Мектеп физика курсында жарықтың ортамен және заттармен өзара әсерін оқытудың әдістемесі
Мазмұны.
Кіріспе.
Физиканың қазіргі заманғы өркениттегі орны. Жарықтың табиғаты
I. Жарықтың толқындық және кванттық қасиеттері
1.1. Жарықтың интерференциясы және дифракциясы
1.2. Жарықтың ортамен өзара әсері. Жарық поляризациясы және
дисперсиясы
1.3. Жарықтың затпен өзара әсері. Жарық қысымы, фотоэффект
Кіріспе.
Физиканың қазіргі заманғы өркениттегі орны. Жарықтың табиғаты
I. Жарықтың толқындық және кванттық қасиеттері
1.1. Жарықтың интерференциясы және дифракциясы
1.2. Жарықтың ортамен өзара әсері. Жарық поляризациясы және
дисперсиясы
1.3. Жарықтың затпен өзара әсері. Жарық қысымы, фотоэффект
Кіріспе
Бүгінгі таңда адамзаттың ақпаратты қоғамға қарқынды түрде өтуіне байланысты білім берудің мақсаты алған білімнің , кәсіби дағдыларының негізінде өмірдің өзгермелі жағдайларында еркін бағдарлай алатын , өзінің алған білімін өз өмірінде қолдануға , өзін-өзі дамытуға және адамгершілк тұрғыда өзбетінше дұрыс, жауапты шешім қабылдауға қабілетті тұлға қалыптастыру болып отыр. Соған сәйкес білім сапасы оның төрт сипатының (білім – құндылық, білім-жүйе, білім –процесс, білім – нәтиже) біртұтастығын ескере отырып, олардың ішінде білімнің құндылық ретіндегі және білмнің нәтиже ретіндегі сипатына мән берумен тікелей байланыста қарастырылады. Мұнда мектепте білім берудегі соңғы нәтиже оқушының жеке пәндер бойына алған білім, білік дадылары емес, оларды пайдалану арқылы қалыптастырылып, дамытылатын өмірлік дағдылар, біліктіліктер болып табылады. Сонда оқушыға берілетін білім мазмұны оған қызмет етеді және ол оның күнделікті өмірдегі әрқилы іс - әрекетінің өзегіне айналады.
Оқушыға белгілі бір дәрежеде білім берумен қатар оқуға, үйренуге деген ынтасын арттыру әр ұстаздың басты міндеті. Сабақ барысында шәкірттің білімге құштарлығын арттыру, өздігінен ойлау қабілетін жандандыру, еңбек етуге баулу, жалпы оқушы бойында жауапкершілік сезімін қалыптастыру, ешқашан күн тәртібінен түспейтін мұғалімдерге қойылатын басты талап.
Қоғамымызда болып жатқан өзгерістерден білім беру саласы да шет қала алмайды. Себебі , кешегі әбден қалыптасып қалған ескі жүйе бүгінгі күннің талап- тілегін қанағаттандыра алмай отыр. Сондықтан қазіргі оқытудың жаңа тәсілдері қарастырылуда. Солардың бірі - сабақтың барысында оқытудың жаңа технологияларын қолдану. Ондағы мақсат - оқушының өзінше ойлау қабілетін арттыру және қазіргі заманғы компьютерлік құралдармен жұмыс істеуге үйрету .
Бүгінгі таңда адамзаттың ақпаратты қоғамға қарқынды түрде өтуіне байланысты білім берудің мақсаты алған білімнің , кәсіби дағдыларының негізінде өмірдің өзгермелі жағдайларында еркін бағдарлай алатын , өзінің алған білімін өз өмірінде қолдануға , өзін-өзі дамытуға және адамгершілк тұрғыда өзбетінше дұрыс, жауапты шешім қабылдауға қабілетті тұлға қалыптастыру болып отыр. Соған сәйкес білім сапасы оның төрт сипатының (білім – құндылық, білім-жүйе, білім –процесс, білім – нәтиже) біртұтастығын ескере отырып, олардың ішінде білімнің құндылық ретіндегі және білмнің нәтиже ретіндегі сипатына мән берумен тікелей байланыста қарастырылады. Мұнда мектепте білім берудегі соңғы нәтиже оқушының жеке пәндер бойына алған білім, білік дадылары емес, оларды пайдалану арқылы қалыптастырылып, дамытылатын өмірлік дағдылар, біліктіліктер болып табылады. Сонда оқушыға берілетін білім мазмұны оған қызмет етеді және ол оның күнделікті өмірдегі әрқилы іс - әрекетінің өзегіне айналады.
Оқушыға белгілі бір дәрежеде білім берумен қатар оқуға, үйренуге деген ынтасын арттыру әр ұстаздың басты міндеті. Сабақ барысында шәкірттің білімге құштарлығын арттыру, өздігінен ойлау қабілетін жандандыру, еңбек етуге баулу, жалпы оқушы бойында жауапкершілік сезімін қалыптастыру, ешқашан күн тәртібінен түспейтін мұғалімдерге қойылатын басты талап.
Қоғамымызда болып жатқан өзгерістерден білім беру саласы да шет қала алмайды. Себебі , кешегі әбден қалыптасып қалған ескі жүйе бүгінгі күннің талап- тілегін қанағаттандыра алмай отыр. Сондықтан қазіргі оқытудың жаңа тәсілдері қарастырылуда. Солардың бірі - сабақтың барысында оқытудың жаңа технологияларын қолдану. Ондағы мақсат - оқушының өзінше ойлау қабілетін арттыру және қазіргі заманғы компьютерлік құралдармен жұмыс істеуге үйрету .
Мектеп физика курсында жарықтың ортамен және заттармен өзара әсерін
оқытудың әдістемесі
Мазмұны.
Кіріспе.
Физиканың қазіргі заманғы өркениттегі орны. Жарықтың табиғаты
I. Жарықтың толқындық және кванттық қасиеттері
1.1. Жарықтың интерференциясы және дифракциясы
1.2. Жарықтың ортамен өзара әсері. Жарық поляризациясы және
дисперсиясы
1.3. Жарықтың затпен өзара әсері. Жарық қысымы, фотоэффект
Кіріспе
Бүгінгі таңда адамзаттың ақпаратты қоғамға қарқынды түрде
өтуіне байланысты білім берудің мақсаты алған білімнің , кәсіби
дағдыларының негізінде өмірдің өзгермелі жағдайларында еркін
бағдарлай алатын , өзінің алған білімін өз өмірінде қолдануға , өзін-
өзі дамытуға және адамгершілк тұрғыда өзбетінше дұрыс, жауапты
шешім қабылдауға қабілетті тұлға қалыптастыру болып отыр. Соған
сәйкес білім сапасы оның төрт сипатының (білім – құндылық, білім-
жүйе, білім –процесс, білім – нәтиже) біртұтастығын ескере отырып,
олардың ішінде білімнің құндылық ретіндегі және білмнің нәтиже
ретіндегі сипатына мән берумен тікелей байланыста қарастырылады. Мұнда
мектепте білім берудегі соңғы нәтиже оқушының жеке пәндер бойына
алған білім, білік дадылары емес, оларды пайдалану арқылы
қалыптастырылып, дамытылатын өмірлік дағдылар, біліктіліктер болып
табылады. Сонда оқушыға берілетін білім мазмұны оған қызмет етеді
және ол оның күнделікті өмірдегі әрқилы іс - әрекетінің өзегіне
айналады.
Оқушыға белгілі бір дәрежеде білім берумен қатар оқуға,
үйренуге деген ынтасын арттыру әр ұстаздың басты міндеті. Сабақ
барысында шәкірттің білімге құштарлығын арттыру, өздігінен ойлау
қабілетін жандандыру, еңбек етуге баулу, жалпы оқушы бойында
жауапкершілік сезімін қалыптастыру, ешқашан күн тәртібінен түспейтін
мұғалімдерге қойылатын басты талап.
Қоғамымызда болып жатқан өзгерістерден білім беру саласы да
шет қала алмайды. Себебі , кешегі әбден қалыптасып қалған ескі
жүйе бүгінгі күннің талап- тілегін қанағаттандыра алмай отыр.
Сондықтан қазіргі оқытудың жаңа тәсілдері қарастырылуда. Солардың
бірі - сабақтың барысында оқытудың жаңа технологияларын қолдану.
Ондағы мақсат - оқушының өзінше ойлау қабілетін арттыру және
қазіргі заманғы компьютерлік құралдармен жұмыс істеуге үйрету .
Бүгінгі күні мектептегі оқу пәндерінің ішіндегі ең күрделісі
әрі қиындығы жоғары деп саналатын техникалық циклдағы оқу
пәндерінің ішіндегі физика пәні болып жүр. Оны бүгінгі талапкер
мен мектеп оқушыларының тапсырған емтихандарының қорытынды бағалары
дәлелдей түседі .
Заман талабы бүгінгі жастардың жан – жақты білімді және
тәрбиелі , рухани өсуін қажет етеді . Осы тұста Қазақстан
Республикасының тәлім – тәрби тұжырымдамасында (2007ж) тәрбиенің
негізгі міндетінің бірі ретінде рухани ойлау дәрежесі биік
азаматты тәрбиелеу көрсетілген болатын . Мұның барлығы жастарға
мектеп қабырғасында саналы білім беру , соның ішінде ақыл – ой мен
ғылыми дүниетанымды қалыптастыратын физика пәнін тиімді оқыту
арқылы жүзеге асырмақ.
Қазақстан – 2030 бағдарламасында жоғары білімнің сапалылығы,
адамсүйгіштігі және ғаламдануы арқылы мәдениет жасауға, интеграцияға
ерекше мән бергені белгілі . Интеграциялық оқытуды жүзеге асыру,
оның ғылыми деңгейін арттыру, тұтастай алғанда оқушылардың
танымдық әрекетіне тән дағдыларды қалыптастыру міндеті бүгінгі күн
тәртібіне қойылған басты мәселелердің бірі екендігінде дау жоқ .
Біздің ойымызша, интеграциялық оқытуды жүзеге асыру
оқушылардың танымдық қызығуы мен білім сапасын арттырумен қатар,
бір сабаққа бірнеше оқу пәндері мақсатының бірігуіне мүмкіндік
береді .
Бүгінгі таңда еліміздегі және әлем кеңістігіндегі
физикалық білім берудің басым бағыттары ретінде.
- оқушыларды іргелі физикалық теориялардың негіздерімен
таныстыру , игерелген білімдерін бақыланатын құбылыстар мен
процестерді түсіндіруге қолдана алу біліктілігін қалыптастыру ,
- оқушылардың ғылыми ойлауын және дүниетанымын , әлемнің
ғылыми бейнесін қалыптастыру ,
- оқушылардың болашақ кәсіпті таңдап алуға дайындау ,
олардың шығармашылық қабілеттіліктерін дамыту , білім алуға
ынталандыру , қазіргі заманғы өркениеттегі физиканың рөлін ашу ,
- оқушыладың ақпаратты сын көзімен ой елегінен өткізе алу ,
түсіндіре алу , игеру , оның ғылыми сапасын бағалай алу сияқты
қабілеттерін дамыту болып табылады .
Жалпы білім берудің басым бағыттарына жету үшін мектептегі
физиа курсын физика ғылымының гуманитарлық аспектісін толығырақ ашуға
бағыттау қажет . Бұл оқушылардың игерілген білімдері мен
біліктіліктерін жаңа жағдаяттарда қолдана алу бойынша өнімді іс-
әрекет тәжірибесін елеулі арттыруды ескереді . Физиканың іргелі
заңдары мен оның ұғымдық аппаратты қазіргі заманғы ғылыми -
жаратылыстану теорияларының негізі ғана емес , олар гуманитарлық
білімнің де маңызды компаненті болып табылады . Алайда қазіргі
кезде білім беруді ізгілендіру айдарымен мектептің оқу жоспарынан
жаратылыстану цикіліндегі пәндер , оның ішінде физика да ығыстырыла
бастады .
Базстік оқу жоспарында негізгі мектепте физиканы
зерделеуге екі сағат , жоғары сыныпардың гуманитарық бағдарында
аптасына 1 сағат , жаратылыстану - математика бағдарында 3 сағат
ескерілген . Пәнді оқытуа бөлінген сағат санының аяасында физикалық
білімнің гуманитарлық аспектісін жүзеге асыру қиындық туғызады .
Оның үстіне бұл жағдайда лабораториялық жұмысар практикумдар жүргізу
, тәжрибелер қою , есептер шығару сияқты физикалық білім берудің
маңызды жақтары көлңкеде қалып қояды . Оқу бағдарламаларында оқу
уақытының 20% -ке жуығын лабораториялық жұмыстар мен практикумдар
жүргізуге арнау ескерілген . Бұл жұмыстар оқушылардың:
- физика заңдарын тәжірибеде қолдана алу практикалық
білктіліктерінің қалыптасуын,
- ғылыми танымдағы бақылаудың , болжамның, теориялық
қорытындылар мен эксперименттің рөлін түсінулерін ,
- оқушыларға танымның эксперименттік әдісін қолдану
тәжірибесін көрсетуді және олардың өз бетінше , сондай- ақ ұжымда
эксперименттік жұмыс жүргізе алу дағдыларының қалыптасуын ескереді.
Енді алдымен жарық туралы жалпы түсінік беріп
өтсем . Жарықтың не екені жөніндегі түсініктер өте қарапайым болды .
Жарықтың не екені , оның табиғаты қандай болатыны жөнінде бір –
бірінен мүлдем өзгеше екі теория туды . Бұл теория 17 ғасырда
пайда болды. Ньютонның (1643 – 1727 жж) корпускулалық теориясы
бойынша жарық дегеніміз қызған денелер шығаратын ерекше бөлшекте .
Ньютон бұл бөлшектердің өлшемдері әр түрлі болады, яғни қызыл
сәулелер шығаратын бөлшектер үлкендеу, ал күлгін түсті сәулелер
шығаратын бөлшектері кішлеу болады деп түсіндірді. Бұл теория
жарықтың түзу сызық бойымен таралуын жақсы түсіндіргеніме,
дифракция , интерференция , поляризаця құбылыстарының неліктен
болатынын түсіндіре алмады. Бұл қайшылықты Голланд физигі Гюйгенстің
(1629 -169 5 жж) толқындық теориясы шешіп берді . Гюйгенстің
пікірінше жарық дегеніміз кеңістіктегі көлденең толқындар
тербелісі. Олар ерекше ортада (эфирде) таралады деп түсіндірді.
Әлем эфир деген ерекше затпен толтырылған. Сол эфир көлденең
толқындарды алып жүреді деп түсінді. Бұл теория интерференция ,
дифракция құбылыстарын дұрыс түсіндіре білді . Тіпті орыс ғалымы
Ломоносовтың өзі де жарық дегеніміз эфирдің тербелмелі қозғалысы
деп түсіндірді. Осы ғалымдардың еңбектерінің нәтижесінде Ньютонның
корпускулалық теориясы ығысып , бірінші орынға Гюйгеністің толқындық
теорисы алға шықты.
Физика пәнін оқытуда құбылыстардың немесе объектінің
қасиетін идеалдау арқылы теориялық түрде оқып үйретіледі.
Оқушылар осы абстракциялау әдісіндегі құбылыстарды көз алдына
елестете алмай , оған қолданылатын заңдылықтарды түсінбейді, яғни
күнделікті нақты өмірде көргендерін теориялық оқып – үйренгендерімен
ұштастыра алмайды . Сондықтан физиканы оқытуда әр түрлі оқу
эксперименттері кеңінен қолданылады. Егер сабақта қажетті тәжірибелер
жасалмаса және бағдарламада көрсетілген міндетті зертханалық
жұмыстар жүргізілмесе ,онда ең жақсы баяндалды деген тақырыптың өзі
де қанағаттанарлық деп есептемейді . Тәжірибелер қандай да бір
құбылыспен заңдылқтың иллюстрациясы ғана емес , ол білім көзі , әр
түрлі ториялық қағидалардың дұрыстығының дәлелі болады, оқуылардың
дағдылары мен білімін дамытады, сондықтан дипломдық жұмыста, мектеп
физика курсында жарықтың ортамен және заттармен өзара әсерін оқытуда
құбылыстрды кеңінен түсінуге мүмкіндік беретін тәжірибелер мен тікелей
тақырыпқа байланысты есептерді қарастыру бағыты ұсынылған.
11-сынып
Мектептің соңғы базистік оқу жоспары бойынша 7-9 сыныптарда
(бірінші басқышта) физика мен астрономыяны біріктіріп оқыту нұсқасы
ұсынылып отырғандығы белгілі. Негізгі мектепте (7-8 сыныптарда) жаңаша
құрылған Физика мен астрономия курсының барлық тарауларында да
әр сыныпта астраномия элементтерін физикамен баиланыстыра оқыту жүиеде
түзілген. Материянын бірлігі, табиғат құбылыстарының физикалық қасиеттері,
астраномиялық түсініктер, олардын техника бірлігі деген әдіснамалық ұстаным
оның басты өзегі ретінде алынады. өйткені күллі әлем материядан тұрады, ал
материянын өзі негізінен зат пен өріс түрінде көрініс береді. Барлық
физиканың мазмұны зат, өріс, жарық туралы ілімге шоғырланған. Мектеп
физикасы денгеиінде алып қарасақ, жарвқ өрістін дербес түрі. Кеннірек
мағынада жарық материянын ерекще түрі деуге болады. Ол затқа да -фотон-,
өріске де –толқын- жатады. Жарық – сәуле, толқын, юөлшек түрінде баиқалады.
Онын табиғаты – электромагниттік, ал қасиеті – толқындық және кванттық.
Материалдық объект ретінде жарықтын екі қыры бөлшек және толқын түрінде
түсіндіріледі. Сол себепті жарық туралы ілім физика ғылымынын осы заманғы
манызды бағыттарының біріне саналады. Жарық – табиғаттын, өмірдін,
өндірістін, техниканын ен басты факторы. Сол себепті де жарық деген
сөзде барлық физика ілімдері өз ара қиюласып қарама-қарсылықтарын күрделі
бірлестіктері ретінде диалектикалық түйін тапқан. Ендеше материяның
айрықша формасы- жарық туралы оқушылардың бойында диалектикалық дұрыс көз-
қарасты қалыптастыру- физиканы оқытудың алғашқы қателігі деп түсінген жөн.
Сондықтан, мұндай ғылыми әдістемелік жаңаша бағытқа сүйеніп, бірінші
басқыштағы мектеп физика курсының жарық құбылыстары жайлы ілімнен бастап
оқытуды ұтымды деп санауға болады.
Осы тұрғыда қазіргі кездегі мектеп физика курсында жарық құбылыстары
бұрынғыдай геометриялық және физикалық оптикаға бөлінбейді. Орта мектепте
жарық құбылыстары алғашқы мағлұматтар 7- сыныпта, жарықтың толқвндық
қасиеттері мен жарық жылдамдығының тұрақтылығы және жарық кванттарының
ерекшеліктері 11- сыныпта қарастырылады. Сондай-ақ жарық құбылыстары
факультативтік курстарда тереңдетіп оқытылады.
Жарықтың табиғаты, жарық құбылыстары, көз және көру, жарық пен заттың
өзара әсерлесу процесі туралы ілімдердің жиынтығы оптика деп аталады.
Сондықтан, оптика-физика ғылымы мен ғылыми техникалық прогрестің басты
салаларының біріне жатады. Өйткені, электродинамиканың, электрониканың,
автоматиканың, байланыс құралдарының, жарық- фото-телевизия техникасының,
элетронды есептегіш техника мен оптикалық кванттық генератордың, ядролық
техниканың т.с.с. қосалқы физиканың көптеген бағыттарының дамуы тікелей
оптика іліміне байланысты.
Қазіргі заманғы ғылыми техникалық прогресті үздіксіз дамытып отыруда,
әсіресе, оптика-механикалық прибор құрылысының маңызы өте зор. Өйткені,
металлургияның, машина жасау саласының, химияның, биологияның, геологияның,
геодезияның, медицинаның, космонавтиканың оптика-механикалық аспаптарды
қолданбайынша қарқынды өркендеуі мүмкін емес. Мысалы, астрономиялық және
аэроғарыштық аппаратураларды, спектрлік және өлшеуіш приборларды, кино-фото-
теле- видео-аппараттарды, дыбыстық техникалық жабдықтар мен байланыс
құралдарын, медициналық эндоскоптарды, электрондық-компьютерлік және
лазерлік қондырғыларды жетілдіру оптика- механикалық аспаптар жасау ісіне
тікелей байланысты екендігі белгілі.
Оптика жайлы табиғат құбылыстары, аспан әлеміне қатысты процестер,
кездейсоқ кездесетін керемет оқиғалар, таңқаларлық құпия көріністер,
техникалық, мәдени- тұрмыстық мәселелер көптеп кездеседі. Олардың бәрімен
оқушыларды сабақта таныстырудың мүмкіндігі де бола бермейтіндігі де
түсінікті. Сондықтан, ондай қызықты материалдарды оқушылардың өздерінің өз
бетінше оқып игерулері өте пайдалы болады. Оқушылардың ондай іс-әрекетін
ұйымдастыру- мұғалімнің парызы.
Оқушыларды өздігіне кітап оқуға қызықтыру үшін мұғалім әр түрлі
тәсілдерді пайдаланып отыруы тиіс: сабақ үстінде кітаптан қызықты үзінді
оқу; кітаптан таңқаларлық сурет- схемаларды көрсету; қосымша әдебиеттерден
алынған керемет оқиғалар жайлы сабақ үстінде әңгімелеу; үйірме жұмыстарында
және физикалық кештерде оқушылардың өздеріне қосымша әдебиеттердің тізімін
физика кабинетіне іліп, оған назар аударту; сабаққа қызықты әдебиеттерді
әкеп көрсету, оның кейбір жерлерін үйде оқып келуге тапсырма беру т.б.
Бұл мәселе негізінен 11-сыныптағы Жарық толқындары
тақырыбында қарастырылады. Жарықтың толқындық қасиетін оқушылардың
тербелістер мен толқындар және геометриялық оптика жөнінде алған
білімдеріне сүйене отырып оқытамыз. Тақырыпты оқу барысында табиғаты
әр түрлі тербелістер мен толқындар туралы оқушылардың түсініктері
жалпыланып, қорытындыланады және олар жарықтың табиғаты жөніндегі
көзқарастың дамуымен танысады. Оқушылардың диалектика-материалистік
көзқарасын қалыптастыруда да тақырыптың маңызы өте зор.
Жарық – электромагниттік толқын. Жарықтың электромагниттік
толқын екендігінің негізгі дәлелдерінің бірі – оның жылдамдвғының
электромагниттік толқын жылдамдығымен бірдей болуы. Көпшілік
әдіскерлер, сондықтан, тақырыпты оқытуды жарық жылдамдығын өлшеу
әдістерімен таныстырудан бастаған дұрыс деп есептейді. Сабақты тарихи
мәселелерге шолу жасап, әңгіме түрінде өткізуге болады. Егер бар
болса, осы айтылған әдістердің мән-мағынасы жақсы кескінделген Жарық
жылдамдығы атты оқу диафильмін пайдаланған жон. Басты мақсат –
оқушыларға тәжірибені егжей-тегжейлі түсіндіру емес, оның идеясы мен
алынған қорытынға баса көңіл бөлу. Әсіресе жарық жылдамдығының шекті
екендігіне және оның сан мәніне оқушылар назарын ерекше аудару қажет.
Жарық жылдамдығының іргелі физикалық тұрақтылардың бірі екендігі және
оның ғылым үшін маңызы өте зор екендігі айтылуы тиіс. Қазіргі
кездегі мәліметтер бойынша вакуумдегі жарық жылдамдығы с = (299792456,2
±0,8) мс бірақ оқушыларға с = 3000000 кмс деп беруге болады. Осы
тақырыпқа есеп шығару кезінде, болмаса басқа шаралар кезінде
оқушыларды жарық жылдамдығын өлшеудің басқа әдістерімен де
(Майкельсон6 Фуко) таныстырып кету керек. Оқушылар электромагниттік
толқындардың белгілі ортада тарау жылдамдығының вакуумдегі
жылдамдығынан кем болатындығын біледі. Сондықтан, жарық жылдамдығының
да әр түрлі болатындығын, оның ортаның сыну көрсеткішімен байланысын
түсіндіре кетуге болады.
Енді жарық (электромагниттік толқын) қайдан шығады деген сұраққа
жауап беруге тура келеді. Оқушылар электромагниттік толқынның заряд
тербелісіне байланысты екендігін біледі. Сондықтан бұл жерде сәуле
шығарудың классикалық теориясын сапа жағынан түсіндіре кету қажет.
Қыздырылған денелердің жарық шығаратындығын мысалға ала отырып,
олардың атомдарының микровибратор болып табылатындығын, жарықтың сол
денедегі атомдар шығаратындығын түсіндіруге тура келеді. Дегенмен
жарық шығару құбылысын жан-жақты тек кванттық теория түсіндіріп
беретіндігін мұғалімнің өзі білгені абзал.
Жарықтың толқындық және кванттық қасиеттері.
1. Жарық интерференциясы.
Жарықтың толқындық қасиетін көрсететін құбылыстардың бірі –
интерференция. Интерференция деп бірдей жиіліктегі екі(немесе бірнеше)
толқынның бір нүктеде кездескенде бірін-бірі күшейтуін немесе
бәсеңдетуін айтамыз.
Жарықтың интерференциясын экранды екі когерент жарық көздерімен
жарықтандырғанда байқауға болады. Фазалар айырмасы уақытқа байланысты
өзгермейтін және бірдей жиілікте тербелетін толқындарды когерент
толқындар деп атайды. Когерент толқындар шығаратын толқын көздерін
когерент жарық көздері деп атайды.
Когерентті емес жарық коздерінен шыққан сәулелер бірімен – бірі
қабаттасқанда интерференция құбылысын туғыза алмайды. Сондықтан да
интерференция құбылысын байқау үшін тек қана когерентті толқындар
қажет екен.
1-сурет.
Когерентті толқындарды шығарып алудың бірнеше жолдары бар. Соның
екеуіне тоқталайық. Біріншісін Юнг тәжірибесі деп атайды.(99-сурет).
Когерент жарық сәулесінің жолына екі тесігі бар кедергі қоялық.
Сонда екі тесікке келген жарық көздері қайтадан когерент жарық
сәулелерін шығарып тұрғанға ұқсайды. Ол екеуінен шыққан жарық
толқындары экранда кездескенде интерференция құбылысы байқалады.
Екінші әдісте Френель айналары пайдаланылады.(100-сурет) Екі айна
бірмен – бірі 180 бұрышқа жуық бұрыш жасайтындай етіп орналастырылады.
Сонда когерент жарық көздерін айнаға түскен жарық көзінен айнаға
түскен жарық толқындары шағылысып, экранда интерференция туады.
Жарық табиғатының толқындық сипатының бар екендігін
дәлелдейтін негізгі құбылыстардың бірі – осы жарық интерференциясы,
сондықтан оны оқытғада айрықша көңіл бөлгені дұрыс. Оқушылар
механикалық және электромагниттік толқындар интерференциясын түсіну
оларға онша қиындық туғызбайды.
Тек кез-келген екі жарық көзінің өзара когерентті бола
бермейтіндігіне ерекше тоқталу керек. Жарық толқындарының көзі –
атомдар, олай болса бір заттың атомдарының беретін толқындары өзара
когерентті болмайды. Сондықтан, жарық интерференциясын алу үшін заттың
бір атомынан шығатын толқынды екіге бөліп, оларға әр түрлі жол
жүргізіп, сонан соң ол сәулелерді қайтадан ұштастыру керек. Бұл
идеяны XIX ғасырдың басында Юнг және Френель ұсынып, олардың алғаш
рет жарық интерференциясын бақылайтын тәжірибелер жасағандығынайта
кетуге болады.
2-сурет.
Қазіргі кезде когерентті толқындарды кванттық генераторлар
(лазерлер) көмегімен алуға болатындығын да ескере кеткен жөн. Жарық
интерференциясын көптеген тіжірибелер арқылы көрсетуге болады: Ллоид
айнасы, Френельдің айналары және бипризмасы, Юнг әдісі, Ньютон
сақиналары, ауа сақинасы, жұқа қабықшатүстері және т.б.
Көп жылғы мектеп практикасы жарық интерференциясын Френель
бипризмасы көмегімен көрсеткен тиімді деп есептейді. (2-сурет) Бұл
тәжірибеде жарық интерференциясы бір текті және изотропты ортада
(ауада) сәулелердің әр түрлі жол жүруі арқылы алынады.
Дегенмен тәжірибені өз дәрежесінде көрсету үшін мынандай
мәселелерді ескеру керек:
а) Кабинет жақсы қараңғыланған болуы тиіс;
ә) Оқушылардың көзі тәжірибеден бұрын қараңғыға 10-15 мин. Уақыт
үйренгені дұрыс;
б) Өте күшті жарық көзін пайдалануға тырысу керек мысалы, доға
;
в) Экран барынша ақ болғаны жөн мысалы, сызу қағазы ;
г) Экранды сәуле шоғына көлденең орналастыру жақсы әсер береді;
д) Оқушылар топ-топқа бөлініп көреді;
Бұл тәжірибе Жарықтың толқындық қасиеті кинофильмінде және
осыған аттас диафильмдерде бар, сондықтан сабақта ол фильмдердің сәйкес
бөліктерін пайдалануға болады.
Интерференциялық картинадағы максимумды және минимумды алу
шарттарын тағы да оқушылардың есіне салудың артықшылығы жоқ.
Максимум алу шарты: 1 = 2к. λ2
Минимум алу шарты: 1 = (2к+1)λ2.
Мұндағы 1- жүріс айырмасы, λ – жарықтың толқын ұзындығы, к=0,1,2, ... -
бүтін сан.
Интерференция бақыланатын өрісте энергияның жоғалмайтындығын
немесе өспейтіндігін, тек оның энергияның сақталу заңынегізінде қайта
таралатындығын да айту керек.
Жоғарыда айтылған тәжірибелерді көрсетіп, олардағы жарық
интерференциясының пайда болу себептерінтүсіндіре кеткен орынды болған
болар еді. Көрсетілмеген тәжірибені есеп шешу арқылы таныстыруға болады.
Жарық интерференциясын оқытуды оның табиғатта кездесетін
жағдайлармен және практикада қолданылатын орындармен таныстырумен
аяқтайды (беттердің тегістігін тексеру, жарықтанған оптика,
интерферометр және т. б.).
2. Жарық дифракциясы.
Жарықтың толқындық қасиетін дәлелдейтін келесі құбылыс
дифракция. Түзу сызық бойымен таралып келе жатқан жарық өз жолында
кедергіге кездессе, ол ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
оқытудың әдістемесі
Мазмұны.
Кіріспе.
Физиканың қазіргі заманғы өркениттегі орны. Жарықтың табиғаты
I. Жарықтың толқындық және кванттық қасиеттері
1.1. Жарықтың интерференциясы және дифракциясы
1.2. Жарықтың ортамен өзара әсері. Жарық поляризациясы және
дисперсиясы
1.3. Жарықтың затпен өзара әсері. Жарық қысымы, фотоэффект
Кіріспе
Бүгінгі таңда адамзаттың ақпаратты қоғамға қарқынды түрде
өтуіне байланысты білім берудің мақсаты алған білімнің , кәсіби
дағдыларының негізінде өмірдің өзгермелі жағдайларында еркін
бағдарлай алатын , өзінің алған білімін өз өмірінде қолдануға , өзін-
өзі дамытуға және адамгершілк тұрғыда өзбетінше дұрыс, жауапты
шешім қабылдауға қабілетті тұлға қалыптастыру болып отыр. Соған
сәйкес білім сапасы оның төрт сипатының (білім – құндылық, білім-
жүйе, білім –процесс, білім – нәтиже) біртұтастығын ескере отырып,
олардың ішінде білімнің құндылық ретіндегі және білмнің нәтиже
ретіндегі сипатына мән берумен тікелей байланыста қарастырылады. Мұнда
мектепте білім берудегі соңғы нәтиже оқушының жеке пәндер бойына
алған білім, білік дадылары емес, оларды пайдалану арқылы
қалыптастырылып, дамытылатын өмірлік дағдылар, біліктіліктер болып
табылады. Сонда оқушыға берілетін білім мазмұны оған қызмет етеді
және ол оның күнделікті өмірдегі әрқилы іс - әрекетінің өзегіне
айналады.
Оқушыға белгілі бір дәрежеде білім берумен қатар оқуға,
үйренуге деген ынтасын арттыру әр ұстаздың басты міндеті. Сабақ
барысында шәкірттің білімге құштарлығын арттыру, өздігінен ойлау
қабілетін жандандыру, еңбек етуге баулу, жалпы оқушы бойында
жауапкершілік сезімін қалыптастыру, ешқашан күн тәртібінен түспейтін
мұғалімдерге қойылатын басты талап.
Қоғамымызда болып жатқан өзгерістерден білім беру саласы да
шет қала алмайды. Себебі , кешегі әбден қалыптасып қалған ескі
жүйе бүгінгі күннің талап- тілегін қанағаттандыра алмай отыр.
Сондықтан қазіргі оқытудың жаңа тәсілдері қарастырылуда. Солардың
бірі - сабақтың барысында оқытудың жаңа технологияларын қолдану.
Ондағы мақсат - оқушының өзінше ойлау қабілетін арттыру және
қазіргі заманғы компьютерлік құралдармен жұмыс істеуге үйрету .
Бүгінгі күні мектептегі оқу пәндерінің ішіндегі ең күрделісі
әрі қиындығы жоғары деп саналатын техникалық циклдағы оқу
пәндерінің ішіндегі физика пәні болып жүр. Оны бүгінгі талапкер
мен мектеп оқушыларының тапсырған емтихандарының қорытынды бағалары
дәлелдей түседі .
Заман талабы бүгінгі жастардың жан – жақты білімді және
тәрбиелі , рухани өсуін қажет етеді . Осы тұста Қазақстан
Республикасының тәлім – тәрби тұжырымдамасында (2007ж) тәрбиенің
негізгі міндетінің бірі ретінде рухани ойлау дәрежесі биік
азаматты тәрбиелеу көрсетілген болатын . Мұның барлығы жастарға
мектеп қабырғасында саналы білім беру , соның ішінде ақыл – ой мен
ғылыми дүниетанымды қалыптастыратын физика пәнін тиімді оқыту
арқылы жүзеге асырмақ.
Қазақстан – 2030 бағдарламасында жоғары білімнің сапалылығы,
адамсүйгіштігі және ғаламдануы арқылы мәдениет жасауға, интеграцияға
ерекше мән бергені белгілі . Интеграциялық оқытуды жүзеге асыру,
оның ғылыми деңгейін арттыру, тұтастай алғанда оқушылардың
танымдық әрекетіне тән дағдыларды қалыптастыру міндеті бүгінгі күн
тәртібіне қойылған басты мәселелердің бірі екендігінде дау жоқ .
Біздің ойымызша, интеграциялық оқытуды жүзеге асыру
оқушылардың танымдық қызығуы мен білім сапасын арттырумен қатар,
бір сабаққа бірнеше оқу пәндері мақсатының бірігуіне мүмкіндік
береді .
Бүгінгі таңда еліміздегі және әлем кеңістігіндегі
физикалық білім берудің басым бағыттары ретінде.
- оқушыларды іргелі физикалық теориялардың негіздерімен
таныстыру , игерелген білімдерін бақыланатын құбылыстар мен
процестерді түсіндіруге қолдана алу біліктілігін қалыптастыру ,
- оқушылардың ғылыми ойлауын және дүниетанымын , әлемнің
ғылыми бейнесін қалыптастыру ,
- оқушылардың болашақ кәсіпті таңдап алуға дайындау ,
олардың шығармашылық қабілеттіліктерін дамыту , білім алуға
ынталандыру , қазіргі заманғы өркениеттегі физиканың рөлін ашу ,
- оқушыладың ақпаратты сын көзімен ой елегінен өткізе алу ,
түсіндіре алу , игеру , оның ғылыми сапасын бағалай алу сияқты
қабілеттерін дамыту болып табылады .
Жалпы білім берудің басым бағыттарына жету үшін мектептегі
физиа курсын физика ғылымының гуманитарлық аспектісін толығырақ ашуға
бағыттау қажет . Бұл оқушылардың игерілген білімдері мен
біліктіліктерін жаңа жағдаяттарда қолдана алу бойынша өнімді іс-
әрекет тәжірибесін елеулі арттыруды ескереді . Физиканың іргелі
заңдары мен оның ұғымдық аппаратты қазіргі заманғы ғылыми -
жаратылыстану теорияларының негізі ғана емес , олар гуманитарлық
білімнің де маңызды компаненті болып табылады . Алайда қазіргі
кезде білім беруді ізгілендіру айдарымен мектептің оқу жоспарынан
жаратылыстану цикіліндегі пәндер , оның ішінде физика да ығыстырыла
бастады .
Базстік оқу жоспарында негізгі мектепте физиканы
зерделеуге екі сағат , жоғары сыныпардың гуманитарық бағдарында
аптасына 1 сағат , жаратылыстану - математика бағдарында 3 сағат
ескерілген . Пәнді оқытуа бөлінген сағат санының аяасында физикалық
білімнің гуманитарлық аспектісін жүзеге асыру қиындық туғызады .
Оның үстіне бұл жағдайда лабораториялық жұмысар практикумдар жүргізу
, тәжрибелер қою , есептер шығару сияқты физикалық білім берудің
маңызды жақтары көлңкеде қалып қояды . Оқу бағдарламаларында оқу
уақытының 20% -ке жуығын лабораториялық жұмыстар мен практикумдар
жүргізуге арнау ескерілген . Бұл жұмыстар оқушылардың:
- физика заңдарын тәжірибеде қолдана алу практикалық
білктіліктерінің қалыптасуын,
- ғылыми танымдағы бақылаудың , болжамның, теориялық
қорытындылар мен эксперименттің рөлін түсінулерін ,
- оқушыларға танымның эксперименттік әдісін қолдану
тәжірибесін көрсетуді және олардың өз бетінше , сондай- ақ ұжымда
эксперименттік жұмыс жүргізе алу дағдыларының қалыптасуын ескереді.
Енді алдымен жарық туралы жалпы түсінік беріп
өтсем . Жарықтың не екені жөніндегі түсініктер өте қарапайым болды .
Жарықтың не екені , оның табиғаты қандай болатыны жөнінде бір –
бірінен мүлдем өзгеше екі теория туды . Бұл теория 17 ғасырда
пайда болды. Ньютонның (1643 – 1727 жж) корпускулалық теориясы
бойынша жарық дегеніміз қызған денелер шығаратын ерекше бөлшекте .
Ньютон бұл бөлшектердің өлшемдері әр түрлі болады, яғни қызыл
сәулелер шығаратын бөлшектер үлкендеу, ал күлгін түсті сәулелер
шығаратын бөлшектері кішлеу болады деп түсіндірді. Бұл теория
жарықтың түзу сызық бойымен таралуын жақсы түсіндіргеніме,
дифракция , интерференция , поляризаця құбылыстарының неліктен
болатынын түсіндіре алмады. Бұл қайшылықты Голланд физигі Гюйгенстің
(1629 -169 5 жж) толқындық теориясы шешіп берді . Гюйгенстің
пікірінше жарық дегеніміз кеңістіктегі көлденең толқындар
тербелісі. Олар ерекше ортада (эфирде) таралады деп түсіндірді.
Әлем эфир деген ерекше затпен толтырылған. Сол эфир көлденең
толқындарды алып жүреді деп түсінді. Бұл теория интерференция ,
дифракция құбылыстарын дұрыс түсіндіре білді . Тіпті орыс ғалымы
Ломоносовтың өзі де жарық дегеніміз эфирдің тербелмелі қозғалысы
деп түсіндірді. Осы ғалымдардың еңбектерінің нәтижесінде Ньютонның
корпускулалық теориясы ығысып , бірінші орынға Гюйгеністің толқындық
теорисы алға шықты.
Физика пәнін оқытуда құбылыстардың немесе объектінің
қасиетін идеалдау арқылы теориялық түрде оқып үйретіледі.
Оқушылар осы абстракциялау әдісіндегі құбылыстарды көз алдына
елестете алмай , оған қолданылатын заңдылықтарды түсінбейді, яғни
күнделікті нақты өмірде көргендерін теориялық оқып – үйренгендерімен
ұштастыра алмайды . Сондықтан физиканы оқытуда әр түрлі оқу
эксперименттері кеңінен қолданылады. Егер сабақта қажетті тәжірибелер
жасалмаса және бағдарламада көрсетілген міндетті зертханалық
жұмыстар жүргізілмесе ,онда ең жақсы баяндалды деген тақырыптың өзі
де қанағаттанарлық деп есептемейді . Тәжірибелер қандай да бір
құбылыспен заңдылқтың иллюстрациясы ғана емес , ол білім көзі , әр
түрлі ториялық қағидалардың дұрыстығының дәлелі болады, оқуылардың
дағдылары мен білімін дамытады, сондықтан дипломдық жұмыста, мектеп
физика курсында жарықтың ортамен және заттармен өзара әсерін оқытуда
құбылыстрды кеңінен түсінуге мүмкіндік беретін тәжірибелер мен тікелей
тақырыпқа байланысты есептерді қарастыру бағыты ұсынылған.
11-сынып
Мектептің соңғы базистік оқу жоспары бойынша 7-9 сыныптарда
(бірінші басқышта) физика мен астрономыяны біріктіріп оқыту нұсқасы
ұсынылып отырғандығы белгілі. Негізгі мектепте (7-8 сыныптарда) жаңаша
құрылған Физика мен астрономия курсының барлық тарауларында да
әр сыныпта астраномия элементтерін физикамен баиланыстыра оқыту жүиеде
түзілген. Материянын бірлігі, табиғат құбылыстарының физикалық қасиеттері,
астраномиялық түсініктер, олардын техника бірлігі деген әдіснамалық ұстаным
оның басты өзегі ретінде алынады. өйткені күллі әлем материядан тұрады, ал
материянын өзі негізінен зат пен өріс түрінде көрініс береді. Барлық
физиканың мазмұны зат, өріс, жарық туралы ілімге шоғырланған. Мектеп
физикасы денгеиінде алып қарасақ, жарвқ өрістін дербес түрі. Кеннірек
мағынада жарық материянын ерекще түрі деуге болады. Ол затқа да -фотон-,
өріске де –толқын- жатады. Жарық – сәуле, толқын, юөлшек түрінде баиқалады.
Онын табиғаты – электромагниттік, ал қасиеті – толқындық және кванттық.
Материалдық объект ретінде жарықтын екі қыры бөлшек және толқын түрінде
түсіндіріледі. Сол себепті жарық туралы ілім физика ғылымынын осы заманғы
манызды бағыттарының біріне саналады. Жарық – табиғаттын, өмірдін,
өндірістін, техниканын ен басты факторы. Сол себепті де жарық деген
сөзде барлық физика ілімдері өз ара қиюласып қарама-қарсылықтарын күрделі
бірлестіктері ретінде диалектикалық түйін тапқан. Ендеше материяның
айрықша формасы- жарық туралы оқушылардың бойында диалектикалық дұрыс көз-
қарасты қалыптастыру- физиканы оқытудың алғашқы қателігі деп түсінген жөн.
Сондықтан, мұндай ғылыми әдістемелік жаңаша бағытқа сүйеніп, бірінші
басқыштағы мектеп физика курсының жарық құбылыстары жайлы ілімнен бастап
оқытуды ұтымды деп санауға болады.
Осы тұрғыда қазіргі кездегі мектеп физика курсында жарық құбылыстары
бұрынғыдай геометриялық және физикалық оптикаға бөлінбейді. Орта мектепте
жарық құбылыстары алғашқы мағлұматтар 7- сыныпта, жарықтың толқвндық
қасиеттері мен жарық жылдамдығының тұрақтылығы және жарық кванттарының
ерекшеліктері 11- сыныпта қарастырылады. Сондай-ақ жарық құбылыстары
факультативтік курстарда тереңдетіп оқытылады.
Жарықтың табиғаты, жарық құбылыстары, көз және көру, жарық пен заттың
өзара әсерлесу процесі туралы ілімдердің жиынтығы оптика деп аталады.
Сондықтан, оптика-физика ғылымы мен ғылыми техникалық прогрестің басты
салаларының біріне жатады. Өйткені, электродинамиканың, электрониканың,
автоматиканың, байланыс құралдарының, жарық- фото-телевизия техникасының,
элетронды есептегіш техника мен оптикалық кванттық генератордың, ядролық
техниканың т.с.с. қосалқы физиканың көптеген бағыттарының дамуы тікелей
оптика іліміне байланысты.
Қазіргі заманғы ғылыми техникалық прогресті үздіксіз дамытып отыруда,
әсіресе, оптика-механикалық прибор құрылысының маңызы өте зор. Өйткені,
металлургияның, машина жасау саласының, химияның, биологияның, геологияның,
геодезияның, медицинаның, космонавтиканың оптика-механикалық аспаптарды
қолданбайынша қарқынды өркендеуі мүмкін емес. Мысалы, астрономиялық және
аэроғарыштық аппаратураларды, спектрлік және өлшеуіш приборларды, кино-фото-
теле- видео-аппараттарды, дыбыстық техникалық жабдықтар мен байланыс
құралдарын, медициналық эндоскоптарды, электрондық-компьютерлік және
лазерлік қондырғыларды жетілдіру оптика- механикалық аспаптар жасау ісіне
тікелей байланысты екендігі белгілі.
Оптика жайлы табиғат құбылыстары, аспан әлеміне қатысты процестер,
кездейсоқ кездесетін керемет оқиғалар, таңқаларлық құпия көріністер,
техникалық, мәдени- тұрмыстық мәселелер көптеп кездеседі. Олардың бәрімен
оқушыларды сабақта таныстырудың мүмкіндігі де бола бермейтіндігі де
түсінікті. Сондықтан, ондай қызықты материалдарды оқушылардың өздерінің өз
бетінше оқып игерулері өте пайдалы болады. Оқушылардың ондай іс-әрекетін
ұйымдастыру- мұғалімнің парызы.
Оқушыларды өздігіне кітап оқуға қызықтыру үшін мұғалім әр түрлі
тәсілдерді пайдаланып отыруы тиіс: сабақ үстінде кітаптан қызықты үзінді
оқу; кітаптан таңқаларлық сурет- схемаларды көрсету; қосымша әдебиеттерден
алынған керемет оқиғалар жайлы сабақ үстінде әңгімелеу; үйірме жұмыстарында
және физикалық кештерде оқушылардың өздеріне қосымша әдебиеттердің тізімін
физика кабинетіне іліп, оған назар аударту; сабаққа қызықты әдебиеттерді
әкеп көрсету, оның кейбір жерлерін үйде оқып келуге тапсырма беру т.б.
Бұл мәселе негізінен 11-сыныптағы Жарық толқындары
тақырыбында қарастырылады. Жарықтың толқындық қасиетін оқушылардың
тербелістер мен толқындар және геометриялық оптика жөнінде алған
білімдеріне сүйене отырып оқытамыз. Тақырыпты оқу барысында табиғаты
әр түрлі тербелістер мен толқындар туралы оқушылардың түсініктері
жалпыланып, қорытындыланады және олар жарықтың табиғаты жөніндегі
көзқарастың дамуымен танысады. Оқушылардың диалектика-материалистік
көзқарасын қалыптастыруда да тақырыптың маңызы өте зор.
Жарық – электромагниттік толқын. Жарықтың электромагниттік
толқын екендігінің негізгі дәлелдерінің бірі – оның жылдамдвғының
электромагниттік толқын жылдамдығымен бірдей болуы. Көпшілік
әдіскерлер, сондықтан, тақырыпты оқытуды жарық жылдамдығын өлшеу
әдістерімен таныстырудан бастаған дұрыс деп есептейді. Сабақты тарихи
мәселелерге шолу жасап, әңгіме түрінде өткізуге болады. Егер бар
болса, осы айтылған әдістердің мән-мағынасы жақсы кескінделген Жарық
жылдамдығы атты оқу диафильмін пайдаланған жон. Басты мақсат –
оқушыларға тәжірибені егжей-тегжейлі түсіндіру емес, оның идеясы мен
алынған қорытынға баса көңіл бөлу. Әсіресе жарық жылдамдығының шекті
екендігіне және оның сан мәніне оқушылар назарын ерекше аудару қажет.
Жарық жылдамдығының іргелі физикалық тұрақтылардың бірі екендігі және
оның ғылым үшін маңызы өте зор екендігі айтылуы тиіс. Қазіргі
кездегі мәліметтер бойынша вакуумдегі жарық жылдамдығы с = (299792456,2
±0,8) мс бірақ оқушыларға с = 3000000 кмс деп беруге болады. Осы
тақырыпқа есеп шығару кезінде, болмаса басқа шаралар кезінде
оқушыларды жарық жылдамдығын өлшеудің басқа әдістерімен де
(Майкельсон6 Фуко) таныстырып кету керек. Оқушылар электромагниттік
толқындардың белгілі ортада тарау жылдамдығының вакуумдегі
жылдамдығынан кем болатындығын біледі. Сондықтан, жарық жылдамдығының
да әр түрлі болатындығын, оның ортаның сыну көрсеткішімен байланысын
түсіндіре кетуге болады.
Енді жарық (электромагниттік толқын) қайдан шығады деген сұраққа
жауап беруге тура келеді. Оқушылар электромагниттік толқынның заряд
тербелісіне байланысты екендігін біледі. Сондықтан бұл жерде сәуле
шығарудың классикалық теориясын сапа жағынан түсіндіре кету қажет.
Қыздырылған денелердің жарық шығаратындығын мысалға ала отырып,
олардың атомдарының микровибратор болып табылатындығын, жарықтың сол
денедегі атомдар шығаратындығын түсіндіруге тура келеді. Дегенмен
жарық шығару құбылысын жан-жақты тек кванттық теория түсіндіріп
беретіндігін мұғалімнің өзі білгені абзал.
Жарықтың толқындық және кванттық қасиеттері.
1. Жарық интерференциясы.
Жарықтың толқындық қасиетін көрсететін құбылыстардың бірі –
интерференция. Интерференция деп бірдей жиіліктегі екі(немесе бірнеше)
толқынның бір нүктеде кездескенде бірін-бірі күшейтуін немесе
бәсеңдетуін айтамыз.
Жарықтың интерференциясын экранды екі когерент жарық көздерімен
жарықтандырғанда байқауға болады. Фазалар айырмасы уақытқа байланысты
өзгермейтін және бірдей жиілікте тербелетін толқындарды когерент
толқындар деп атайды. Когерент толқындар шығаратын толқын көздерін
когерент жарық көздері деп атайды.
Когерентті емес жарық коздерінен шыққан сәулелер бірімен – бірі
қабаттасқанда интерференция құбылысын туғыза алмайды. Сондықтан да
интерференция құбылысын байқау үшін тек қана когерентті толқындар
қажет екен.
1-сурет.
Когерентті толқындарды шығарып алудың бірнеше жолдары бар. Соның
екеуіне тоқталайық. Біріншісін Юнг тәжірибесі деп атайды.(99-сурет).
Когерент жарық сәулесінің жолына екі тесігі бар кедергі қоялық.
Сонда екі тесікке келген жарық көздері қайтадан когерент жарық
сәулелерін шығарып тұрғанға ұқсайды. Ол екеуінен шыққан жарық
толқындары экранда кездескенде интерференция құбылысы байқалады.
Екінші әдісте Френель айналары пайдаланылады.(100-сурет) Екі айна
бірмен – бірі 180 бұрышқа жуық бұрыш жасайтындай етіп орналастырылады.
Сонда когерент жарық көздерін айнаға түскен жарық көзінен айнаға
түскен жарық толқындары шағылысып, экранда интерференция туады.
Жарық табиғатының толқындық сипатының бар екендігін
дәлелдейтін негізгі құбылыстардың бірі – осы жарық интерференциясы,
сондықтан оны оқытғада айрықша көңіл бөлгені дұрыс. Оқушылар
механикалық және электромагниттік толқындар интерференциясын түсіну
оларға онша қиындық туғызбайды.
Тек кез-келген екі жарық көзінің өзара когерентті бола
бермейтіндігіне ерекше тоқталу керек. Жарық толқындарының көзі –
атомдар, олай болса бір заттың атомдарының беретін толқындары өзара
когерентті болмайды. Сондықтан, жарық интерференциясын алу үшін заттың
бір атомынан шығатын толқынды екіге бөліп, оларға әр түрлі жол
жүргізіп, сонан соң ол сәулелерді қайтадан ұштастыру керек. Бұл
идеяны XIX ғасырдың басында Юнг және Френель ұсынып, олардың алғаш
рет жарық интерференциясын бақылайтын тәжірибелер жасағандығынайта
кетуге болады.
2-сурет.
Қазіргі кезде когерентті толқындарды кванттық генераторлар
(лазерлер) көмегімен алуға болатындығын да ескере кеткен жөн. Жарық
интерференциясын көптеген тіжірибелер арқылы көрсетуге болады: Ллоид
айнасы, Френельдің айналары және бипризмасы, Юнг әдісі, Ньютон
сақиналары, ауа сақинасы, жұқа қабықшатүстері және т.б.
Көп жылғы мектеп практикасы жарық интерференциясын Френель
бипризмасы көмегімен көрсеткен тиімді деп есептейді. (2-сурет) Бұл
тәжірибеде жарық интерференциясы бір текті және изотропты ортада
(ауада) сәулелердің әр түрлі жол жүруі арқылы алынады.
Дегенмен тәжірибені өз дәрежесінде көрсету үшін мынандай
мәселелерді ескеру керек:
а) Кабинет жақсы қараңғыланған болуы тиіс;
ә) Оқушылардың көзі тәжірибеден бұрын қараңғыға 10-15 мин. Уақыт
үйренгені дұрыс;
б) Өте күшті жарық көзін пайдалануға тырысу керек мысалы, доға
;
в) Экран барынша ақ болғаны жөн мысалы, сызу қағазы ;
г) Экранды сәуле шоғына көлденең орналастыру жақсы әсер береді;
д) Оқушылар топ-топқа бөлініп көреді;
Бұл тәжірибе Жарықтың толқындық қасиеті кинофильмінде және
осыған аттас диафильмдерде бар, сондықтан сабақта ол фильмдердің сәйкес
бөліктерін пайдалануға болады.
Интерференциялық картинадағы максимумды және минимумды алу
шарттарын тағы да оқушылардың есіне салудың артықшылығы жоқ.
Максимум алу шарты: 1 = 2к. λ2
Минимум алу шарты: 1 = (2к+1)λ2.
Мұндағы 1- жүріс айырмасы, λ – жарықтың толқын ұзындығы, к=0,1,2, ... -
бүтін сан.
Интерференция бақыланатын өрісте энергияның жоғалмайтындығын
немесе өспейтіндігін, тек оның энергияның сақталу заңынегізінде қайта
таралатындығын да айту керек.
Жоғарыда айтылған тәжірибелерді көрсетіп, олардағы жарық
интерференциясының пайда болу себептерінтүсіндіре кеткен орынды болған
болар еді. Көрсетілмеген тәжірибені есеп шешу арқылы таныстыруға болады.
Жарық интерференциясын оқытуды оның табиғатта кездесетін
жағдайлармен және практикада қолданылатын орындармен таныстырумен
аяқтайды (беттердің тегістігін тексеру, жарықтанған оптика,
интерферометр және т. б.).
2. Жарық дифракциясы.
Жарықтың толқындық қасиетін дәлелдейтін келесі құбылыс
дифракция. Түзу сызық бойымен таралып келе жатқан жарық өз жолында
кедергіге кездессе, ол ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz