СТЕРЛИТАМАКСКИЙ ФИЛИАЛ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

СТЕРЛИТАМАКСКИЙ ФИЛИАЛ
ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра общей физики
Согласовано
Председатель УМК факультета
Касимов Р.А.
дисциплины
Утверждено
на заседании кафедры
протокол №
от
Зав. кафедрой
Биккулова Н.Н.
Учебно-методический комплекс
Общий физический практикум (оптика)
базовая часть профессионального цикла (Б3.Б.10)
цикл дисциплины и его часть (базовая, вариативная, дисциплина по выбору)
Направление подготовки
011200 физика
наименование ООП ВПО направления подготовки или специальности с указанием кода
Профиль(и) подготовки
Фундаментальная физика
Разработчик (составитель) УМК
д.ф.-м.н., профессор Биккулова Н.Н.
ученая степень, ученое звание, ФИО, подпись
Стерлитамак 2012
дата
Содержание
1.
2.
3.
Место дисциплины в структуре основной образовательной программы..3
Цели освоения дисциплины………………………………………...………3
Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения
дисциплины (модуля)………………………………………………………..3
4. Рабочая программа учебной дисциплины………………………………….5
5. Образовательные технологии……………………………………………...12
6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
(модуля) …………………………………………………………………….12
а) основная литература
б) дополнительная литература
в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы ..
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля)………...13
8. Методические рекомендации (материалы) для преподавателя…………13
9. Методические указания для студентов…………………………………...13
10. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов...14
11. Контрольно-оценочные материалы……………………………………….15
12. Рейтинг-планы дисциплины по семестрам……………………………….27
2
1. Место дисциплины
программы
в
структуре
основной
образовательной
Дисциплина «Общая физика (оптика)» относится к базовой части
профессионального цикла (Б3.Б.10).
Для освоения дисциплины «Общая физика (оптика)» используются
знания, умения и виды деятельности, сформированные в процессе изучения
предметов «Математика», «Физика» на предыдущем уровне образования, а
также студентами в ходе изучения дисциплин: «Математический анализ»,
«Дифференциальные уравнения». Освоение данной дисциплины является
необходимой основой для изучения таких дисциплин, как «Теоретическая
физика», «Электрорадиотехника», «Астрофизика».
2. Цели освоения дисциплины
Цель дисциплины - формирование систематизированных знаний в
области общей и экспериментальной физики, проведения учебных и научных
экспериментов.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения
дисциплины (модуля)
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих
компетенций:
способностью использовать базовые теоретические знания для решения
профессиональных задач (ПК-1);
способностью применять на практике базовые профессиональные
навыки (ПК-2);
научно-исследовательская деятельность:
способностью эксплуатировать современную физическую аппаратуру и
оборудование (ПК-3).
В результате изучения студент должен:
знать:
- концептуальные и теоретические основы науки - физики, ее место в общей
системе наук и ценностей; историю развития и становления физики, ее
современное состояние;
уметь:
- планировать и осуществлять учебный и научный эксперимент,
организовывать экспериментальную и исследовательскую деятельность;
оценивать результаты эксперимента, готовить отчетные материалы о
проведенной исследовательской работе;
- анализировать информацию по физике из различных источников с разных
точек зрения, структурировать, оценивать, представлять в доступном для
других виде;
3
- приобретать новые знания по физике, используя
информационные и коммуникационные технологии;
владеть:
- методологией исследования в области физики.
.
4
современные
4.
СТЕРЛИТАМАКСКИЙ ФИЛИАЛ
ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине Общая и экспериментальная физика
на
4
семестр
Рабочую программу осуществляют:
лекции
д.ф.-м.н., проф. Биккулова Н.Н.
практические занятия д.ф.-м.н., проф. Биккулова Н.Н.
лабораторные занятия
к.п.н., доц. Шабаев Р.Б.
Зачетных единиц трудоемкости (ЗЕТ)
Учебных часов:
лекций (в т.ч. в интерактивных формах)
семинарских (в т.ч. в интерактивных формах)
практических (в т.ч. в интерактивных
формах)
лабораторных
консультаций
зачет
экзамен
самостоятельная работа студентов
2
72
–
–
КСР
–
5
–
40
–
+
–
32
№
п/п
Тема и содержание
Форма
изучения
материал
ов
(лекции,
практиче
ские
занятия,
семинарс
кие
занятия,
лаборато
рные
работы,
самостоя
тельная
работа)
1
2
3
10
11
Межпредметн
ые связи
Инновационн
ые методы в
обучении
4
5
6
7
8
9
работа в
группе,
дискуссия
Геометрия
Проблемноориентирован
ное обучение,
обучение на
основе
собственного
опыта,
междисципли
нарный
подход,
обучение в
команде,
активность
воспроизведе
ния
Проблемноориентирован
ное обучение,
[1], [2], [3]
Подготовка к
лабораторной
работе №1
2
отчет по
лабораторной
работе
Подготовка к
лабораторной
работе №2
3
отчет по
лабораторной
работе
Кол-во
часов
аудито
р.
работы
Лабораторная
ЛР
работа
№
1.
Определение
показателя
преломления стекла
при
помощи
микроскопа
2
2.
Лабораторная
работа
№
Измерение
2
ЛР
Количество
часов
самостоятельн
ой работы
Интерактивн
ые методы
обучения
Основная и
дополнительн
ая
литература,
рекомендуем
ая студентам
1.
2.
Задания по
самостоятельн
ой работе
студентов с
указанием
литературы,
номеров задач
Форма
контроля
самостоятельн
ой работы
студентов
(коллоквиумы,
контрольные
работы,
компьютерны
е тесты и т.п.)
работа в
группе,
дискуссия
Мат. анализ,
Аналит.
геометрия
6
[1], [2], [3]
показателя
преломления
жидкостей
помощью
рефрактометра
обучение на
основе
собственного
опыта,
междисципли
нарный
подход,
обучение в
команде,
активность
воспроизведе
ния
Проблемноориентирован
ное обучение,
обучение на
основе
собственного
опыта,
междисципли
нарный
подход,
обучение в
команде,
активность
воспроизведе
ния
Проблемноориентирован
ное обучение,
обучение на
основе
собственного
опыта,
междисципли
нарный
с
3.
Лабораторная
ЛР
работа
№
3.
Изучение
тонких
линз
4
работа в
группе,
дискуссия
Мат. анализ,
Аналит.
геометрия
4.
Лабораторная
работа № 4.
Определение
увеличения
микроскопа
ЛР
4
работа в
группе,
дискуссия
Мат. анализ,
Геометрия
7
[1], [2], [3]
Подготовка к
лабораторной
работе №3
3
отчет по
лабораторной
работе
[1], [2], [3]
Подготовка к
лабораторной
работе №4
3
отчет по
лабораторной
работе
5.
Лабораторная
ЛР
работа
№
5.
Определение длины
световой волны с
помощью
колец
ньютона
4
работа в
группе,
дискуссия
Мат. анализ,
Геометрия
6.
Лабораторная
ЛР
работа
№
6.
Измерение длины
световой волны с
помощью
дифракционной
решетки
4
работа в
группе,
дискуссия
Мат. анализ,
Геометрия
подход,
обучение в
команде,
активность
воспроизведе
ния
Проблемноориентирован
ное обучение,
обучение на
основе
собственного
опыта,
междисципли
нарный
подход,
обучение в
команде,
активность
воспроизведе
ния
Проблемноориентирован
ное обучение,
обучение на
основе
собственного
опыта,
междисципли
нарный
подход,
обучение в
команде,
активность
воспроизведе
ния
8
[1], [2], [3]
Подготовка к
лабораторной
работе №5
3
отчет по
лабораторной
работе
[1], [2], [3]
Подготовка к
лабораторной
работе №6
3
отчет по
лабораторной
работе
7.
Лабораторная
ЛР
работа
№
7.
Изучение
дифракции
фраунгофера
в
когерентном свете
лазера
4
работа в
группе,
дискуссия
Мат. анализ,
Геометрия
8.
Лабораторная
ЛР
работа № 8. Опыты
с
зонной
пластинкой
Френеля
по
изучению волновых
свойств света
4
работа в
группе,
дискуссия
Мат. анализ,
9.
Лабораторная
работа
№
9.Изучение
поляризации света
4
работа в
группе,
дискуссия
Мат. анализ
Проблемноориентирован
ное обучение,
обучение на
основе
собственного
опыта,
междисципли
нарный
подход,
обучение в
команде,
активность
воспроизведе
ния
Проблемноориентирован
ное обучение,
обучение на
основе
собственного
опыта,
междисципли
нарный
подход,
обучение в
команде,
активность
воспроизведе
ния
Проблемноориентирован
ное обучение,
обучение на
основе
собственного
9
[1], [2], [3]
Подготовка к
лабораторной
работе №7
3
отчет по
лабораторной
работе
[1], [2], [3]
Подготовка к
лабораторной
работе №8
3
отчет по
лабораторной
работе
[1], [2], [3]
Подготовка к
лабораторной
работе №9
3
отчет по
лабораторной
работе
10.
Лабораторная
работа
№
10.
Определение
концентрации
сахарных растворов
с
помощью
сахариметра
4
работа в
группе,
дискуссия
Мат. анализ
11.
Лабораторная
работа
№
Изучение
спектральных
приборов
4
работа в
группе,
дискуссия
Мат. анализ
11.
опыта,
междисципли
нарный
подход,
обучение в
команде,
активность
воспроизведе
ния
Проблемноориентирован
ное обучение,
обучение на
основе
собственного
опыта,
междисципли
нарный
подход,
обучение в
команде,
активность
воспроизведе
ния
Проблемноориентирован
ное обучение,
обучение на
основе
собственного
опыта,
междисципли
нарный
подход,
обучение в
команде,
10
[1], [2], [3]
Подготовка к
лабораторной
работе №10
3
отчет по
лабораторной
работе
[1], [2], [3]
Подготовка к
лабораторной
работе №11
3
отчет по
лабораторной
работе
активность
воспроизведе
ния
Литература
1. Кутушева Р.М. Руководство к лабораторным работам по оптике СГПА, г. Стерлитамак, 2011 – 72 с.
2. Ландсберг Г.С. Оптика. М: Физматлит, 2010.-848 с.
3. Савельев И. В. Курс физики. В 5 томах. Том 5. Волны. Оптика. М., Изд-во: Лань, 2011 г.
11
5. Образовательные технологии
В программе курса предусматривается широкое использование
мультимедийных технологий, использование различных Интернет ресурсов
демонстраций физических экспериментов, показ реальных физических
экспериментов с последующим разбором методик проведения и оценкой
погрешностей. Так же во время курса используется моделирование на
компьютере тех экспериментов которые невозможно провести в
лабораторных условиях.
Удельный вес занятий, проводимых в интерактивных формах,
определяется главной целью (миссией) программы, особенностью
контингента обучающихся и содержанием конкретных дисциплин, и в целом
в учебном процессе они должны составлять не менее 30% аудиторных
занятий (определяется требованиями ФГОС с учетом специфики ООП).
Занятия лекционного типа для соответствующих групп студентов не могут
составлять более 50 % аудиторных занятий.
Работа в малых группах – это одна из самых популярных стратегий, так
как она дает всем студентам возможность участвовать в работе, практиковать
навыки сотрудничества, межличностного общения (в частности, умение
активно слушать, вырабатывать общее мнение, разрешать возникающие
разногласия).
Дискуссия (от лат. discussio — исследование, рассмотрение) — это
всестороннее обсуждение спорного вопроса в публичном собрании, в
частной беседе, споре. Другими словами, дискуссия заключается в
коллективном
обсуждении какого-либо вопроса,
проблемы или
сопоставлении информации, идей, мнений, предложений. Цели проведения
дискуссии могут быть очень разнообразными: обучение, тренинг,
диагностика, преобразование, изменение установок, стимулирование
творчества и др.
Проблемно-ориентированное обучение (ПОО) — это идеология,
педагогическая стратегия, особый стиль постижения знаний, при котором
возможным становится полноценное овладение проблемой с глубоким,
активным, стойким контекстуализированным освоением материала реальных
жизненных ситуаций при максимальном использовании доказательно
обоснованных мировых информационных ресурсов.
Обучение на основе опыта – активизация познавательной деятельности
студентов за счет ассоциации их собственного опыта с предметом изучения.
Междисциплинарное обучение – использование знаний из разных
областей, их группировка и концентрация в контексте конкретной решаемой
задачи.
Работа в команде – совместная деятельность студентов в группе под
руководством лидера, направленная на решение общей задачи синергийным
сложением результатов индивидуальной работы членов команды с делением
ответственности и полномочий.
Активность
воспроизведения
–
характеризуется
стремлением
12
обучаемого понять, запомнить, воспроизвести знания, овладеть способами
применения по образцу.
6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
(модуля)
а) основная литература:
1. Кутушева Р.М. Руководство к лабораторным работам по оптике СГПА, г.
Стерлитамак, 2011 – 72 с.
2. Ландсберг Г.С. Оптика. М: Физматлит, 2010.-848 с.
3. Савельев И. В. Курс физики. В 5 томах. Том 5. Волны. Оптика. М.,
Изд-во: Лань, 2011 г.
б) дополнительная литература:
1. Бутиков Е.М. Оптика. М.: Высшая школа, 1986. – 512с.
2. Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики. В 3-х томах. Том 3:
Оптика. Физика атомов и молекул. Физика атомного ядра и
микрочастиц: Учебное пособие. - 6-е изд., стер. Изд-во: Лань, 2007. –
512 с.
3. Сивухин Д. В. Общий курс физики. Том 4. Оптика. Изд-во: Физматлит,
2006. – 792 с.
1. Компакт-диск «Физика. Геометрическая оптика(DVD)»
2. Компакт-диск «Физика. Электромагнитные колебания" 1 ч. (6 опытов,
23 мин.) (DVD)»
3. Мультимедийный электронный учебник «Оптика». Учебнометодические материалы: электронная версия. Разработали: Девяткин Е.М.,
Юлдашбаев Д.
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля)
Мультимедийный проектор, лабораторные установки по всем разделам
оптики.
8. Методические рекомендации (материалы) для преподавателя
Курс «Общий физический практикум» является профилирующим для
будущих физиков, изучается он в течение первых шести семестров в
следующей последовательности: «Механика», «Молекулярная физика и
термодинамика», «Электричество и магнетизм», «Оптика», «Атомная
физика», «Ядерная физика».
Увеличению информативности лекционного курса способствует
применение мультимедийной техники. Преподаватель должен глубоко освоить
теоретические аспекты тематики курса, регулярно ознакомляться с
13
литературными источниками и перерабатывать их, составлять список
обязательной и дополнительной литературы для изучения курса.
Неотъемлемой частью курса «Общий физический практикум» является
выполнение лабораторных работ. Преподаватель должен разрабатывать
методику проведения и совершенствовать тематику лабораторных работ.
Главные задачи этого вида работ: 1). Научить применять теоретический
материал к анализу конкретных физических ситуаций, экспериментально
изучить основные закономерности, оценить порядки изучаемых величин,
определить точность и достоверность полученных результатов. 2).
Ознакомить с современной измерительной аппаратурой и принципом её
действия; с основными принципами автоматизации и компьютеризации
процессов сбора и обработки физической информации; с основными
элементами техники безопасности при проведении экспериментальных
исследований. Часть лабораторных работ посвящена количественному
изучению тех явлений, которые демонстрировались на лекциях в
качественном эксперименте.
9. Методические указания для студентов
Преподавателями кафедры общей физики подготовлены и
используются в учебном процессе методические пособия практически по
всем разделам курса физики. В них изложены описания лабораторных работ
выполняемых студентами.
Лабораторный практикум начинается с вводного занятия, где каждый
студент получает подробный инструктаж по правилам техники безопасности
при работе в данной лаборатории и расписывается в специальном журнале по
регистрации лиц, прошедших инструктаж. К выполнению лабораторных
работ допускаются только те студенты, которые усвоили требования техники
безопасности.
Выполнение лабораторной работы состоит из следующих этапов:
1. Изучение методики выполнения данной работы.
2. Изучение экспериментальной установки, знакомство с режимами её
работы, сборка электрических цепей по электрическим принципиальным
схемам.
3. Проведение лабораторного эксперимента.
4. Обработка экспериментальных данных.
5. Составление письменного отчета.
В лаборатории студент обязан подробно ознакомиться с
используемыми в работе приборами (макетами), записать их характеристики
в тетрадь, произвести предварительные расчеты режимов работы, номиналов
элементов схемы, оценить величины возможных ошибок в измерениях.
После получения от преподавателя допуска к работе приступают к
выполнению работы.
После выполнения работы студент должен составить письменный отчет и
представить его преподавателю для проверки.
14
Отчет должен состоять из следующих разделов:
1) название лабораторной работы, ее номер;
2) цель работы;
3) перечень используемых приборов, принадлежностей и оборудования;
4) принципиальная схема установки;
5) расчетные формулы, характеристики используемых приборов;
6) таблицы с результатами измерений;
7) графическое представление результатов;
8) расчеты погрешностей измерения;
9) окончательный результат с учетом погрешностей измерения;
10) выводы по работе.
10. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
По курсу «Общий физический практикум» кроме вопросов,
рассмотренных на лабораторных занятиях, предполагается самостоятельное
изучение студентами в каждом семестре некоторых теоретических вопросов,
вынесенных
на
СРС.
Преподаватель
разрабатывает
методику
самостоятельной работы студентов.
Качество и глубина освоения материала по изучаемой дисциплине
неразрывно связаны с чёткой организацией и эффективностью
самостоятельной работы студентов (СРС).
Самостоятельная работа студентов при изучении курса физики
включает в себя следующие виды деятельности:
1) изучение отдельных вопросов курса;
2) подготовка к лабораторным занятиям;
Изучение методики выполнения работы производится студентами до
начала занятий самостоятельно и включает в себя изучение физической сути
исследуемого явления и принципиальной схемы экспериментальной
установки. Для этого в начале каждой работы имеется краткий теоретический
материал. Дополнительный материал можно получить, изучая учебную и
научную литературу, список которой приводится в каждом пособии. После
изучения теоретического материала студент должен знать ответы на
контрольные вопросы. В тетради для лабораторного практикума
(экспериментальный журнал) должны быть подготовлены расчетные
формулы, таблицы для записи измеренных значений, вычерчена
электрическая принципиальная схема экспериментальной установки. Перед
выполнением работ, которые относятся к учебно-исследовательским работам
студентов (УИРС), студент должен самостоятельно произвести поиск и
изучить теоретический материал, разработать схему и методику измерений.
Для реализации данных видов деятельности студенты самостоятельно
прорабатывают литературу. В качестве основного источника литературы
рекомендуется использовать учебник под редакцией Ландсберга Г.С.
11. Контрольно-оценочные материалы
15
Лабораторная работа № 1.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ СТЕКЛА ПРИ
ПОМОЩИ МИКРОСКОПА
1. Основные законы геометрической оптики.
2. Как связаны показатель преломления среды и скорость
распространения света в ней?
3. Формула для определения показателя преломления стекла плоскопараллельной пластинки (нормальное падение лучей) и условие ее
справедливости. Как влияет толщина пластинки на точность определения
показателя преломления описанным способом?
4. Почему нельзя использовать наиболее, казалось бы, выгодную
большую толщину?
5. Как устроен микроскоп? Какова точность измерения величины
кажущегося поднятия точки?
6. Начертите ход лучей в микроскопе.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2.
ИЗМЕРЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ
ПОМОЩЬЮ РЕФРАКТОМЕТРА
1. Что называется полным внутренним отражением?
2. Для чего грани ab и ed призм P1 и P2 делают матовыми?
3. Что называется атомной и молекулярной рефракцией?
4. Сформулируйте правило аддитивности для рефракций.
С
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3.
ИЗУЧЕНИЕ ТОНКиХ ЛИНЗ
1. Сформулировать и записать закон преломления света.
2. Вывести форму линзы.
3. Уметь строить изображение предмета в рассеивающей линзе и
собирающей линзе.
4. Какая линза считается тонкой.
5. Какой из использованных методов более точный? Почему?
6. Как меняется величина изображения при удалении предмета от
собирающей (рассеивающей) линзы.
7. Как изменяется оптическая сила тонкой линзы, если её поместить в
воду?
8. Может ли двояковыпуклая линза рассеивать, а двояковогнутая –
собирать лучи света?
Лабораторная работа № 4.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УВЕЛИЧЕНИЯ МИКРОСКОПА
1. Изменится ли цена деления окулярного микрометра при замене
окуляра, при замене объектива, при изменении длины тубуса?
16
2. Какое изображение даёт объектив микроскопа?
3. Какое изображение даёт окуляр микроскопа?
4. Что называется линейным увеличением?
5. Вывести формулу линейного увеличения микроскопа.
Лабораторная работа № 5.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ
КОЛЕЦ НЬЮТОНА
СВЕТОВОЙ
ВОЛНЫ
С
ПОМОЩЬЮ
1. Вывести формулы (1)–(3).
2. В чём заключается явление интерференции света?
3. От чего зависит интенсивность света в данной точке пространства при
наложении двух волн?
4. В каком случае интерференционная картина отсутствует?
5. Как рассчитывается разность хода двух волн до точки наблюдения?
6. Как рассчитывается разность фаз колебаний векторов напряженности в
точке наблюдения?
7. Понятие длины, времени, радиуса и объёма когерентности?
8. Полосы равного наклона и равной толщины.
9. Где локализованы кольца Ньютона?
10.
Что происходит с кольцами Ньютона, если приподнимать линзу
над пластиной?
11.
Можно ли с помощью колец Ньютона определить показатель
преломления жидкости?
Лабораторная работа № 6.
ИЗМЕРЕНИЕ ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ С ПОМОЩЬЮ
ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ
1. Принцип Гюйгенса-Френеля.
2. Какие волны называются когерентными?
3. В чем заключается явление дифракции?
4. Какова интенсивность в центре дифракционной картины от круглого
экрана, если он закрывает всю первую зону? Интенсивность при отсутствии
экрана равна 0.
5. Какова будет интенсивность, в случае одной щели, в тех местах экрана,
для которых угол удовлетворяет условию:


2k
 sin   ( 2k  1 ) ?
2a
2a
6. Каков порядок следования цветов в дифракционных спектрах? Какова
окраска нулевого максимума?
7. Чем отличаются дифракционные спектры, даваемые решетками с
одинаковым количеством щелей, нос различными постоянными, и
решетками с одинаковыми постоянными, но с различным количеством
щелей?
17
8. Как изменится действие дифракционной решетки, если ее поместить в
воду?
Лабораторная работа № 7.
ИЗУЧЕНИЕ ДИФРАКЦИИ
СВЕТЕ ЛАЗЕРА
ФРАУНГОФЕРА
В
КОГЕРЕНТНОМ
1. Принцип Гюйгенса-Френеля.
2. Дифракция Френеля и Фраунгофера.
3. Вывод формул 1, 2, 3.
4. Зоны Френеля. Спираль Корню.
5. Решение простейших дифракционных задач с помощью спирали
Корню.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8.
Опыты с зонной пластинкой Френеля по изучению волновых свойств
света
1. Принцип Гюйгенса-Френеля.
2. Методика разделения фронта волны на зоны Френеля.
3. Графический способ определения амплитуды вектора напряженности
электрического поля в точке наблюдения. Спираль Корню.
4. Дифракция Френеля и дифракция Фраунгофера.
5. Объяснить распределение интенсивностей и дифракционной картине в
случае дифракции света от различных преград (полуплоскость, щель).
6. Объяснить происхождение пятна Пуассона.
7. Принцип действия зонной пластинки Френеля. Фазовая пластинка.
8. Вывести формулы (1)–(5).
9. Фокусы зонной пластинки. Почему зонная пластинка может иметь
несколько фокусов (для одной и той же длины волны)?
10.
Почему при перемещении окуляра цвет изображения щели
изменяется?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9.
ИЗУЧЕНИЕ ПОЛЯРИЗАЦИИ СВЕТА
1. Какой свет называется поляризованным?
2. Выведите и объясните закон Малюса.
3. В чем состоит явление двойного лучепреломления?
4. Пластинки в полволны и в четверть волны.
5. Принцип действия призмы Николя.
6. Интерференция линейно поляризованных лучей.
7. Получить и проанализировать формулы Френеля.
18
Лабораторная работа № 10.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ САХАРНЫХ РАСТВОРОВ С
ПОМОЩЬЮ САХАРИМЕТРА
1. Какой свет называется плоско-поляризованным?
2. Чем отличается естественный свет от плоско-поляризованного?
3. Могут ли продольные волны быть плоско-поляризованными?
4. Почему
полутеневыми
устройствами
удобнее
пользоваться
сахариметре, чем призмами Николя?
5. Почему при работе с сахариметрами необходимо применять
светофильтры?
6. Почему окуляр сахариметра необходимо фокусировать на бикварцевую
пластинку?
7. В чем заключается явление Фарадея?
8. Что будет наблюдаться на экране после прохождения через анализатор
естественного света, плоско-поляризованного поляризованного по кругу и по
эллипсу света? (анализатор может вращаться вокруг оси, перпендикулярной
плоскости поляризатора).
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 11.
Изучение спектральных приборов
1. В чем заключается явление дисперсии света?
2. Вывод формулы для угловой и линейной дисперсии призмы.
3. Что такое разрешающая способность спектрального прибора?
4. Принцип работы монохроматора.
5. Принцип работы дифракционных спектральных приборов.
6. Разрешающая способность дифракционной решетки.
19
Тестирование
Чему равен угол 1 в градусах между падающим лучом и отражающей
поверхностью, если угол между падающим и отраженными лучами  2 =70.
+55
60
65
45
Угловая высота Солнца над горизонтом 1  40 . Под каким углом  2 в
градусах к горизонту надо расположить плоское зеркало, чтобы отраженный
луч направить вертикально вверх?
+25
50
15
35
Под каким углом (в градусах) должен падать свет на границу "вода–стекло",
чтобы отраженный луч оказался перпендикулярным преломленному лучу?
60
64
38
26
52
Относительный показатель преломления на границе раздела сред - воздухалмаз равен 2,6, а на границе раздела воздух-вода 1,3. Определить значение
относительного показателя преломления при прохождении границы раздела
вода-алмаз.
0,5
3,4
0,29
2
3,9
Под каким углом должен упасть луч на поверхность стекла, чтобы угол
преломления  был в 2 раза меньше угла падения? Показатель преломления
стекла n =1,5.
10
20
30
40
20
Чему равен угол падения  луча на поверхность алмаза, если он больше угла
преломления  на  =30? Абсолютный показатель преломления алмаза
n =2,42.
10
20
30
40
Луч падает на поверхность стекла под углом 1 =60. Под каким углом  2 он
должен упасть на поверхность воды, чтобы угол преломления в стекле 1
был равен углу преломления в воде  2 ? Показатель преломления стекла
n1 =1,5, показатель преломления воды n2 =1,33.
10
20
30
40
Луч света падает под углом 60° к поверхности раздела двух сред, при этом
преломленный луч "скользит" по границе раздела этих сред. Как изменится
длина волны во второй среде, относительно первой?
Длина волны уменьшится в два раза.
Длина волны увеличится в два раза.
Длина волны уменьшится в 0,85 раз.
Длина волны увеличится в 1,18 раз
Длина волны не изменится.
Предельный угол полного отражения на границе стекло – жидкость iпр =65.
Определить показатель преломления жидкости, если показатель преломления
стекла n =1,5.
1,2
1,3
1,4
1,5
Луч света выходит из стекла в вакуум. Предельный угол iпр =42. Определите
скорость света в стекле.
200000000
220000000
190000000
180000000
21
Предельный угол полного внутреннего отражения на границе алмаза и
жидкого азота равен 30 град. Абсолютный показатель преломления алмаза
равен 2,4. Определить абсолютный показатель преломления жидкого азота.
1,1
1,2
1,3
1,5
1,6
Определить на каком расстоянии от предмета, находящегося от
двояковогнутой линзы с оптической силой 2,5дптр на расстоянии 40см
находится изображение этого предмета?
20см
0,6см
80см
0,8см
30см
Предмет находящийся на расстоянии 14см переместили на 6см от линзы, при
этом увеличение стало равным единице. Определить оптическую силу этой
линзы.
10см
125дптр
20дптр
5дптр
10дптр
На экране, расположенном на расстоянии 12м от предмета, формируется
увеличенное в четыре раза изображение. Чему равно фокусное расстояние
этой линзы?
0,5м
0,32см
0,64м
0,25м
0,32м
Изображение предмета расположенного на некотором расстоянии от
собирающей линзы формируется на том же расстоянии за линзой.
Определить оптическую силу данной линзы, если расстояние между
предметом и его изображением составляет 100см.
2дптр
0,04дптр
0,02дптр
0,4дптр
4дптр
22
На плоское зеркало падает горизонтально распространяющийся луч света.
Под каким углом к вертикали расположено это зеркало, если отражённый от
зеркала луч распространяется вертикально вниз?
30°
45°
60°
15°
22,5°
Между двумя плоскими зеркалами находится линейный объект,
расположенный параллельно плоскостям зеркал. На сколько изменится
расстояние между изображениями этого объекта, если его приблизить к
одному из зеркал на 40см?
Не изменится
Увеличится на 40см.
Уменьшится на 40см.
Увеличится на 20см.
Уменьшится на 20см.
Между двумя плоскими зеркалами, расположенными параллельно друг другу
находится предмет на расстоянии 20см от одного из зеркал. Расстояние
между ближайшими изображениями в этих зеркалах 1м. Определить
расстояние между зеркалами.
0,3см
0,3м
0,5см
0,5м
0,7м
Определить угол падения луча на плоское зеркало, если падающий луч
составляет с поверхностью зеркала одну треть от величины угла между
падающим и отражённым лучами.
54°
35°
45°
108°
36°
На призму, преломляющий угол которой 30°, перпендикулярно одной из
боковых граней падает луч света. Определить угол отклонения вышедшего
луча, если при выходе из призмы угол преломления 40°.
10°
80°
40°
23
5°
20°
Луч света падает перпендикулярно одной из граней стеклянной призмы и
выходит из другой грани отклонившись на угол 2 радиан от первоначального
направления. Определить преломляющий угол призмы, считая его малым.
0,8рад
8рад
0,5рад
5рад
1,4рад
На грань стеклянной призмы, абсолютный показатель преломления которой
равен 1,4 нормально одной из граней падает луч света. Определить угол
отклонения луча, если преломляющий угол призмы 30°.
30°
45°
15°
60°
75°
Преломляющий угол призмы равен 60°, абсолютный показатель преломления
равен 2. Под каким углом лучи должны падать на призму, чтобы выходить из
неё скользя вдоль поверхности противоположной грани?
30°
90°
60°
0°
Дерево сфотографировано с расстояния 10 м. Оптическая сила объектива
фотоаппарата 12,6 дптр. Ширина изображения ствола дерева на фотопленке 2
мм. Найдите диаметр ствола (в см).
50
25
20
40
15
затрудняюсь ответить
Фокусное расстояние объектива проекционного фонаря 25 см. Какое
увеличение диапозитива дает фонарь, если экран удален от объектива на
24
расстояние 200 см?
5
9
6
8
7
затрудняюсь ответить
Рисунок в книге имеет высоту 5 см, а на экране 0,95 м. Определить фокусное
расстояние объектива эпидиаскопа, если расстояние от объектива до экрана 4
м.
20 см
25 см
10 см
40 см
12.5
затрудняюсь ответить
Вычислить наименьшее расстояние между делениями шкалы измерительного
прибора, которые бы отчетливо различались с расстояния 5 м. Наименьший
угол зрения принять равным 1′.
1.5
2
2.5
1.7
2.2
затрудняюсь ответить
С помощью фотоаппарата с объективом, оптическая сила которого 10 дптр,
фотографируют предмет, находящийся на дне водоема глубиной 1,2 м.
Каково расстояние между объективом и пленкой? Объектив расположен на
расстоянии 0,5 м от поверхности воды.
20 см
10 см
11 см
8 см
6 см
затрудняюсь ответить
25
Пределы аккомодации у близорукого человека лежат между 10 и 50 см.
Определить, на каком наименьшем расстоянии этот человек может читать
книгу, если надет очки, с помощью которых он хорошо видит удаленные
предметы.
25 см
12.5 см
15.4 см
20 см
нет правильного ответа
затрудняюсь ответить
Какая экспозиция допустима при съемке велосипедной гонки, если на
негативе размытие изображения не должно превышать 0,5 мм? Скорость
велогонщика 36 км/ч. Фотографирование производится с расстояния 10 м
аппаратом с оптической силой объектива 20 дптр.
1с
0.001 с
0.1 с
0.01 с
нет правильного ответа
затрудняюсь ответить
При некотором положении предмета лупа дала четырехкратное увеличение.
Как изменится это число, если расстояние от предмета до лупы уменьшить в
1,5 раза?
уменьшится в 4 раза
увеличится в 4 раза
уменьшится в 3 раза
уменьшится в 2 раза
увеличится в 2 раза
затрудняюсь ответить
Из астрономической трубы, у которой фокусное расстояние объектива F=2,5
м, вынули окуляр и просто глазом рассматривают изображение удаленного
предмета. Каково увеличение трубы в этом случае?
5
40
25
26
20
10
затрудняюсь ответить
Для ликвидации недостатка зрения человек пользуется очками оптической
силы +2,75 дптр. Каков ближний предел аккомодации глаза дальнозоркого
человека?
100 см
50 см
40 см
80 см
60 см
затрудняюсь ответить
27
12. Рейтинг-планы дисциплины по семестрам
Рейтинг-план дисциплины
Общий физический практикум (оптика)
____
(название дисциплины согласно рабочему учебному плану)
специальность
_011200 _ физика________________________________________________
курс ______2________, семестр____4_____2012 /2013 гг.
Количество часов по учебному плану _72_, в т.ч. аудиторная работа _40_, самостоятельная работа
_32_.
Преподаватель: ______Биккулова_Нурия Нагимьяновна, д.ф.-м.н., проф.____________________
(Ф.И.О., ученая степень, ученое звание)
Кафедра: ___общей физики__________________________________________________________
Виды
учебной
студентов
деятельности
Балл за
конкретное
задание
Число
заданий за
семестр
Баллы
Минимальный
Максимальный
Модуль 1
Текущий контроль
1. Допуск к лабораторной работе
1
5
1
2. Выполнение лабораторной работы
2
5
1
3. Отчет по лабораторной работе
2
5
1
Рубежный контроль
1. Тестирование
1
Модуль 2
Текущий контроль
1. Допуск к лабораторной работе
1
5
1
2. Выполнение лабораторной работы
2
5
1
3. Отчет по лабораторной работе
2
5
1
Рубежный контроль
1. Тестирование
1
Посещаемость (баллы вычитаются из общей суммы набранных баллов)
1. Посещение лабораторных занятий
0
Итоговый контроль
1. Зачет
0
Утверждено на заседании кафедры общей физики
Протокол №____ от «_____» _________________2012_ г.
Зав. кафедрой ____________________ /_Биккулова Н.Н,/
Преподаватель ____________________ Биккулова Н.Н.
28
5
10
10
15
5
10
10
15
–10
20