1 VŠETKA HMOTA VO VESMÍRE JE TVORENÁ VEĽMI MALÝMI ČASTICAMI

Úloha 2: Zákon odrazu

Pracovný list Workshop

Cieľom tejto úlohy je, aby žiaci overili zákon odrazu svetla. Pred zahájením experimentov je vhodné prirovnať svetlo k prúdu častíc a pokúsiť sa so žiakmi na nákrese odhadnúť, akým spôsobom bude odraz svetla od zrkadla prebiehať. Nie je možné využiť mechanickú analógiu do dôsledkov a pracovať s pojmami ako dokonale pružný ráz, kinetická energia a hybnosť. Je nutné sa spoľahnúť na empirickú skúsenosť žiakov. Prípadne je možné zostaviť si improvizovaný biliardový stôl – vodorovná doska s mantinelom po jednej strane – a skúšať si odrazy pomocou pružnej loptičky posielaného na mantinel pod rôznymi uhlami. Dá sa však predpokladať, že skúsenosť, ktorú žiaci získajú týmto pokusom, už majú zažitú z minulosti. Na základe tohto predbežného pokusu z mechaniky alebo na základe predchádzajúcej skúsenosti žiaci vyplnia prvý stĺpec tabuľky s predpokladaným priebehom experimentu.

Postup:

Potom pristúpia žiaci k vlastnému experimentu so svetelným zdrojom a zrkadlom. Na stôl položíme biely kresliaci papier a postavíme naň kolmo zrkadlo. Pomocou laserového ukazovátka premietajú žiaci na papier svetelný lúč a pozorujú, kam sa odráža. Laserový lúč je samozrejme úzky aj v smere kolmom ku papieru, takže sa aj pri položení ukazovátka prakticky do roviny papiera premietne na papier len časť lúča. Ľahkým náklonom alebo hojdaním ukazovátka vo zvislej rovine premietajú žiaci na papier bližšiu alebo vzdialenejšiu časť lúča. Stopu lúča si vyznačujú na papieri ceruzkou, a tak postupne získajú priebeh celého lúča dopadajúceho aj odrazeného. (Je dôležité, aby pri nakláňaní ukazovátka nemenili bod dopadu lúča na zrkadlo ani umiestnenie samotného ukazovátka.) Potom, čo majú vyznačený celý priebeh lúča, prekreslia ho do tabuľky. (Miesto laserového ukazovátka je možné s výhodou využiť svetelný zdroj zo školskej súpravy pre optiku, ideálne taktiež laserový.)

Postup opakujú pre všetky 4 vzájomné polohy svetelného zdroja a zrkadla naznačené v zadaní. Nie je pritom úplne rozhodujúce, či uhol v experimente zodpovedá úplne presne uhlu v zadaní. Rozhodujúce je, aby žiaci vykonali experiment pre tieto situácie: 1) dopadajúci lúč je takmer rovnobežný so zrkadlom (zviera s rovinou zrkadla uhol okolo 10 °); 2) dopadajúci lúč zviera s rovinou zrkadla uhol okolo 45 ° (aby bol dopadajúci a odrazený lúč viac-menej kolmý); 3) lúč dopadá pod uhlom okolo 70 – 80° (takmer, ale nie úplne kolmo); 4) lúč dopadá kolmo k zrkadlu. Udané uhly sú určené len kvôli orientácii učiteľa, lebo žiaci zatiaľ väčšinou nepoznajú uhlovú mieru. Taktiež nie je príliš vhodné udávať žiakom číselne polohu lúča od roviny zrkadla, pretože v kvantitatívnom vyjadrení zákona odrazu sa pracuje s uhlom medzi lúčom a kolmicou. Na základe experimentálne zistených priebehov dopadajúcich a odrazených lúčov žiaci vyvodia zákon odrazu v zmysle, že dopadajúci a odrazený lúč zvierajú so zrkadlom rovnaký uhol. Tu je možné ešte tolerovať, že žiaci vzťahujú uhol k rovine zrkadla, aj keď vzhľadom k vyššie uvedenému je vhodnejšie, aby sa snažili porovnávať uhly od kolmice. Pretože celý pokus prebieha v rovine kresliaceho papiera, nie je nutné teraz zavádzať druhé tvrdenie zákona odrazu, že odrazený lúč zostáva v rovine dopadu.

Poznámky pre žiakov so ŠVVP:

  • žiaci s poruchami učenia– Postačí vyplnenie dvoch riadkov tabuľky (napr. prvej a tretej). Záver o rovnakom uhle dopadu a odrazu by mal byť v medziach možností vždy vyvodený.
  • nadaní žiaci– Je možno logickou úvahou a myšlienkovým zovšeobecnením experimentu do priestoru (= 3. rozmeru) dospieť k druhému tvrdeniu zákona odrazu, teda, že odrazený lúč zostáva v rovine dopadu.