Жарықтың толқындық қасиеттері
Кіріспе
I.Жарықтың толқындық қасиеттерін оқыту әдістемесі
1.1.Жарықтың дисперсиясын оқыту әдістемесі
1.2.Жарықтың интерференциясын оқыту әдістемесі
1.3.Жарықтың дифракциясын оқыту әдістемесі
1.4.Жарықтың поляризациясын оқыту әдістемесі
II.Жарықтың толқындық қасиеттерін оқытуда инновациялық техналогия элементтерін қолдану
Қорытынды
Әдебиеттер
I.Жарықтың толқындық қасиеттерін оқыту әдістемесі
1.1.Жарықтың дисперсиясын оқыту әдістемесі
1.2.Жарықтың интерференциясын оқыту әдістемесі
1.3.Жарықтың дифракциясын оқыту әдістемесі
1.4.Жарықтың поляризациясын оқыту әдістемесі
II.Жарықтың толқындық қасиеттерін оқытуда инновациялық техналогия элементтерін қолдану
Қорытынды
Әдебиеттер
Жарықтың толқындық табиғаты жөнінде болжамдар айтылғанымен бұл теорияның негізін салушы галландық ғалым Х.Гюйгенс (1629-1695ж) болып есептеледі.Оның 1690ж шыққан “жарық жөнінде трктат” деген еңбегінде,кейн физикада Гюйгенс принципі деген атпен белгілі болған,жарықтың таралу механизмі түсіндірілді.Гюйгенс жарықтың толқындық табиғаты туралы гипотезасында жарықтың толқындары дыбыс толқындары тәріздес деген қағиданы басшылыққа алды.Жарық шығаратын дене,дыбыс шығаратын дене сияқты,өзін қоршаған ортаны қозғалысқа түсіреді және осы қозғалыс ортада,дыбыс толқынындай,сфералық беттер және тлқындар түрінде жарйды-деп түсіндірді ол.
Менің курстық жұмысымның тақырыбымектеп бағдарламасының жаратылыстану бағыты бойынша 11-сыныпта қарастырылады.Оқушыларға тақырыпты толығымен ашып беру үшін инновациялық технологияны қолданған дурыс деп шештім.Мақсатым оқушыларға осы тақырыпты тәжірибелер мен заңдылықтарға сүйене отырып түсіндіру.
Қазіргі ғылыми-техникалық прогресс заманындағы нарықтық қатнастардың талабына сай бизнес пен комерцияның,коператив пен жеке кәсіпорынның,кәсіпкерлік пен меншіктің әртүрлі формаларын қарқынмен дамытудың қажеттігі болашақ кадрлардан жаңалыққа реакциясы жылдам,бақылаушылық ебдейлігі мен нестандартты ойлау бейімділігі жетілген,тапқырлықпен ізденімпаздықты,шеберлік пен іскерлік қасиеттерді талап етеді.Мұндай экономикалық және әлеуметтік маңызы зор істі мектептен бастап,жастарға конструкторлық пен жертапқыштық шығармашылықтың негізін үйретуіміз керек.
Менің курстық жұмысымның тақырыбымектеп бағдарламасының жаратылыстану бағыты бойынша 11-сыныпта қарастырылады.Оқушыларға тақырыпты толығымен ашып беру үшін инновациялық технологияны қолданған дурыс деп шештім.Мақсатым оқушыларға осы тақырыпты тәжірибелер мен заңдылықтарға сүйене отырып түсіндіру.
Қазіргі ғылыми-техникалық прогресс заманындағы нарықтық қатнастардың талабына сай бизнес пен комерцияның,коператив пен жеке кәсіпорынның,кәсіпкерлік пен меншіктің әртүрлі формаларын қарқынмен дамытудың қажеттігі болашақ кадрлардан жаңалыққа реакциясы жылдам,бақылаушылық ебдейлігі мен нестандартты ойлау бейімділігі жетілген,тапқырлықпен ізденімпаздықты,шеберлік пен іскерлік қасиеттерді талап етеді.Мұндай экономикалық және әлеуметтік маңызы зор істі мектептен бастап,жастарға конструкторлық пен жертапқыштық шығармашылықтың негізін үйретуіміз керек.
1.М.Құдайқұлов,Қ.Жаңабергенов «орта мектепте физиканы оқыту әдістемесі» Алматы,Рауан,1998ж 310 бет.
2.С.Тұяқбаев,Н.Насохова,Б.Кронгарт,В.Кем,В.Загайкова « физика 11-сынып»;Мектеп, 2007ж.
3. «математика-физикаәғылыми-әдістемелік журнал,№1, 2007ж.
4.Бұзаубақова.К.Ж «Физика сабақтарындағы оқытудың иновациялық технологиялары»,Алматы, 2005ж.
5.Қойшыбаев.Н. «Оптика,Атом,ядро элементтері бөлшектер;алматы,2006ж
6.П.Полатбеков «Оптика» Алматы «мектеп» 1981ж.
7.И.В.Савельев «Жалпы физика курсы» Алматы, «мектеп» 1977.
8.К.Б.Жуманов «Атомдық физика негіздері» Алматы, «Қазақ университеті»,2000ж
9.Ж.Абдулаев «Физика курсы», Алматы, 1994ж
10.М.Жубанов «Физиканың негізгі заңдары» Алматы «мектеп»1989ж
11.Г.Я.Мякишев,Б.Б.Буховцев «физика 11кл» Алматы «Рауан»1996ж
2.С.Тұяқбаев,Н.Насохова,Б.Кронгарт,В.Кем,В.Загайкова « физика 11-сынып»;Мектеп, 2007ж.
3. «математика-физикаәғылыми-әдістемелік журнал,№1, 2007ж.
4.Бұзаубақова.К.Ж «Физика сабақтарындағы оқытудың иновациялық технологиялары»,Алматы, 2005ж.
5.Қойшыбаев.Н. «Оптика,Атом,ядро элементтері бөлшектер;алматы,2006ж
6.П.Полатбеков «Оптика» Алматы «мектеп» 1981ж.
7.И.В.Савельев «Жалпы физика курсы» Алматы, «мектеп» 1977.
8.К.Б.Жуманов «Атомдық физика негіздері» Алматы, «Қазақ университеті»,2000ж
9.Ж.Абдулаев «Физика курсы», Алматы, 1994ж
10.М.Жубанов «Физиканың негізгі заңдары» Алматы «мектеп»1989ж
11.Г.Я.Мякишев,Б.Б.Буховцев «физика 11кл» Алматы «Рауан»1996ж
Мазмұны
Кіріспе
I.Жарықтың толқындық қасиеттерін оқыту әдістемесі
1.1.Жарықтың дисперсиясын оқыту әдістемесі
1.2.Жарықтың интерференциясын оқыту әдістемесі
1.3.Жарықтың дифракциясын оқыту әдістемесі
1.4.Жарықтың поляризациясын оқыту әдістемесі
II.Жарықтың толқындық қасиеттерін оқытуда инновациялық техналогия элементтерін қолдану
Қорытынды
Әдебиеттер
Кіріспе
Жарықтың толқындық табиғаты жөнінде болжамдар айтылғанымен бұл теорияның негізін салушы галландық ғалым Х.Гюйгенс (1629-1695ж) болып есептеледі.Оның 1690ж шыққан "жарық жөнінде трктат" деген еңбегінде,кейн физикада Гюйгенс принципі деген атпен белгілі болған,жарықтың таралу механизмі түсіндірілді.Гюйгенс жарықтың толқындық табиғаты туралы гипотезасында жарықтың толқындары дыбыс толқындары тәріздес деген қағиданы басшылыққа алды.Жарық шығаратын дене,дыбыс шығаратын дене сияқты,өзін қоршаған ортаны қозғалысқа түсіреді және осы қозғалыс ортада,дыбыс толқынындай,сфералық беттер және тлқындар түрінде жарйды-деп түсіндірді ол.
Менің курстық жұмысымның тақырыбымектеп бағдарламасының жаратылыстану бағыты бойынша 11-сыныпта қарастырылады.Оқушыларға тақырыпты толығымен ашып беру үшін инновациялық технологияны қолданған дурыс деп шештім.Мақсатым оқушыларға осы тақырыпты тәжірибелер мен заңдылықтарға сүйене отырып түсіндіру.
Қазіргі ғылыми-техникалық прогресс заманындағы нарықтық қатнастардың талабына сай бизнес пен комерцияның,коператив пен жеке кәсіпорынның,кәсіпкерлік пен меншіктің әртүрлі формаларын қарқынмен дамытудың қажеттігі болашақ кадрлардан жаңалыққа реакциясы жылдам,бақылаушылық ебдейлігі мен нестандартты ойлау бейімділігі жетілген,тапқырлықпен ізденімпаздықты,шеберлік пен іскерлік қасиеттерді талап етеді.Мұндай экономикалық және әлеуметтік маңызы зор істі мектептен бастап,жастарға конструкторлық пен жертапқыштық шығармашылықтың негізін үйретуіміз керек.
Физиканы оқытуда оқушылардың шығармашылық қабілетін арттыру,олардың физикалық ойлауын дамытудың құрамдас бөлігінің бірі болып табылады.
Физиканы оқыту әдістемесіне ғылыми-шығармашылық процесінің мынадай негізгі компоненттері кіруі тиіс:1)фактыларды жинап,талдап,қорыта білуді үйрету;2)фактыларды интуитивті жолмен модельдеуге баулу;3)салдардан логикалық қорытынды шығаруға тәрбиелеу;4)оны эксперименттік жолмен тексеруге дағыландыру;5)эксперименттің нәтижесін белгілі бір теориялық негізде дәлелдей білуге бағыттау.
Жарықтың толқындық қасиеттерін оқыту әдістемесі
Жарықтың толқындық қасиеттері негізінен 11-сыныптағы "жарық толқындары"тақырыбында қарастырылады.Жарықтың толқындық қасиетін оқушылырдың тербелістермен толқындар және геометриялық оптика жөнінде алған білімдеріне сүйене отырып оқытамыз.Тақырыпты оқыту барысында табиғаты әртүрлі 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.
Тақырыпты төмендегідей жүйемен оқытқан орынды болар еді деп ойлаймын.
Жарық-электромагниттік толқын.Жарықтың электромагниттік толқын екендігінің негізгі дәлелдерінің бірі-оның жылдамдығының электромагниттік толқын жылдамдығымен бірдей болуы.Көпшілік әдіскерлер,сондықтан,тақырыпты оқытуды жарық жылдамдығын өлшеу әдістерімен таныстырудан бастаған дұрыс деп есептейді.Әдетте бұл мақсат үшін бір астрономиялық әдіс (Релир) және бір лабораториялық әдіс (Физо) қарастырылады.Сабақты тарихи мәліметтерге шолу жасап,әңгіме түрінде өткізуге болады.Егер бар болса,осы айтылған әдістердің мән-мағынасы жақсы кескінделген "Жарық жылдамдығы"атты оқу диафильмін пайдаланған жөн.Басты мақсат-оқушыларға тәжірибені егжей-тегжейлі түсіндіру емес,оның идеясы мен алынған қорытындыға басты назар 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.
Енді жарық жылдамдығын өлшеу әдістеріне тоқталайық.
1675жылы дат астрономы Оле Рёмер Париж қаласында Юпитер серіктерінің тұтылуын бақылады (1-сурет).
Ол Юпитердің әрбір серігінің орташа айналу уақытын тауып,оны кестеге түсірді.Жер мен Юпитер бір-біріненең аз қашықтыққа барғанда тұтылу уақыты сонша уақытқа кешікті.Рёмер бірден-бір дұрыс қорытындыға келді:жарық Жердің Күнді айналып өту орбитасының диаметіріне тең арақашықтықты жүріп өтуге соншама уақыт жұмсайды(бұл уақыт 16мин тең,дәлірек айтқанда 1320 С⁰).Бұдан кейін ол жарықтың жылдамдығын оңай есептеп шығаруда.Жер мен Юпитер бір-біріне өте жақын келген кезде тұтылу орташа айналу периодынан анықталған уақыттан 22мин ерте басталатынына көңіл аударды:
Қазргі уақытты есептеу әдістері Жердің Күнді айналу орбитасының диаметіріне тең аралықты жүріп өту үшін жарық 1000С жұмсайтынын анықтайды.Осыны ескерсек,жарық жылдамдығы:
1722жылы ағылшын астрономы Джеймс Брадлей өзі ашқан жұлдыздар аберрациясы құбылысына негіздей отырып,жарықтың жылдамдығын тапты.Оның есебі бойынша жарық жылдамдығы 30300кмс тең.Жарықтың жылдамдығын табуға Рёмер мен Брадлей қолданған әдістер астрономиялық әдістер деген атау алды.Жарықтың жылдамдығын анықтайтын лабораториялық әдістер де бар.
Физо тәжірибесі.1849жылы француз физигі Арман Иппалит Луи Физо жарықтың жылдамдығын жер жағдайында есептеді.Жарықтың жылдамдығын дәл анықтау үшін уақыттың оте аз аралықтарын аса дәлірек анықтау қажет болды.Уақыттың аз аралықтарын анықтау үшін Физо 720 тісі бар тісті дөңгелекті K қолданды(2-сурет)
Жарық S жарық көзінен жартылай мөлдір A айнасына бағытталды,айна оны екі сәулеге бөлді.Шағылған сәуле дөңгелекке тістерінің арасымен өтіп, Z айнасына жетеді.Одан шағылап кейін бағытталған сәуле қайтадан тісті дөңгелекке түседі.Дөңгелектің айналу жылдамдығын өзгерте отырып тісті дөңгелек арқылы өткен жарықты,жартылай мөлдір A айнаға түсіріп және одан шағылысқан сәулені T көру түтікшесіне,демек бақылаушының көзіне бағыттауға болады.Мұндай эффект алу үшін дөңгелектен айнаға дейінгі және кері жолды жарықтың жүріп өту уақыты дөңгелек тісінің еніне тең шамаға дөңгелектің бұрылу үшін екткен уақытқа тең болуы қажет уақытты табайық:t=2l C ,мұндағы l-дөңгелектен Z айнаға дейінгі арақашықтық, C-жарық жылдамдығы.Егер дөңгелектің айналу жиілігі V болса,онда оның дөңгелек тісінің еніндей шамаға айналу уқыты τ=12vn ,мұндағы n-дөңгелектегі тістер саны.Сонда
c=2lτ=2l12vn=4vnl.
Физо тәжірибесінде l қашықтығы 8,6км.Физо есептеулер жүргізіп жарық жылдамдығын 315000кмс екнін тапты.
Майкельсон тәжірибесі.1923жылы Майкельсон айналатын айна әдісін жетілдіріп жасады.Оның қондырғысының сұлбасы 3-суретте келтірілген.Жарық көзінен (1) шыққан жарық шоғы диограмма (2) және фокустаушы жүйе арқылы (3) өтіп,айналып тұрған сегізжақты айнаның жағына (a₁) түседі.Бұл жақтан шағылып жарық шоғы (4) айнаға жетеді,одан айналар жүйесі 4--5--6--7--8--9--10 арқылы шет жақтағы айнаға (a₅) бағытталады.
Бұл жақтан да шағылып,жарық түтікшеге (11) енеді. (6) және (7) ойыс айналар екі таудың басына орналастырылады.Олардың арақашықтығы 35373 ,21м болатын.Сегізжақты айнаның айналу жылдамдығы 528 айнс .Жарық екі таудың арасындағы қашықтықты екі рет жүріп өткен уақытына айна 18 айналымға бұрылыды,яғни a₅ жағының орнына а₆ жағы келеді.Сөйтіп көру түтікшесінде жарық көрінеді.
Айналымның 18 бөлігінің ұзақтығы τ =18v=18x528c=236,7mkc.Жарықты жүріп өткен қашықтығы l=2x35373,21м=70746,42м.Жарық жылдамдығы с=1τ=(299796+-4)кмС.Қазіргі кездегі мәліметтер бойынша вакумдегі жарық жылдамдығы с=(299792458+-0,3)мс,бірақ оқушыларға С ≈3000000кмс деп беруге болады.
Оқушылар электролиттік толқындардың белгілі ортада тарау жылдамдығының вакумдегі жылдамдығынан кем болатындығын біледі.Сондықтан,жарық жылдамдығының да әртүрлі ортада әртүрлі болатындағын,оның ортаның сыну көрсеткішімен байланысын түсіндіре кету абзал,сәйкес кестені көрсеткен жөн.
Жарық шығару құбылысын жан жақты тек кванттың теория түсіндіріп беретіндігін мұғалімнің өзі білгені абзал.
1.1.Жарық дисперсиясы -- заттың сыну көрсеткішінің (n) жарық толқынының жиілігіне ( ) не ұзындығына ( ) тәуелділігі; жарық толқыны фазалық жылдамдығының жиілікке ( ) тәуелділігі. Жарық дисперсиясы нәтижесінде ақ жарық спектрге жіктеледі (қ. Оптикалық спектрлер). Осы спектрді зерттеу арқылы И.Ньютон Жарық дисперсиясын ашты (1672). Спектрдің берілген аймағы үшін мөлдір денелерде жарық толқынының жиілігі ( ) артқанда ( кемігенде) сыну көрсеткіші де (n) артады. n мен -дің (не -ның) арасында осындай заңдылық байқалатын құбылыс қалыпты Жарық дисперсиясы деп аталады. Аномаль Жарық дисперсиясы кезінде толқын жиілігі артқанда ( кемігенде) сыну көрсеткіші n кемиді. Оптикалық шыныларда қалыпты Жарық дисперсиясы, ал жарық өткенде жұтылу жолақтары айқын білінетін газдар мен буларда аномаль Жарық дисперсиясы байқалады. Затта жарықтың сынуы жарықтың фазалық жылдамдығының өзгеруі салдарынан болады. Мұндай жағдайда заттың сыну көрсеткіші (n) мына формуладан анықталады: n=ccф, мұндағы cф -- жарықтың берілген ортадағы фазалық жылдамдығы, с -- вакуумдағы жарық жылдамдығы. Жарықтың электрмагниттік теориясы бойынша: , мұндағы -- диэлектрлік өтімділік, -- магниттік өтімділік. Призмадан немесе басқа бір мөлдір денеден өткен жіңішке ақ жарық шоғы түрлі түсті спектрге жіктеледі. Жеті түрлі түстен құралған бұл спектрдің ең көбірек бұрылатыны және ең қысқа толқындысы (жиілігі үлкені) -- күлгін сәуле, ал ең аз бұрылатыны және ең ұзын толқындысы -- қызыл сәуле. Жарықтың классик. теориясы бойынша Жарық дисперсиясы жарық таралған орта атомдарының (не молекулаларының) электрондары мен жарық толқындары туғызған айнымалы электр өрісінің өзара әсерлесуі нәтижесінде пайда болады. Мөлдір денелердегі Жарық дисперсиясы спектрлік приборларды, ахроматикалық линзаларды жасау кезінде қолданылады.
Қосымша
Әр түрлі заттардың түстері туралы сұрақ адам баласын ерте заманнан бері қызықтырып келді. Сонда да Ньютонға дейін бұл салада ешқандай белгілі нәрсе болмады. Түс заттың өзіне тән қасиет деп есептелді. Ал әр уақытта түрлі бақылау жүргізгенде жарықтану шарты өзгерген жағдайда дененің түсі де өзгеретінін анықтауға болады. Жарық пен қараңғыны араластырғанда әр түрлі түстер пайда болады деген пікірлер де болды. Кемпірқосақ түсін жаңбыр тамшыларымен байланыстырды. Алмаз түстерінің ойнауы, шыны призмадан өткен түстің түрленуі де белгілі болатын. Бірақ Ньютонға дейін ешкім де бұл құбылыстарды салыстырып, олардың арасындағы байланысты білуге ұмтылған жоқ. 1666 жылы сол кезге дейін белгілі болып келген түс жөніндегі теорияларды іс жүзінде жоққа шығаратын эксперимент жасалынды. Бұл экспериментті Ньютонның өзі қалай сипаттап жазғанын келтірейік.
1666 жылы шыны өңдеп жүрген болатынын, мен түс жөніндегі белгілі құбылыстарды тексеру үшін үшбұрышты шыны призманы тауып алдым. Осы мақсатта мен өзімнің бөлмемді қараңғыладым да күн сәулесін өткізу үшін жақтауға өте кішкене саңылау жасадым.
Осы саңылауға мен призманы одан сынған сәуле қарсы қабырғаға түсетін етіп орналастырдым. Осындай жолмен алынған түрлі-түсті және күшейтілген түстерді қарау маған өте үлкен қанағаттандыру сезімін тудырды". Жарық көзінен шығып, призма арқылы өткенде пайда болған әр түрлі түстерден тұратын жолақтарды Ньютон спектр (spektrum -- көру) деп атады (түрлі-түсті қосымшадағы 3-сурет).
Бұл эксперименттің екі ерекшелігі Ньютонды таң қалдырды. Жарық призмадан неге боялып шығады? Және дөңгелек саңылаудан түскен шоқ призмада сынып шыққаннан кейін неге жолақ түріне енеді?
Шоқтың ұзындығын оның енімен салыстырып, оның ұзындығының енінен 5 есе артык екенін тапты. Мұны түсіндіру өте қиын болды. Бірақ Ньютон күн спектрінің әр түсін басқалардан жеке бөліп алып, оны екінші призмадан сынуға мәжбүр етті. Бұл жағдайда ол әр түрлі түстердің әрқалай сынатынын байқады. Мысалы, қызыл түс басқаларға қарағанда әлсіз, ал күлгін түс бәрінен де күшті сынады.
Ньютон мұны түсіндіре алмады. Бірақ эксперимент жарықтың призмадан сынғанда ұзынша болатынын түсіндірді. Бұл эксперимент ақ түстің күрделі түс екенін көрсетті. Ол негізгі жеті түстен түрады: қызыл, қызғылт сары, сары, жасыл, көк, көгілдір және күлгін Ақ түстің күрделі түс екенін көрсететін Ньютонның жасаган тағы бір тәжірибесі бар.
Ньютон дөңгелектің бетін сектор түрінде негізгі жеті түсті бояп қойды. Бұл дөңгелек қозғалтқыштың айналу осіне бекітілді. Айналудың белгілі бір жылдамдығында түсті дөңгелек ақ болып көрінеді. Ньютонның ашқан құбылысы жарықтың дисперсиясы деген атқа ие болды (лат. dispersio -- шашырау). Жарық дисперсиясының екі мағынасы бар: 1) дисперсия -- күрделі ақ түсті спектрге ажырату құбылысы; 2) дисперсия -- заттың сыну көрсеткішінің түсетін жарықтың толқын ұзындығына тәуелділігі. Бір заттың ор түрлі толқын ұзындығына сәйкес сыну көрсеткіші бар. Жарықтың жылдамдығы вакуумде 300 000 кмс екені белгілі. Ал басқа мөлдір ортадан өткенде жарық жылдамдығы өзгереді және ол вакуумдегіден аз. Қызыл түсті жарық толқынының таралу жылдамдығы кез келген ортада максимал, ал күлгін түсті жарық толқынының таралу жылдамдығы -- минимал болады. Мысалы, суда vk = 228 000 кмс, ал vk= 227 000 кмс. Күкірт көміртекте vk= 185 000 кмс, ал vk= 177 000 кмс. Вакуумде жарық дисперсиясы болмайды, өйткені онда барлық жарық толқындары бірдей жылдамдықпен таралады.
Дисперсия құбылысының ашылуы кемпірқосак құбылысын түсіндіруге көмектесті. Жарықтың су тамшыларында немесе атмосферадағы мұз қабыршақтарында сынуы күн сәулесінің суда немесе мұзда жіктелу дисперсиясының нәтижесі сияқты болады.
Жарықтың дисперсиясын қалыпты және аномальді деп бөледі. Көп жағдайда ортаның сыну көрсеткіші толқын ұзындығына кері пропорционал болатынын тәжірибелер көрсетті. Мұндай дисперсия қалыпты дисперсия деп аталады. Егер ортапың сыну көрсеткіші толқын ұзындығына тура пропорционал болса, ондай дисперсия аномалъді дисперсия деп аталады.
Жарық толқындарының таралу ерекшеліктері
Көрінетін жарық дегеніміз -- ұзындығы 780 нм-ден (қызыл жарық) 400 нм (күлгін жарық) аралығында болатын электромагниттік толқындар. Әйтсе де, мұның физикалық негізінде басқа электромагниттік толқындардан (радиотолқыннан, инфрақызыл, ультракүлгін, рентген және гамма сәулелерден) ешқандай өзгешелігі жоқ. Көрінетін жарықтың, сондай-ақ инфрақызылжәне ультракүлгін сәуле шығару механизмі "Атомдық физика" тарауында қарастырылады. Артық энергиясы бар қозған атомдар энергиясы аз күйге ауысады да электромагниттік толқындар шығарады, демек, жарық шығарылады. Бұл процестің ұзақтығы 10 нс-ке созылады, сөйтіп, атом синусоиданың бір үзігін шығарады.
Оны толқындық цуг (цуг -- немісше салтанатты жүріс) деп атайды (4.9-сурет). Вакуумдегі толқындық цугтың ұзындығы l = сτ ≈ 3 м, жарық толқынның ұзындығы шамамен 10−6 м. Демек, толқындық цугке бірнеше миллион толқын ұзындығы сыяды екен. Күнделікті тұрмыста жарық бір уақытта көптеген әр түрлі жарық көздерінен таралады. Бүл толқындар бір-бірімен кездескенде қабаттасып жатады. Бірақ бір-бірінің әрі қарай таралуына кедергі келтірмейді. Сондықтан заттардың бейнесі бізге бұзылмай көрінеді. Себебі, электромагниттік толқындардағы электрлік және магниттік өрістер вакуумде таралғанда өздерінің бағыттарын өзгертпейді, электрлік және магниттік өрістердің кернеуліктерінің шамасы сол күйде болады.
Кеңістікте бір уақытта бірнеше электромагниттік толкындар болған жағдайда олардың электрлік және магниттік өрістері суперпозиция принципі бойынша қосылады.
1.2.Жарықтың интерференциясы
Фазалар ығысуы тұрақты және ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Кіріспе
I.Жарықтың толқындық қасиеттерін оқыту әдістемесі
1.1.Жарықтың дисперсиясын оқыту әдістемесі
1.2.Жарықтың интерференциясын оқыту әдістемесі
1.3.Жарықтың дифракциясын оқыту әдістемесі
1.4.Жарықтың поляризациясын оқыту әдістемесі
II.Жарықтың толқындық қасиеттерін оқытуда инновациялық техналогия элементтерін қолдану
Қорытынды
Әдебиеттер
Кіріспе
Жарықтың толқындық табиғаты жөнінде болжамдар айтылғанымен бұл теорияның негізін салушы галландық ғалым Х.Гюйгенс (1629-1695ж) болып есептеледі.Оның 1690ж шыққан "жарық жөнінде трктат" деген еңбегінде,кейн физикада Гюйгенс принципі деген атпен белгілі болған,жарықтың таралу механизмі түсіндірілді.Гюйгенс жарықтың толқындық табиғаты туралы гипотезасында жарықтың толқындары дыбыс толқындары тәріздес деген қағиданы басшылыққа алды.Жарық шығаратын дене,дыбыс шығаратын дене сияқты,өзін қоршаған ортаны қозғалысқа түсіреді және осы қозғалыс ортада,дыбыс толқынындай,сфералық беттер және тлқындар түрінде жарйды-деп түсіндірді ол.
Менің курстық жұмысымның тақырыбымектеп бағдарламасының жаратылыстану бағыты бойынша 11-сыныпта қарастырылады.Оқушыларға тақырыпты толығымен ашып беру үшін инновациялық технологияны қолданған дурыс деп шештім.Мақсатым оқушыларға осы тақырыпты тәжірибелер мен заңдылықтарға сүйене отырып түсіндіру.
Қазіргі ғылыми-техникалық прогресс заманындағы нарықтық қатнастардың талабына сай бизнес пен комерцияның,коператив пен жеке кәсіпорынның,кәсіпкерлік пен меншіктің әртүрлі формаларын қарқынмен дамытудың қажеттігі болашақ кадрлардан жаңалыққа реакциясы жылдам,бақылаушылық ебдейлігі мен нестандартты ойлау бейімділігі жетілген,тапқырлықпен ізденімпаздықты,шеберлік пен іскерлік қасиеттерді талап етеді.Мұндай экономикалық және әлеуметтік маңызы зор істі мектептен бастап,жастарға конструкторлық пен жертапқыштық шығармашылықтың негізін үйретуіміз керек.
Физиканы оқытуда оқушылардың шығармашылық қабілетін арттыру,олардың физикалық ойлауын дамытудың құрамдас бөлігінің бірі болып табылады.
Физиканы оқыту әдістемесіне ғылыми-шығармашылық процесінің мынадай негізгі компоненттері кіруі тиіс:1)фактыларды жинап,талдап,қорыта білуді үйрету;2)фактыларды интуитивті жолмен модельдеуге баулу;3)салдардан логикалық қорытынды шығаруға тәрбиелеу;4)оны эксперименттік жолмен тексеруге дағыландыру;5)эксперименттің нәтижесін белгілі бір теориялық негізде дәлелдей білуге бағыттау.
Жарықтың толқындық қасиеттерін оқыту әдістемесі
Жарықтың толқындық қасиеттері негізінен 11-сыныптағы "жарық толқындары"тақырыбында қарастырылады.Жарықтың толқындық қасиетін оқушылырдың тербелістермен толқындар және геометриялық оптика жөнінде алған білімдеріне сүйене отырып оқытамыз.Тақырыпты оқыту барысында табиғаты әртүрлі 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.
Тақырыпты төмендегідей жүйемен оқытқан орынды болар еді деп ойлаймын.
Жарық-электромагниттік толқын.Жарықтың электромагниттік толқын екендігінің негізгі дәлелдерінің бірі-оның жылдамдығының электромагниттік толқын жылдамдығымен бірдей болуы.Көпшілік әдіскерлер,сондықтан,тақырыпты оқытуды жарық жылдамдығын өлшеу әдістерімен таныстырудан бастаған дұрыс деп есептейді.Әдетте бұл мақсат үшін бір астрономиялық әдіс (Релир) және бір лабораториялық әдіс (Физо) қарастырылады.Сабақты тарихи мәліметтерге шолу жасап,әңгіме түрінде өткізуге болады.Егер бар болса,осы айтылған әдістердің мән-мағынасы жақсы кескінделген "Жарық жылдамдығы"атты оқу диафильмін пайдаланған жөн.Басты мақсат-оқушыларға тәжірибені егжей-тегжейлі түсіндіру емес,оның идеясы мен алынған қорытындыға басты назар 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.
Енді жарық жылдамдығын өлшеу әдістеріне тоқталайық.
1675жылы дат астрономы Оле Рёмер Париж қаласында Юпитер серіктерінің тұтылуын бақылады (1-сурет).
Ол Юпитердің әрбір серігінің орташа айналу уақытын тауып,оны кестеге түсірді.Жер мен Юпитер бір-біріненең аз қашықтыққа барғанда тұтылу уақыты сонша уақытқа кешікті.Рёмер бірден-бір дұрыс қорытындыға келді:жарық Жердің Күнді айналып өту орбитасының диаметіріне тең арақашықтықты жүріп өтуге соншама уақыт жұмсайды(бұл уақыт 16мин тең,дәлірек айтқанда 1320 С⁰).Бұдан кейін ол жарықтың жылдамдығын оңай есептеп шығаруда.Жер мен Юпитер бір-біріне өте жақын келген кезде тұтылу орташа айналу периодынан анықталған уақыттан 22мин ерте басталатынына көңіл аударды:
Қазргі уақытты есептеу әдістері Жердің Күнді айналу орбитасының диаметіріне тең аралықты жүріп өту үшін жарық 1000С жұмсайтынын анықтайды.Осыны ескерсек,жарық жылдамдығы:
1722жылы ағылшын астрономы Джеймс Брадлей өзі ашқан жұлдыздар аберрациясы құбылысына негіздей отырып,жарықтың жылдамдығын тапты.Оның есебі бойынша жарық жылдамдығы 30300кмс тең.Жарықтың жылдамдығын табуға Рёмер мен Брадлей қолданған әдістер астрономиялық әдістер деген атау алды.Жарықтың жылдамдығын анықтайтын лабораториялық әдістер де бар.
Физо тәжірибесі.1849жылы француз физигі Арман Иппалит Луи Физо жарықтың жылдамдығын жер жағдайында есептеді.Жарықтың жылдамдығын дәл анықтау үшін уақыттың оте аз аралықтарын аса дәлірек анықтау қажет болды.Уақыттың аз аралықтарын анықтау үшін Физо 720 тісі бар тісті дөңгелекті K қолданды(2-сурет)
Жарық S жарық көзінен жартылай мөлдір A айнасына бағытталды,айна оны екі сәулеге бөлді.Шағылған сәуле дөңгелекке тістерінің арасымен өтіп, Z айнасына жетеді.Одан шағылап кейін бағытталған сәуле қайтадан тісті дөңгелекке түседі.Дөңгелектің айналу жылдамдығын өзгерте отырып тісті дөңгелек арқылы өткен жарықты,жартылай мөлдір A айнаға түсіріп және одан шағылысқан сәулені T көру түтікшесіне,демек бақылаушының көзіне бағыттауға болады.Мұндай эффект алу үшін дөңгелектен айнаға дейінгі және кері жолды жарықтың жүріп өту уақыты дөңгелек тісінің еніне тең шамаға дөңгелектің бұрылу үшін екткен уақытқа тең болуы қажет уақытты табайық:t=2l C ,мұндағы l-дөңгелектен Z айнаға дейінгі арақашықтық, C-жарық жылдамдығы.Егер дөңгелектің айналу жиілігі V болса,онда оның дөңгелек тісінің еніндей шамаға айналу уқыты τ=12vn ,мұндағы n-дөңгелектегі тістер саны.Сонда
c=2lτ=2l12vn=4vnl.
Физо тәжірибесінде l қашықтығы 8,6км.Физо есептеулер жүргізіп жарық жылдамдығын 315000кмс екнін тапты.
Майкельсон тәжірибесі.1923жылы Майкельсон айналатын айна әдісін жетілдіріп жасады.Оның қондырғысының сұлбасы 3-суретте келтірілген.Жарық көзінен (1) шыққан жарық шоғы диограмма (2) және фокустаушы жүйе арқылы (3) өтіп,айналып тұрған сегізжақты айнаның жағына (a₁) түседі.Бұл жақтан шағылып жарық шоғы (4) айнаға жетеді,одан айналар жүйесі 4--5--6--7--8--9--10 арқылы шет жақтағы айнаға (a₅) бағытталады.
Бұл жақтан да шағылып,жарық түтікшеге (11) енеді. (6) және (7) ойыс айналар екі таудың басына орналастырылады.Олардың арақашықтығы 35373 ,21м болатын.Сегізжақты айнаның айналу жылдамдығы 528 айнс .Жарық екі таудың арасындағы қашықтықты екі рет жүріп өткен уақытына айна 18 айналымға бұрылыды,яғни a₅ жағының орнына а₆ жағы келеді.Сөйтіп көру түтікшесінде жарық көрінеді.
Айналымның 18 бөлігінің ұзақтығы τ =18v=18x528c=236,7mkc.Жарықты жүріп өткен қашықтығы l=2x35373,21м=70746,42м.Жарық жылдамдығы с=1τ=(299796+-4)кмС.Қазіргі кездегі мәліметтер бойынша вакумдегі жарық жылдамдығы с=(299792458+-0,3)мс,бірақ оқушыларға С ≈3000000кмс деп беруге болады.
Оқушылар электролиттік толқындардың белгілі ортада тарау жылдамдығының вакумдегі жылдамдығынан кем болатындығын біледі.Сондықтан,жарық жылдамдығының да әртүрлі ортада әртүрлі болатындағын,оның ортаның сыну көрсеткішімен байланысын түсіндіре кету абзал,сәйкес кестені көрсеткен жөн.
Жарық шығару құбылысын жан жақты тек кванттың теория түсіндіріп беретіндігін мұғалімнің өзі білгені абзал.
1.1.Жарық дисперсиясы -- заттың сыну көрсеткішінің (n) жарық толқынының жиілігіне ( ) не ұзындығына ( ) тәуелділігі; жарық толқыны фазалық жылдамдығының жиілікке ( ) тәуелділігі. Жарық дисперсиясы нәтижесінде ақ жарық спектрге жіктеледі (қ. Оптикалық спектрлер). Осы спектрді зерттеу арқылы И.Ньютон Жарық дисперсиясын ашты (1672). Спектрдің берілген аймағы үшін мөлдір денелерде жарық толқынының жиілігі ( ) артқанда ( кемігенде) сыну көрсеткіші де (n) артады. n мен -дің (не -ның) арасында осындай заңдылық байқалатын құбылыс қалыпты Жарық дисперсиясы деп аталады. Аномаль Жарық дисперсиясы кезінде толқын жиілігі артқанда ( кемігенде) сыну көрсеткіші n кемиді. Оптикалық шыныларда қалыпты Жарық дисперсиясы, ал жарық өткенде жұтылу жолақтары айқын білінетін газдар мен буларда аномаль Жарық дисперсиясы байқалады. Затта жарықтың сынуы жарықтың фазалық жылдамдығының өзгеруі салдарынан болады. Мұндай жағдайда заттың сыну көрсеткіші (n) мына формуладан анықталады: n=ccф, мұндағы cф -- жарықтың берілген ортадағы фазалық жылдамдығы, с -- вакуумдағы жарық жылдамдығы. Жарықтың электрмагниттік теориясы бойынша: , мұндағы -- диэлектрлік өтімділік, -- магниттік өтімділік. Призмадан немесе басқа бір мөлдір денеден өткен жіңішке ақ жарық шоғы түрлі түсті спектрге жіктеледі. Жеті түрлі түстен құралған бұл спектрдің ең көбірек бұрылатыны және ең қысқа толқындысы (жиілігі үлкені) -- күлгін сәуле, ал ең аз бұрылатыны және ең ұзын толқындысы -- қызыл сәуле. Жарықтың классик. теориясы бойынша Жарық дисперсиясы жарық таралған орта атомдарының (не молекулаларының) электрондары мен жарық толқындары туғызған айнымалы электр өрісінің өзара әсерлесуі нәтижесінде пайда болады. Мөлдір денелердегі Жарық дисперсиясы спектрлік приборларды, ахроматикалық линзаларды жасау кезінде қолданылады.
Қосымша
Әр түрлі заттардың түстері туралы сұрақ адам баласын ерте заманнан бері қызықтырып келді. Сонда да Ньютонға дейін бұл салада ешқандай белгілі нәрсе болмады. Түс заттың өзіне тән қасиет деп есептелді. Ал әр уақытта түрлі бақылау жүргізгенде жарықтану шарты өзгерген жағдайда дененің түсі де өзгеретінін анықтауға болады. Жарық пен қараңғыны араластырғанда әр түрлі түстер пайда болады деген пікірлер де болды. Кемпірқосақ түсін жаңбыр тамшыларымен байланыстырды. Алмаз түстерінің ойнауы, шыны призмадан өткен түстің түрленуі де белгілі болатын. Бірақ Ньютонға дейін ешкім де бұл құбылыстарды салыстырып, олардың арасындағы байланысты білуге ұмтылған жоқ. 1666 жылы сол кезге дейін белгілі болып келген түс жөніндегі теорияларды іс жүзінде жоққа шығаратын эксперимент жасалынды. Бұл экспериментті Ньютонның өзі қалай сипаттап жазғанын келтірейік.
1666 жылы шыны өңдеп жүрген болатынын, мен түс жөніндегі белгілі құбылыстарды тексеру үшін үшбұрышты шыны призманы тауып алдым. Осы мақсатта мен өзімнің бөлмемді қараңғыладым да күн сәулесін өткізу үшін жақтауға өте кішкене саңылау жасадым.
Осы саңылауға мен призманы одан сынған сәуле қарсы қабырғаға түсетін етіп орналастырдым. Осындай жолмен алынған түрлі-түсті және күшейтілген түстерді қарау маған өте үлкен қанағаттандыру сезімін тудырды". Жарық көзінен шығып, призма арқылы өткенде пайда болған әр түрлі түстерден тұратын жолақтарды Ньютон спектр (spektrum -- көру) деп атады (түрлі-түсті қосымшадағы 3-сурет).
Бұл эксперименттің екі ерекшелігі Ньютонды таң қалдырды. Жарық призмадан неге боялып шығады? Және дөңгелек саңылаудан түскен шоқ призмада сынып шыққаннан кейін неге жолақ түріне енеді?
Шоқтың ұзындығын оның енімен салыстырып, оның ұзындығының енінен 5 есе артык екенін тапты. Мұны түсіндіру өте қиын болды. Бірақ Ньютон күн спектрінің әр түсін басқалардан жеке бөліп алып, оны екінші призмадан сынуға мәжбүр етті. Бұл жағдайда ол әр түрлі түстердің әрқалай сынатынын байқады. Мысалы, қызыл түс басқаларға қарағанда әлсіз, ал күлгін түс бәрінен де күшті сынады.
Ньютон мұны түсіндіре алмады. Бірақ эксперимент жарықтың призмадан сынғанда ұзынша болатынын түсіндірді. Бұл эксперимент ақ түстің күрделі түс екенін көрсетті. Ол негізгі жеті түстен түрады: қызыл, қызғылт сары, сары, жасыл, көк, көгілдір және күлгін Ақ түстің күрделі түс екенін көрсететін Ньютонның жасаган тағы бір тәжірибесі бар.
Ньютон дөңгелектің бетін сектор түрінде негізгі жеті түсті бояп қойды. Бұл дөңгелек қозғалтқыштың айналу осіне бекітілді. Айналудың белгілі бір жылдамдығында түсті дөңгелек ақ болып көрінеді. Ньютонның ашқан құбылысы жарықтың дисперсиясы деген атқа ие болды (лат. dispersio -- шашырау). Жарық дисперсиясының екі мағынасы бар: 1) дисперсия -- күрделі ақ түсті спектрге ажырату құбылысы; 2) дисперсия -- заттың сыну көрсеткішінің түсетін жарықтың толқын ұзындығына тәуелділігі. Бір заттың ор түрлі толқын ұзындығына сәйкес сыну көрсеткіші бар. Жарықтың жылдамдығы вакуумде 300 000 кмс екені белгілі. Ал басқа мөлдір ортадан өткенде жарық жылдамдығы өзгереді және ол вакуумдегіден аз. Қызыл түсті жарық толқынының таралу жылдамдығы кез келген ортада максимал, ал күлгін түсті жарық толқынының таралу жылдамдығы -- минимал болады. Мысалы, суда vk = 228 000 кмс, ал vk= 227 000 кмс. Күкірт көміртекте vk= 185 000 кмс, ал vk= 177 000 кмс. Вакуумде жарық дисперсиясы болмайды, өйткені онда барлық жарық толқындары бірдей жылдамдықпен таралады.
Дисперсия құбылысының ашылуы кемпірқосак құбылысын түсіндіруге көмектесті. Жарықтың су тамшыларында немесе атмосферадағы мұз қабыршақтарында сынуы күн сәулесінің суда немесе мұзда жіктелу дисперсиясының нәтижесі сияқты болады.
Жарықтың дисперсиясын қалыпты және аномальді деп бөледі. Көп жағдайда ортаның сыну көрсеткіші толқын ұзындығына кері пропорционал болатынын тәжірибелер көрсетті. Мұндай дисперсия қалыпты дисперсия деп аталады. Егер ортапың сыну көрсеткіші толқын ұзындығына тура пропорционал болса, ондай дисперсия аномалъді дисперсия деп аталады.
Жарық толқындарының таралу ерекшеліктері
Көрінетін жарық дегеніміз -- ұзындығы 780 нм-ден (қызыл жарық) 400 нм (күлгін жарық) аралығында болатын электромагниттік толқындар. Әйтсе де, мұның физикалық негізінде басқа электромагниттік толқындардан (радиотолқыннан, инфрақызыл, ультракүлгін, рентген және гамма сәулелерден) ешқандай өзгешелігі жоқ. Көрінетін жарықтың, сондай-ақ инфрақызылжәне ультракүлгін сәуле шығару механизмі "Атомдық физика" тарауында қарастырылады. Артық энергиясы бар қозған атомдар энергиясы аз күйге ауысады да электромагниттік толқындар шығарады, демек, жарық шығарылады. Бұл процестің ұзақтығы 10 нс-ке созылады, сөйтіп, атом синусоиданың бір үзігін шығарады.
Оны толқындық цуг (цуг -- немісше салтанатты жүріс) деп атайды (4.9-сурет). Вакуумдегі толқындық цугтың ұзындығы l = сτ ≈ 3 м, жарық толқынның ұзындығы шамамен 10−6 м. Демек, толқындық цугке бірнеше миллион толқын ұзындығы сыяды екен. Күнделікті тұрмыста жарық бір уақытта көптеген әр түрлі жарық көздерінен таралады. Бүл толқындар бір-бірімен кездескенде қабаттасып жатады. Бірақ бір-бірінің әрі қарай таралуына кедергі келтірмейді. Сондықтан заттардың бейнесі бізге бұзылмай көрінеді. Себебі, электромагниттік толқындардағы электрлік және магниттік өрістер вакуумде таралғанда өздерінің бағыттарын өзгертпейді, электрлік және магниттік өрістердің кернеуліктерінің шамасы сол күйде болады.
Кеңістікте бір уақытта бірнеше электромагниттік толкындар болған жағдайда олардың электрлік және магниттік өрістері суперпозиция принципі бойынша қосылады.
1.2.Жарықтың интерференциясы
Фазалар ығысуы тұрақты және ... 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