Цікаві досліди з оптики. Цікаві досліди з фізики

Російське світло

У 1876 р. у Лондоні на виставці точних фізичних прибрів російська винахідник Павло Миколайович Я блочков демонстрував перед відвідувачами незвичайну електричне ську свічку. Схожа за своєю формою на звичайну стеаринову,е та свічка горіла сліпуче яскравим світлом.Того ж року «свічки Яблучка» з'явилися на вулицях Парижа. Поміщені в білі матові кулі, вони давали яскравий приємний.світло.Укороткий час чудова свічка російського винахідники завоювала загальне зізнання. «Свічками Яблучкова» освітлювалася найкращі готелі, вулиці та парки найбільших міст Європи, Звикли до тьмяного світла свічок і гасових лами, люди минулого століття захоплювалися свічками Яблочкова. новий світло називали "російським світлом", "північним світлом". Газети западньоєвропейських країн писали: «Світло приходить до нас із півночі - з Росії», «Росія – батьківщина світу».

РОЗСІЯ СВІТЛА

Частинки речовини, що пропускає світло, поводяться подібно до крихітних антен. Ці «антени» приймають світлові електромагнітні хвилі і передають їх у нових напрямках. Цей процес називається релеєвським розсіюванням на ім'я англійського фізика лорда Релея (Джон Вільям Стретт, 1842-1919).

Досвід 1

Покладіть аркуш білого паперу на стіл, а біля нього ліхтарик таким чином, щоб джерело світла розташовувалося посередині довгої сторони аркуша паперу.
Наповніть дві безбарвні прозорі пластикові склянки водою. За допомогою маркера позначте склянки літерами А та В.
Додайте краплю молока в склянку і розмішайте
Складіть лист білого картону розміром 15х30 см разом короткими кінцями та зігніть його навпіл у вигляді куреня. Він служитиме вам екраном. Встановіть екран напроти ліхтарика, з протилежного боку аркуша паперу.

Потім увімкніть кімнату, увімкніть ліхтарик і помітте колір світлової плями, утвореної ліхтариком на екрані.
Поставте склянку А в центрі аркуша паперу, перед ліхтариком, і зробіть наступне: зауважте колір світлової плями на екрані, яка утворилася внаслідок проходження світла від ліхтаря через воду; Уважно подивіться на воду і позначте, як змінився колір води.
Повторіть дії, замінивши склянку на склянку В.

В результаті колір світлової плями, утвореного на екрані променем світла ліхтаря, на шляху якого немає нічого, крім повітря, може бути білим або трохи жовтуватим. Коли промінь світла проходить через чисту воду, колір плями на екрані не змінюється. Не змінюється також колір води.
Але після проходження променя через воду, в яку додано молоко, світлова пляма на екрані здається жовтою або навіть помаранчевою, а вода стає блакитнуватого відтінку.

Чому?
Світло, як і електромагнітне випромінювання взагалі, має як хвильові, так і корпускулярні властивості. Поширення світла має хвилеподібний характер, яке взаємодія з речовиною відбувається так, ніби світлове випромінювання складається з окремих частинок. Світлові частки – кванти (інакше фотони), є згустками енергії з різними частотами.

Фотони мають властивості як частинки, і хвилі. Оскільки фотони відчувають хвильові коливання, розмір фотона приймається довжина хвилі світла відповідної частоти.
Ліхтар є джерелом білого світла. Це видиме світло, що складається з різних відтінків кольорів, тобто. випромінювання різних довжин хвиль - від червоного, з найбільшою довжиною хвилі, до блакитного і фіолетового, з найбільш короткими довжинами хвиль у видимому діапазоні Коли світлові коливання різних довжин хвиль змішуються, очі сприймає їх і мозок інтерпретує цю комбінацію як білий колір, тобто. відсутність кольору. Світло проходить через чисту воду, не набуваючи жодного кольору.

Але при проходженні світла через воду, підфарбовану молоком, ми помічаємо, що вода стала блакитною, а світлова пляма на екрані – жовто-оранжевою. Це сталося внаслідок розсіювання (відхилення) частини світлових хвиль. Розсіювання може бути пружним (відображення), при якому фотони стикаються з частинками і відскакують від них, так само, як дві більярдні кулі відскакують один від одного. Найбільше розсіювання піддається фотон, коли він стикається з часткою приблизно такого ж, як він сам, розміру.

Маленькі частки молока у воді найкраще розсіюють випромінювання коротких довжин хвиль – синє та фіолетове. Таким чином, при проходженні білого світла через воду, підфарбовану молоком, відчуття блідо-блакитного кольору виникає через розсіяння коротких довжин хвиль. Після розсіювання на частках молока коротких довжин хвиль із світлового пучка в ньому залишаються в основному довжини хвиль жовтого та помаранчевого кольору. Вони проходять далі, до екрану.

Якщо розмір частинки більший, ніж максимальна довжина хвилі видимого світла, розсіяне світло складатиметься з усіх довжин хвиль; таке світло буде білим.

Досвід 2

Як залежить розсіювання концентрації частинок?
Повторіть досвід, використовуючи різні концентрації молока у воді від 0 до 10 крапель. Поспостерігайте зміни кольорів води та світла, пропущеного водою.

Досвід 3

Чи залежить розсіювання світла у середовищі від швидкості світла у цьому середовищі?
Швидкість світла залежить від густини речовини, в якій поширюється світло. Чим більша щільність середовища, тим повільніше поширюється в ньому світло

Пам'ятайте, що розсіювання світла у різних речовинах можна порівняти, спостерігаючи за яскравістю цих речовин. Знаючи, що швидкість світла повітря становить 3 х 108 м/с, а швидкість світла у воді 2,23 х 108 м/с, можна порівняти, наприклад, яскравість мокрого річкового піску з яскравістю сухого піску. При цьому треба мати на увазі той факт, що світло, що падає на сухий пісок, проходить через повітря, а світло, що падає на мокрий пісок, - через воду.

Насипте пісок у разову паперову тарілку. Налийте із краю тарілки трохи води. Відзначивши яскравість різних ділянок піску в тарілці, зробіть висновок, у якому піску розсіювання більше: у сухому (у якому піщинки оточені повітрям) або мокрому (пісчини оточені водою). Можна спробувати випробувати й інші рідини, наприклад, олію.

Дидактичний матеріал

Поширення світла

Як ми знаємо, один із видів теплопередачі – це випромінювання. При випромінюванні передача енергії від одного тіла іншим може здійснюватися навіть у вакуумі. Існує кілька різновидів випромінювань, один із них – видиме світло.

Висвітлені тіла поступово нагріваються. Значить, світло дійсно є випромінювання.

Світлові явища вивчаються розділом фізики, який називають оптикою. Слово "оптика" грецькою означає "видимий", адже світло - це видимий вид випромінювання.

Вивчення світлових явищ має надзвичайно важливе значення для людини. Адже понад дев'яносто відсотків інформації ми отримуємо завдяки зору, тобто здатності сприймати світлові відчуття.

Тіла, що випромінюють світло, називаються джерелами світла – природними чи штучними.

Приклади природних джерел світла - це Сонце та інші зірки, блискавка, комахи, що світяться, і рослини. Штучні джерела світла – це свічка, лампа, пальник та багато інших.

У будь-якому джерелі світла при випромінюванні витрачається енергія.

Сонце випромінює світло завдяки енергії від ядерних реакцій, що відбуваються в його надрах.

Гасова лампа перетворює на світло енергію, що виділяється при згорянні гасу.

Відображення світла

Людина бачить джерело світла, коли промінь, що виходить із цього джерела, потрапляє в око. Якщо тіло не є джерелом, то око може сприймати промені від будь-якого джерела, відбиті цим тілом, тобто, що впали на поверхню цього тіла і змінили при цьому напрям подальшого поширення. Тіло, що відбиває промені, стає джерелом відбитого світла.

Промені, що впали на поверхню тіла, змінюють напрямок подальшого поширення. При відображенні світло повертається в те ж середовище, з якого воно впало на поверхню тіла. Тіло, що відбиває промені, стає джерелом відбитого світла.

Коли ми чуємо це слово "віддзеркалення", перш за все, нам згадується дзеркало. У побуті найчастіше використовуються плоскі дзеркала. За допомогою плоского дзеркала можна провести простий досвід, щоб встановити закон, яким відбувається відображення світла. Поставимо освітлювач на аркуш паперу, що лежить на столі, таким чином, щоб тонкий пучок світла лежав у площині столу. В цьому випадку світловий пучок ковзатиме по поверхні аркуша паперу, і ми його зможемо бачити.

Встановимо вертикально по дорозі тонкого світлового пучка плоске дзеркало. Пучок світла відіб'ється від нього. Можна переконатися, що відбитий пучок, як і падаючий на дзеркало, ковзає по паперу в площині столу. Зазначимо олівцем на аркуші паперу взаємне розташуванняобох світлових пучків та дзеркала. В результаті отримаємо схему проведеного досвіду. Кут між падаючим променем і перпендикуляром, відновленим до поверхні, що відбиває в точці падіння, в оптиці прийнято називати кутом падіння. Кут між тим же перпендикуляром та відбитим променем – це кут відбиття. Результати досвіду такі:

1. Падаючий промінь, відбитий промінь і перпендикуляр до поверхні, що відбиває, відновлений в точці падіння, лежать в одній площині.
2. Кут падіння дорівнює куту відбиття. Ці два висновки є законом відображення.

Дивлячись на плоске дзеркало, ми бачимо зображення предметів, які розташовані перед ним. Зображення ці точно повторюють зовнішній виглядпредметів. Здається, що ці предмети-двійники розташовані за поверхнею дзеркала.

Розглянемо зображення точкового джерела у плоскому дзеркалі. Для цього довільно проведемо від джерела кілька променів, побудуємо відповідні їм відбиті промені і потім добудуємо продовження відбитих променів за площину дзеркала. Всі продовження променів перетнуться за площиною дзеркала в одній точці: ця точка є зображення джерела.

Оскільки у зображенні сходяться не самі промені, а лише їх продовження, насправді зображення в цій точці немає: нам тільки здається, що з цієї точки виходять промені. Подібне зображення прийнято називати уявним.

Заломлення світла

Коли світло досягає поділу двох середовищ, частина його відбивається, інша частина проходить крізь кордон, переломлюючись при цьому, тобто, змінюючи напрямок подальшого поширення.

Монета, занурена у воду, здається нам більшою порівняно з тим, коли вона просто лежить на столі. Олівець або ложка, поміщені в склянку з водою, бачаться нам надламаними: частина, що у воді, здається піднятою і трохи збільшеною. Ці та багато інших оптичних явищ пояснюються заломленням світла.

Заломлення світла пов'язані з тим, що у різних середовищах світло поширюється з різною швидкістю.

Швидкість поширення світла в тому чи іншому середовищі характеризує оптичну щільність даного середовища: чим вища швидкість світла в даному середовищі, тим менша її оптична щільність.

Як зміниться кут заломлення при переході світла з повітря у воду та при переході з води в повітря? Досліди показують, що при переході з повітря у воду кут заломлення виявляється меншим, ніж кут падіння. І навпаки: при переході з води в повітря кут заломлення виявляється більшим за кут падіння.

З дослідів із заломлення світла стали очевидними два факти: 1. Падаючий промінь, заломлений промінь і перпендикуляр до межі розділу двох середовищ, відновлений у точці падіння, лежать в одній площині.

1. При переході з оптично більш щільного середовища в оптично менш щільну кут заломлення більше кута падіння.При переході з оптично менш щільного середовища в оптично більш щільну кут заломлення менше кута падіння.

Цікаве явище можна спостерігати, якщо поступово збільшувати кут падіння під час переходу світла в оптично менш щільне середовище. Кут заломлення в цьому випадку, як відомо, більше кута падіння, і зі збільшенням кута падіння, кут заломлення також буде збільшуватися. При деякому значенні кута падіння кут заломлення дорівнюватиме 90о.

Поступово будемо збільшувати кут падіння при переході світла в оптично менш щільне середовище. Зі збільшенням кута падіння, кут заломлення також збільшуватиметься. Коли кут заломлення стане рівним дев'яносто градусів, заломлений промінь не переходить у друге середовище з першого, а ковзає в площині межі поділу цих двох середовищ.

Таке явище називають повним внутрішнім відбитком, а кут падіння, у якому воно відбувається – граничним кутом повного внутрішнього відбитку.

Явище повного внутрішнього відбиття широко використовується у техніці. На цьому явищі засноване застосування гнучких оптичних волокон, якими проходять світлові промені, багаторазово відбиваючись від стінок.

Світло не виходить за межі волокна внаслідок повного внутрішнього відбиття. Простіший оптичний пристрій, в якому використовується повне внутрішнє відображення, - це оборотна призма: вона перевертає зображення, змінюючи місцями промені, що входять до неї.

Зображення у лінзах

Лінзу, товщина якої мала порівняно з радіусами сфер, що утворюють поверхні цієї лінзи, називають тонкою. Надалі ми розглядатимемо лише тонкі лінзи. На оптичних схемах тонкі лінзи зображують як відрізків зі стрілками на кінцях. Залежно від напрямку стрілок, на схемах розрізняють лінзи, що збирають і розсіюють.

Розглянемо, як проходить крізь лінзи пучок променів, паралельних головній оптичній осі. Пройшовши крізь

лінзу, що збирає, промені збираються в одній точці. Пройшовши крізь лінзу, що розсіює, промені розходяться в різні сторони таким чином, що всі їх продовження сходяться в одній точці, що лежить перед лінзою.

Точка, в якій збираються після заломлення в лінзі, що збирає, промені, паралельні головній оптичній осі, називається головним фокусом лінзи-F.

У лінзі, що розсіює, промені, паралельні її головній оптичній осі, розсіюються. Точка, в якій збираються продовження заломлених променів, лежить перед лінзою і називається головним фокусом лінзи, що розсіює.

Фокус лінзи, що розсіює, виходить на перетині не самих променів, а їх продовжень, тому він уявний, на відміну від збираючої, у якої фокус дійсний.

У лінзи два головні фокуси. Обидва вони лежать на рівних відстанях від оптичного центру лінзи на її головній оптичній осі.

Відстань від оптичного центру лінзи до фокусу називається фокусною відстанню лінзи. Чим сильніше лінза змінює напрямок променів, тим меншим виходить її фокусна відстань. Тому оптична сила лінзи обернено пропорційна її фокусній відстані.

Оптичну силу, як правило, позначають буквою "ДЕ", та вимірюють у діоптріях. Наприклад, виписуючи рецепт на окуляри, вказують, скільки діоптрій повинна становити оптична сила правої та лівої лінз.

діоптрію (дптр) – це оптична сила лінзи, фокусна відстань якої становить 1м. Оскільки у збираючих лінз фокуси дійсні, а у розсіюючих – уявні, то умовилися вважати оптичну силу лінз, що збирають позитивною величиною, а оптичну силу розсіюючих лінз – негативною

Хто встановив закон відображення світла?

Для XVI століття оптика була ультрасучасною наукою. Зі скляної кулі, наповненої водою, якою користувалися як фокусуючою лінзою, виникло збільшувальне скло, а з нього мікроскоп і підзорна труба. Найбільшій у ті часи морській державі Нідерландам були потрібні хороші підзорні труби, щоб заздалегідь розглянути небезпечний берег або вчасно піти від ворога. Оптика забезпечувала успіх та надійність навігації. Тому саме в Нідерландах багато вчених займалися нею. Голландець Віллеброрд, Снель ван Ройєн, що іменував себе Снелліусом (1580 - 1626), спостерігав (що, втім, бачили і багато хто до нього), як тонкий промінь світла відбивається в дзеркалі. Він просто виміряв кут падіння і кут відбиття променя (що до нього не робив ніхто) і встановив закон: кут падіння дорівнює куту відбиття.

Джерело. Дзеркальний світ. Гільде Ст - М.: Світ, 1982. с. 24.

Чому алмази цінують так високо?

Очевидно, людина особливо високо цінує все те, що не піддається чи важко піддається змінам. У тому числі й дорогоцінні металита каміння. Стародавні греки назвали алмаз "адамас" - непереборний, чим висловили своє особливе ставлення до цього каменю. Звичайно, у неограненого каміння (алмази теж не гранили) найбільш очевидними властивостями були твердість і блиск.

Алмази вирізняються високим показником заломлення; 2,41 – для червоного кольору та 2,47 – для фіолетового (для порівняння достатньо сказати, що показник заломлення води 1,33, а скла залежно від сорту – від 1,5 до 1,75).

Біле світло складається з кольорів спектру. І коли його промінь переломлюється, кожен із складових кольорових променів відхиляється по-різному, він ніби розщеплюється на кольори веселки. Ось чому в алмазі спостерігається "гра квітів".

Стародавніх греків, безперечно, захоплювало і це. Мало того, що камінь винятковий за блиском та твердістю, він має ще й форму одного з "досконалих" тіл Платона!

Досвіди

Досвід з оптики №1

Поясніть потемніння бруска з дерева після його змочування.

Обладнання: посуд з водою, дерев'яний брусок.

Поясніть коливання тіні нерухомого предмета під час проходження світла через повітря над свічкою, що горить.Обладнання: штатив, кулька на нитки, свічка, екран, проектор.

На лопаті вентилятора наклейте кольорові шматочки паперу і поспостерігайте як відбувається додавання кольорів при різних режимах обертання. Поясніть явище, що спостерігається.

ДОСВІД №2

За інтерференцією світла.

Проста демонстрація поглинання світла водяним розчином барвника

Вимагає для своєї підготовки лише шкільного освітлювача, склянки з водою та білого екрану. Барвники можуть бути найрізноманітнішими, в тому числі і флюоресцентними.

Учні з великим інтересом спостерігають зміну забарвлення пучка білого світла в міру поширення його в фарбнику. Несподіваним для них виявляється колір пучка, що вийшов з розчину. Оскільки світло сфокусоване лінзою освітлювача, забарвлення плями на екрані визначається відстанню між склянкою з рідиною та екраном.

Прості досліди з лінзами. (ДОСВІД №3)

Що станеться із зображенням предмета, одержуваного за допомогою лінзи, якщо частина лінзи розбилася і зображення отримують за допомогою частини, що залишилася?

Відповідь. Зображення вийде тому ж місці, де воно виходило з допомогою цілої лінзи, та її освітленість буде менше, т.к. менша частина променів, що вийшли з предмета, дійде його зображення.

Покладіть на стіл освітлений Сонцем (або потужною лампою) маленький блискучий предмет, наприклад, кулька від підшипника, або болтик від комп'ютера і подивіться на нього крізь крихітну дірочку у листку фольги. Будуть чудово видно різнокольорові кільця, або овали. Що за явище спостерігатиметься? Відповідь. Дифракція.

Прості досліди з кольоровим склом.(ДОСВІД №4)

На білому аркуші паперу напишіть червоним фломастером або олівцем "відмінно" та зеленим фломастером - "добре". Візьміть два осколки пляшкового скла - зелене та червоне.

(Увага! будьте обережні, об краї осколків можна поранитися!)

Через яке скло треба дивитися, щоб побачити оцінку "відмінно"?

Відповідь. Потрібно дивитися через зелене скло. При цьому напис буде видно чорним на зеленому тлі паперу, оскільки червоне світло напису "відмінно" не пропускається зеленим склом. При розгляданні через червоне скло червоний напис не буде видно на червоному тлі паперу.

ДОСВІД №5: Спостереження явища дисперсії

Відомо, що при пропущенні вузького пучка білого світла через скляну призму на екрані, встановленому за призмою, можна спостерігати райдужну смужку, яка називається дисперсійним (або призматичним) спектром. Спектр цей спостерігається і тоді, коли джерело світла, призму та екран поміщають у замкнуту посудину, з якої відкачено повітря.

Результати останнього досвіду показують, що є залежність абсолютного показника заломлення скла від частоти світлових хвиль. Це спостерігається у багатьох речовинах і називається дисперсією світла. Існують різні досліди для ілюстрації явища дисперсії світла. На малюнку представлений один із варіантів його проведення.

Явище дисперсії світла було відкрито Ньютоном і вважається одним із найважливіших його відкриттів. На надгробному пам'ятнику, поставленому 1731 року, зображені постаті юнаків, які у руках емблеми найважливіших відкриттів Ньютона. У руках одного з юнаків - призму, а в написі на пам'ятнику є такі слова: "Він досліджував відмінність світлових променів і проявляються при цьому різні властивості кольорів, чого раніше ніхто не підозрював."

ДОСВІД №6: Чи є у дзеркала пам'ять?

Як поставити плоске дзеркало на намальований прямокутник, щоб вийшло зображення: трикутника, чотирикутника, п'ятикутника.Обладнання: плоскі дзеркало, аркуш паперу з боку звернено на ньому квадрат.

ПИТАННЯ

Прозоре оргскло стає матовим, якщо його поверхню потерти наждачним папером. Це скло знову стає прозорим, якщо його потерти.Чим?

На шкалі діафрагми об'єктива наносяться числа, рівні відношенню фокусної відстані до діаметра отвору: 2; 2,8; 4,5; 5; 5,8 і т. д. Як зміниться час витримки зйомки, якщо діафрагму перенести на більший поділ шкали?

Відповідь. Чим більше число діафрагмування, позначене на шкалі, тим освітленість зображення менше, а потрібна при фотографуванні витримка більше.

Найчастіше об'єктиви фотоапаратів складаються з кількох лінз. Світло, проходячи через об'єктив, частково відбивається від поверхонь лінз. До яких дефектів це призводить під час зйомки?Відповідь

При зйомці снігових рівнин і водних поверхонь у сонячні дні рекомендується застосовувати сонячну бленду, яка є зачорненою всередині циліндричною або конічною трубкою, що одягається на
об'єктив. Яке призначення бленди?Відповідь

Щоб світло не відбивалося всередині об'єктива, на поверхню лінз наносять найтоншу прозору плівку близько десятитисячних часток міліметра. Такі об'єктиви називають просвітленими. На якому фізичному явищі ґрунтується просвітлення об'єктива? Поясніть, чому об'єктиви не відображають світло.Відповідь.

Питання для форуму

Чому чорний оксамит здається набагато темнішим, ніж чорний шовк

Чому біле світло, пройшовши крізь шибку, не розкладається на складові?Відповідь.

Бліц

1. Як називаються окуляри без дужок? (Пенсне)

2. Що видає орла під час полювання? (Тінь.)

3. Чим відомий художник Куїнжі? (Умінням зображати прозорість повітря та місячного світла)

4. Як називаються лампи, що висвітлюють сцену? (Софіти)

5. Дорогоцінний камінь блакитного чи зеленого кольору?(Бірюза)

6. Вкажіть, у якій точці є риба у воді, якщо рибалка бачить її в точці А.

Бліц

1. Чого в скриню не сховаєш? (Промінь світла)

2. Якого кольору біле світло? (Біле світло складається з ряду різнокольорових променів: червоного, оранжевого, жовтого, зеленого, блакитного, синього, фіолетового)

3. Що більше: хмара чи тінь від неї? (Хмара відкидає конус повної тіні, що звужується до землі, висота якого через значні розміри хмари велика. Тому тінь хмари мало відрізняється за розмірами від самої хмари)

4. Ти за нею, вона від тебе, ти від неї, вона за тобою. Що це таке? (Тінь)

5. Видно, а не дійдеш. Що це? (Горизонт)

Оптичні ілюзії.

Вам не здається, що чорні та білі смуги рухаються у протилежних напрямках? Якщо ви нахилятимете голову - то вправо, то вліво - напрям обертання теж змінюється.

Нескінченні сходи, що ведуть догори.

Сонце та око

не будь подібний до Сонця очей,

Не зміг би Сонце побачити...В.Гете

Зіставлення ока і Сонця так само старе, як і сам людський рід. Джерело такого зіставлення – не наука. І в наш час поряд з наукою, одночасно з картиною явищ, розкритою і поясненою новим природознавством, продовжує побутувати світ уявлень дитини і первісної людини і, навмисно або ненавмисно, наслідує світ поетів. У цей світ варто іноді зазирнути як до одного з можливих витоків наукових гіпотез. Він дивовижний і казковий; у цьому світі між явищами природи сміливо перекидаються мости-зв'язки, про які іноді наука ще не підозрює. В окремих випадках ці зв'язки вгадуються правильно, іноді вони докорінно помилкові і просто безглузді, але завжди вони заслуговують на увагу, оскільки ці помилки нерідко допомагають зрозуміти істину. Тому і до питання зв'язку ока і Сонця повчально підійти спочатку з погляду дитячих, первісних і поетичних уявлень.

Граючи «у хованки», дитина дуже часто вирішує сховатися несподіваним чином: він заплющує очі або заплющує їх руками, будучи впевнений, що тепер його ніхто не побачить; йому зір ототожнюється зі світлом.

Ще дивовижніше, втім, збереження такого ж інстинктивного змішування зору та світла у дорослих. Фотографи, тобто люди дещо досвідчені в практичній оптиці, нерідко ловлять себе на тому, що заплющують очі, коли при зарядженні або прояві платівок потрібно ретельно стежити, щоб світло не проникало в темну кімнату.

Якщо уважно прислухатися до того, як ми говоримо, до наших власних слів, то й тут одразу виявляються сліди такої самої фантастичної оптики.

Не помічаючи цього, люди кажуть: "очі засяяли", "сонце визирнуло", "зірки дивляться".

У поетів перенесення зорових уявлень на світило і, навпаки, приписування очам властивостей джерел світла - звичайнісінький, можна сказати, обов'язковий прийом:

Зірки ночі,

Як обвинувальні очі,

За ним глузливо дивляться.

Його очі сяють.

А.С.Пушкін.

З тобою на зірки ми дивилися,

Вони на нас. Фет.

Як Вас бачить риба?

Через заломлення світла рибалка бачить рибу не там, де вона знаходиться насправді.

Народні прикмети

Вступ

Безперечно, все наше знання починається з дослідів.
(Кант Еммануїл. Німецький філософ 1724-1804р.г)

Фізичні досліди у цікавій формі знайомлять учнів із різноманітними застосуваннями законів фізики. Досліди можна використовувати на уроках для привернення уваги учнів до явища, що вивчається, при повторенні та закріпленні навчального матеріалу, на фізичних вечорах. Цікаві досліди поглиблюють та розширюють знання учнів, сприяють розвитку логічного мислення, прищеплюють інтерес до предмета.

У цій роботі описано 10 цікавих дослідів, 5 демонстраційних експериментівіз використанням шкільного обладнання. Авторами робіт є учні 10 класу МОУ ЗОШ № 1 п. Забайкальськ, Забайкальського краю – Чугуївський Артем, Лаврентьєв Аркадій, Чипізубов Дмитро.Діти самостійно проробили дані досліди, узагальнили результати та представили їх у вигляді даної роботи

Роль експерименту у науці фізики

Про те, що фізика наука молода
Сказати безперечно, тут не можна
І в давнину науку пізнаючи,
Прагнули осягати її завжди.

Мета навчання фізики конкретна,
Вміти практично всі знання застосовувати.
І важливо пам'ятати – роль експерименту
Повинна на першому місці встояти.

Вміти планувати експеримент та виконувати.
Аналізувати та до життя долучати.
Будувати модель, гіпотезу висунути,
Нових вершин прагнути досягти

Закони фізики ґрунтуються на фактах, встановлених досвідченим шляхом. Причому нерідко тлумачення тих самих фактів змінюється під час історичного розвитку фізики. Факти накопичуються внаслідок спостережень. Але при цьому лише ними обмежуватись не можна. Це лише перший крок до пізнання. Далі йде експеримент, вироблення понять, що допускають якісні характеристики. Щоб зі спостережень зробити загальні висновки, з'ясувати причини явищ, потрібно встановити кількісні залежності між величинами. Якщо така залежність виходить, то знайдено фізичний закон. Якщо знайдено фізичний закон, то немає потреби ставити в кожному окремому випадку досвід, достатньо виконати відповідні обчислення. Вивчивши експериментально кількісні зв'язки між величинами, можна виявити закономірності. За підсумками цих закономірностей розвивається загальна теорія явищ.

Отже, без експерименту може бути раціонального навчання фізиці. Вивчення фізики передбачає широке використання експерименту, обговорення особливостей його постановки та результатів, що спостерігаються.

Цікаві досліди з фізики

Опис дослідів проводився з використанням наступного алгоритму:

1. Назва досвіду
2. Необхідні для досвіду прилади та матеріали
3. Етапи проведення досвіду
4. Пояснення досвіду

Досвід №1 Чотири поверхи

Прилади та матеріали: келих, папір, ножиці, вода, сіль, червоне вино, олія, фарбований спирт.

Етапи проведення досвіду

Спробуємо налити в склянку чотири різні рідини так, щоб вони не змішалися і стояли одна над одною на п'ять поверхів. Втім, нам зручніше буде взяти не склянку, а вузький бокал, що розширюється до верху.

1. Налити на дно келиха солоною підфарбованою водою.
2. Згорнути з паперу "Фунтик" і загнути його кінець під прямим кутом; кінчик його відрізати. Отвір у “Фунтиці” має бути завбільшки з шпилькову головку. Налити у цей ріжок червоного вина; тонкий струмок повинен витікати з нього горизонтально, розбиватися об стінки келиха і по ньому стікати на солону воду.
   Коли шар червоного вина по висоті зрівняється із висотою шару підфарбованої води, припинити лити вино.
3. З другого ріжка налий так само в келих соняшникової олії.
4. З третього ріжка налити шар фарбованого спирту.

Малюнок 1

Ось і вийшло у нас чотири поверхи рідин в одному келиху. Всі різного кольору та різної щільності.

Пояснення досвіду

Рідини в бакалеї розташувалися в наступному порядку: підфарбована вода, червоне вино, олія, підфарбований спирт. Найважчі – внизу, найлегші – вгорі. Найбільша щільність у солоної води, найменша у підфарбованого спирту.

Досвід № 2 Дивовижний свічник

Прилади та матеріали: свічка, цвях, склянка, сірники, вода.

Етапи проведення досвіду

Чи не так, дивовижний свічник – склянка води? А цей свічник зовсім непоганий.

Малюнок 2

1. Обтяжити кінець свічки цвяхом.
2. Розрахувати величину цвяха так, щоб свічка вся поринула у воду, тільки гніт і кінчик парафіну повинні виступати над водою.
3. Запалити гніт.

Пояснення досвіду

Дозволь, - скажуть тобі, - через хвилину свічка догорить до води і згасне!

У тому й річ, - відповиш ти, - що свічка з кожною хвилиною коротша. А якщо коротше, значить і легше. Якщо легше, то вона спливе.

І, правда, свічка буде потроху спливати, причому охолоджений водою парафін біля краю свічки танутиме повільніше, ніж парафін, що оточує гніт. Тому навколо гніт утворюється досить глибока вирва. Ця порожнеча, у свою чергу, полегшує свічку, тому наша свічка і догорить до кінця.

Досвід №3 Свічка за пляшкою

Прилади та матеріали: свічка, пляшка, сірники

Етапи проведення досвіду

1. Поставити запалену свічку за пляшкою, а самому стань так, щоб обличчя відстояло від пляшки на 20-30 см.
2. Варто тепер дунути, і свічка згасне, ніби між тобою та свічкою немає жодної перешкоди.

Малюнок 3

Пояснення досвіду

Свічка гасне тому, що пляшка повітрям "Обтікається": струмінь повітря розбивається пляшкою на два потоки; один обтікає її праворуч, а інший – ліворуч; а зустрічаються вони приблизно там, де стоїть полум'я свічки.

Досвід № 4 Змійка, що обертається

Прилади та матеріали: щільний папір, свічка, ножиці.

Етапи проведення досвіду

1. Зі щільного паперу вирізати спіраль, розтягнути її трохи і посадити на кінець вигнутого дроту.
2. Тримати цю спіраль над свічкою у висхідному потоці повітря, змійка обертатиметься.

Пояснення досвіду

Змійка обертається, т.к. відбувається розширення повітря під дією тепла та про перетворення теплої енергії на рух.

Малюнок 4

Досвід №5 Виверження Везувію

Прилади та матеріали: скляна посудина, пляшечка, пробка, спиртова туш, вода.

Етапи проведення досвіду

1. У широку скляну посудину, наповнену водою, поставити пляшечку спиртової туші.
2. У пробці бульбашки має бути невеликий отвір.

Малюнок 5

Пояснення досвіду

Вода має більшу щільність, ніж спирт; вона поступово входитиме в бульбашку, витісняючи звідти туш. Червона, синя або чорна рідина тоненькою цівкою підніматиметься з бульбашки догори.

Досвід № 6 П'ятнадцять сірників на одній

Прилади та матеріали: 15 сірників.

Етапи проведення досвіду

1. Покласти один сірник на стіл, а на нього поперек 14 сірників так, щоб їх головки стирчали догори, а кінці торкалися столу.
2. Як підняти перший сірник, тримаючи його за один кінець, і разом з нею всі інші сірники?

Пояснення досвіду

Для цього потрібно тільки поверх усіх сірників, у улоговину між ними, покласти ще один, п'ятнадцятий сірник

Малюнок 6

Досвід № 7 Підставка для каструлі

Прилади та матеріали: тарілка, 3 виделки, кільце для серветки, каструля.

Етапи проведення досвіду

1. Поставити три вилки у кільце.
2. Поставити на цю конструкцію тарілку.
3. На підставку поставити каструлю із водою.

Малюнок 7

Малюнок 8

Пояснення досвіду

Цей досвід пояснюється правилом важеля та стійкою рівновагою.

Малюнок 9

Досвід №8 Парафіновий двигун

Прилади та матеріали: свічка, спиця, 2 склянки, 2 тарілки, сірники.

Етапи проведення досвіду

Щоб зробити це двигун, нам не потрібно ні електрики, ні бензину. Нам потрібно для цього лише... свічка.

1. Розжарити спицю і встромити її головками в свічку. Це буде вісь нашого двигуна.
2. Покласти свічку спицею на краї двох склянок та врівноважити.
3. Запалити свічку з обох кінців.

Пояснення досвіду

Крапля парафіну впаде в одну з тарілок, підставлених під кінці свічки. Рівновага порушиться, інший кінець свічки перетягне і опуститься; при цьому з нього стіче кілька крапель парафіну, і він стане легшим першого кінця; він піднімається до верху, перший кінець опуститься, упустить краплю, стане легше, і наш мотор почне працювати на повну силу; поступово коливання свічки збільшуватимуться дедалі більше.

Малюнок 10

Досвід №9 Вільний обмін рідинами

Прилади та матеріали: апельсин, келих, червоне вино чи молоко, воду, 2 зубочистки.

Етапи проведення досвіду

1. Обережно розрізати апельсин навпіл, очистити так, щоб шкірка знялася цілою філіжанкою.
2. Проткнути в дні цієї чашки два отвори поряд і покласти в келих. Діаметр чашки повинен бути трохи більшим за діаметр центральної частини келиха, тоді чашка утримається на стінках, не падаючи на дно.
3. Опустити апельсинову філіжанку в посудину на одну третину висоти.
4. Налити апельсинову кірку червоного вина або підфарбованого спирту. Воно проходитиме через дірку, доки рівень вина не дійде до дна філіжанки.
5. Потім налити води майже до краю. Можна побачити, як струмінь вина піднімається через один з отворів до рівня води, тим часом як вода, більш важка, пройде через інший отвір і опускатиметься до дна келиха. За кілька хвилин вино опиниться на вершині, а вода внизу.

Досвід №10 Співуча чарка

Прилади та матеріали: тонка чарка, вода.

Етапи проведення досвіду

1. Наповнити чарку водою та витерти краї чарки.
2. Змоченим пальцем потерти в будь-якому місці чарки, вона заспіває.

Малюнок 11

Демонстраційні експерименти

1. Дифузія рідин та газів

Дифузія (від латів. diflusio - поширення, розтікання, розсіювання), перенесення частинок різної природи, зумовлене хаотичним тепловим рухом молекул (атомів). Розрізняють дифузію в рідинах, газах та твердих тілах

Демонстраційний експеримент «Спостереження дифузії»

Прилади та матеріали: вата, нашатирний спирт, фенолфталеїн, установка для спостереження дифузії.

Етапи проведення експерименту

1. Візьмемо два шматочки ватки.
2. Змочимо один шматочок ватки фенолфталеїном, інший - нашатирним спиртом.
3. Наведемо гілки на дотик.
4. Спостерігається фарбування ваток у рожевий колір внаслідок явища дифузії.

Малюнок 12

Малюнок 13

Малюнок 14

Явище дифузії можна поспостерігати за допомогою спеціальної установки

1. Наллємо в одну з колб нашатирний спирт.
2. Змочимо шматочок вати фенолфталеїном і покладемо зверху в колбочку.
3. Через деякий час спостерігаємо фарбування ватки. Цей експеримент демонструє явище дифузії з відривом.

Малюнок 15

Доведемо, що явище дифузії залежить від температури. Що температура, то швидше протікає дифузія.

Малюнок 16

Для демонстрації цього досвіду візьмемо дві одинові склянки. В одну склянку наллємо холодної води, в іншу – гарячою. Додамо в склянки мідний купорос, спостерігаємо, що у гарячій воді мідний купорос розчиняється швидше, що засвідчує залежність дифузії від температури.

Малюнок 17

Малюнок 18

2. Сполучені судини

Для демонстрації сполучених судин візьмемо ряд судин різної форми, з'єднаних у нижній частині трубками.

Малюнок 19

Малюнок 20

Наливатимемо рідину в один з них: ми зараз же виявимо, що рідина перетіче по трубках в інші судини і встановиться у всіх судинах на одному рівні.

Пояснення цього досвіду ось у чому. Тиск на вільних поверхнях рідини в судинах те саме; воно дорівнює атмосферному тиску. Таким чином, всі вільні поверхні належать одній і тій же поверхні рівня і, отже, повинні знаходитися в одній горизонталі плої верхня кромка судини: інакше чайник не можна буде налити доверху.

Малюнок 21

3.Куля Паскаля

Куля Паскаля – це прилад призначений для демонстрації рівномірної передачі тиску, що виробляється на рідину або газ у закритій посудині, а також підйому рідини за поршнем під впливом атмосферного тиску.

Для демонстрації рівномірної передачі тиску, що виробляється на рідині в закритій посудині, необхідно, використовуючи поршень, набрати посудину води і щільно насадити на патрубок кулю. Всуваючи поршень у посудину, продемонструвати витікання рідини з отворів у кулі, звернувши увагу на рівномірне витікання рідини в усіх напрямках.