Imię i nazwisko autora:

Józef Ginter, Michał Kurek

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Dyfrakcja na szczelinie oraz siatce dyfrakcyjnej

Grupa docelowa:

III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres rozszerzony

Podstawa programowa:

Cele kształcenia – wymagania ogólne

II. Rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem praw i zależności fizycznych.

III. Planowanie i przeprowadzanie obserwacji lub doświadczeń oraz wnioskowanie na podstawie ich wyników.

Zakres rozszerzony

Treści nauczania – wymagania szczegółowe

I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:

19) wyodrębnia zjawisko z kontekstu, nazywa je oraz wskazuje czynniki istotne i nieistotne dla jego przebiegu;

X. Fale i optyka. Uczeń:

8) opisuje jakościowo związek pomiędzy dyfrakcją na szczelinie a szerokością szczeliny i długością fali.

Kształtowane kompetencje kluczowe:

Zalecenia Parlamentu Europejskiego i Rady UE z 2018 r.:

• kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji,

• kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii,

• kompetencje cyfrowe,

• kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się.

Cele operacyjne:

Uczeń:

1. objaśnia, jak obliczyć kąt, pod którym widać wzmocnienie fali światła rozproszonego na pojedynczej szczelinie i siatce dyfrakcyjnej.

2. formułuje zasadę Huygensa.

3. objaśnia mechanizm powstawania wzmocnień i wygaszeń na szczelinie dyfrakcyjnej.

4. analizuje i interpretuje wynik dyfrakcji światła na szczelinie.

Strategie nauczania:

Strategia eksperymentalno‑obserwacyjna.

Metody nauczania:

Wykład informacyjny, wyciąganie wniosków z doświadczeń

Formy zajęć:

Praca indywidualna

Środki dydaktyczne:

Siatka dyfrakcyjna z jedną, dwiema, trzema i wieloma szczelinami, laser lub wskaźnik laserowy

Materiały pomocnicze:

e‑materiał „Jak w sposób jakościowy opisać związek między dyfrakcją na szczelinie a szerokością szczeliny i długością fal?”

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Nauczyciel w zaciemnionej klasie prezentuje zjawisko dyfrakcji światła na pojedynczej szczelinie. Uczniowie obserwują obraz dyfrakcyjny. Następnie zamienia pojedynczą szczelinę na podwójną i pyta uczniów o różnicę. Podobnie czyni z potrójną szczeliną oraz pełnoprawną siatką dyfrakcyjną. Uczniowie obserwują kolejne obrazy dyfrakcyjne i odpowiadają na zadane pytania.

Faza realizacyjna:

Nauczyciel zapoznaje uczniów z zasadą Huygensa i jej zastosowaniem w przypadku pojedynczej szczeliny. Prosi uczniów o podanie innego przykładu zastosowania zasady Huygensa. Uczniowie podają przykłady zjawisk, które można wyjaśnić w oparciu o tę zasadę: ugięcie fal na wodzie przy przejściu przez szczelinę, załamanie fali na granicy ośrodków.

Następnie nauczyciel wyprowadza wzór na kąt, pod jakim widać boczne maksima i minima, tak jak w części „Przeczytaj”. Pokazuje podobieństwo tego wyprowadzenia do przypadku siatki dyfrakcyjnej.

Uczniowie śledzą tok rozumowania i zadają pytania w celu wyjaśnienia niezrozumiałych kwestii. Nauczyciel zachęca do odpowiedzi uczniów, którzy zrozumieli omawiane zagadnienie lub sam udziela wyjaśnień.

Faza podsumowująca:

W ramach utrwalenia zdobytych wiadomości i zrozumienia materiału uczniowie rozwiązują zadania 2., 4. oraz 7. z części „Sprawdź się”.

Praca domowa:

W ramach pracy domowej uczniowie rozwiązują zadania 1., 5. oraz 6. z części „Sprawdź się”.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium:

Samouczek może posłużyć do sprawdzenia poprawności wykonania doświadczenia z siatką dyfrakcyjną i szczeliną.