Жарықтың дисперсиясы. Жарықтың поляризациясы - Физика, 11 сынып, 28 - сабақ

Сабақтың мақсаты:

1. Білімділік мақсаты: Оқушы білімін, іскерлігін, дағды деңгейін бақылау, бағалау. Жарықтың  дисперсиясы мен поляризациясы құбылыстарын түсіндіріп солар жайлы түсінік қалыптастыру.
2. Дамытушылық мақсаты: Оқушылардың білім деңгейін және білім мазмұнының тұрақтылығы мен оны игерудегі іскерлік пен дағдыны бақылау.
3. Тәрбиелік мақсаты: Адамгершілікке, ұқыптылыққа, алғырлыққа, отансүйгіштікке, табиғатты аялауға, сыйластық пен әдептілікке баулу.

Сабақтың түрі:жаңа білімді қалыптастыру, жалпылау
Сабақтың әдіс-тәсілдері:  Әңгіме, лекция, дискуссия, кітаппен жұмыс.
Сабақтың көрнекіліктері: плакаттар, суреттер, 

Сабақтың барысы:

І. ДК. Ұйымдастыру кезеңі:  Сәлемдесу; Оқушыларды түгендеу; Оқушылардың назарын сабаққа аудару.
ІІ. ДК. Үй тапсырмасын тексеру, қайталау.
А) теориялық білімдерін тексеру. Ә) практикалық тапсырмаларын тексеру. Б) есептерін тексеру.
ІІІ.ДК Білімді жан-жақты тексеру./ ІV. ДК. Жаңа материалды қабылдауға әзірлік, мақсат қою.   
Бүгінгі негізгі мақсатымыз оқулық бойынша жарықтың  дисперсиясы мен поляризациясы құбылыстарымен танысамыз.

1. Қандай қозғалыс толқындық қозғалыс деп аталады?
2. Толқын цугі жөнінде не білесіңдер? Оның шамасы қандай?
3. Жарық интерференциясының механикалық интерференциядан ерекшелігі неде?
4. Голография дегеніміз не?
5. Оптикадағы дифракцияның ерекшеліктері қандай?
6. Френель аумақтары деген не?
7. Адам шашының жуандығын өлшейтін оптикалық әдісті ұсыныңдар?
8. Дифракциялық тор дегеніміз не?

V. ДК.Жаңа материалды меңгерту:  Турмалинмен жасалған тәжірибе
Толып жатқан эксперименттердің ішінен өте қарапайым турмалин   кристалымен (жасыл түсті мөлдір кристалмен) жасалған тәжірибені қарастырайық.
Турмалин кристалының симметрия өсі бар және ол бір өсті кристалл деп аталатындар
санатына жатады. Турмалинмен тікбұрьппты пластинаны, бір қабырғасы кристалл осімен 
параллель болатындай етіп қиып алайық. Егер осыңдай пластинаға тік бағытпен электр шамының жарығын не Күннің жарық шоғын жіберсек, онда пластинаның өзінен өтетін шоқтың айналасындағы қозғаудан жарықтың интенсивтігі өзгермейді (1-сурет). 
Жарық аздап қана жұтылды да, жасылдау түске боялды деп ойлауға 
болады. Басқа ештеңе болған жоқ. Бірақ бұл олай емес. Жарық  толқындары жаңа қасиеттерге ие болды. Егер шоқты дәл осындай екінші турмалин кристалы арқылы, біріншіге парааллель
етіп өткізсек, онда осы жаңа қасиеттер байқалады (2,а-сурет). Кристалдардың осьтері бірдей бағытталғанда да кызығарлык ештеңе болмайды: екінші кристалда жұтылғандықтан жарық шоғы тағы бәсеңдей түседі. Ал егер біріншіні козғамай, екінші кристалды айналдырсақ (2,б- сурет), 
таң қаларлық құбылыс - жарықтың сөнгені байқалады. Остер арасындағы бұрыш үлкейген сайьш, жарықтың интенсикгігі азаяды. Остер бір- біріне перпеңцикуляр болғанда, жарық мүлде өтпейді (2,в-сурет). Оны екінші кристалл тұтасымен жұтып алады. Турмалин кристалы жарықты поляризациялайды, яғни табиғи жарықты жазық поляризацияланған жарыққа түрлендіреді.
Поляроидтар. Жарықты поляризациялайтын тек турмалин кристалы ғана емес. Мысалы, поляроидтар деп аталатындарда да сондай қасиет бар. Поляроид герапатит кристалдарының целлулоид не шыны пластинаға жағылған жұқа (0,1 мм) қабықшасы болады. Турмалин кристалымен жүргізілген тәжірибелерді поляроидпен де жасауға болады. Поляроидтардың артықшылығы -   жарықты поляризациялайтын үлкен беттерді жасай алатындығында. Поляроидтың кемшілігі  олардың ақ жарыққа күлгін түс беретіндігі.
            Төте жасалған тәжірибелер, жарық толқыны көлденең толқын екенін дәлелдейді. Поляризацияланған жарық толқынында тербелістер қатаң түрде белгілі бір бағытта жүреді.

ЖАРЫҚТЫҢ ДИСПЕРСИЯСЫ

Сыну көрсеткіші жарық шоғының түсу бұрышына тәуелді емес, алайда, шоқтың түсіне тәуелді. Мұны ашқан Ньютон болатын.
Ньютон телескоптарды жетілдіру жұмысымен шұғылдана отырып, объективтен шыққан кескіннің шеттері боялғанына көңіл аударады. "Ол бұл құбылысты тамашалады да, тұңғыш рет  жарық сәулелерінің алуан түрлі екендігін және бұған дейін ешкім ойламаған, жарық түстерінің ерекшелігін зерттеді" (Ньютон қабірінің басына жазылған сөз). Линзадан шыққан кескіннің кемпірқосақ түсіне боялатыны әрине, Ньютонға дейін де байқалған. Призма арқылы қараған нәрселердің шеттері де кемпірқосақ түсті болатыны байқалған. Призма арқылы өткен жарық сәулелері шоғының шеттері боялған болады.
Ньютонның негізгі тәжірибесі даналықпен жасалған қарапайым тәжірибе еді. Ньютон призмаға көлденең қимасы кішкене жарық шоғын түсіруді ойлап тапты. Күннің жарық сәулесі терезе қақпағындағы кішкене тесік арқылы, қараңғылаған үй ішіне жіберілді. Жарық шоғы шыны призмаға түсіп сынды да, қарсы қабырғаға кемпірқосақ   түстерімен  кезек боялған ұзарған кескін түсті.
Ньютон тәжірибесінің айқындалған кескіні берілген 3-суретте көрсетілген. Кемпірқосақ негізгі жеті түстен құралады деген ғасырларға созылған дәстүр бойынша, Ньютон мынадай жеті түсті бөліп алды: күлгін, көк, көгілдір, жасыл, сары, қызғылт сары және қызыл. Түсті жолақтың өзін Ньютон спектр деп атады.
           Тесікті қызыл  шынымен жауып қойып,   Ньютон қабырғадан тек - қызыл дақ, көк шынымен жауып - көк дақ т.с.с. байқады. Бұдан бұрын жорамалдағандай, ақ сәулені призма боямайтындығы анықталды. Призма жарықты өзгертпейді, оны тек құрамды бөліктеріне жіктейді (2-сурет).   Ал жарықтың кұрылымы   күрделі,   одан  әр   түсті шоқтар бөліп алуға болады. Олардың тек бірлескен әрекеті ғана бізге ақ түс әсерін туғызады. Шынында да, егер біріншіге қарағанда 180°-қа бұрылған, екінші призманың көмегімен спектрдің бүкіл шоқтарын жинасақ, онда тағы ақ жарық шығарып аламыз (1- сурет). Спектрдің кез келген бір бөлігін, мысалы, жасылын бөліп алып, жарықты тағы бір призмадан өтуге мәжбүр етсек, енді боялуда өзгеріс болмайды. Ньютон жасаған тағы бір қорытынды оның "Оптика" трактатында былай айтылған: "Түстеріңде айырмашылық бар сәулелер шоқтарының сыну дәрежелерінде де айырмашылық бар болады" (олар үшін шынының сыну көрсеткіші әр түрлі болады). Ең көп сынатын — күлгін сәулелер, барлығынан аз сынатын  қызыл сәулелер. Жарықтың сыну көрсеткішінің жарық түсіне тәуелділігін Ньютон дисперсия (латынның dispersio шашамын деген сөз) деп атады. Сыну көрсеткіші жарықтың зат ішіндегі  жылдамдығына тәуелді.
Сынудың абсолют көрсеткіші: . Қызыл жарықты қызыл түсті сәуле зат ішіндегі жылдамдығы үлкен болғандықтан, аз сынады, ал күлгін жарықтыкі ең кіші болғандықтан, күлгін түсті сәуле көп сынады. Міне сондыктан да призма жарықты жіктейді. Бостықта әр түсті жарықтың жылдамдықтары бірдей. Егер олай болмаса, онда мысалы, Рёмер бақылаған Юпитер серігі Ио көлеңкеден шыққан кезде - қызыл болып көрінер еді. Бірақ ол байқалмады. Бертін келе түстің жарық толқындарының физикалық сипаттамаларына (тербеліс жиілігіне немесе толқын ұзындығына) тәуелділігі айқындалған болатын. Сондықтан бұрын Ньютон айтып кеткен анықтамадан гөрі, дисперсияға тереңірек анықтама беруге болады. Дисперсия деп жарықтың сыну көрсеткішінің тербеліс жиілігіне (не толық ұзындығына) тәуілділігін айтады. Ақ жарық құрылымының күрделі екендігін біле отырып, табиғаттағы неше түрлі тамаша бояуларды түсіндіруге болады. Егер нәрсе, мысалы, парақ қағаз, өзіне түсетін әр түсті сөулелердің барлығын шағылдырса, онда ол ақ сияқты болады. Қағазды қызыл бояумен боясақ, біз басқа бір түсті жарық шығармаймыз, бірақ бар түстің біразын қағазбен ұстап қаламыз. Енді тек қызыл сәулелер ғана шағылады, қалғандарын қағаздағы бояу жұтып алады. Шөп және ағаштардың жапырақтары жасыл болып көрінетін себебі, өздеріне түскен Күн сәулелерінің ішінен олар тек жасылдарын ғана шағындырады, қалғандарын жұтып алады. Егер шөпке, қызыл сәулелерді ғана өткізіп, қызыл шыны арқылы қарасақ, онда шөп қарауытып көрінеді. Ньютон ашқан дисперсия құбылысы   түстердің табиғатын түсінуге жасалған алғашқы қадам. Түстің жарық толқындарының жиілігіне (немесе ұзындығына) тәуелділігі айқындалғаннан кейін дисперсияны түсіну тереңдеді.
VІ. ДК. Оқытылып отырған  оқу материалын қабылдаудағы оқушы түсінігін тексеру.
§4.6, 4.7 дайындық сұрақтарын талдау.

1. Қандай құбылысты дисперсия дейміз?
2. Толықтауыш түстер деп қандай түстерді айтады?
3. Қандай түстерді алғашқы түстер дейд?
4. Заттың түсін қалай түсіндіресіңдер?
5. Қандай құбылысты поляризация дейміз?
6. Қандай заттар поляроидтар деп аталады?

VІІ. ДК. Оқытылып отырған оқу материалын бекіту немесе дағдыландыру жұмыстарын жүргізу.

1. Есептер шығарту. 

VIІI.ДК. Бағалау. Үй тапсырмасын беру: §4.6, 4.7 Есептер шығарту.