План-конспект к практическому занятию по учебной дисциплине «ЕНМСЭИ» по теме 3.2. Геометрическая и волновая оптика. Изучение явления дифракции
Скачать Заказать печатный вариант Авторы: Прокофьева Елена Васильевна, Прокофьева Ольга Юрьевна, Шаркевич Нина Вячеславовна
Оборудование занятия: компьютеры (ноутбуки, USB-накопители); демонстрационные материалы по теме занятия (мультимедийные презентации, видео-файл, аудио-файл, плакат с диапазоном длин волн)); прибор для измерения длины световой волны, дифракционная решетка.
ПЛАН
I. ОРГ. МОМЕНТ (9 мин)
– Доклад по форме (2 мин.). – Проверка наличия личного состава по журналу, оформление журнала (3 мин.). На столах у вас компьютеры и USB-накопители. Откройте Презентацию №1 (цели, задачи, фронтальный опрос, таблица соответствий) (1 мин.) – Постановка целей и задач (3 мин). Цели:
А) Фронтальный опрос (5 мин):
Откроем презентацию №2.
Практическая направленность занятия (5 мин):
Исходя из практической направленности, очевидны междисциплинарные связи между знаниями, умениями и навыками, полученными по данной теме, со следующими дисциплинами: судебная фотография и видеозапись, криминалистика, а также спец. исследования по основным 7 видам криминалистических экспертиз и криминалистическое исследование веществ материалов и изделий.
III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ (16 мин)
(сбор установки, определение хода работы, измерения, вычисления, анализ полученных данных)
Откройте видео-файл №1 (6 мин).
Порядок выполнения работы.
Электромагнитное излучение, как и любая световая волна, попадая на отверстие размером порядка длины световой волны, испытывает дифракцию.
Установите в держателе рамку с дифракционной решёткой 100 штрих/мм вблизи источника ЭМ-излучения (солнце, люминесцентная лампа). На экране образуется картина максимумов и минимумов, идущих от разных щелей решётки в одном направлении. Эта картина представляет собой серию ярких красных точек, симметрично расходящихся от центрального пятна — так называемого нулевого максимума. Наблюдаем дифракционные спектры с помощью дифракционной решетки.
После наблюдения качественной картины серии максимумов, переместите движок с решёткой по пазу скамьи так, чтобы первый или второй максимум точно совпадал с миллиметровыми делениями шкалы на экрана, например 10 мм. Определите расстояние b по линейке на скамье от экрана до кромки рамки с решёткой. Запишите снятые показания. Так как отношение расстояния между нулевым и первым максимумами к расстоянию от решётки до экрана достаточно мало, можно считать, tgα = sinα, тогда: l= аd/kb.
IV. ЗАКРЕПЛЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ ЗНАНИЙ (30 мин)
Откройте аудио-файл №1 (0.32 сек).
ФАБУЛА дела:
На месте происшествия – научно-исследовательской лаборатории – по факту кражи, по адресу ул. Историческая, д. 130, строение 1, была обнаружена дифракционная решетка со следами пальца руки. После производства дактилоскопического исследования возникла необходимо произвести внешний осмотр данного объекта, с целью установление его работоспособности – на предмет определения длины излучения падающего излучения.
Далее задание выполняется по группам: деление на три группы (три ряда).
У каждой группы экспертов-криминалистов на столах лежат конверты с постановлением о проведении исследования и заданием, которое необходимо выполнить. Назначаем старшего в группе, он руководит процессом исследования. Производятся измерения и расчет делается на местах.
Мотивация! Мы с вами знаем, что в соответствии с УПК РФ все результаты исследований должны соответствовать критериям достоверности таким как:
— мотивированность,
— всесторонность,
— убедительность,
— полнота,
— объективность,
— достаточность (5 мин).
Приступите к выполнению исследования (15 мин).
Проверка результатов у каждого курсанта по относительной погрешности (3 мин).
Откройте презентацию №3
Решение качественных задач (7 мин).
1) Подумайте, как можно быстро изготовить дифракционную решетку. Пронаблюдайте
2) На поверхности лазерного диска видны цветные полоски. Почему?
3) Если стать на горе спиной к солнцу и посмотреть в расстилающийся перед вами густой туман, то можно увидеть радужную каёмку (или замкнутое кольцо) вокруг тени головы. Почему возникает ореол и как в нём расположены цвета?
4) «Тайфун у берегов Японии», 1893 год. Джек Лондон.
«Утро было великолепным, но наш рулевой, взглянув на восходящее солнце, опасливо покачал головой и многозначительно пробормотал: «Красно солнце поутру моряку не по нутру». И правда, солнце выглядело таким зловещим, что несколько резвившихся в небе лёгких кудрявых облаков, словно испугавшись его, куда-то поспешно скрылись…» Поясните слова рулевого: «Красно солнце поутру моряку не по нутру»? Почему при восходе и особенно закате Солнце играет различными цветами?
5) Чем объяснить образование цветных пятен на поверхности воды в тех местах, где она загрязнена нефтью, бензином или смазочным маслом?
V. ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ (экспериментальное задание) (5 мин):
Откроем презентацию №2.
VI. ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ (10 мин)
Качественная оценка результатам работы курсантов.
Дается характеристика работы группы в целом и отдельных обучающихся и выставляются оценки (объявляются оценки)!
И в заключении мне бы хотелось узнать ваше мнение, о полученных знаниях умениях и навыках по изученной теме. Для этого я Вам предлагаю пройти самооценивание по соответсвующим карточкам (раздаются карточки самообследования).
Спасибо за работу!
ПЛАН
I. ОРГ. МОМЕНТ (9 мин)
– Доклад по форме (2 мин.). – Проверка наличия личного состава по журналу, оформление журнала (3 мин.). На столах у вас компьютеры и USB-накопители. Откройте Презентацию №1 (цели, задачи, фронтальный опрос, таблица соответствий) (1 мин.) – Постановка целей и задач (3 мин). Цели:
- образовательная – изучение волнового явления «дифракция»; ознакомление обучающихся с одним из способов измерения длины световой волны при помощи дифракционной решетки;
- развивающая – развитие умений по качественному и количественному описанию дифракционной картины, навыков выделения главного, изложения данного материала; развитие внимательности, навыков сравнивать и обобщать факты; умение оценивать свои действия;
- воспитательная – развитие мотивации изучения ЕНМСЭИ, используя интересные сведения из практической деятельности; развитие коммуникативных навыков; умение слушать своих одногруппников; умение сопоставлять факты и события.
- для достижения поставленных целей, необходимо освоить принцип действия установки для измерения длины световой волны при помощи дифракционной решетки;
- провести измерения длины волны определенного цвета;
- проанализировать полученные результаты и сделать вывод о проделанной работе;
А) Фронтальный опрос (5 мин):
- Что называется дифракцией света. При каких условиях она наблюдается.
- Что такое дифракционная решетка? Как определить период дифракционной решетки?
- Сформулируйте условие Вульфа-Брега (формула дифракционной решетки).
- Приведите примеры дифракции света, где это явление находит свое применение.
| Обозначение | Физическая величина | Размерность величины |
| l | Показатель преломления | безразмерная величина |
| T | Частота | м/с |
| n | Скорость света | Гц |
| J | Длина волны | с |
| c | Период колебаний | м |
Откроем презентацию №2.
Практическая направленность занятия (5 мин):
- За очень длительную историю своего применения оптическая микроскопия стала универсальным и очень эффективным методом получения судебных доказательств. Так дифракционной микроскоп позволяет создать контрастное изображение от неокрашенных прозрачных образцов (фрагменты фарного рассеивателя, осколки стекла, синтетические неокрашенные волокна, белые дакто. пленки со следами пальцев рук и т.д.)
- Усилением теневого контраста также широко пользуются при работе со всеми рельефными (объемными) следами в трасологии, судебной баллистике. В косопадающем дифракционном свете удается выявить следы, являющиеся блестящими по отношению к поверхности.
- Один из важных аспектов криминалистической деятельности – фиксация хода и результатов следственных действий, обстановки мест происшествия, отдельных криминалистических объектов. Традиционно используемые технические методы фиксации позволяют получать высококачественные черно-белые и цветные изображения. Голографические методы, основанные на явлении дифракции, используются в настоящее время, как для фиксации, так и для исследования криминалистических объектов.
- Спектрофотометры – предназначенн для изучения свойств веществ или предметов посредством анализа спектра оптического диапазона электромагнитного излучения, прошедшего через образец или отраженного от него. Дифракционная решетка формирует спектр длин волн света и частично влияет на оптическое разрешение спектрометра.
Исходя из практической направленности, очевидны междисциплинарные связи между знаниями, умениями и навыками, полученными по данной теме, со следующими дисциплинами: судебная фотография и видеозапись, криминалистика, а также спец. исследования по основным 7 видам криминалистических экспертиз и криминалистическое исследование веществ материалов и изделий.
III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ (16 мин)
(сбор установки, определение хода работы, измерения, вычисления, анализ полученных данных)
Откройте видео-файл №1 (6 мин).
- Демонстрируется сбор установки (одновременно 3-мя курсантами собирается установка в аудитории);
- Иллюстрируется ход работы и комментируется порядок ее выполнения работы;
- Объясняется дифракция и измерения величина а.
Порядок выполнения работы.
Электромагнитное излучение, как и любая световая волна, попадая на отверстие размером порядка длины световой волны, испытывает дифракцию.
Установите в держателе рамку с дифракционной решёткой 100 штрих/мм вблизи источника ЭМ-излучения (солнце, люминесцентная лампа). На экране образуется картина максимумов и минимумов, идущих от разных щелей решётки в одном направлении. Эта картина представляет собой серию ярких красных точек, симметрично расходящихся от центрального пятна — так называемого нулевого максимума. Наблюдаем дифракционные спектры с помощью дифракционной решетки.
После наблюдения качественной картины серии максимумов, переместите движок с решёткой по пазу скамьи так, чтобы первый или второй максимум точно совпадал с миллиметровыми делениями шкалы на экрана, например 10 мм. Определите расстояние b по линейке на скамье от экрана до кромки рамки с решёткой. Запишите снятые показания. Так как отношение расстояния между нулевым и первым максимумами к расстоянию от решётки до экрана достаточно мало, можно считать, tgα = sinα, тогда: l= аd/kb.
IV. ЗАКРЕПЛЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ ЗНАНИЙ (30 мин)
Откройте аудио-файл №1 (0.32 сек).
ФАБУЛА дела:
На месте происшествия – научно-исследовательской лаборатории – по факту кражи, по адресу ул. Историческая, д. 130, строение 1, была обнаружена дифракционная решетка со следами пальца руки. После производства дактилоскопического исследования возникла необходимо произвести внешний осмотр данного объекта, с целью установление его работоспособности – на предмет определения длины излучения падающего излучения.
Далее задание выполняется по группам: деление на три группы (три ряда).
У каждой группы экспертов-криминалистов на столах лежат конверты с постановлением о проведении исследования и заданием, которое необходимо выполнить. Назначаем старшего в группе, он руководит процессом исследования. Производятся измерения и расчет делается на местах.
Мотивация! Мы с вами знаем, что в соответствии с УПК РФ все результаты исследований должны соответствовать критериям достоверности таким как:
— мотивированность,
— всесторонность,
— убедительность,
— полнота,
— объективность,
— достаточность (5 мин).
Приступите к выполнению исследования (15 мин).
Проверка результатов у каждого курсанта по относительной погрешности (3 мин).
Откройте презентацию №3
Решение качественных задач (7 мин).
1) Подумайте, как можно быстро изготовить дифракционную решетку. Пронаблюдайте
2) На поверхности лазерного диска видны цветные полоски. Почему?
3) Если стать на горе спиной к солнцу и посмотреть в расстилающийся перед вами густой туман, то можно увидеть радужную каёмку (или замкнутое кольцо) вокруг тени головы. Почему возникает ореол и как в нём расположены цвета?
4) «Тайфун у берегов Японии», 1893 год. Джек Лондон.
«Утро было великолепным, но наш рулевой, взглянув на восходящее солнце, опасливо покачал головой и многозначительно пробормотал: «Красно солнце поутру моряку не по нутру». И правда, солнце выглядело таким зловещим, что несколько резвившихся в небе лёгких кудрявых облаков, словно испугавшись его, куда-то поспешно скрылись…» Поясните слова рулевого: «Красно солнце поутру моряку не по нутру»? Почему при восходе и особенно закате Солнце играет различными цветами?
5) Чем объяснить образование цветных пятен на поверхности воды в тех местах, где она загрязнена нефтью, бензином или смазочным маслом?
V. ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ (экспериментальное задание) (5 мин):
Откроем презентацию №2.
- В куске картона сделайте иглой отверстие и посмотрите через него на раскалённую нить электрической лампы. Что вы видите? Объясните.
- Посмотрите на нить электрической лампы через птичье перо, батистовый платок или капроновую ткань. Что вы наблюдаете? Объясните.
VI. ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ (10 мин)
Качественная оценка результатам работы курсантов.
Дается характеристика работы группы в целом и отдельных обучающихся и выставляются оценки (объявляются оценки)!
И в заключении мне бы хотелось узнать ваше мнение, о полученных знаниях умениях и навыках по изученной теме. Для этого я Вам предлагаю пройти самооценивание по соответсвующим карточкам (раздаются карточки самообследования).
Спасибо за работу!