EGRAM Odraz a lom vlnění
Předmět:
Fyzika
Doporučený ročník:
2
Vazba na ŠVP:
Mechanické kmitání a vlnění
Cíle
Stručná anotace
Fyzika
V rámci této aktivity se studenti netradičním způsobem seznámí s jevy, které můžeme pozorovat při šíření vlnění na rozhraní dvou prostředí. Na rozdíl od běžného vysvětlení odrazu a lomu vlnění pomocí paprsků bude k demonstraci těchto jevů využita aplikace Ripple Tank zobrazující přímo šířící se vlny. V průběhu aktivity budou rovněž zavedeny pojmy jako úhel odrazu, úhel lomu, kolmice a rovina dopadu a index lomu.
Odraz a lom vlnění
Seznámení se s odrazem a lomem vlnění na rozhraní dvou prostředí. Prozkoumání změny rychlosti šíření vlnění při jeho přechodu mezi dvěma prostředími.
1
EGRAM Harmonogram aktivity
čas
Odraz
10 min
2.
Zákon odrazu
10 min
3.
Změna rychlosti na rozhraní
10 min
4.
Změna směru na rozhraní
10 min
1.
stručná náplň činnosti Demonstrace odrazu vlnění na nepropustné překážce a jeho vysvětlení pomocí Huygensova principu. Demonstrace zákona odrazu a jeho osvětlení pomocí Huygensova principu. Demonstrace změny rychlosti šíření vlnění při přechodu mezi dvěma prostředími. Demonstrace změny směru šíření vlnění při přechodu mezi dvěma prostředími.
pomůcky + přílohy iPad Apple TV aplikace Ripple Tank iPad Apple TV aplikace Ripple Tank iPad Apple TV aplikace Ripple Tank iPad Apple TV aplikace Ripple Tank
Odraz a lom vlnění
název činnosti
Fyzika
Teorie
2
EGRAM Odraz Učitel na iPadu spustí aplikaci Ripple Tank a z nabídky Reflection vybere položku Reflection (Acoustic).
Simulaci pozastaví tlačítkem Pause v levém dolním rohu dříve, než se vlna dostane k překážce, a popíše studentům, co na plátně vidí.
Zeptá se studentů, co se stane, když vlnění dospěje k překážce, a nechá je tipovat, jak bude odražené vlnění vypadat.
Poté opět simulaci spustí tlačítkem Play v levém dolním rohu a předvede tak studentům odraz vlnění na nepropustné překážce.
Fyzika
Odraz a lom vlnění
3
EGRAM
Pozorovaný jev vysvětlí pomocí Huygensova principu.
Zákon odrazu
Učitel na iPadu spustí aplikaci Ripple Tank a z nabídky Reflection vybere položku Reflection (Acoustic), simulaci okamžitě zastaví a tlačítkem Clear vyčistí plochu. Bodový zdroj vlnění nahradí podlouhlým zdrojem, který vytvoří rovinné vlnoplochy. Klikne na zdroj vlnění a následným kliknutím na ikonu koše ho vymaže.
Odraz a lom vlnění
Otevře nabídku označenou symbolem "+", zvolí položku Add Source a vybere možnost New Line Source.
(Toto uspořádání může vytvořit předem a uložit ho. Po stisknutí tlačítka Topic List zvolí Save as New, simulaci pojmenuje a stiskne Hotovo.) Učitel simulaci po spuštění hned pozastaví a popíše studentům, co vidí na plátně. Opět simulaci spustí. Zeptá se studentů, co platí pro dopadající a odraženou vlnu.
4
Fyzika
Zdroj tažením prodlouží a posune ho do levého horního rohu.
EGRAM
Studenti by si měli uvědomit, že úhel, pod kterým vlna dopadá na překážku, je stejný jako úhel, pod kterým se vlna odráží. Neměl by to být pro ně problém, protože zákon odrazu znají již ze základní školy. Nyní učitel zákon odrazu objasní pomocí Huygensova principu. Nakonec připomene pojmy úhel dopadu, úhel odrazu, kolmice dopadu a rovina dopadu.
Odraz a lom vlnění
Změna rychlosti na rozhraní Učitel na iPadu spustí aplikaci Ripple Tank a z nabídky Media vybere položku Slow Medium.
Simulaci pozastaví tlačítkem Pause v levém dolním rohu dříve, než se vlna dostane k rozhraní obou prostředí, a popíše studentům, co na plátně vidí.
Zeptá se studentů, co se stane, dospěje-li vlnění na rozhraní dvou různých prostředí.
Fyzika
5
EGRAM
Učitel zastaví simulaci a vyčistí plochu tlačítkem Clear. Poté kliknutím na zdroj vlnění a následným tažením přesune zdroj do druhého prostředí a opět simulaci spustí. Je vidět, že se tentokrát při přechodu z jednoho prostředí do druhého rychlost šíření vlnění zvětší.
Nyní se učitel studentů zeptá, jaké látky by asi mohly tvořit prostředí, jejichž rozhraní pozorujeme. Nakonec zavede pojem index lomu vlnění jako poměr rychlostí šíření vlnění v jednotlivých prostředích. A řekne studentům, že více se o něm doví v optice.
Změna směru na rozhraní
Učitel na iPadu spustí aplikaci Ripple Tank a z nabídky Media vybere položku Refraction. 6
Odraz a lom vlnění
Studenti by měli přijít na to, že se část vlnění odrazí a část vlnění projde do druhého prostředí. Zároveň by je mělo napadnout, že se změní rychlost šíření vlnění. Pokud se tak nestane, učitel je navede. Nyní učitel opět spustí simulaci. Oba již zmíněné jevy jsou z ní patrné. Vlnění se na rozhraní částečně odrazí a prošlé vlnění se šíří pomaleji.
Fyzika
EGRAM Simulaci ihned pozastaví, vyčistí plochu tlačítkem Clear, prodlouží zdroj vlnění a popíše studentům, co vidí na plátně. (Simulaci opět může mít předpřipravenou.)
Poté simulaci spustí a opětovně ji zastaví ve chvíli, kdy je již patrná odražená i prošlá vlna.
Vyzve studenty, aby popsali, co se na rozhraní s vlnou stalo. Ti by měli vypozorovat, že odražená i prošlá vlna jsou slabší než dopadající vlna (dopadající vlna se rozdělila). A samozřejmě také to, že prošlá vlna změní svůj směr, což je způsobeno odlišnou rychlostí šíření vlny v druhém prostředí. Přesunutím zdroje do druhého prostředí může učitel demonstrovat změnu směru šíření vlny i v opačném směru.
Fyzika
Odraz a lom vlnění
7
EGRAM
Vznik prošlé vlny učitel nakonec vysvětlí pomocí Huygensova principu.
klíčová slova
Fyzika
Odraz a lom vlnění
Odraz vlnění, lom vlnění, index lomu, rychlost šíření vlnění
8
