Інформація для вчителів
Застосування
Поляризація при відбиванні
Світло - це електромагнітна хвиля, а отже, поперечна хвиля. Напрямок поляризації задає при цьому вектор напруженості електричного поля. Світло природних джерел зазвичай не поляризоване. Проте поляризації можна досягти, наприклад, відбиванням світла від поверхонь.
Деякі сонцезахисні окуляри мають поляризаційні фільтри, щоб відсіювати небажані відблиски світла від шибок, адже це і є поляризоване світло.
Інша інформація для вчителя (1/4)
Попередні знання
Учні мають володіти знаннями про відбивання світлових хвиль та їхні поляризаційні властивості.
Принцип
Світло можна поляризувати відбиванням від скла і плексигласу. Поляризація залежить від кута падіння. При відбиванні від металів світло не поляризується.
Інша інформація для вчителя (2/4)
Навчальна мета
Завдання
За результатом досліду учні мають знати, що світло, відбите від плексигласу і від скла, частково поляризоване і що ступінь поляризації залежить від кута падіння. Вони мають знати, що відбивання від металів не приводить до поляризації; для цього на шлях променів вносять металеві пластини, зокрема й такі, що мають блискучу, добре відбивну поверхню.
Завдання цього досліду полягає в тому, щоб на різних матеріалах дослідити, чи поляризоване світло, відбите від їхньої поверхні, і чи залежить поляризація від кута відбивання.
Інша інформація для вчителя (3/4)
Вказівки до складання й виконання
Дослід не потребує вимірювань, і його можна виконувати навіть у не повністю затемненому приміщенні.
Радимо нарізати алюмінієву фольгу й підписані смужки паперу ще до початку експериментування.
Інша інформація для вчителя (4/4)
Примітки
Вектор напруженості електричного поля світла, поляризованого відбиванням, коливається перпендикулярно до площини падіння (площини, яку утворюють падаючий промінь і перпендикуляр до поверхні в точці падіння). За потреби замість часткового досліду зі скляною пластиною, під яку підкладено напис, радимо провести такий вступний дослід: на аркуш паперу з написом, книжку, картину тощо кладуть скляну пластину. З того напрямку, з якого підкладене засвічується відбитим зустрічним світлом, спершу намагаються розгледіти його неозброєним оком, а потім крізь поляризаційний фільтр. Перевага цього досліду в тому, що він близький до життя і може підвищити усвідомлення проблеми перед наступними частковими дослідами.
Для вступу також радимо запропонувати учням подивитися крізь поляризаційний фільтр на будь-які предмети довкола, які відбивають денне світло. Учні виявлять, що відбите світло більшою чи меншою мірою поляризоване, якщо відбивання відбувається не від металів і не від дуже матових неметалевих поверхонь.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Світло природного походження здебільшого неполяризоване. Але якщо воно потрапляє на певні поверхні, як-от скляний фасад будівлі, то відбивається й поляризується.
Тому якісні сонцезахисні окуляри мають поляризаційний фільтр і завдяки цьому можуть відсіювати небажані відблиски від скляних поверхонь, адже відбите світло - це поляризоване світло.
Зображення сонцезахисних окулярів
Завдання
Чи можна поляризувати світло відбиванням?
Дослідіть на різних матеріалах, чи поляризоване світло, відбите від їхньої поверхні, і чи залежить поляризація від кута відбивання.
Схема досліду
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість | 1 | Освітлювач галогенний, 12 В / 20 Вт | 09801-00 | 1 | 2 | Основа зі стрижнем для освітлювача для оптичної лави | 09802-20 | 1 | 3 | Оптична лава для учнівських дослідів, l = 600 мм | 08376-00 | 1 | 4 | Модельне тіло, півкругле, r = 30 мм | 09810-01 | 1 | 5 | Ковзна опора для оптичної лави | 09822-00 | 1 | 6 | Оправа зі шкалою на ковзній опорі | 09823-00 | 1 | 7 | Столик зі стрижнем | 09824-00 | 1 | 8 | Тримач пластин для 3 об'єктів | 09830-00 | 1 | 9 | Екран із матового скла, 50x50x2 мм | 08136-01 | 1 | 10 | Діафрагма з отвором, d = 0,4 мм | 08206-04 | 1 | 11 | Поляризаційний фільтр, 50 мм x 50 мм | 08613-00 | 1 | 12 | Тримач діафрагм, накидний | 11604-09 | 1 | 13 | Мікроскопічні предметні скельця, 76х26 мм, 50 шт. | 64691-00 | 1 | 14 | PHYWE Джерело живлення пост. струм: 0...12 В, 2 A / змін. струм: 6 В, 12 В, 5 A | 13506-93 | 1 |
|---|
Додаткове обладнання
| Позиція | Обладнання | Кількість |
|---|---|---|
| 1 | Алюмінієва фольга, прибл. 50 мм x 50 мм | 1 |
| 2 | Ножиці | 1 |
| 3 | Папір, прибл. 50 мм x 50 мм, з великим написом | 1 |
Складання (1/3)
Складіть оптичну лаву з двох штативних стрижнів і змінної штативної основи та прикладіть масштабну лінійку.
Складання (2/3)
- Складіть освітлювач за рисунками праворуч угорі.
- Закріпіть освітлювач у лівій частині штативної основи так, щоб бік із лінзою був повернутий до оптичної лави.
- Всуньте екран із матового скла в гніздо перед освітлювачем.
Складання (3/3)
- Поставте столик зі стрижнем у ковзній опорі на оптичну лаву приблизно за 10 см від освітлювача.
Покладіть модельне тіло на столик так, щоб прямокутна грань була повернута до освітлювача й утворювала з оптичною віссю кут близько 45°.
Всуньте поляризаційний фільтр у тримач діафрагм і насадіть його на оправу зі шкалою.
Поляризаційний фільтр у тримачі діафрагм, закріпленому на оправі зі шкалою
Виконання (1/3)
- Під'єднайте освітлювач до блока живлення (12 В~) і увімкніть блок живлення; за потреби змініть висоту столика або освітлювача так, щоб прямокутна грань модельного тіла була добре освітлена.
Подивіться назустріч світлу, відбитому від модельного тіла, спершу неозброєним оком, а потім крізь поляризаційний фільтр, який слугує аналізатором; повільно обертайте фільтр навколо нормалі до його площини й запишіть спостереження.
Поверніть модельне тіло навколо центра його кола й дослідіть відбите світло за різних кутів падіння чи відбивання (їх не треба вимірювати) за допомогою поляризаційного фільтра; запишіть спостереження.
Виконання (2/3)
- Замість столика з модельним тілом закріпіть на ковзній опорі тримач пластин зі скляною пластиною (предметним склом).
Проаналізуйте фільтром світло, відбите від скляної пластини, за різних кутів падіння і запишіть спостереження.
Всуньте за скляну пластину в тримач пластин підписаний папір і спрямуйте світло на скляну пластину під кутом падіння близько 60°; подивіться назустріч відбитому світлу спершу неозброєним оком, а потім крізь фільтр.
Запишіть спостереження.
Виконання (3/3)
Тепер всуньте в тримач пластин металеву пластину (діафрагму з отвором, = 0,4 мм) і проаналізуйте фільтром відбите світло за різних кутів падіння.
Насамкінець всуньте в тримач пластин блискучу алюмінієву фольгу перед металевою пластиною і проаналізуйте також світло, відбите від фольги.
Запишіть спостереження.
Вимкніть блок живлення.
Протокол
Завдання 1
Питання
Питання
Питання
Питання
Завдання 2
Підсумуйте здобуті знання, заповнивши наведений текст із пропусками. Напис не видно ____, бо відбите світло сильно ____. Розглядаючи крізь ____, за відповідного положення фільтра напис можна розгледіти. Загалом справджується: світло можна поляризувати відбиванням від ____ і ____. Поляризація залежить від кута падіння. При відбиванні від ____, зокрема й від ____, світло не поляризується.
Завдання 3
Питання