XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Дифракция - одно из явлений, в котором проявляются волновые свойства света. С дифракцией, дифракционными решетками связаны многие современные методы научных исследований, такие как спектральный анализ, голография, методы обработки и хранения информации и др. Различные дифракционные явления используются и в живой природе. С дифракцией связана яркая окраска многих тропических птиц и бабочек. Перечисленное говорит о значении этого раздела в школьном курсе физики.

Проблема школьной методики раскрытия этого раздела в том, что в классической постановке, при использовании оптической скамьи с обычным источником света, демонстрации по дифракции являются самыми сложными в тонкой настройке, трудоемкости и затратам времени из всех демонстраций школьного курса. Потому учителя обычно ограничиваются либо компьютерными иллюстрациями, либо, в лучшем случае, при наличие хорошего затемнения воспроизводят опыт получения спектров на стандартной решетке с шагом 50 линий/мм. Физика наука экспериментальная, и данная ситуация заставила нас искать выход и рекомендовать учителям использовать лазер в качестве когерентного, яркого источника света. Мы использовали доступную и дешевую лазерную указку, и убедились, что все описываемые в литературе по школьному демонстрационному эксперименту: - дифракция на щели, на отверстии, на нити и др.[1], прекрасно идут и не требуют особой настройки, и являются действительно демонстрационными, а не иллюстрацией к известному произведению В. Шекспира о Гамлете.

Отдельным исследованием было постановка классических опытов по дифракции, которые невозможно воспроизвести в условиях школьной лаборатории, пользуясь обычными источниками света, но с которых собственно и началось изучение дифракции света, в частности, получение пятна Пуассона в области геометрической тени [2, с 273]. Этот опыт нам также удалось воспроизвести, и для школьников он может быть убедительной иллюстрацией, что законы геометрической оптики не всегда справедливы.

Имеющийся в нашем распоряжении набор решеток от 50 до 720 линий / мм входящих в комплект L- micro, позволил нам не только проградуировать лазер по длине волны, но и наглядно показать, как меняется угол отклонения луча, в зависимости от шага решетки.

Мы отдаем себе отчет, что не всегда в распоряжении учителя имеется необходимое оборудование, в том числе и дифракционные решетки. Потому отдельным предметом нашего исследования было изучение возможности использования подручных, легко доступных решеток в опытах по дифракции, таких как DVD диски, капроновая ткань и др. Проведенные опыты убедили нас, что использование этих объектов в качестве дифракционных решеток вполне возможно, особенно при постановке работ физического практикума в профильных классах. Тем самым расширяется представление учащихся, что прибором для исследования свойств света могут быть вполне обыденные вещи.

В нашем распоряжении для исследования оказались и некоторые природные дифракционные решетки. Было интересно пронаблюдать дифракционную картину на перьях птиц в проходящем свете, то как меняется картинка, в зависимости от их размеров, шага природной решетки. Окраска некоторых насекомых, встречающихся в Омской области, также связана с отражательными дифракционными решетками. На дачах постоянно встречается жук-бронзовка (Cetonia aurata) - живая дифракционная решетка.

В задачах ЕГЭ прошлых лет мы отметили несколько неточностей в расчетах дифракционных картин, связанных в основном с некорректным округлением.

В заключение следует отметить, что данная тема может служить поводом для различных ученических проектов, которые призваны убедить учащихся, что физика – это не только средство сдать ЕГЭ, но и интересная наука об окружающем мире.

Cписок литературы:

1. Шахмаев Н.М. Физический эксперимент в средней школе. В 2 ч. Ч. 2: Пособие для учителя / Н.М. Шахмаев, Н.И. Павлов. -М.: Мнемозина, 2010.-192 с.

2. Сивухин Д. В. Общий курс физики. - Т. IV. Оптика. - М.: Наука, 1980. -752 с.