Эксперименты по Оптике и Квантовой Физике для Внеклассного Мероприятия

Ниже представлены варианты экспериментов для внеклассного мероприятия, оформленные так, чтобы их было удобно переписать в тетрадь. Раздел: Оптика 1. Эксперимент: Исследование дисперсии света (Радуга в стакане) Формат: Демонстрационный опыт. Оборудование: Стеклянный сосуд с водой, зеркало, фонарик, белый лист бумаги. Описание: Зеркало помещается в воду под наклоном. Луч света направляется на погруженную часть зеркала. Отраженный луч проецируется на бумагу, где наблюдается спектр. Суть: Белый свет разлагается в спектр из-за разной скорости распространения волн разной длины в воде. Формула показателя преломления: \( n = \frac{c}{v} \) 2. Эксперимент: Полное внутреннее отражение (Световой фонтан) Формат: Лабораторный практикум. Оборудование: Пластиковая бутылка с водой, лазерная указка. Описание: В бутылке делается небольшое отверстие, из которого вытекает струя воды. Лазерный луч направляется изнутри бутылки точно в это отверстие. Свет "запирается" внутри струи и изгибается вместе с ней. Суть: Свет падает на границу раздела сред под углом, большим критического. Условие полного отражения: \[ \sin \alpha_{0} = \frac{n_{2}}{n_{1}} \] 3. Эксперимент: Поляризация света (Исчезающая картинка) Формат: Интерактивный опыт. Оборудование: Два поляризационных фильтра (или линзы от очков-поляроидов), ЖК-экран. Описание: При вращении одного фильтра перед другим или перед экраном монитора наблюдается полное затемнение изображения. Суть: Поляризатор пропускает колебания вектора напряженности электрического поля только в одной плоскости. Закон Малюса: \( I = I_{0} \cos^{2} \varphi \) Раздел: Квантовая физика 1. Эксперимент: Наблюдение линейчатых спектров испускания Формат: Демонстрация. Оборудование: Спектроскоп, газоразрядные трубки (неон, гелий). Описание: Через спектроскоп рассматривается свечение различных газов. Вместо сплошной радуги видны отдельные яркие линии. Суть: Атомы излучают энергию строго определенными порциями (квантами) при переходе электронов между уровнями. Энергия кванта: \[ E = h \nu \] 2. Эксперимент: Фотоэлектрический эффект (Разрядка электроскопа) Формат: Классический школьный опыт. Оборудование: Электроскоп с цинковой пластиной, ультрафиолетовая лампа, стеклянная пластина. Описание: Заряженный отрицательно электроскоп быстро разряжается при облучении УФ-светом. Если поставить преграду из обычного стекла, разрядка прекращается. Суть: Свет выбивает электроны с поверхности металла. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта: \( h \nu = A_{out} + \frac{mv^{2}}{2} \) 3. Эксперимент: Корпускулярно-волновой дуализм (Дифракция на решетке) Формат: Исследовательская работа. Оборудование: Лазер, дифракционная решетка с известным периодом. Описание: Лазерный луч пропускается через решетку, на экране наблюдаются максимумы освещенности. Суть: Свет проявляет волновые свойства, но при взаимодействии с веществом (фотоэлементом) ведет себя как частица. Условие максимума: \[ d \sin \varphi = k \lambda \]