Жарықтың шағылу құбылысы. Жазық және сфералық айналар. - Физика, 11 сынып, 30 - сабақ

Сабақтың мақсаты:

1. Білімділік мақсаты: Оқушы білімін, іскерлігін, дағды деңгейін бақылау, бағалау. Жарықтың        шағылу құбылысын 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.ДКҰйымдастыру 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  шағылу құбылысмен  танысамыз.

1. Жарықтың түзусызықты таралу заңын пайдаланып, көлеңке мен ала көлеңелерді қалай түсіндіруге болады?
2. Айдағы көлеңкелерайқын да, Жердегі        көлеңкелер күңгірт болатыны неліктен?
3. Сағым дегеніміз не?
4. Ремер жарық  жылдамдығын қалай анықтайды?
5. Жарық жылдамдығын Физо қалай анықтады?

V. ДК.Жаңа материалды меңгерту:  Шағылу заңы.
Гюйгенс принципінің көмегімен, екі ортаның шекара бетінен шағылған толқындар бағынатын заңды қорытьш шығаруға болады. Жазық толқынның қалай шағылатынын қарастырайық. Егер фазалары тең бет (толқындық бет) жазық болса, онда толқын жазық толқын деп аталады.  МN - шағылдырушы бет, А₁А және B1В түзулері - түскен жазық толқынның екі сәулесі (олар бір-біріне параллель). Ал  АС жазықтығы — осы толқынның толқыңдық беті. Түскен сәуле мен шағылдырушы бетке түсу нүктесінде жүргізілген перпендикуляр арасындағы a бұрышы түсу бұрышы деп аталады.
Шағылған толқынның толқындық бетін табу үшін, центрлері екі ортаның шекарасында жататын екінші реттік толқындардың қоршамасын жүргізу керек. АС толқындық беттің әр түрлі бөліктері шағылдырушы шекараға бір мезгілде барып жетпейді. А нүктесіңде тербелістің қозуы В нүктесіндегіден  уақыттай   ерте  басталады (мұндағы  - толқын жылдамдығы). 
Толқын В нүктесіне жетіп, осы нүктеде тербеліс қоза бастаған мезетте, центрі А нүктесінде болатын екінші реттік толқын радиусы   жарты сфера болып шығады. Сонда А мен В нүктелерінің арасында орналасқан көздерден тараған екінші реттік толқындардың радиустары 2-ші суретте көрсетілгендей болып өзгереді. Екінші реттік толқындардың қоршамасы - сфералық беттерге жанама болып келген DВ жазықтығы. Ол шағылған толқынның толқын беті болып табылады. Шағылған АА₂ және ВВ2 сәулелер DВ толқын бетіне перпендикуляр. Сонда шағылдырушы бетке перпендикуляр мен шағылған сәуле арасындағы γ бүрышы шағылу бұрышы деп аталады. Ал  АD=СВ және АDВ мен АСВ тікбұрышты үшбұрыштар болғандықтан, ÐDВА=ÐСАВ. Бірақ қабырғалары өзара перпендикуляр бүрыштар болғандықтан, a=РСАВ және g=ÐОВА. Ендеше, шағылу бұрышы түсу бурышына тең: a=g .                               
 Сонымен қатар, толқынды Гюйгенсше салудан мынадай қорытынды шығады: түскен сәуле, шағылган сәуле және түсу нуктесінде тұрғызылған перпендикуляр бір жазықтықта жатады. Бүл екі түжырым жарықтың шағылу заңы болып табылады. Егер жарық сәулелерінің таралу бағытын ауыстырсақ, онда шағылған сәуле - түскен сәуле, ал түскен сәуле шағылған сәуле болып шығады. Жарық сәулелері жолының  қайтымдылығы - олардың маңызды қасиеті.
Кез келген толқынның жоғарыда кырымдалған жалпы таралу принципі -  Гюйгенс принципі. Бұл принцип қарапайым геометриялық салулар көмегімен алдыңғы   мезеттегі белгілі толқындық бет бойынша келесі мезеттегі толқындық бетті табады. Гюйгенс принципінен толқындардың шағылу заңы қорытылған.

Айнада кескін салу. Беті жазықтық т‰ріндегі айна жазық айна деп аталады. Сфералық жєне параболалық айналардың беті басқадай болады. Қисық айналарды біз қарастырмаймыз. Єдетте жазық айна кµп қолданылатындықтан біз тек соған ғана тоқталамыз. Айна алдында зат т±рса, онда айнаның ар жағында да сондай зат т±рғандай болып кµрінеді. Айнадан бізге кµрінетін кµріністі заттың кескіні деп атайды.  Неліктен біз затты ол т±рмаған жерден кµреміз? Осы с±раққа жауап беру ‰шін біз жазық айнада кескін қалай пайда болатынын қарастыралық. Айна алдында қандайда бір жарқырайтын S н‰ктесі орналассын (79-сурет). Осы н‰ктеден т‰сетін барлық сєулелерден, қарапайым түрде түсіндіру ‰шін ‰ш сєулені SО, SО₁ жєне SО₂ - ні таңдап алайық. Б±л сєулелердің єрқайсысы жарықтың шағылу заңы бойынша шашырайды, яғни қандай б±рышпен т‰ссе сол б±рышпен шашырайды. Шашырағаннан кейін б±л сєулелер шашыраңқы шоқ т‰рінде бақылаушының кµзіне т‰седі. Егер шағылған сєулелерді айнадан єрі қарай созатын болсақ, онда олар қандай да бір S₁ н‰ктесінде тоғысады. Осы н‰кте S н‰ктесінің кескіні болып табылады. Бақылаушы осы арадан жарық кµзін кµреді. S₁ кескіні жорамал деп аталынады, µйткені олар нақты сєулелердің қиылысуынан емес олардың айна артындағы жорамал созындысынан пайда болады (Егер б±л кескін нақты жарық сєулелерінің қиылысуынан пайда болған н‰кте болса, онда ол нақты деп аталушы еді). Сонымен жазық айнадағы кескін єрқашан да жорамал болады. Сол себепті сіз айнаға қараған кезде алдыңыздан нақты емес, жорамал кескін кµресіз. ‡шб±рыштардың теңдік белгісін пайдаланып (79-суретті ќара) S₁О = ОS екенін дєлелдеуге болады. Б±л, жазық айнадағы кескін одан жарық кµзі қандай қашықтықта болса, сондай қашықтықта пайда болатындығын кµрсетеді. Тєжірибеге ж‰гінейік, столға жазық шынының бµлігін қоялық. Шыны жарықтың бір бµлігін шағылдыратындықтан оны айна ретінде пайдалануға болады. Шыны мµлдір болғандықтан біз бір мезгілде оның артында не бар екенін кµре аламыз. Шыны алдына жанған май шамды қояйық (80-сурет). Шыны артында жорамал кескіні пайда болады (егер шамның кескініне қағаз қиындысын қойсақ, ол єрине жанбайды.Шынының екінші жағына (біз кескінді кµретін бµлікке) сондай , бірақ жанбаған май шамды қойып, алдыңғы кескінмен беттескенге дейін жылжытайық (сонда ол жанған сияқты кµрінеді). Енді жанған шамнан шыныға дейінгі жєне шыныдан оның кескініне дейінгі қашықтықты µлшейік. Б±л қашықтықтар тең болып шығады.Тєжірибеден шамның биіктігіне кескіннің биіктігі сай келетін кµреміз. Қорытынды жасап, былай айтуға болады: Жазық айнадағы заттың кескіні єрқашанда 1) жорамал; 2) тура, яғни тµңкерілмеген; 3) заттың µлшеміне сєйкес келеді; 4) айнадан қандай қашықтықта болса, сондай қашықтықта пайда болады. Басқа сµзбен айтқанда жазық айнадағы заттың кескіні айна жазықтығына қарағанда затқа симметриялы болады. 1) А н‰ктесінен айнаға перпендикуляр т‰сіріп, оны айнадан кейін тура сондай қашықтыққа созып А₁ н‰ктесі деп белгілейміз; 2) В н‰ктесінен айнаға перпендикуляр т‰сіреміз жєне оны айнадан кейін сондай қашықтыққа созып В₁ н‰ктесі деп белгілейміз: 3) А₁ жєне В₁ н‰ктелерін қосамыз. Пайда болған А₁В₁ кесіндісі АВ стрелкасының жорамал кескіні болады. Бір қарағанда зат пен оның кескіні арасында ешқандай айырмашылық жоқ сияқты. Шын мєнінде олай емес. Айнадан µзіңіздің оң қолыңыздың кескініне қараңыз. Б±л кескінде саусақтар сол қолдікі сияқты болып орналасқанын кµресіздер. Б±л кездейсоқ емес: айналық шағылу єрқашанда оңды солға жєне керісінше ауыстырады. Оң мен солдың айырмашылығы ж±рттың бєріне ±най бермейді. Кейбір симметрияға єуесқойлар µздерінің єдеби шығармаларында солдан оңға қарай да, оңнан солға қарай да бірдей оқылатындай етіп жазуға тырысады (м±ндай айналмалы тіркестер – палиндром деп аталады). Мысалы: “Кинь лед зебре, бобер, бездельник”.Жануарлар айнадағы µз кескінін єр т‰рлі қабылдайды. 
VІ. ДК. Оқытылып отырған  оқу материалын қабылдаудағы оқушы түсінігін тексеру.
§4.9 дайындық сұрақтарын талдау.

 

1. Қандай құбылыс жарытың шағылуы деп аталады?
2. Шағылудың қандай түрлерін білесіңдер?
3. Қандай айна жазық айна деп аталады?
4. Жазық айна шын кескін бере алады ма?
5. Қандай кескін шын кескін деп  аталады?
6. Айнаны ұлғайтуды дегенді қалай түсінесіңдер?

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

1. Есептер шығарту. 4.9.1.

VIІI.ДК. Бағалау. Үй тапсырмасын беру: §4.9 Есептер шығарту.