Конкурс умников и умниц «Оптические явления» - ОПТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Цели урока:

Обобщить, повторить материал по теме «Оптические явления»; развить устную речь учащихся; развить коммуникативные способности.

Ход урока

Вступительное слово учителя

Мы живем в удивительном мире света. Свет доставляет радость всем.

В небе тают облака,

И, лучистая на зное,

В искрах катится река,

Словно зеркало стальное.

Ф. И. Тютчев.

Правила игры

Организаторы (2-3 ученика во главе с учителем) готовят:

- Ордена «умников» по числу вопросов;

- Дорожки трех цветов (с клетками - квадратами);

- Вопросы и задания.

Красная дорожка состоит из двух квадратов, желтая - из трех, зеленая - из четырех.

При помощи «отборочных» вопросов выявляем троих «умников». За полный и правильный ответ ученик получает орден «умника». Три владельца наибольшего числа орденов разыгрывают дорожки. Особенности дорожек:

- на красной дорожке - игрок не должен ошибаться, ему задают всего один вопрос;

- на желтой дорожке - должен, верно, ответить на один из двух предложенных вопросов, он имеет право на одну ошибку;

- на зеленой дорожке игрок должен ответить правильно хотя бы на один из трех вопросов.

Игрок первым прошедший свою дорожку становится «умником» и садится на «трон». Оставшиеся два игрока присоединяются к «теоретикам». Далее игра идет между умниками.

Участники игры получают оценки в журнал.

«Отборочные» вопросы:

1. Почему прозрачна промасленная бумага, если сливочное масло и сама бумага непрозрачны?

Ответ. Бумага состоит из тончайших полупрозрачных для света волокон, между которыми находиться воздух. Падающий свет, проникая внутрь, испытывает многократные отражения от волокон, поэтому бумага кажется непрозрачной. Тонкий слой масла прозрачен. Когда бумага промаслена, жир заполнил промежутки между волокнами. Луч света проходит сквозь прозрачную среду, не испытывая ни отражения, ни преломления, поэтому промасленная бумага почти прозрачна.

2. В каждой квартире есть зеркала, создающие мнимые отражения двух видов: отражения от стекла с зеркальным покрытием, непрозрачные для света, и от одностороннего зеркала, сквозь которые можно видеть предмет в одном направлении, а в другом они отражают свет, как обычные зеркала. Объясните, почему односторонние зеркала создают мнимые отображения.

Ответ. Односторонними зеркалами в любой квартире служат окна. В солнечные дни из комнаты через окно хорошо просматривается улица. Увидеть же с улицы, что происходит в доме, практически невозможно. Если приблизить лицо к стеклу, увидишь свое отражение. Вечером, когда в комнате зажгли свет, с улицы легко рассмотреть комнату, но нельзя увидеть из комнаты улицу.

3. На берегу озера стоит дом. Фотографируют сначала дом, а затем отражение в озере. Можно ли различить фотографии?

Ответ. Если дом имеет надписи, то легко на фотографии отличить его действительный вид от зеркального отражения. Кроме того, снимки дома и его отражения делаются под разными углами зрения, как бы с разных точек. Взгляните на отражение берега, спускающегося к воде. Он покажется нам укороченным и совсем исчезает, если фотограф стоит высоко над поверхностью воды. Мы никогда не увидим вершины камня, часть которого погружена в воду.

4. Стоя на берегу, и наблюдая за мелководьем, можно увидеть, что по дну бегают, как зайчики, солнечные блики. Почему они образуются?

Ответ. Мелкую рябь на поверхности воды можно рассматривать как отдельные маленькие линзы, которые фокусируют в разных точках солнечные лучи.

5. Объясните назначение зубного зеркала. Как врач должен располагать его по отношению к зубу больного?

Ответ. Зубной врач использует вогнутое зеркало. Его располагают над зубом так, чтобы последний находился между зеркалом и фокусом. В этом случае в зеркале получится увеличенное и прямое изображение.

6. Что представляет собой зеркало, применяемое при исследовании глазного дна больного? С какой целью зеркало подносят к глазу, и каково назначение отверстия, имеющегося в его центре?

Ответ. Врачи подносят к глазу вогнутое зеркало, офтальмоскоп. Оно собирает световой поток от лампы, находящейся позади больного, в узкий пучок; он и направляется, например, в глаз больного. Через отверстие, сделанное в зеркале, врач наблюдает эти резко освещенные места в глазу больного.

7. Какие животные используют «перископ» для наблюдения предметов из-за укрытий?

Ответ. «Перископ» используется рыбкой периоф-тальмус: зарывшись в ил, она выдвигает глаза на тонких стебельках и наблюдает за происходящим.

8. В нормальном состоянии глаз человека установлен на бесконечность, то есть фокус всей системы падает на сетчатку. При более близком расположении предметов изображение должно было упасть позади сетчатки и стать неясным. Почему же мы отчетливо видим близкие предметы?

Ответ. У большинства позвоночных и человека способность глаза приспосабливаться к рассматриванию предметов на различных расстояниях осуществляется изменением кривизны хрусталика. Благодаря напряжению ресничной мышцы кривизна хрусталика возрастает, глаз начинает преломлять сильнее; при расслаблении мышцы хрусталик становится более плоским и преломляет слабее.

9. Можно ли считать, что предметы видны тем отчетливее, чем они ближе расположены к глазу?

Ответ. Приближая предмет к глазу, мы увеличиваем угол зрения, а следовательно, получаем возможность лучше различать мелкие детали. Однако расположенный очень близко к глазу предмет хорошо рассмотреть нельзя, так как способность глаза к аккомодации ограничена. Для нормального глаза наиболее благоприятным оказывается расстояние около 25 см.

10. Почему близорукие люди могут читать мелкий текст?

Ответ. Близорукие люди помещают газету или книгу очень близко от глаз и, следовательно, видят каждый печатный знак под большим углом зрения. А чем больше угол зрения, под которым рассматривается предмет, тем лучше видны его детали.

11. Почему с наступлением темноты мы становимся, как бы близорукими и очертания предметов перестают быть резкими?

Ответ. Когда освещенность уменьшается, зрачок глаза расширяется, и края хрусталика начинают играть большую роль в образовании изображения. Но эта краевая зона деформирована и «близорука» по сравнению с центральной частью.

12. Объясните с точки зрения оптики выражение: «Ночью все кошки серы».

Ответ. Глаз ощущает свет при помощи светочувствительных клеток: колбочек и палочек. При слабом освещении свет воспринимается палочками, а не колбочками. Но палочки не обусловливают цветовых ощущений, поэтому все предметы кажутся серыми.

13. Почему ночью при вспышке молнии движущиеся предметы кажутся как бы остановившимися?

Ответ. Вспышка молнии длится всего около 0,001 с, в течение которых глаз не реагирует на изменение положения движущихся предметов, а продолжает сохранять первоначально возникшее зрительное впечатление.

14. Почему тигры, кошки и некоторые другие животные видят в темноте?

Ответ. Зрачки этих животных могут сильно расширяться, что способствует попаданию в глаз большого количества рассеянных световых лучей. Вследствие этого они могут видеть и в темноте.

Вопросы для определения дорожки

1. Как доказать, что свет распространяется прямолинейно?

Ответ: Послать луч света на предмет. Получить тень от предмета.

2. В солнечный день длина тени на земле от елки высотой 1,8 м равна 90 см, а от березы - 10 м. Какова высота березы?

Ответ: 20 м.

Вопросы для состязания умников

Для игрока на красной дорожке:

1. В зеркале ты видишь себя не совсем так, как видят тебя другие. В самом деле, если ты зачесываешь волосы в одну сторону, в зеркале они будут зачесаны на другую. Есть на лице родинки, они тоже окажутся не с той стороны. Как бы все-таки увидеть себя таким, каким видят окружающие? Как это сделать?

Ответ. С помощью второго зеркала! Встань перед стенным зеркалом и возьми еще одно, ручное. Держи его под острым углом к стенному. Ты перехитришь оба зеркала: в обоих появится твое «правое» изображение. Это легко проверить с помощью шрифта. Поднеси к зеркалу книжку с крупной надписью на обложке. В обоих зеркалах надпись будет читаться правильно слева направо.

А теперь попробуй, потяни себя за чуб. Это удастся не сразу. Изображение на этот раз в зеркале правильное, не вывернутое справа налево. Именно поэтому ты будешь ошибаться. Ты ведь привык видеть в зеркале зеркальное изображение. В магазинах и пошивочных ателье бывают трехстворчатые зеркала, так называемые трельяжи. В них тоже можно увидеть себя «со стороны».

Для игрока на желтой дорожке:

1. С помощью зеркала и листа бумаги устройте сюрприз своему товарищу.

Ответ. Подбери лист бумаги, чтобы закрывал все зеркало, и прорежь в нем самые безобразные косые глаза, кривой нос и страшный рот с оскаленными зубами. Прилепи эту бумагу поверх зеркала комочками воска или стеарина.

Теперь пригласи товарища в комнату, где горит одна только настольная лампа и поставь его спиной к лампе так, чтобы на стену легла тень от его головы. Тень эта, разумеется, будет просто темным силуэтом, без глаз, безо рта, без носа, только с ушами по бокам. Ну, ничего, сейчас мы ей приделаем и глаза, и рот, и нос. Попроси товарища закрыть глаза, а сам возьми зеркало и поставь его так, чтобы зайчики, отбрасываемые сквозь прорези в бумаге, расположились на тени головы самым выгодным образом.

То-то удивится твой товарищ, когда откроет глаза.

2. Почему у снега такой цвет?

Ответ. Свежевыпавший снег кажется белым, потому что отражает почти все (более 90 %) попадающие на него солнечные лучи. Такую высокую отражательную способность ему обеспечивает явление полного отражения. Ведь снег состоит из снежинок — кристалликов льда, между которыми находятся поры, наполненные воздухом; на границе раздела «снежинка - воздух» и происходит полное отражение света.

Со временем на снег осядут пыль и грязь; кроме того, он уплотнится, и воздушные промежутки между снежинками станут меньше. В последствие этого снег будет меньше отражать света, а больше поглощать, отчего будет казаться потемневшим (напомним: при полном отражении света цвет тела - белым, при полном поглощении - черный).

Для игрока па зеленой дорожке:

1. Имея два зеркала, можно много натворить чудес в этом же роде. Если, например, поставить их под прямым углом и в этот угол положить два яблока. Сколько яблок ты увидишь?

Ответ. Восемь яблок. Но не спеши радоваться: съедобными все равно останутся только два, остальные шесть - кажущиеся, или, как принято выражаться в физике - мнимые.

2. Задача Шерлока Холмса

Близился вечер. Однако на Бейкер-стрит было полно народу. Шерлок Холмс, идя в гости, заметил в толпе подозрительного типа. Ватсон шел рядом, держа в руках пушистую кошку и радуясь прогулке.

- Дорогой друг, - обратился Шерлок Холмс к Ватсону, - хорошо бы сфотографировать этого джентльмена. Впрочем, бесполезно: фотография не получится, - бросив взгляд на кошку, с горечью добавил он.

Почему он так решил?

Ответ: Видимо у кошки глаза были расширены, что означало плохое уличное освещение.

Вопросы для зрителей

Для вовлечения в работу зрителей, проводим с ними забавную игру.

Попробуйте получить общеизвестные словосочетания, подобрав к слову из левого столбца слово из правого.

Источник	пучок
Геометрическая	отражение
Световой	расстояние
Закон	линза
Зеркальное	линз
Абсолютный	оптика
Фокусное	линзы
Рассеивающая	среда
Проекционный	зрения
Объектив	отражения
Изображение	приборы
Система	света
Угол	глаз
Человеческий	микроскопа
Оптические	предмета
Тонкие	аппарат
Оптически однородная	показатель

Ответы:

Источник света; геометрическая оптика; световой пучок; закон отражения; зеркальное отражение; абсолютный показатель; фокусное расстояние; рассеивающая линза; проекционный аппарат; объектив микроскопа; изображение предмета; система линз; угол зрения; человеческий глаз; оптические приборы; тонкие линзы; оптически однородная среда;

Подведение итогов игры

Подводятся итоги игры, определяются и награждаются победители. Учитель выставляет оценки за урок.