Конспект урока «Свет. Источники света. Распространение света в однородной среде»
Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.
«Актуальность создания школьных служб примирения/медиации в образовательных организациях»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Тема: Свет. Источники света. Распространение света в однородной среде
Цель урока: дать понятие о свете, как форме энергии электромагнитного поля, его источниках и приёмниках; показать на конкретных примерах, что свет – одно из удивительных явлений природы
познакомить обучающихся с историей развития взглядов на природу света;
дать понятие о свете, как форме энергии электромагнитного поля, его источниках и приёмниках;
показать на конкретных примерах, что свет – одно из удивительных явлений природы, что за счет светового тепла развивается и поддерживается жизнь на Земле, и что свет дает возможность получить информацию об окружающем мире;
сформировать понятие о прямолинейности распространения света;
рассмотреть оптические явления в увлекательной для учащихся форме;
развивать умения делать выводы на основе анализа наблюдаемых фактов, пространственное воображение учащихся;
формировать практические навыки графической грамоты;
содействовать формированию познавательного интереса у обучающихся, расширять их кругозор;
учить находить и воспринимать прекрасное в природе, воспитывать бережное к ней отношение, а также к людям, лишенным зрения.
3) Проверка подготовленности учащихся к уроку, организация внимания.
В кабинете на столе горит свеча. Звучит “Лунная соната” Бетховена в современной обработке. Учитель читает отрывок из стихотворения Б.Л. Пастернака “Зимняя ночь”.
Что объединяет эти поэтическое и музыкальное произведения? (Свет)
Именно потому, что в вопросе о свете остаётся ещё много неясного, требующего исследования, изучение света представляет большую выгоду для начинающих учёных. Альберт Эйнштейн начал изучать свет в 16 лет, и это изучение привело к полной революции в физике и к вступлению нашей цивилизации в новую, атомную эру.
Уже сам факт существования света достаточен для того, чтобы вызвать ряд вопросов. Например: какими особенностями обладает свет? Горяч он или холоден? С какой быстротой распространяется? Если свет не может пройти через тонкий лист картона, то как он проходит через прозрачное стекло? Это только немногие из вопросов, на которые мы попытаемся ответить, изучая свет.
“Мирозданье постигая,
Всё познай, не отбирая:
Что внутри – во внешнем сыщешь,
Что вовне – внутри отыщешь,
Так примите ж без оглядки
Мира внешние загадки.”
Источники света
Источники оптического излучения (1)
Тепловые источники света используют свойство тел излучать при нагревании лучистую энергию. При достаточно большой температуре это излучение переходит в область видимого — тело начинает светиться. Световое излучение увеличивается с увеличением температуры тела.
Любое тело, имеющее цветовую температуру выше абсолютного нуля, излучает энергию. Если возбужденное состояние атомов и молекул этого тела вызвано нагреванием, то излучение, посылаемое этим телом в пространство, является тепловым.
Рис.5. Спектральное распределение энергии тепловых источников: 1 — лампы накаливания; 2 – Солнца
Используемые на практике в качестве источников освещения тепловые излучатели в большой степени отличаются друг от друга по спектральному составу и мощности излучения. Для характеристики тепловых источников с целью их практического применения и возможности их сравнения друг с другом используют искусственную модель теплового излучателя — абсолютно черное тело.
Цветовая температура — при которой относительный спектральный состав его излучения тождественен составу излучения реального тела. Понятие цветовой температуры применимо только к тепловым источникам с непрерывным спектром излучения. Лишь с достаточной долей приближения можно характеризовать цветовой температурой источники смешанного излучения.
1.3.2 Газоразрядные источники
Газоразрядные источники света, приборы, в которых электрическая энергия преобразуется в оптическое излучение при прохождении электрического тока через газы и др. вещества (например, ртуть), находящиеся в парообразном состоянии.
Рис.6. Спектральное распределение энергии ртутной лампы высокого давления.
У источников с линейчатым спектром излучение происходит в пределах узкого участка спектра. Поток излучения источника с таким линейчатым спектром складывается из монохроматических потоков отдельных линий:
где — общий поток излучения источника с линейчатым спектром; , , , …. -монохроматические потоки излучения отдельных линий.
Цвет излучения и характер спектра зависят от состава газа или пара, наполняющего источник света, и условий разряда. Подбирая соответствующие газ и условия разряда, получают излучение в любой части спектра.
Газоразрядные лампы могут быть непрерывного или импульсного горения. В газоразрядных лампах непрерывного горения используют преимущественно тлеющий и дуговой разряды.
Для тлеющего разряда характерны малое давление газа или паров металла, заполняющих разрядный промежуток, и малая плотность тока на электродах лампы. Лампы тлеющего разряда имеют, как правило, форму длинных трубок. Вследствие малых плотностей тока интенсивность излучения таких источников сравнительно невелика.
Дуговой разряд происходит при больших плотностях тока. Этот вид разряда наиболее широко используется в газоразрядных лампах, поскольку с его помощью удается создать источники света большой яркости при сравнительно низких рабочих напряжениях.
Конспект урока Свет. Источники света. Распространение света в однородной среде
Яркость
Яркость ($B$) используют для характеристики излучения (отражения) света в выделенном направлении. Направление при этом задается полярным углом ($\vartheta$), который откладывается от внешней нормали ($\overrightarrow$) к излучающей площадке и азимутальным углом ($\varphi $). Данная физическая величина определяется как:
где $dS$ — элементарная светящаяся площадка. В общем случае $B=B(\vartheta,\varphi )$.
Источники света, яркость которых не изменяется в зависимости от направления, называют ламбертовскими (или косинусными, подчиняющимися закону Ламберта). Для ламбертовских светильников $dI$ элементарной площадки пропорциональна $cos \vartheta.$
Задание: Найдите световой поток, который излучает элементарная поверхность $dS$ внутрь конуса, ось которого перпендикулярна выделенному элементу. Угол конуса равен $\vartheta_0$. Считать, что светящаяся поверхность подчиняется закону Ламберта и ее яркость равна $В$.
За основу решения задачи примем определение яркости и из него выразим элемент светового потока:
Элементарный телесный угол в сферических координатах равен:
Подставим выражение для телесного угла в выражение (1.1), получим:
Задание: Яркость однородного светящегося диска радиуса $r$ изменяется в соответствии с законом $B=B_0cos\vartheta,$ где $B_0=const, \vartheta\ —\ $угол с нормалью к поверхности. Каков световой поток (Ф), который испускает диск?
Элемент светового потока, используя уравнение из условий задачи для ярости выразим как
где элементарный телесный угол в сферических координатах равен:
Световой поток найдем как интеграл от выражения (2.1) при использовании (2.2):
Оптическая пирометрия. Тепловые источники света
- тепловые источники (свет в которых появляется в результате их нагрева до высоких температур);
- люминесцентные источники (световое излучение в которых, возникает за счет превращения различных видов энергии, отличной от тепловой).
