Архив Галактики

Наборы НАУ-РА во внеурочной деятельности: постигаем тайны света (часть 2)

Оксана Емельянова / 23.02.2016

Итак, мы продолжаем исследовать набор “Лазерное шоу” из серии “научные развлечения”.
Мы уже писали о наших первых экспериментах…
Теперь захотелось описать еще несколько опытов, но сначала вспомним, что геометрическая оптика - одно из важнейших научно-прикладных направлений физики! Еще в античной науке возникло представление о световых лучах. Евклид, обобщив достижения своих предшественников, сформулировал закон прямолинейного распространения света и закон отражения света. А сегодня с помощью лазера врачи и инженеры творят чудеса!
Но чудеса мы можем делать и сами Тем более, что у нас есть замечательный набор “Лазерное шоу”, который позволяет открыть чудесный мир оптики уже в 10-11 лет!

Наблюдаем и делаем выводы… Лазерная развертка.
Прежде чем описать наш следующий опыт, обратим внимание на происхождение слова “лазер”! Думаем, что школьникам интересно будет узнать, что это акроним (от light amplification by stimulated emission of radiation «усиление света посредством вынужденного излучения»).
В этом опыте мы пробуем развернуть лазерный луч в линию и без применения линз. Такая развертка покажет нам изменение положения луча во времени. Соберем установку. На вал мотора насадим квадратную насадку, оклеив ее сначала с четырех сторон зеркалами. Мотор зафиксируем магнитной полосой вертикально.


Внимание!... Наденем защитные очки, чтобы защитить глаза от попадания элементов в процессе вращения мотора. Направим луч лазера по центру насадки и подключим двигатель, наблюдая развертку луча. Наблюдаем, как будет двигаться линия - при небольшом изменении положения лазера или при легком постукивании по рабочему полю.


Наши прогнозы:
Экспериментальная работа, естественно, должна сопровождаться анализом наблюдаемых явлений. Эмоциональное восприятие полученных результатов - это только толчок к более глубокому погружению в исследуемую проблему.
Естественно, что для разного возраста степень погружения в предметное поле будет разной. Мы, в большей степени, обсуждая возраст школьников, склонны к выводам, что крайне важна пропедевтика основных понятий уже в 5-6 классах! Интерес к науке и научным открытиям должен формироваться как можно раньше!
Рисуем лазером? Ничего невозможного нет! Лазерный спирограф.
Как известно, спирограф - линейка с шестеренками, вырисовывающая замкнутые замысловатые линии. Их также можно нарисовать и лазерным лучом. Попробуем с простого - нарисуем окружность. Соберем установку. Прикрепим зеркало с торца на квадратную насадку мотора с плоской стороны. Соединим ее с валом двигателя. Установим двигатель на рабочее поле и подключим его к блоку питания. Защитные очки не снимаем. Напротив двигателя в магнитном держателе расположим лазер так, чтобы луч попадал в середину зеркала на двигателе. Со стороны лазера (напротив зеркала) поставим экран-бумагу в качестве проектора. Включаем двигатель и наблюдаем.


Мы видим, что отраженный от вращающегося зеркала луч рисует окружность.


Видео эксперимента.

Продолжаем эксперимент… Лазерный спирограф-2.


Два двигателя с насаженными на них плоско расположенными зеркалами установим на рабочем поле. Направим лазерный луч в центр первого зеркала и повернем второй двигатель так, чтобы отраженный луч попал в центр второго зеркала. На пути вышедшего луча установим бумагу-экран.


Включим первый двигатель, и, вращая регулятор на блоке питания, сделаем скорость минимальной. Потом подключим и второй двигатель.


Экспериментируем со скоростями и наблюдаем. У нас получаются замечательные геометрические узоры спирографа. Менять узор можно также, меняя направление вращения зеркала одного из двигателей. Для этого нужно поменять местами контакты этого двигателя в блоке питания. Так зеркала будут вращаться в противоположные стороны.

Спираль.
Цветок.
Ромашка.




Эффект вращающегося кольца.



Наши прогнозы:
Использование подобного комплекта позволяет значительно разнообразить различные виды деятельности на внеурочных занятиях:

• информационно-поисковую: за каждым научным открытием стоит имя какого-то ученого; история науки - это, прежде всего, судьбы ученых, это уникальный пример преданности любимому делу и даже самопожертвования ради науки! Кроме того, должна проводиться серьезная работа по определению новых терминов, вводимых понятий (это и смысловое чтение, и ИКТ-компетентность);
• экспериментально-исследовательскую: это вполне очевидно, поскольку им самим придется собирать установки, наблюдать, изменять параметры эксперимента для иллюстрации положения или гипотезы и т.п.;
• аналитическую: результаты каждого эксперимента необходимо объяснить… Не получается - Интернет в помощь!... ;
• моделирование: действительно, моделирование различных явлений и процессов является мощным инструментом познания!