Temat

Zjawisko rozszczepienia światła. Światło białe jako mieszanina barw. Rozszczepienie światła białego

Etap edukacyjny

Drugi

Podstawa programowa

IX. Optyka. Uczeń:

10) opisuje światło białe jako mieszaninę barw i ilustruje to rozszczepieniem światła w pryzmacie; wymienia inne przykłady rozszczepienia światła.

Czas

45 minut

Ogólny cel kształcenia

Rozpoznaje zjawisko dyspersji światła.

Kształtowane kompetencje kluczowe

1. Opisuje przebieg rozszczepienia światła w pryzmacie.

2. Określa widmo światła białego.

Cele (szczegółowe) operacyjne

Uczeń:

- opisuje przebieg promieni świetlnych w pryzmacie,

- rozróżnia podstawowe barwy i przyczynę ich powstania.

Metody kształcenia

1. Dyskusja.

2. Doświadczenie.

Formy pracy

1. Praca indywidualna.

2. Praca grupowa.

Etapy lekcji

Wprowadzenie do lekcji

Powtórzenie wiadomości:

- Jak brzmią prawa odbicia i załamania światła?

Realizacja lekcji

Eksperyment

Tytuł: 
Kolory na płycie CD

Problem badawczy:
Co robi ze światłem białym płyta CD?

Hipoteza: 
Płyta CD rozszczepia światło białe na różnorodne kolory.

Materiały: 
- płyta CD lub DVD, 
- różne źródła światła (światło słoneczne, lampa uliczna, lampka rowerowa, żarówka),
- jasna ściana lub kartka białego papieru.

Instrukcja:
1. (Jeśli dzień jest pochmurny i ciemny, pomiń ten punkt). Umieść płytę CD w świetle słonecznym i przyglądnij się, w jaki sposób zostanie ono odbite. Przekieruj odbite światło na ścianę lub kartkę papieru. Zapisz do zeszytu, co zaobserwowałeś.
2. Oświetl płytę CD źródłem światła sztucznego, następnie zmień kąt jej nachylenia i zastanów się, co widzisz. Powtórz to samo używając różnych źródeł światła i porównaj wyniki.

Obserwacja:
Płyta CD mieni się wszystkimi kolorami tęczy.

Dyspersja światła:

Białe światło jest mieszaniną wszystkich kolorów tęczy. Możesz je rozdzielić używając do tego celu płyty CD, która odbija poszczególne kolory pod różnymi kątami. Patrząc na różne części płytki zobaczysz inne kolory, bowiem płyta odbija światło pod różnymi kątami.

Płyta CD (lub DVD) posiada lustrzaną powierzchnię zwaną polem. W polu znajduje się szereg zagłębień, które tworzą spiralną ścieżkę. Wgłębienia te są tak małe, że nie jesteśmy w stanie dostrzec ich gołym okiem. Wgłębienia są odpowiedzialne za tworzenie się tęczy, którą obserwowałeś w przeprowadzonym eksperymencie.

[Ilustracja 1]

[Ilustracja 2]

To samo zjawisko można zaobserwować podczas przechodzenia światła przez trójkątny pryzmat. Światło białe przechodzące przez pryzmat ulega rozszczepieniu na szereg składowych, znanych jako barwy proste: czerwoną, pomarańczową, żółtą, zieloną, niebieską, indygo oraz fiolet. Rozszczepienie światła białego na poszczególne barwy nazywane jest dyspersją. Składowe widma światła poruszają się w ośrodku optycznym z różną prędkością i dlatego zostają odchylone pod różnymi kątami.

Definicja
Kąt odchylenia – promień świetlny jest w pryzmacie załamywany dwukrotnie. Suma odchyleń od pierwotnego biegu promienia zwana jest kątem odchylenia.

Definicja
Pryzmat – przezroczysty element optyczny mający gładkie, wypolerowane powierzchnie, które załamują światło. Zwykle używany w kształcie graniastosłupa trójkątnego.

Definicja
Barwy podstawowe – to czerwona, zielona i niebieska, symbolicznie oznaczane jako RGB.

Definicja
Barwy proste – to czerwony, pomarańczowy, żółty, zielony, niebieski, indygo i fioletowy.

[Ilustracja interaktywna]

Polecenie
Przerysuj pokazany poniżej rysunek do zeszytu. Uporządkuj barwy na ekranie zaczynając od promienia, który został najmniej załamany. Sprawdź swój wynik z rozwiązaniem.

[Ilustracja 3]

Rozwiązanie:
[Ilustracja 4]

Podsumowanie lekcji

Rozszczepienie światła białego w pryzmacie na szereg składowych jest zwany dyspersją.

Największy kąt odchylenia ma barwa fioletowa, najmniejszy czerwona. Dyspersja zachodzi dwa razy: po raz pierwszy, gdy światło białe pada na pryzmat, a drugi raz, gdy światło opuszcza pryzmat. Dyspersja światła umożliwia wyjaśnienie wielu zjawisk zachodzących w przyrodzie np. tworzenie się tęczy.