فصل 5 ( شکست نور )
5-1 شکست نور
پدیده های جالبی مانند رنگین کمان، سراب و ... با وجود این که جالب هستند، اما به سبب تکرار زیاد برای دانش آموزان بی اهمیت شده است و به عنوان مثال های اولیه درس شکست، چندان جالب به نظر نمی رسد. برای شروع این درس، ترتیب کار را تغییر داده و مشاهده ی زیر را ترتیب دهید:مشاهده: عمق واقعی و ظاهری
وسایل لازم: بشر یا ظرف شیشه ای کوچک ، چند عدد سوزن ته گرد، گلسیرین یا یک مایع شفاف و غلیظ دیگر مثل روغن مایع، سه تکه کاغذ سفید یا مقوا، یک تیغه ی شیشه ای ضخیم، مداد
شرح: مقداری گلسیرین درون بشر بریزید. یک سوزن ته گرد را درون آن قرار دهید و بشر را روی کاغذ سفید بگذارید. سوزن دیگری را بیرون بشر، روی کاغذ قراار دهید. از بالا به سوزن‌ها نگاه کنید. سوزن دورن بشر، بالاتر از سوزن دیگر دیده می‌شود. سوزنی را روی کاغذ دیگر بگذارید و به آرامی آن را بالا بیاورید تا جایی که این سوزن را با سوزن ته بشر در یک سطح ببینید.
همین آزمایش را با بشر خالی انجام دهید. چه نتیجه ای می‌گیرید؟
سؤال: چه چیزی باعث می شود تا سوزن ها جا به جا دیده شوند؟
جواب: مایع درون ظرف.
بلافاصله مشاهده ی بعد را انجام دهید:
یک خط پر رنگ روی کاغذ بکشید و تیغه را روی آن قرار دهید. در کنار تیغه خط دیگر ی مشابه خط اول رسم کنید. از بالا به خطوط نگاه کنید.
باز هم خط زیر شیشه بالاتر به نظر می‌رسد.
سؤال: این بار چه چیز باعث بالا آمدن خط شده است؟ شیشه.
سؤال: چه چیز باعث می‌شود که ما اجسام را ببینیم؟
جواب: پرتوهایی که از اجسام به چشم ما می‌رسند.
پس تیغه ی شیشه ای یا مایع درون ظرف، روی این پرتوها اثر می‌گذارند و باعث می شوند تا ما اجسام را از پشت آن ها نزدیک تر ببینیم.
در واقع وقتی نور از یک محیط وارد محیط دیگر می شود، مسیر آن تغییر می کند.این پدیده را شکست نور می گوییم. علت جا به جا دیده شدن خط و سوزن نیز همین پدیده می باشد. نور بعد از شکسته شدن وارد چشم می شود. چشم امتداد پرتویی را که از سوزن یا خط به آن رسیده است را دنبال می کند و انتهای پرتو را در مکانی بالاتر از مکان واقعی جسم می بیند و در نتیجه به نظر می رسد که سوزن یا خط در این مکان قرار دارند.
اکنون مشاهده ی اول را به صورت آزمایش در کلاس انجام دهید:
آزمایش: عمق واقعی و ظاهری
وسایل لازم: بشر یا ظرف شیشه ای کوچک، چند عدد سوزن ته گرد، گلسیرین یا یک مایع شفاف و غلیظ دیگر مثل روغن مایع، دو تکه کاغذ سفید یا مقوا
شرح: وسایل لازم را در اختیار گروه‌ها قرار دهید و از هر گروه بخواهید با اندازه گیری عمق واقعی و عمق ظاهری مایع، نسبت عمق واقعی به عمیق ظاهری یا همان نسبت فاصله ی سوزن بیرون مایع از سطح مایع به فاصله ی سوزن دورن مایع از سطح مایع را اندازه بگیرند. هر گروه باید 3 بار نسبت فوق را حساب کند و میانگین را به شما اعلام کند. ارتفاع آب در بشر و نسبت به دست آمده ی هر گروه را روی تخته بنویسید. توجه دانش آموزان را به این که اعداد تقریباً ثابت هستند و ارتباطی به ارتفاع آب ندارند، جلب کنید. توضیح دهید که این نسبت را ضریب شکست مایع می‌نامیم.
حال به ابتدای فصل بازگردید. " آزمایش کنید 1 " را به صورت مشاهده در کلاس انجام دهید. ( اگر فرصت کافی دارید، اجازه دهید دانش اموزان آن را آزمایش کنند. درس خود را با توضیح قوانین شکست نور کامل کنید. بعد از حل تمرین های لازم، صفحات 126 و 127 کتاب را تدریس کنید تا رابطه ی میان عمق واقعی و ظاهری و فرمول های ضریب شکست، به خوبی مشخص شود.
مشاهده ی زیر می تواند برای دانش آموزان بسیار جالب باشد.
مشاهده:
وسایل لازم: یک بشر 500cc ، یک بشر 50cc ، روغن مایع
شرح: مقداری روغن درون بشر بزرگ بریزید و بشر کوچک تر را به آرامی در آن قرار دهید.
توضیح: ضریب شکست روغن مایع با ضریب شکست شیشه برابر است. پس پرتوهای نور هنگام عبور از مرز روغن - شیشه تغییری نمی کنند ( شکسته نمی شوند ). به همین علت دیگر نمی توانیم شیشه را درون روغن تشخیص دهیم. در صنعت از این روش برای به دست آوردن ضریب شکست جامدات بلوری گران قیمت مانند یاقوت و الماس که شکل هندسی ساده ای ندارند، استفاده می‌کنند. یعنی بلور را در یک مایع می‌اندازند و با تغییر ضریب شکست مایع به روش تغییر غلظت یا گرم کردن و سرد کردن آن، سعی می‌کنند که بلور در مایع نا پدید شود ( یعنی ضریب شکست آن ها با هم برابر شود ). سپس ضریب شکست مایع را اندازه می‌گیرند و به این ترتیب ضریب شکست بلور مورد نظر به دست می اید.
بخش 5-4 و 5-5 و 5-6
این بخش را مانند کتاب، پیش ببرید. فقط از نشان دادن بازتاب کلی و تجزیه ی نور در منشور غافل نشوید. در قسمت فن آوری و کاربرد هم اگر تار نوری در اختیار ندارید، می‌توانید به کمک یک شلنگ پلاستیکی شفاف آن را شبیه سازی کنید. به این ترتیب که شلنگ را از آب پر کنید و دو سر آن را ببندید و سپس روی یک صفحه ی چوبی با کمک چند میخ یا سوزن آن را شکل دهید. اتاق را تاریک کنید و پرتو لیزر را از یک سو به آن بتابانید و خروج آن از سر دیگر را به دانش آموزان نشان دهید.5-7 : عدسی ها
روش تدریس مبحث عدسی بسیار شبیه آینه های کروی است. پس خوب است به همان صورت با مشاهده آغاز شود و با کمک برگه های فعالیت دانش آموز، و پس از آن با تمرین های زیاد، پیش رود.مشاهده: عدسی همگرای مایع
وسایل لازم: بالن ته گرد، آب، کاغذ، شمع
شرح: بالن را از آب پر کنید. مقابل آن و در فاصله ی 50 سانتی متری، شمعی روشن کنید و سعی کنید در طرف دیگر بالن، کاغذی را به جلو و عقب حرکت دهید تا تصویر حقیقی شمع روی کاغذ تشکیل شود.
ابتدا می‌توانید با کمک چراغ رویتر و دسته پرتوهای موازی، فاصله ی کانونی عدسی مایع را پیدا کنید، و سپس به سراغ تشکیل تصویر بروید.
ادامه ی کارها را مطابق کتاب و طرح درس آینه های کروی پیش ببرید.
برای مبحث چشم و معایب آن هم می‌توانید آزمایشی شبیه مشاهده ی بالا ترتیب دهید.
یک عدسی همگرای کوچک جلوی بالن پر از آب قرار دهید، اگر تصویر روی سطح بالن، مقابل عدسی تشکیل شد، چشم شما سالم است. و اگر درون یا بیرون بالن تشکیل شد، چشمی که ساخته اید به ترتیب نزدیک بین و دوربین می‌باشد که می‌توانید آن را به کمک عدسی های واگرا یا همگرایی که در آزمایشگاه دارید، تصحیح کنید.
مشاهده ای مانند شکل های زیر ترتیب دهید. در این جا آب درون گیلاس یا بالن مانند عدسی همگرا عمل می کند و تصویری حقیقی اما وارونه از کاغذ های رنگی به دست می‌دهد. این تصویر در زمینه ی اصلی، اشکال جالبی مانند شکل‌ها ی زیر پدید می‌آورد.
 |  |
نویسنده: نازنین حسن نیا
