Краткая история представлений о природе света. Фотометрические величины и их единицы измерения. Законы освещенности.

Дисциплина ФИЗИКА

Усвоение новых знаний / Комбинированный / Систематизация и обобщение знаний / Контроль знаний.

Цели занятия:

1) Учебная: Рассмотреть теории о природе света ( теорию Ньютона, теорию Гюйгенса, теорию Максвелла о происхождении световых волн).Ввести понятия энергетических и световых величин, вывести единицы измерения, сформулировать законы освещенности.

2) Воспитательная: Расширять представления о способах и формах существования материи, поля и вещества.

3) Развивающая: Совершенствовать навыки применения формул и закономерностей для вычисления физических величин.

Знания: З2-З4

Умения: У1,У2, У6

Межпредметные связи:

Обеспечивающие: физика (школьный курс)

Обеспечиваемые: электротехника, основы технической механики

А. Наглядные пособия: мультимедийный материал, презентации.

Б. Раздаточный материал:

В. Технические средства обучения:

Г. Учебные места (для ПЗ, ЛР):

Д. Литература: а) Мякишев Г.Я. Физика. 11 класс: учеб. для общеобразоват учреждений с прил. на электрон. носителе: базовый и профил. уровни/ Г.Я. Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н. Сотский; под ред. В.И. Николаева, Н.А. Парфентьевой.- М.: Просвещение, 2018. 369 с.:-ил.-(Электронное изд)

б) дополнительная: : Планирование учебного процесса по физике; Учеб.-метод. пособие.- М.: Высшая школа, 2003

2. Сборник задач и вопросов по физике для ср. спец. уч. зав.: Учеб. пособие/ Р.А. Гладкова, В.Е. Добронравов, Л.С. Жданов, Ф.С. Цодиков; под ред.Р.А. Гладковой.-М.: Наука.1988.

3.Волков В.А. Универсальные поурочные разработки по физике: 10;11 класс.Волков В.А..-М.: ВАКО, 2011.

4. Брадис В.М. Четырехзначные математические таблицы / В.М. Брадис.- М.: Дрофа,2011.

5. Курс физики: учеб. пособие для ссузов/ А.В. Фирсов._- Дрофа, 2012.

Ход занятия:

время

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

№

элемента

1

1

2

2

2

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

4

4

4

Использование НП, ТСО и др.,

№ элемента

Продолжи-

тельность

Формы и методы обучения

Добавления, изменения, замечания

1

2

3

4

5

1

5-7 мин.

Организационный момент. Проверка отсутствующих. Проверка готовности аудитории к занятию.

2

Изучение нового материала.

Словесный

1. Ответ на вопрос о природе световых волн был получен на основании длинного ряда наблюдений над особенностями световых явлений. При этом, как обычно бывает, при развитии наших научных воззрений представления о природе света менялись по мере того, как накапливались новые сведения и данные.

Два способа передачи воздействия.

От источника света свет распространяется во все стороны и падает на окружающие предметы, вызывая, в частности, нагревание. Можно сказать, что при распространении света происходит передача воздействий от одного тела (источника) к другому (приемнику).

Действие одного тела на другое осуществляется двумя способа:

1) с переносом вещества;

2) с изменением состояния среды.

Проведем эксперименты.

1. На штативе помещен колокольчик. Кидаем в него шарик. Колокольчик звенит. Здесь был перенос вещества.

2. Привязать к колокольчику шнурок и дернуть за него. В этом случае переноса вещества нет. Происходит изменение состояния веревки.

В соответствии с двумя способами передачи воздействия от источника к приемнику возникли и начали развиваться две совершенно различные теории о том, что такое свет и какова его природа.

Причем, возникли они почти одновременно в XVII веке. Одна теория связана с именем Х. Гюйгенса. Другая – с именем Ньютона.

И. Ньютон предложил придерживаться корпускулярной теории света, согласно которой свет – это поток частиц, идущих от источника во все стороны (перенос вещества).

Согласно предложениям Гюйгенса, свет – это волны, распространяющиеся в особой среде – эфире, заполняющем все пространство и проникающем внутрь всех тел. Обе теории долгое время существовали параллельно. Известные в то время законы распространения света более или менее успешно объяснялись обеими теориями.

В дальнейшем волновая теория была развита в работах М.В.Ломоносова, А. Эйлера, О. Френеля.

Он вводит понятие о колебательном движении частиц эфира. В рассуждениях Ломоносова содержится идея о поперечности световых волн.

Различие цветов тел Эйлер связывал с неодинаковыми частотами колебаний. Каждому цвету соответствует определенная частота.

Большое развитие и завершенность волновая теория света получила в работах Т. Юнга и О. Френеля. Юнг определил длину световой волны. Работы этих ученых были посвящены интерференции, дифракции и поляризации света.

Электромагнитная природа света была создана Максвеллом и подтверждена опытами Г. Герца.

Ньютон считал, что свет состоит из световых частиц – корпускул, к движению которых он применял законы механики. Корпускулы движутся в однородной среде с огромными скоростями.

Однако, в начале XX века представления о природе света начали коренным образом меняться.

Отвергнутая корпускулярная теория все же имеет отношение к действительности ( теория Эйнштейна о фотонной структуре света). Оказалось, что свет при излучении и поглощении ведет себя как поток частиц. Эти два представления о природе света удалось объединить в одной теории, которой присуща двойственность. свойств.

Дополнительный материал (сообщения студентов: «биография и деятельность И. Ньютона, О. Ремера, Х. Гюйгенса).

Фотометрические величины и их единицы измерения.ъ

Определение: Фотометрия – раздел оптики, в котором изучаются характеристики источников света, а также создаваемые ими освещенности поверхностей.

Фотометрия оперирует энергетическими и световыми величинами. Фотометрические величины характеризуют энергетические параметры оптического излучения, не связывая их с действием на приемники излучения.

Глаз воспринимает из широкого диапазона электромагнитных волн очень узкий участок – видимый свет. Поэтому необходимо оценивать характеристики световых потоков не по энергии, а по зрительному ощущению. Для этого вводят световые (фотометрические величины).

Важнейшей характеристикой источников света является сила света I.

Единицей силы света является кандела (кд) – сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540 10¹²Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.

Определение: Световым потоком Ф называют мощность излучения, которая приходится на видимый участок спектра, излучаемого источником.

Единица светового потока – люмен (лм) – световой поток, испускаемый точечным источником силой света в 1 кд внутри телесного угла в 1 ср ( при равномерном излучении внутри телесного угла)

Полный световой поток

Определение: Освещенностью Е некоторой поверхности называют отношение светового потока Ф, равномерно распределенного по поверхности, к площади этой поверхности.

Единица освещенности – люкс (лк) : 1 лк – освещенность поверхности, на 1 м² которой падает световой поток в 1 лм.

2. Источниками света являются любые излучатели электромагнитной энергии в оптической части спектра.

3. В фотометрии используют идеализированную модель – точечный источник света – источник, размеры которого значительно меньше расстояния от него до освещаемой поверхности. Считают, что точечный источник равномерно излучает свет во все стороны.

Рассмотрим точечный источник света, находящийся в центре двух концентрических сфер.

1 Закон освещенности: освещенность поверхности, создаваемая точечным источником, обратно пропорциональна квадрату расстояния до источника.

2 Закон освещенности: освещенность поверхности прямо пропорциональна косинусу угла падения лучей.

3. Источниками света являются любые излучатели электромагнитной энергии в оптической части спектра.

Различают естественные и искусственные источники света.

Естественные: Солнце, звезды, атмосферные электрические разряды и др..

Искусственные источники света превращают энергию какого – либо вида в энергию оптического излучения.

4

Подводим итоги.

1. Какова природа света?

2. Кто придерживался корпускулярной теории света?

3. Что легло в основу волновой теории?

4. В чем заключается двойственность свойств теории света?

Домашнее задание: конспект урока, [2], с.168-173, §59

Преподаватель: