей работы. В командировку отправляются 5 научных обществ (НО) в страны: Данию, Францию, Англию, Голландию (на экране слайд №13: карта Мира с этими странами, по щелчку названная страна отмечается на карте). У каждого научного общества на столах лежит архив с необходимой литературой, документами и задание, которое НО должно выполнить. На командировку отводится 10 минут. В течение этого времени будет звучать музыка, и как только она закончится, вы должны выступить на передаче с результатами своей работы. Итак, я прошу вас приступить к заданию (звучит музыка после нажатия на слайде №13 гиперссылки "звонка"). II. Основная часть урока. 1. Самостоятельная работа учащихся в группах (10 мин, подготовка учащихся к выступлениям НО): Первое НО: Страна: Дания, ученый: Олаф Рёмер, 1676 г.- астрономический метод измерения скорости света. Руководитель НО (сообщает, где побывали) Литературные сотрудники (отбирают материал об ученом) Научные сотрудники (готовят сообщение по методу измерения скорости света (теорию о природе света)) Примеры ответов НО: 1 ученик. Наше НО побывало в Дании. Мы работали в Академии наук в том отделе, где собраны документы об Олафе Рёмере (1644-1710 гг), который измерил скорость света астрономическим методом (на экране слайд №14). 2 ученик. Рёмер Олаф Кристенсен (1644-1710гг), датский физик и астроном. В 1676 году сделал важное открытие: доказал конечность скорости света и измерил ее величину. Однако сообщение ученого на заседании Парижской Академии наук подверглось резкой критике. Несмотря на критику, выводы его были приняты Х. Гюйгенсом, Лейбницем, И. Ньютоном. Окончательная справедливость теории Рёмера была подтверждена в 1725г. после открытия астрономом Бредли явления абберации света. Вернувшись в Данию в 1681 г. возглавил кафедру математики Капенгагенского университета и создал обсерваторию. Также принимал участие в политической и общественной жизни Дании. В конце жизни стал главой Государственного совета. Изобрел новые астрономические приборы. Имя Рёмера занесено на карту Луны (на экране слайд №15). 3 ученик. В 1676г., наблюдая затмение спутника Юпитера Ио, Рёмер обнаружил. Что когда земля через полгода переходит на другую сторону от Солнца, более удаленную от Юпитера, то Ио появляется на 22 минуты позже рассчитанного времени. Эта задержка объяснялась увеличением расстояния от Юпитера до Земли. Зная размер земной орбиты и время запаздывания, Рёмер рассчитал скорость распространения света (на экране слайд №15: по щелчку по гиперссылке "схема метода", слайд №16 - схема лабораторного метода во весь экран). C = 300000 км/с (после дополнений учителя по щелчку на слайде №15 появляется вывод) Второе НО: Страна: Франция, ученый: Физо Арман Ипполит Луи, 1849г.- лабораторный метод измерения скорости света 1 ученик. Наше НО побывало во Франции. Мы работали в Парижской Академии наук, в том отделе, где собраны документы об Армане Физо, который лабораторным методом измерил скорость распространения света (на экране слайд №17). 2 ученик. Физо (1819-1896 гг) - французский физик. В 1863 году стал профессором Политехнической школы в Париже. Первым серьезным достижением Физо в оптике были опыты по интерференции света. В 1849 году поставил классический опыт по определению скорости света. Сконструировал ряд приборов: индукционную катушку. Интерференционный спектроскоп; исследовал кристаллы, занимаясь фотографией. В 1875 году был избран членом Лондонского королевского общества, в 1866 году награжден медалью Румфорда (на экране слайд №18). 3 ученик. По схеме: впервые скорость света лабораторным методом удалось измерить И.Физо в 1849г. Опыт: свет от источника, пройдя через линзу, падал на полупрозрачную пластину. После отражения от пластины сфокусированный узкий пучок направлялся к быстровращающемуся зубчатому колесу. Пройдя между зубцами, свет достигал зеркала, находящегося на расстоянии нескольких км от колеса. Отразившись от зеркала, свет возвращался опять к зубчатому колесу и должен был пройти опять между зубцами. Когда колесо вращалось медленно, свет, отраженный от зеркала был виден. При увеличении скорости он постепенно исчезал. Почему? Пока свет шел до зеркала и обратно, колесо успевало повернуться так, что на месте прорези вставал зубец, и свет переставал быть видимым. При дальнейшем увеличении скорости вращения колеса свет снова становился видимым. За это время распространения света до зеркала и обратно, колесо успевало повернуться так, чтобы на месте прежней прорези вставала уже новая прорезь. Зная это время и расстояние между колесом и зеркалом можно определить скорость света (c=313 км/с) (после сообщения ученика по щелчку на слайде № 18 на экране (слайд №19) показывается демонстрация опыта из коллекции "Кирилл и Мефодий"). (после дополнений учителя по щелчку на слайде №20 появляется вывод) Третье НО: Страна: Англия, ученый: Исаак Ньютон, теория о природе света 1 ученик. Наше НО побывало в Англии. Мы работали в Английской Академии наук в отделе, где собраны документы о И. Ньютоне: (на экране слайд №22) 2 ученик. Ньютон Исаак (1643-1727 гг) - английский математик, механик, астроном и физик, создатель классической механики. Член (1672г) и президент (1703 г.) Лондонского Королевского общества. Фундаментальные труды "Математические начала натуральной философии" (1687 г.) и "Оптика" (1704 г.). Открыл дисперсию света, исследовал интерференцию и дифракцию. Развил корпускулярную теорию света. Построил зеркальный телескоп. Сформулировал основные законы классической механики. Открыл закон всемирного тяготения, дал теорию движения небесных тел. Создал основы небесной механики (на экране слайд №23). 3 ученик. Ньютон был сторонником корпускулярной теории света - свет представляет собой поток частиц-корпускул, идущих от источника во все стороны. Эта теория легко объясняла прямолинейное распространение, отражение и преломление света. Выдающийся ученый Ньютон обладал большим авторитетом среди своих коллег, и поэтому большинство из них поддерживали корпускулярную теорию, считая, что свет распространяется как поток частиц, а не волна (на экране слайд №23 - по щелчку появляется вывод, по второму щелчку - рисунок). Четвертое НО: Страна: Голландия, ученый: Христиан Гюйгенс, теория о природе света 1 ученик. Мы побывали в Голландии: (на экране слайд № 24) 2 ученик. Х. Гюйгенс (1629-1695 гг) - голландский математик, физик, астроном. Изобрел маятниковые часы со спусковым механизмом, установил законы колебаний физического маятника. Создал и опубликовал волновую теорию света. Усовершенствовал телескоп, сконструировал окуляр, открыл кольцо у Сатурна и его спутник Титан. Был избран членом Лондонского Королевского общества. Часть его трудов: результаты исследования об упругом ударе и центробежной силе были напечатаны уже после смерти (на экране слайд №25). 3 ученик. Х.Гюйгенс выступал против корпускулярной теории света. Волновая теория света Гюйгенса объясняла такие оптические явления как интерференция и дифракция, которые не могла объяснить корпускулярная теория. Согласно волновой теории Гюйгенса свет представляет собой волну, распространяющуюся в особой гипотетической (упругой) среде-эфире, которая заполняет все пространство и все тела (на экране слайд №25- по щелчку появляется вывод, по второму щелчку - рисунок). Пятое НО: Страна: Англия, ученый: Томас Юнг, развитие волновой теории света Страна: Франция, ученый: Огюстен Жан Френель, развитие волновой природы света 1 ученик. Мы побывали в Англии и побывали во Франции (на экране слайд №26) 2 ученик. Юнг Томас (1773-1829 гг) - английский физик. В 21 год (1794 г) стал членом Королевского общества. Получил степень доктора медицины. Открыл в Лондоне частную практику. Исследования Юнга в области оптики легли в основу его статьи "Механизм глаза" (1800 г.), в которой он дал объяснение природе аккомодации, астигматизма и цветового зрения. Был назначен профессором Королевского института. Один из создателей волновой теории света. В 1803 году объяснил явление интерференции света. Высказал гипотезу о поперечности световых колебаний. Измерил длины волн света разных цветов. В теории упругости Юнгу принадлежат исследования деформации сдвига (на экране слайд №27 - по первому щелчку появляется фотография). 3 ученик. Т. Юнг впервые ввел понятие "интерференции". Интерференцию Юнг открыл, наблюдая это явление для водяных волн. Результаты своих исследований по оптике Юнг доложил на ученом заседании Лондонского Королевского общества, а также опубликовал их в начале 19 века. Но, не смотря на убедительность работ Юнга, никто не хотел их признавать т.к. это означало отказаться от привычных взглядов и, кроме того, выступить против авторитета Ньютона. На работы Юнга не обратили внимания, а в печати даже появилась статья, содержащая грубые нападки на него. 4 ученик. Френель Огюстен Жан (1788-1827 гг.), французский физик, один из создателей волновой теории света. Работы Френеля посвящены физической оптике. Стал самостоятельно изучать физику и вскоре начал проводить эксперименты по оптике. В 1815 году переоткрыл принцип интерференции, добавив к опытам Т. Юнга несколько новых. В 1821 году доказал поперечность световых волн, 1823 г. установил законы поляризации света. Изобрел ряд интерференционных приборов. В 1823 году Френель был избран членом Парижской Академии наук. В 1825 году стал членом Лондонского Королевского общества. Французский инженер, ставший впоследствии знаменитым физиком О. Френель начал заниматься изучением явлений интерференции и дифракции с 1814 года. Он не знал о работах Юнга, но подобно ему увидел в этих явлениях доказательство волновой теории света. Однако постепенно, несмотря на все трудности, стоявшие перед гипотезой о поперечности световых волн волновая теория, света стала побеждать и вытеснять корпускулярную теорию света (на экране слайд №27 - по второму щелчку появляется фотография). (после дополнений учителя на слайде №27 по щелчку появляется вывод) 2. Презентация результатов работы НО (15 - 20 мин.): Учитель. Сейчас мы приступаем к презентации результатов работы своей научной командировки. В начале урока, мы, поставили перед собой проблему - выяснить природу света. В ходе презентаций не забывайте заполнять шаблон ОК (на столах у учащихся листы с шаблоном опорного конспекта). Первым большим успехом в изучении природы света было измерение скорости света. Оказалось, что скорость распространения света не бесконечно велика. Проблема измерения скорости света впервые была сформулирована Галилеем (XVI век), который поставил вопрос о конечности скорости света. Но он не смог ответить на поставленный им вопрос. Скорость света была, в конце концов, измерена (на экране слайд №21). I НО: (Дания, Рёмер) - выступления учащихся (слайды презентации №14-16). Дополнения учителя. Сам Рёмер вследствие малой точности измерений и неточного знания радиуса орбиты Земли получил для скорости света значение 215000 км/с. II НО: (Франция, Физо) - выступления учащихся (слайды презентации № 17-20). Дополнения учителя. Более точно скорость света начали измерять после 1960 г., когда заработал первый лазер. По современным данным скорость света в вакууме равна значению, которое вы видите на экране (слайд №21) с точностью + (-) 0,2 м/с. Приближенно с = 3*108 м/с (необходимо запомнить). А где вы встречались с этой цифрой? (эта величина, полученная экспериментально, совпадает с величиной предсказанной Максвеллом и экспериментально впервые измеренной Герцем - скоростью электромагнитных волн). Значение скорости света поможет определить природу света. С давних времен человека интересовала природа света. Были различные легенды, мифы, гипотезы, научные работы. В 16 веке человек еще не знал природу света. В 17 веке почти одновременно начали свое существование, совершенно различные, теории о том, что такое свет, какова его природа?! III НО: (Англия, Ньютон) - выступления учащихся (слайды презентации № 22-23). IV НО: (Голландия, Гюйгенс) - выступления учащихся (слайды презентации №24-25). Дополнения учителя. Вывод: первая теория утверждала: свет - это поток частиц, идущих от источника по всем направлениям; вторая теория утверждала: свет - это волна, распространяющаяся в особой гипотетической среде - эфире. V НО: (Англия, Т. Юнг; Франция, О. Френель) - выступления учащихся (слайды презентации №26-27). Дополнения учителя. Таким образом, поворот был сделан к волновой природе света. Ряд экспериментов проведенных в 19 веке, а также труды Максвелла нашедшие затем подтверждение в опытах Герца, доказали справедливость волновой теории: свет распространяется как электромагнитная волна. III. Заключительная часть урока Подведение итогов (5 мин): Какой продукт мы получили? Обратимся к вашим ОК. Обратите внимание, все ли вы выполнили. Давайте сравним ваши опорные конспекты (ОК) с тем, который представлен на экране (слайд презентации №28). А как же быть с теорией Ньютона? Мысль у него гениальная, что свет можно рассматривать как частицу. Был ли он прав? А он был прав, т.к. в 20 веке представления о природе света начали меняться, когда были открыты квантовые свойства света, ученым пришлось вспомнить о корпускулярной теории. Какую же природу имеет свет? Вывод: свет имеет двойственную природу - корпускулярно-волновую (слайд презентации №29, по первому щелчку появляется вывод, по второму щелчку - рисунок). Свет - это поток частиц; свет - это волна. "То, что неясно, следует выяснить" (Конфуций). Об этом вы узнаете в дальнейшем (слайды презентации №30-37, звучит музыка после нажатия гиперссылки). Домашнее задание: стр. 168-170, п. 59, инд. Задание п. 60. При подготовке использовала сайты: 1. http://nsportal.ru 2. http://festival.1september.ru/articles/614775/ 3. https://videouroki.net/razrabotki/fizika/uroki-1/11-class/3 4. https://infourok.ru/konspekt_otkrytogo_uroka_po_fizike_otrazhenie_sveta_11_klass-565783.htm

Вопросы о природе света и законах распространения, ставились еще греческими философами. Евклид (300 год до н.э.) объяснял зрительное восприятие зрительными лучами, исходящими из глаз, которые ощупывали предмет. Также сформулировал закон прямолинейного распространения света. Бурное развитие оптика получила в конце 16 начале 17 веков, когда голландский ученый Янсен (1590 г) построил первый двухлинзовый микроскоп, а Галилей (1609 г) с помощью своего телескопа сделал ряд астрологических открытий (фазы Винеры, спутники Юпитера, горы на Луне). В 1620 году голландский ученный Снелль окончательно установил закон преломления, который в привычной для нас форме написал французский ученный Декарт .

Большой вклад в развитие оптики внес Исаак Ньютон (конец 17 века). Исходя из прямолинейности света, а также из-законов отражения и преломления он предположил, что свет это поток корпускул, испускаемые светящимся телом и летящие с огромной скоростью по механическим законам. Он сумел объяснить прямолинейность распространения света в однородной среде, корпускулы движутся по инерции. Закон отражения: корпускулы отражаются от границы 2-х сред, как шарики от ровной поверхности. Ньютон объяснил и закон преломления, но не уменьшением, а увеличение скорости движения корпускул в более плотной среде. Также Ньютон показал, что белый свет является составным и содержит «чистые цвета», корпускулы которых отличаются массой: фиолетовый корпускул самый легких, а красный – тяжелый (не угадал).

Наряду с корпускулярной концепцией света Ньютона, в 17 веке возникла и развивалась волновая теория Гука-Гюйгенса (распространения продольных деформаций в так называемом мировом эфире). Используя принцип Гюйгенса любая точка, до которой дошла световая волна является источником вторичных волн, также удается объяснить закон отражения и преломления, и явления дифракции (огибание препятствий) и интерференции (наложение).

Таким образом, к концу 17 века в оптике сложились две противоположные системы взглядов на природу света (корпускулярная и волновая), та и другая теория объясняли основные законы геометрической оптики, но у каждой были свои недостатки. Гюйгенс не смог объяснить дисперсию различных показателей преломления для различных цветов (Ньютон смог). Но и Ньютон при объяснении того, что свет частично отражается и частично преломляется пришлось предложить, что у корпускула случаются приступы отражения и преломления. Однако авторитет Ньютона привел к тому, что весь 18 век большинство физиков склонялось к корпускулярной теории света. Ни та ни другая теории не могут объяснить двойное лучепреломление обнаруженное в 1724 году Барталимусом, а также явление корреляции света. В 1717 году Ньютон показал, что корреляцию света можно объяснить только поперечными волнами, по мнению Ньютона опровергало волновую теорию света. В начале 19 века математиками разрабатывается теория колебаний и волн, которая успешно принимается к некоторым оптическим явлениям. Так в 1801 году английский ученый Юнг устанавливает принцип интерференции, Френель (в 1815 году) уточнил принцип Гюйгенса, добавив в него то, что вторичные волны интерферируют это и позволило объяснить интерференции света. На основе опытов Фарадея и Арго по интерференции поляризованного света Юнг предложил, что свет – это поперечная волна, пришлось приписывать эфиру упругие свойства (то есть эфир – это не жидкость или газ, а твердое тело).



Опыты Фарадея в 1846 году по взаимодействию с магнитным полем, а также исследования Максвелла в 1845 году позволили доказать, что свет есть электромагнитная волна. Теория Максвелла позволила объяснить и количественно оценить скорость распространения электромагнитных волн, а значит и света в различных средах. Казалось, что волновая теория победила, но результаты исследования спектральных особенностей излучения абсолютного черного тела, которые появились к концу 19 века. В 1901 году Планк показал, что излучение и поглощение электромагнитных волн не происходит непрерывно. Электромагнитные волны излучаются порциями (квантами), причем, энергия каждой порции определяется только частотой E = hv . Эйнштейн в 1905 году объяснил законы фотоэффекта, введя световые частицы – фотоны. То есть Эйнштейн показал, что свет не только поглощается и излучается квантами, но и распространяется в виде частиц, оставаясь при этом волной. Эти открытия Планка и Эйнштейна привели к возникновению квантовой механики, которая развивалась весь 20 век.

СХОЖИЕ СТАТЬИ