menu 10 ОБСЕРВАТОРИИ

Erasmus+: КД2: Стратегически партньорства в областта на образованието, обучението и младежта

Практическо упражнение 2: Честота и дължина на вълната – връзка

Упражнението е взето от страницата с обучителни материали на НАСА. Най- подходящо е за по-големи ученици (над 12 г.) Оригиналът (на англ. език) можете да намерите тук: https://imagine.gsfc.nasa.gov/educators/lessons/roygbiv/.

Цел

Учениците ще открият и експериментално ще потвърдят връзката между честота и дължина на вълните от електромагнитния спектър (ЕМ спектър). Ще открият и как тези две величини се отнасят към цветовете в ЕМ спектър.

Необходими материали

■ 1 бр. лента за касов апарат и ролка хартиено тиксо (достатъчен за целия клас)

Всеки ученик трябва да има

■ комплект от червен, зелен и виолетов (лилав) моливи + черен молив
■ картонена папка (парче картон с размер А4
■ ножици
■ 4 бр. по-дебели учебници (книги
■ часовник със стрелки
■ разпечатани инструкции за учениците, таблица за данните и въпросник.

Инструкции за учителя

1. Дайте на учениците 5 минути да помислят за връзките в и между различните области на ЕМ спектъра (може да им покажете картинка с обозначения на различните области). Могат ли да се сетят за различни уреди, които работят в различните области? Дискутирайте 5 минути резултатите.

2. Обяснете, че можем да приемем светлината като вълни, които имат дължини и честоти. Дължина се нарича разстоянието между две идентични точки по вълновия фронт (напр. 2 върха, както е показано на фигурата).

3. Обяснете, че честота е броят дължини на вълните, които минават през дадена точка за 1 секунда (илюстрация на фигурата.

Цялата светлина се движи с еднаква скорост, но различните цветове имат различни дължини на вълните и честоти. Различните дължини са тези, които са причина за разделянето на светлината на различни цветове (спектър на светлината). Може да попитате учениците кой цвят е с най-голяма дължина на вълната (може да им покажете картинка, подобна на горната). Отговор: червен.

4. Раздайте приложенията и обяснете на учениците, че целта на упражнението е да се покаже постоянната връзка между честота и дължина на вълната.

5. Разделете класа на групи от по 3 ученици. Всяка група трябва да избере кой ще отговаря за данните, кой ще отговаря за материалите и кой ще следи времето. Отговорника за времето през цялото време внимава за бързото и точно изпълнение на упражнението и помага, където е необходимо.

6. Отговорника за материалите подсигурява всички необходими материали, които са необходими (взима лента и хартиено тиксо от учителя, събира останалите материали).

7. Отговорника за данните чете инструкциите, след което взема, получената от учителя 140 cm от лентата за касов апарат. Върху нея трябва да измери 20 cm от началото и да начертае черна вертикална линия, която да означи със „Начало“. С линията трябва да се измерят 100 cm от началната вертикална линия и да се начертае втора черна вертикална линия, която да означи със „Край“. До края на парчето лента трябва да са останали 20 cm.

Бележка: Така трябва да се започне, цветовете трябва да се чертаят, докато не стигнете 100 cm.

8. Отговорника за материалите начертава с цветните моливи три хоризонтални линии (от началната до крайната вертикални линии), разположени на равни разстояния една от друга, като най-горната е червена, средната – зелена, а най- долната – виолетова (лилава), които да представят три различни области от спектъра на светлината.

9. Отговорникът за данните маркира червената линия с къси червени вертикални черти през 14 cm. Зелената се маркира на всеки 10 cm със зелено, а виолетовата – на всеки 8 cm с виолетово. Тези черти ще представляват различните дължини на вълните на различните цветове от светлината.

10. Отговорникът за материалите закрепва с парчето хартиено тиксо края на лентата (от към обозначението „Край“) за един молив, така че да може лентата да се навие на молива.

11. Отговорникът за данните отрязва папката на две по протежение на сгъвката (ако вместо папка е парче картон – взима картона). След това изрязва правоъгълник в центъра на дългата страна, висок 10 cm и широк 5 cm (както е показано на лявата картинка).

12. Отговорникът за материалите, с помощта на отговорника за времето поставят частта от папката с изрязания процеп вертикално върху чина и я закрепят с помощта на учебниците/книгите. След това лентата внимателно се промушва между картона от папката и задните книги, така че означението „Начало“ на лентата да е в центъра на прозорчето в картона (дясната картинка горе не е точна, но дава идея къде преминава лентата).

13. Отговорникът за данните взима таблицата за данните (едното от приложенията) и сяда пред картона с процепа.

14. Отговорникът за времето дава начало на експеримента, като казва „Старт“. В това време отговорника за материалите бавно и с равномерно темпо започва да придърпва лентата откъм началния край, а започва отговорника за времето започва да отброява времето в секунди (с помощта на часовника).

15. Отговорникът за данните маркира (отбелязва с чертичка) съответната клетка (брой за даден цвят) в таблицата всеки път, когато види дължина на вълната в прозореца. Когато се появи надписа „Край“, казва на отговорника за времето да спре отброяването.

16. Всяка тройка прави една „репетиция“, след което провежда експеримента 3 пъти.

17. В таблицата за данните, отговорникът за данни определя и записва общия брой дължини на вълните, видени за всеки цвят и средното време (в секунди) от началото до края на опита.

18. Всички заедно определят честотата за всяка от цветните светлинни вълни (броят дължини на вълните, които са минали през дадена точка, в сл. средата на прозореца за 1 секунда). Отговорникът за данните я записва в дадената клетка.

19. След края на упражнението раздайте въпросника (приложен), който всеки ученик трябва да попълни самостоятелно. Въпросникът може да се третира като тест, или след попълване отговорите да се дискутират от всички.