rjpjakdi CM Γ Ε Ν I Κ wimms&m, ΓΕΝΙΚΟΥ Λ ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΕΘΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΘΡΗΣΚΕΥΜΑΤΩΝ ΠΑΙΔΑΓΩΓΙΚΟ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ Κ- Χ - *. " ppf" mm fefeiii :-. 'ΛρΙ :..

Transcript

1 ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΕΘΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΘΡΗΣΚΕΥΜΑΤΩΝ ΠΑΙΔΑΓΩΓΙΚΟ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ Κ- Χ - *. " ppf" :, mm fefeiii rjpjakdi CM c Γ Ε Ν I Κ :-. 'ΛρΙ ΓΕΝΙΚΟΥ Λ :.. wimms&m, ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΣ ΕΚΔΟΣΕΩΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΩΝ ΒΙΒΛΙΩΝ SaKjfeBC sillill,

2 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΌς ΟΑΗΓΟς Φ Υ Σ I Κ Η ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ

3 ΟΜΑΔΑ ΣΥΓΓΡΑΦΗΣ Πέτρος Γεωργακάκος, φυσικός, καθηγητής 3ου Λυκείου Ηλιούπολης Αθανάσιος Σκαλωμένος, φυσικός, καθηγητής 1ου Λυκείου Ζωγράφου Νικόλαος Σφαρνάς, φυσικός, καθηγητής 56ου Λυκείου Αθηνών Ιωάννης Χριστακόπουλος, φυσικός, καθηγητής του Ε.Π.Λ. Νέας Φιλαδέλφειας «Μίλτος Κουντουράς» ΟΜΑΔΑ ΚΡΙΣΗΣ Ευάγγελος Κούκλης, φυσικός, καθηγητής 6ου Λυκείου Ζωγράφου Σπύρος Τζαμαρίας, φυσικός στοιχειωδιόν σωματιδίων. Κύριος ερευνητής Ε.Κ.Ε.Φ.Ε. «Δημόκριτος» Χρήστος Χρονόπουλος, φυσικός, καθηγητής 4ου Λυκείου Αμαρουσίου ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ ΣΤΟ ΠΛΑΙΣΙΟ ΤΟΥ ΠΑΙΔΑΓΩΓΙΚΟΥ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟΥ Χρήστος Δούκας, πάρεδρος Παιδαγωγικού Ινστιτούτου, τομέας Φυσικών Επιστημών ΓΛΩΣΣΙΚΗ ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ Μαιρίτα Κλειδωνάρη, φιλόλογος, καθηγήτρια Λυκείου Αγίου Στεφάνου

4 ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΕΘΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΘΡΗΣΚΕΥΜΑΤΩΝ ΠΑΙΔΑΓΩΓΙΚΟ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΠΕΤΡΟΣ ΓΕΩΡΓΑΚΑΚΟΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ ΣΦΑΡΝΑΣ ΑΘΑΝΑΣΙΟΣ ΣΚΑΛΩΜΕΝΟΣ ΙΩΑΝΝΗΣ ΧΡΙΣΤΑΚΟΠΟΥΛΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟΣ ΟΔΗΓΟΣ Φ Υ Σ Ι Κ Η ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΣ ΕΚΔΟΣΕΩΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΩΝ ΒΙΒΛΙΩΝ - ΑΘΗΝΑ

5 ... Στις Φυσικές Επιστήμες το πείραμα αποτελεί αναπόσπαστο στοιχείο της διαδικασίας προσέγγισης των γνώσεων. Το πείραμα είναι τρόπος επικοινωνίας με τη φύση, η βάση της μεθοδολογίας των Φυσικών Επιστημών και δε νοείται αποκομμένο από τα υπόλοιπα χαρακτηριστικά της μεθοδολογίας, όπως η παρατήρηση, η διατύπωση υποθέσεων και ο έλεγχος των υποθέσεων - θεωριών.... Έρευνες και εμπειρία έχουν δείξει ότι είναι απαραίτητο να συνειδητοποιήσει ο εκπαιδευτικός την ανάγκη των μαθητών του να αυτενεργούν πάνω στο γνωστικό αντικείμενο, για να υλοποιηθούν οι σκοποί και οι στόχοι της πειραματικής διδασκαλίας... Απόσπασμα από το βιβλίο Οδηγός τον εκπαιδευτικού, UNESCO Με το νέο αναλυτικό πρόγραμμα για τη διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών στο Ενιαίο Λύκειο προβλέπεται, παράλληλα με τη θεωρητική, να γίνεται και εργαστηριακή - πειραματική διδασκαλία του μαθήματος. Ο εργαστηριακός οδηγός του μαθήματος της Φυσικής Γ' τάξης Ενιαίου Λυκείου Γ ενικής Παιδείας περιλαμβάνει τρεις εργαστηριακές ασκήσεις, οι οποίες έχουν ως σκοπό να κατανοήσουν οι μαθητές όσο το δυνατόν καλύτερα διάφορα φυσικά φαινόμενα που περιγράφονται στις ενότητες του βιβλίου του μαθητή. Γι' αυτό γίνεται αναλυτική παρουσίαση του τρόπου εκτέλεσης των ασκήσεων, οι οποίες συνοδεύονται από φύλλα εργασίας. Όλες οι ασκήσεις εκτελούνται από τους μαθητές και μπορούν να ολοκληρωθούν σε μία διδακτική ώρα η καθεμία. Η καθιέρωση εργαστηριακής ώρας για τη διδασκαλία των εργαστηριακών ασκήσεων Φυσικής, Χημείας και Βιολογίας θα επιτρέψει στην εκπαιδευτική κοινότητα (καθηγητές - μαθητές) να υλοποιήσουν πλήρως το νέο αναλυτικό πρόγραμμα. Αθήνα, Ιανουάριος 1999

6 ΠΕΡ Ο Μ Ε Ν Α Σκοποί, και στόχοι των εργαστηριακών ασκήσεων Φ Κανόνες ασφάλειας στο εργαστήριο Φυσικής j ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ 1 Ανάλυση του φωτός με πρίσματα Παρατήρηση και καταγρα διάφορων φασμάτων. Φύλλο εργασίας ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ a Τ Πειράματα με τα Φύλλο εργασίας ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ Μετρήσεις ακτινοβολίας υποβάθρου με τον απαριθμητή Geiger-Mulle Φύλλο εργασίας ς Κ Η ς Η 3 I Μ II IHmh

7 Σκοποί και στόχοι των εργαστηριακών ασκήσεων Φυσικής Αυτός ο εργαστηριακός οδηγός του μαθητή απορρέει από την πειραματική - εργαστηριακή ανάπτυξη της ύλης της Γ' τάξης Λυκείου Γενικής Παιδείας και τους σκοπούς της διδασκαλίας του μαθήματος της Φυσικής. Αναλυτικότερα, οι εργαστηριακές δραστηριότητες έχουν ως σκοπό και στόχο οι μαθητές: V V V V V V V V V V V V V V Να αντιληφθούν τη σημασία των εργαστηρίων στη μελέτη της Φυσικής με την αποδοχή των παρατηρούμενων φαινομένων. Να εξοικειωθούν με τη χρήση εργαστηριακών οργάνων και να συναρμολογήσουν απλές πειραματικές συσκευές. Να αποκτήσουν επιδεξιότητα στο χειρισμό οργάνων και συσκευών. Να καταλαβαίνουν και να εκτελούν σωστά τις οδηγίες. Να εξασκηθούν στην ακριβή παρατήρηση και μέτρηση. Να μάθουν να κρατούν σημειώσεις σωστά και με προσοχή. Να μπορούν να σχεδιάζουν και να εξηγούν απλές γραφικές παραστάσεις. Να εξασκηθούν στη διατύπωση υποθέσεων, προκειμένου να ερμηνεύουν τις παρατηρήσεις τους. Να μάθουν να καταγράφουν και να παρουσιάζουν με ειλικρίνεια τα πειραματικά αποτελέσματα, όσα δηλαδή αναμφισβήτητα εξάγονται κατά την πειραματική διαδικασία, ανεξάρτητα από το αν τους φαίνονται ορθά ή μη. Να βγάζουν συμπεράσματα και να τα δατυπώνουν. Να μάθουν να εργάζονται στο εργαστήριο σύμφωνα με τους κανόνες ασφάλειας. Να συνδέουν τη μάθηση στην αίθουσα διδασκαλίας με αυτή στο εργαστήριο, για να εμβαθύνουν σε όσα διδάσκονται. Να αυξηθεί το ενδιαφέρον τους για το μάθημα της Φυσικής. Να μάθουν να συνεργάζονται με άλλους και να παίρνουν πρωτοβουλίες.

8 Με τη συνεργασία επιτυγχάνουμε τους στόχους μας θ

9 1. Να φοράτε, όταν κάνετε πειράματα, την εργαστηριακή σας μπλούζα. 2. Να ακολουθείτε επακριβώς όλες τις οδηγίες του πειράματος που εκτελείτε. 3. Να εκτελείτε το πείραμα όπως σας έχει υποδειχθεί από τον υπεύθυνο καθηγητή. 4. Μη συνδέετε τις ηλεκτρικές συσκευές με το δίκτυο της ΔΕΗ. Η σύνδεση θα γίνεται μόνο από τον υπεύθυνο καθηγητή. 5. Μην εργάζεστε στο εργαστήριο χωρίς επίβλεψη. 6. Μη χρησιμοποιείτε κανένα όργανο και συσκευή, αν δεν έχετε την άδεια του υπεύθυνου καθηγητή. 7. Μη μεταφέρετε κανένα εργαστηριακό όργανο ή συσκευή ή υλικό έξω από το εργαστήριο, εκτός και αν αυτό σας ζητηθεί από τον υπεύθυνο καθηγητή. 8. Μην τρώτε και μην πίνετε στην αίθουσα του εργαστηρίου. 9. Μη βραχυκυκλώνετε μπαταρίες, τροφοδοτικά ή άλλες ηλεκτρικές συσκευές. Η θερμοκρασία που θα αναπτυχθεί στα καλώδια σύνδεσης μπορεί να σας προκαλέσει σοβαρά εγκαύματα και καταστροφή των ηλεκτρικών στοιχείων. 10. Μην πιέζετε με δύναμη εύθραυστα αντικείμενα που χρησιμοποιείτε στο εργαστήριο. 11. Μην αγγίζετε υλικά και συσκευές που βρίσκονται πάνω στον πάγκο επίδειξης. 12. Να είστε ενήμεροι για το πού βρίσκονται και πώς λειτουργούν οι πυροσβεστήρες και τα άλλα είδη πρώτων βοηθειών. 13. Μετά το τέλος της εργαστηριακής άσκησης να καθαρίζετε, να στεγνώνετε και να ξαναβάζετε όλα τα όργανα και τις συσκευές που χρησιμοποιήσατε στη θέση τους.

10 Όργανα και συσκευές που θα χρησιμοποιηθούν για την πραγματοποίηση των εργαστηριακών ασκήσεων Βάση παραλληλόγραμμη (ΓΕ 010.0) Σύνδεσμος απλός (ΓΕ 030.0) Λαβίδα μεταλλική απλή (ΓΕ 045.0) Τραπεζίδιο μεταβλητού ύψους (ΟΠ 195.1) Οθόνη αδιαφανής (ΟΠ 025.1) Πρίσματα με στέλεχος (ΟΠ 060.0)

11 Πολωτικό σώμα (polaroid) (ΟΠ 140.0) Φίλτρα έγχρωμα (ΟΠ 146.0) Προβολέας Reuter (ΟΠ 005.2) Σωλήνες Geisler (ΗΛ 545.1) Λυχνιολαβή σε βάση (ΗΛ 195.0) Λυχνία απαριθμητή Geiger-Muller

12 J Τροφοδοτικό (AC - DC) Πολυδύναμο όργανο με απαριθμητή Geiger - Muller Επαγωγικό πηνίο Ruhmkorff (ΗΛ 475.0) Φασματοσκόπιο (ΟΠ 220.0) Ράβδος μεταλλική 0,60m (ΓΕ 040.3) Ράβδος μεταλλική lm (ΓΕ 040. Συναρμολογούμενη οπτική τράπεζα

13 Μερικά σύμβολα κίνδυνου /Κ Α Τοξικό Ραδιενεργός ακτινοβολία Εύφλεκτο Α, Jk Α\ Υψηλή τάση Εκρηκτικό Κίνδυνος Διαβρωτικό Laser σε λειτουργία Ο

14 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ UNESCO, Οδηγός του εκπαιδευτικού Εικονογραφημένος κατάλογος εποπτικών μέσων διδασκαλίας, Σιδερής Μητσιάδης, Ο.Ε.Δ.Β. Πειράματα Φυσικής, Μπουρούτης Ιωάννης Ο.Ε.Δ.Β. Εργαστηριακές ασκήσεις Φυσικής, Λ. Ανδριτσάκης, Α. Αραβανχινός, κ.α. Μακεδόνικες εκδόσεις. Πειράματα Φυσικής, Π. Κόκκοτας, Βασ. Καραπαναγιώτης, κ.α. Εκδόσεις Γρηγόρη. P.S.S.C. Φυσική, Εργαστηριακός Εργαστηριακές Φυσική, Friedrich Dorn. οδηγός, Ίδρυμα Ευγενίδου. ασκήσεις Β' και Γ Γυμνασίου, Ο.Ε.Δ.Β. Προδιαγραφές βιβλίων Παιδαγωγικού Ινστιτούτου. Ο

15 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ Α Σ Κ Η Σ Ε Ι Σ, * - > - ' y> Ο

16 Ο «Λουλούδια», πίνακας ζωγραφικής της Έβης Ιωάννου

17 Εργαστηριακή άσκηση Εργαστηριακή άσκησ" Ανάλυση του φωτός με πρίσματα Παρατήρηση και καταγραφή διάφορων φασμάτων (συνεχή, γραμμικά, εκπομπής και απορρόφησης) ΣΤΟΧΟΙ Στόχοι αυτής της εργαστηριακής άσκησης είναι οι μαθητές: yf Να διαπιστώσουν ότι το λευκό φως αποτελείται από διάφορα χρώματα (ακτινοβολίες), που αποτελούν το συνεχές φάσμα. Λ/ Να παρατηρήσουν και να περιγράψουν το φάσμα ενός στερεού σε υψηλή θερμοκρασία. y/ Να παρατηρήσουν και να περιγράψουν τα φάσματα αερίων που φωτοβολούν. V Να παρατηρήσουν και να περιγράψουν φάσματα απορρόφησης. ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ Για την πραγματοποίηση και κατανόηση της άσκησης οι μαθητές πρέπει να γνωρίζουν τις ενότητες του σχολικού βιβλίου: 1.3 Μήκος κύματος και συχνότητα του φωτός κατά τη διάδοσή του. 1.4 Ανάλυση λευκού φωτός και χρώματα. Το ελεύθερο ανάγνωσμα των σελίδων (Το φασματοσκόπιο, φάσματα εκπομπής και φάσματα απορρόφησης). Ο

18 Εργαστηριακή άσκηση ΟΡΓΑΝΑ ΚΑΙ ΣΥΣΚΕΥΕΣ 1. Δύο παραλληλόγραμμες βάσεις 2. Δύο ράβδοι μήκους 60cm η καθεμία 3. Εννέα σύνδεσμοι απλοί ή «σταυροί» 4. Προβολέας Reuter 5. Διάφραγμα με σχισμή για τον προβολέα Reuter 6. Οθόνη αδιαφανής 7. Δύο πρίσματα με στέλεχος 8. Τραπεζίδιο μεταβλητού ύψους 9. Λεκάνη οπτικής τράπεζας 10. Φασματοσκόπιο 11. Σωλήνες Geisler 12. Στήριγμα σωλήνων Geisler 13. Επαγωγικό πηνίο Ruhmkorff 14. Τέσσερα καλώδια σύνδεσης 15. Φίλτρα έγχρωμα 16. Τροφοδοτικό ή πολλαπλός μετασχηματιστής (ΗΛ 465.0, 465.1, 700.0) ή συσσωρευτή 6Volt ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Ανάλυση του φωτός με πρίσματα 1. Συναρμολογήστε ι ην οπτική τράπεζα. 2. Στερεώστε τον ποοβολέα Reuter στην κάτω οριζόντια ράβδο, όπως φαίνεται στη φωτογραφία 1.

19 Εργαστηριακή άσκηση 1 3 Τοποθετήστε στη σχισμή του φακού του προβολέα το διάφραγμα μιας σχισμής. Περιστρέψτε το φακό έτσι, ώστε η σχισμή να είναι κατακόρυφη. Τοποθετήστε στον τελευταίο σύνδεσμο την αδιαφανή οθόνη, όπως στη φωτογραφία Συνδέστε τον προβολέα με το τροφοδοτικό σε τάση 6 έως 8Volt. Καλέστε τον υπεύθυνο καθηγητή να ελέγξει τη σύνδεση και να συνδέσει το τροφοδοτικό με το δίκτυο της ΔΕΗ. 5. Ανάψτε τον προβολέα. 6. Πάνω στην οθόνη βλέπετε μια φωτεινή γραμμή που προέρχεται από τον προβολέα. Με τη βοήθεια του άξονα του προβολέα ρυθμίστε έτσι, ώστε η φωτεινή γραμμή να πάρει το μικρότερο δυνατό πλάτος, ενώ ως προς το ύψος να μην υπερβαίνει αυτό του πρίσματος. 7 Κατευθύνετε τον προβολέα έτσι, ώστε η φωτεινή γραμμή να πέφτει προς το αριστερό άκρο της οθόνης. 8. Τοποθετήστε ανάμεσα στον προβολέα και την οθόνη ένα πρίσμα, όπως στη φωτογραφία 1. Ο άξονας του πρίσματος τοποθετείται στην οπή του συνδέσμου. Προσανατολίστε το πρίσμα έτσι, ώστε το φως να πέφτει πάνω στο πρίσμα κοντά σε μία ακμή του (οξεία γωνία). Τι παρατηρείτε στη οθόνη; 9. Στη συνέχεια τοποθετήστε και το δεύτερο πρίσμα, μεταξύ του πρώτου και της οθόνης, σε απόσταση περίπου δύο εκατοστών από το πρώτο πρίσμα, όπως φαίνεται στη φωτογραφία δίπλα. Οι υποτείνουσες επιφάνειες των πρισμάτων να είναι η μία απέναντι στην άλλη, ώστε το φως που προέρχεται από διάθλαση στο πρώτο πρίσμα να πέφτει κοντά στην ακμή του δευτέρου. ο

20 Εργαστηριακή άσκηση 1 Τι παρατηρείτε στην οθόνη; Παρατήρηση και καταγραφή φάσματος απορρόφησης 10. Αφαιρέστε το δεύτερο πρίσμα. Στην οθόνη επανεμφανίζεται η έγχρωμη ταινία. Κρατήστε με το χέρι σας ένα από τα έγχρωμα φίλτρα μπροστά στο φακό του προβολέα. Επαναλάβετε την ίδια διαδικασία για όλα τα φίλτρα και καταγράψτε ό,τι παρατηρείτε στην οθόνη, σημειώνοντας ταυτόχρονα χρώμα φίλτρου και αντίστοιχη παρατήρηση, στον παρακάτω πίνακα 1. ΠΙΝΑΚΑΣ 1. Χρώμα φίλτρου Παρατήρηση στην οθόνη Κίτρινο - πράσινο Βιολετί Πράσινο - μπλε Κόκκινο Μπλε Πορτοκαλί

21 Εργαστηριακή άσκηση 1 Παρατήρηση και καταγραφή διάφορων φασμάτων με τη βοήθεια φασματοσκοπίου (συνεχή, γραμμικά, εκπομπής και απορρόφησης) 1. Τοποθετήστε τον προβολέα Reuter σε μια παραλληλόγραμμη βάση. Προσανατολίστε τον έτσι, ώστε ο άξονάς του να βρίσκεται στην προέκταση του κατευθυντήρα του φασματοσκοπίου. 2. Συνδέστε τον προβολέα με το τροφοδοτικό σε τάση 6 έως 8Volt. Καλέστε τον υπεύθυνο καθηγητή να ελέγξει τη σύνδεση και να συνδέσει το τροφοδοτικό με το δίκτυο της ΔΕΗ. 3. Ανάψτε τον προβολέα. 4. Από τη διόπτρα παρατηρήστε το φάσμα του διάπυρου στερεού (νήμα λαμπτήρα). Καταγράψτε την παρατήρησή σας. 5. Μπροστά από τη σχισμή του κατευθυντήρα τοποθετήστε τα διάφορα έγχρωμα φίλτρα διαδοχικά και παρατηρήστε από τη διόπτρα. Καταγράψτε τις παρατηρήσεις σας στον παρακάτω πίνακα 2. ΠΙΝΑΚΑΣ 2. Χρώμα φίλτρου Παρατήρηση Κίτρινο - πράσινο Βιολετί Πράσινο - μπλε Κόκκινο Μπλε Πορτοκαλί Ο

22 Εργαστηριακή άσκηση Η εργαστηριακή αυτή δραστηριότητα να πραγματοποιηθεί από τον καθηγητή. Οι μαθητές να παρατηρήσουν τα φάσματα με το φασματοσκόπιο και να καταγράψουν τις παρατηρήσεις τους. 1. Συναρμολογήστε τη διάταξη της φωτογραφίας. 2. Τροφοδοτήστε το πηνίο Ruhmkorff με τάση 6Volt (AC ή DC). 3. Τοποθετήστε στον ορθοστάτη το σωλήνα Geisler - ηλίου. 4. Κλείστε το διακόπτη του πηνίου Ruhmkorff. Ο σωλήνας Geisler ακτινοβολεί φως. Από τη διόπτρα παρατηρήστε το φάσμα εκπομπής του αερίου ηλίου (He). 5. Ρυθμίστε το άνοιγμα της σχισμής του κατευθυντήρα έτσι, ώστε να λεπτύνουν οι γραμμές του φάσματος. 6. Οι μαθητές να καταγράψουν τις παρατήηρήσεις τους. 7. Διακόψτε τη λειτουργία του πηνίου και αντικαταστήστε το σωλήνα Geisler - ηλίου με Geisler - νέου. Επαναλάβετε τις διαδικασίες 4 έως 6. Θ

23 Εργαστηριακή άσκηση 1 Εργαστηριακή άσκηση 1 Φύλλο εργασίας Ψ Ανάλυση του φωτός με πρίσματα Παρατήρηση και καταγραφή διάφορων φασμάτων (συνεχή, γραμμικά, εκπομπής και απορρόφησης) ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ ΤΜΗΜΑ ΟΜΑΔΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ. Ερώτηση 1η: Το λευκό φως που προέρχεται από το λαμπτήρα πυρακτώσεως του προβολέα Reuter είναι απλό ή σύνθετο; Πώς το συμπεραίνουμε αυτό; Ερώτηση 2η: Από ποια χρώματα συντίθεται το λευκό φως; Ερώτηση 3η: Το φάσμα του διάπυρου νήματος του λαμπτήρα πυρακτώσεως είναι φάσμα εκπομπής ή απορρόφησης; Συνεχές ή γραμμικό;

24 Εργαστηριακή άσκηση Ερώτηση 4η: Ποια περιοχή του φάσματος του λευκού φωτός απορροφούν τα διάφορα έγχρωμα φίλτρα; Χρώμα φίλτρου Αποκόπτει Κίτρινο - πράσινο Βιολετί Πράσινο - μπλε Κόκκινο Μπλε Πορτοκαλί Ερώτηση 5η: Το φως που διέρχεται από το μπλε φίλτρο είναι σύνθετο η απλό; Πώς το διαπιστώσατε αυτό; Ερώτηση 6η: Τα φάσματα των αερίων He και Ne, που περιέχουν οι σωλήνες Geisler και που παρατηρήσατε, είναι φάσματα εκπομπής ή απορρόφησης; Συνεχή ή γραμμικά; Σε τι διαφέρουν μεταξύ τους;

25 Εργαστηριακή άσκηση Εργαστηριακή άσκηση 2 Πειράματα με τα πολωτικά σώματα ΣΤΟΧΟΙ Στόχοι αυτής της εργαστηριακής άσκησης είναι οι μαθητές: V V V V Να διαπιστώσουν ότι το φυσικό φως ή το φως που προέρχεται από ένα λαμπτήρα δεν είναι πολωμένο. Να διαπιστώσουν ότι το μη πολωμένο φως, όταν περνάει από ένα πολωτικό σώμα, πολώνεται. Να διαπιστώσουν ότι υπάρχουν υλικά ποι> στρέφουν το επίπεδο πόλωσης του πολωμένου φωτός (οπτικώς ενεργά υλικά) και υλικά που δε στρέφουν το επίπεδο πόλωσης του πολωμένου φωτός (οπτικώς ανενεργά υλικά), όταν το φως περνάει από μέσα τους. Να διαπιστώσουν ότι η γωνία στροφής του επιπέδου πόλωσης του πολωμένου φωτός σε διάλυμα οπτικά ενεργού ουσίας εξαρτάται από τη συγκέντρωση του διαλύματος. ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ Για την πραγματοποίηση και κατανόηση της άσκησης οι μαθητές πρέπει να γνωρίζουν την ενότητα «1.5 Πόλωση του φωτός», δηλαδή τις σελίδες 25 έως 31. Θ

26 Εργαστηριακή άσκηση ΟΡΓΑΝΑ ΚΑΙ ΣΥΣΚΕΥΕΣ 1. Συναρμολογούμενη οπτική τράπεζα 2. Τροφοδοτικό 3. Δύο πολωτικά σώματα (polaroid) 4. Προβολέας Reuter 5. Διάφραγμα προβολέα Reuter με οπή 6. Τραπεζίδιο μεταβλητού ύψους 7. Μία μικρή διαφανής παραλληλεπίπεδη λεκάνη 8. Δύο φακελάκια ή δύο κουταλιές ζάχαρης 9. Δύο φακελάκια ή δύο κουταλιές μαγειρικού αλατιού (NaCl) ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Μη πολωμένο και πολωμένο φως 1. Συναρμολογήστε την οπτική τράπεζα. 2. Στερεώστε ο' αυτήν τον προβολέα Reuter και την αδιαφανή οθόνη σε απόσταση 40cm περίπου από άξονα σε άξονα στήριξης. 3. Τοποθετήστε το διάφραγμα με την οπή στο μπροστινό μέρος του προβολέα, εισάγοντάς το στη σχισμή που υπάρχει γι' αυτό το σκοπό. Αν δε διαθέτετε τέτοιο διάφραγμα, κόψτε από ένα χαρτόνι έναν κυκλικό δίσκο με διάμετρο ίση με αυτήν του προβολέα. Ανοίξτε στο κέντρο μια οπή. Στερεώστε το διάφραγμα που κατασκευάσατε στο μπροστινό μέρος του προβολέα. 4. Τοποθετήστε το ένα πολωτικό σώμα ανάμεσα στον προβολέα και την οθόνη, όπως φαίνεται στην παρακάτω

27 Εργαστηριακή άσκηση 5. Ρυθμίστε το πολωτικό σώμα έτσι, ώστε να είναι παράλληλο προς την οθόνη και τον προβολέα, με τον άξονά του κάθετο στην οθόνη. 6. Στρέψτε την περιστροφική λαβή μέχρι την ένδειξη μηδέν. 7. Ρυθμίστε το ύψος του προβολέα και του πολωτικού σιόματος έτσι, ώστε το φως που θα εκπέμπεται από τον προβολέα να διαπερνά το πολωτικό φίλτρο. 8. Τοποθετήστε το πολωτικό σιόμα πολύ κοντά στον προβολέα. 9. Συνδέστε τον προβολέα με το τροφοδοτικό σε τάση 6 έως 8VoIt. Καλέστε τον υπεύθυνο καθηγητή να ελέγξει τη σύνδεση και να συνδέσει το τροφοδοτικό με το δίκτυο της ΔΕΗ. 10. Ανάψτε τον προβολέα. Τι παρατηρείτε στην οθόνη; 11. Περιστρέψτε τη λαβή του πολωτικού σώματος προς τα αριστερά μέχρι την ένδειξη 90. Τι παρατηρείτε στην οθόνη; 12. Επαναφέρετε τη λαβή του πολωτικού σώματος στην ένδειξη 0. Περιστρέψτε τη λαβή του πολωτικού σώματος προς τα δεξιά μέχρι την ένδειξη 90. Τι παρατηρείτε στην οθόνη; 13. Σβήστε τον προβολέα. 14. Σε απόσταση περίπου 20cm από το πολωτικό σώμα τοποθετήστε το δεύτερο πολωτικό σώμα στο ίδιο ύψος με το πρώτο και παράλληλα προς αυτό. 15. Φέρτε τις λαβές των πολωτικών σωμάτων στην ένδειξη Ανάψτε τον προβολέα. Τι παρατηρείτε στην οθόνη; 17. Περιστρέψτε τη λαβή του δεύτερου πολωτικού σώματος προς τα δεξιά ή προς τα αριστερά, αργά αργά, μέχρι την ένδειξη 90. Τι παρατηρείτε; 18. Σβήστε τον προβολέα.

28 Εργαστηριακή άσκηση Στροφή του επιπέδου πόλωσης του φωτός Οπτικώς ενεργά σώματα 1. Μεταξύ των πολωτικών σωμάτων τοποθετήστε το τραπεζίδιο μεταβλητού ύψους και ρυθμίστε το ύψος έτσι, ώστε, όταν τοποθετηθεί η λεκάνη πάνω σ' αυτό και ανάψετε τον προβολέα, το φως να περνάει από το μέσο περίπου της λεκάνης, όπως στην παρακάτω εικόνα. 2. Γεμίστε τη λεκάνη με νερό πάνω από το μισό της. Ρίξτε στο νερό μια κοφτή κουταλιά ζάχαρης, αναδέψτε, μέχρι να διαλυθεί, και τοποθετήστε τη λεκάνη στο τραπεζίδιο. 3. Ανάψτε τον προβολέα. Τι παρατηρείτε στην οθόνη; 4. Περιστρέψτε τη λαβή του πρώτου πολωτικού σώματος, μέχρι να εξαφανιστεί η φωτεινή κηλίδα από την οθόνη. Συμπληρώστε τον παρακάτω πίνακα. Στροφή (αριστερά/δεξιά) Μοίρες

29 Εργαστηριακή άσκηση 5. Σβήστε τον προβολέα. 6. Κατεβάστε τη λεκάνη με το ζαχαρόνερο από το τραπεζίδιο στον πάγκο εργασίας, ρίξτε μία ακόμη κοφτή κουταλιά ζάχαρης στη λεκάνη και αναδέψτε, μέχρι να διαλυθεί. 7. Τοποθετήστε τη λεκάνη στο τραπεζίδιο με τον ίδιο προσανατολισμό όπως και προηγουμένως 8. Τοποθετήστε την περιστροφική λαβή του πρώτου πολωτικού σώματος στην ένδειξη Ανάψτε το τροφοδοτικό. Τι παρατηρείτε στην οθόνη; 10. Περιστρέψτε τη λαβή του πρώτου πολωτικού σώματος δεξιά ή αριστερά, μέχρι να εξαφανιστεί από την οθόνη η φωτεινή κηλίδα. Συμπληρώστε τον παρακάτω πίνακα. Στροφή (αριστερά/δεξιά) Μοίρες 11. Κατεβάστε τη λεκάνη με το ζαχαρόνερο από το τραπεζίδιο και αδειάστε το περιεχόμενο της στην αποχέτευση. 12. Επαναλάβετε τις εργασίες 2 έως 11, χρησιμοποιώντας τώρα μαγειρικό αλάτι αντί για ζάχαρη. Συμπληρώστε τον παρακάτω πίνακα. Κουταλιές αλατιού Στροφή (αριστερά/δεξιά) Μοίρες 13. Καλέστε τον υπεύθυνο καθηγητή να αποσυνδέσει το τροφοδοτικό από το δίκτυο της ΔΕΗ. Αποσυναρμολογήστε τη διάταξη, καθαρίστε και στεγνώστε τις συσκευές και τα εξαρτήματα που χρησιμοποιήσατε. Τοποθετήστε τις συσκευές, τα όργανα και τα υλικά στο ντουλάπι του εργαστηρίου. 14. Συμπληρώστε το φύλλο εργασίας και παραδώστε το στον υπεύθυνο καθηγητή.

30 ΨνΡΜ vcxii R5* Peel <&! «3ε 3 ητ Π lva r 'Afcj HpH WM 3κ?Λ-ί«κ* Λ* :' Baa IP VI r < >ι> j.<v "» ι I ",I- "* DEG SCI ENGM -' ' I lr I ΓΙΓΙ ' tf1f% n,831* WW»)^E 111 tell Μ sm mm Kb'. ιύχ **ip %W 1&:1 3ΐ5ί&? Η wkm B^.vSgJ fek i ^4V4S ; V-'tfs8 *» ft** ''* ι Τ* Κ&ΰ$Β g&ig UK*'»'?! Ispl «ϊ3 ' '>?>. ',V., ' ; ;<>ν: ):ΑΨΜΙ~.: "V* '; rrv. >< 3» m ^ V W *v\\ c.w ss Μια εφαρμογή των πολωτικών φίλτρων : 'r^ &$!? κ,.#%

31 Εργαστηριακή άσκηση Εργαστηριακή άσκηση 2 Φύλλο εργασίας Πειράματα με τα πολωτικά σώματα ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ ΤΜΗΜΑ ΟΜΑΔΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ. Ερώτηση 1η: Το φως από το λαμπτήρα πυρακτώσεως είναι πολωμένο ή όχι; Πώς το διαπιστώσατε αυτό; Ερώτηση 2η: Το μη πολωμένο φως, όταν περνάει από το πολωτικό σώμα, είναι πολωμένο ή όχι; Πώς το διαπιστώνετε αυτό; Ερώτηση 3η: Στις διαδικασίες 14,15,16 και 17 της άσκησης ποιο ρόλο παίζει το πρώτο και ποιο το δεύτερο πολωτικό σώμα; Ο

32 Εργαστηριακή άσκηση 2 Ερώτηση 4η: Το διάλυμα ζάχαρης είναι οπτικά ενεργό υλικό ή όχι; Πώς το διαπιστώσατε αυτό; Ερώτηση 5η: Η στροφική ικανότητα ενός οπτικά ενεργού υλικού εξαρτάται από τη συγκέντρωση του διαλύματος του; Πώς το διαπιστώσατε αυτό; Ερώτηση 6η: Το διάλυμα μαγειρικού αλατιού είναι οπτικά ενεργό υλικό; Πώς το διαπιστώσατε αυτό; Ερώτηση 7η: Βασιζόμενοι στις γνώσεις που αποκτήσατε εκτελώντας αυτή την εργαστηριακή άσκηση, απαντήστε στην παρακάτω ερώτηση: Αν θέλατε να αγοράσετε γυαλιά ηλίου με πολωτικά κρύσταλλα, πώς θα μπορούσατε να διαπιστώσετε ότι αυτά που πρόκειται αγοράσετε είναι από υλικό τύπου polaroid;

33 Εργαστηριακή άσκηση Εργαστηριακή άσκηση 3 Μετρήσεις ακτινοβολίας υποβάθρου με τον απαριθμητή GEIGER - MULLER ΣΤΟΧΟΙ Στόχοι αυτής της εργαστηριακής άσκησης είναι οι μαθητές: V Να ανιχνεύσουν την ακτινοβολία υποβάθρου. V V Να μετρήσουν την ακτινοβολία υποβάθρου σε σταθερά χρονικά διαστήματα. Να επεξεργαστούν στατιστικά τα αποτελέσματα. ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ Για την πραγματοποίηση και κατανόηση της άσκησης οι μαθητές πρέπει να γνωρίζουν τις ενότητες του σχολικού βιβλίου: 3.3 Η ραδιενέργεια Το ελεύθερο ανάγνωσμα των σελίδων (Ραδιοχρονολόγηση). Ακτινοβολία υποβάθρου Με τον όρο «ακτινοβολία υποβάθρου» εννοούμε το χαμηλότερο επίπεδο ακτινοβολίας που μπορούμε να μετρήσουμε σε μια περιοχή. Είναι η ακτινοβολία που οφείλεται στα ραδιενεργά υλικά που υπάρχουν στο περιβάλλον και στις κοσμικές ακτινοβολίες. Τα ραδιενεργά υλικά τα οποία υπάρχουν στο περιβάλλον σχηματίστηκαν από την εποχή της δημιουργίας της Γης. Ιχνη ραδιενεργών υλικών υπάρχουν στο χώμα, στους βράχους, στα οικοδομικά υλικά, στο ξύλο, στα τρόφιμα, στον αέρα, στο ανθρώπινο σώμα κτλ. Οι κοσμικές ακτινοβολίες είναι ακτινοβολίες που προέρχονται από το διάστημα και αποτελούνται από σωματίδια α, β και γ.

34 Εργαστηριακή άσκηση Ανιχνευτής - απαριθμητής GEIGER - MULLER Ο ανιχνευτής - απαριθμητής GEIGER - MULLER αποτελείται από τη λυχνία ανίχνευσης G-M και τη συσκευή απαρίθμησης, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Κεντρικό ηλεκτρόδιο Γ Αέριο αργό (AT) Σωλήνας αλουμινίου Παράθυρο Πολυδύναμο όργανο Ι l^by. β.ε α 220V A.C. 400 έως 100V DC Απαριθμητής με ενσωματωμένο τροφοδοτικό και μεγάφωνο Η λυχνία G-M είναι ένας μεταλλικός κύλινδρος από αλουμίνιο, ο οποίος στο εσωτερικό του περιέχει αέριο, συνήθως αργό (Ar), σε χαμηλή πίεση. Κατά μήκος του άξονα του κυλίνδρου υπάρχει λεπτό ευθύγραμμο σύρμα. Το μπροστινό μέρος του κυλίνδρου κλείνεται από μια λεπτή μεμβράνη, που ονομάζεται παράθυρο του ανιχνευτή. Όταν ένα σωματίδιο περάσει από το παράθυρο, ιονίζει το αέριο που υπάρχει στο εσωτερικό του σωλήνα και τότε ένας ηλεκτρικός παλμός καταγράφεται από τη συσκευή απαρίθμησης. Ο ανιχνευτής - απαριθμητής GEIGER - MULLER δεν αναγνωρίζει τη φύση των σωματιδίων που προκαλούν τον ιονισμό του αερίου Ar. Υπάρχουν διάφοροι τύποι απαριθμητών G-M και για τη χρήση τους απαιτείται προηγουμένως προσεκτική μελέτη των εγγράφων που τους συνοδεύουν (οδηγίες χρήσης). Τέτοιες συσκευές φαίνονται στις παρακάτω εικόνες. ο

35 Εργαστηριακή άσκηση Μ ^ ν, ΟΡΓΑΝΑ ΚΑΙ ΣΥΣΚΕΥΕΣ 1. Ανιχνευτής - απαριθμητής GEIGER - MULLER 2. Παραλληλόγραμμη βάση 3. Μία μεταλλική ράβδος μήκους 30cm 4. Ένας σύνδεσμος απλός 5. Μία απλή μεταλλική λαβίδα 6. Ένα ρολόι ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ 1. Τοποθετήστε τη λυχνία G-M στη βάση της. Αν το σχολείο δε διαθέτει τον απαριθμητή G-M της φωτογραφίας, τότε συναρμολογούμε έναν ορθοστάτη και συγκρατούμε με τη λαβίδα τη λυχνία G-M. J

36 Εργαστηριακή άσκηση 3 2. Τοποθετήστε το φις της λυχνίας στην κατάλληλη υποδοχή (α) του απαριθμητή. 3. Καλέστε τον υπεύθυνο καθηγητή να ελέγξει τη σύνδεση και να συνδέσει τον απαριθμητή με το δίκτυο της ΔΕΗ. Ο διακόπτης του απαριθμητή να είναι κλειστός. 4. Τοποθετήστε το διακόπτη audio στη θέση on (β), για να έχετε ηχητικό σήμα σε κάθε ανίχνευση σωματιδίου. 5. Τοποθετήστε το διακόπτη επιλογής εισόδου (inputs) στη θέση g-m (γ) και τον επιλογέα στη θέση του σήματος της ραδιενέργειας (δ). 6. Στρέψτε τον επιλογέα τάσεων (ε) στη θέση 500V. 7. Στο τμήμα του οργάνου που περιλαμβάνει την ψηφιακή οθόνη στρέψτε τον επιλογέα range (στ) στο τέρμα αριστερά (low rate) και τον επιλογέα function στη θέση freq rate (ζ). 8. Τοποθετήστε το διακόπτη του ίδιου τμήματος δεξιά (η) στη θέση continuous. 9. Το μπουτόν reset (θ) να το χρησιμοποιείτε για το μηδενισμό των ενδείξεων της οθόνης. 10. Θέστε σε λειτουργία τον απαριθμητή πατώντας το διακόπτη on-off (ι). Ι 11. Εξοικείωση με τον απαριθμητή. Θέστε τον απαριθμητή σε λειτουργία για ένα μικρό χρονικό διάστημα (π.χ. lmin) και παρατηρήστε στην οθόνη (κ) την αλλαγή των αριθμών σε κάθε ακουστικό σήμα. 12. Κλείστε το διακόπτη λειτουργίας και τοποθετήστε τη λυχνία σε οριζόντια θέση. 13. Ανοίξτε το διακόπτη λειτουργίας και κάντε πέντε συνεχείς μετρήσεις ανά 1,5 λεπτό, τις οποίες να καταγράψετε στον πίνακα Επαναλάβετε τη διαδικασία 13 έχοντας τη λυχνία σε κατακόρυφη θέση με το παράθυρο προς τα πάνω και συμπληρώστε τον πίνακα 2.

37 Εργαστηριακή άσκηση ΠΙΝΑΚΑΣ 1. Λυχνία σε οριζόντια θέση Χρονική στιγμή (min) Ένδειξη απαριθμητή 0,0 1,5 3,0 4,5 6,0 7,5 ΠΙΝΑΚΑΣ 2. Λυχνία σε κατακόρυφη θέση Χρονική στιγμή (min) Ένδειξη απαριθμητή 0,0 1,5 3,0 4,5 6,0 7,5 φ

38 Εργαστηριακή άσκηση Εργαστηριακή άσκηση 3 Φύλλο εργασ ία ς Μετρήσεις ακτινοβολίας υποβάθρου με τον απαριθμητή GEIGER - MULLER ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ ΤΜΗΜΑ ΟΜΑΔΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ. Λυχνία G-M οριζόντια Ερώτηση 1η: Από τις τιμές του πίνακα 1 να σχεδιάσετε το διάγραμμα «αριθμός κρούσεων - χρόνος». Ο ρυθμός κρούσεων είναι σταθερός; Αιτιολογήστε την απάντησή σας.

39 Εργαστηριακή άσκηση Ερώτηση 2η: Να υπολογίσετε το μέσο ρυθμό κρούσεων. Συνολικός αριθμός κρούσεων: Συνολικός χρόνος: Μέσος ρυθμός κρούσεων = = Λυχνία G-M κατακόρυφη Ερώτηση 3η: Από τις τιμές του πίνακα 1 να σχεδιάσετε το διάγραμμα «αριθμός κρούσεων - χρόνος». ffl SS Ο ρυθμός κρούσεων είναι σταθερός; Αιτιολογήστε την απάντησή σας. Ερώτηση 4η: Να υπολογίσετε το μέσο ρυθμό κρούσεων. Συνολικός αριθμός κρούσεων: Συνολικός χρόνος: Μέσος ρυθμός κρούσεων = = Ερώτηση 5η: Για ποιο προσανατολισμό της λυχνίας G-M έχουμε μεγαλύτερο ρυθμό κρούσεων; Ερώτηση 6η: Αν θέλατε να μέτρήσετε μόνο την κοσμική ακτινοβολία, τη μέτρηση θα την κάνατε: (α) στην επιφάνεια της θάλασσας, (β) στην κορυφή ενός υψηλού βουνού, (γ) πετώντας σε μεγάλο ύψος με αερόστατο; Με ποιο προσανατολισμό της λυχνίας;

40 Με απόφαση ins EXXnviKhs KuBipvnons τα διδακτικά Βιβλία του Δημοτικού, του Γυμνασίου και του Λυκείου τυπώνονται από τον Οργανισμό Εκδόσεω$ Διδακτικών Βιβλίων και διανέμονται δωρεάν στα Δημόσια Σχολεία. Τα Βιβλία μπορεί να διατίθενται npos πώληση, όταν φέρουν Βιβλιόσημο npos απόδειξη Tns γνησιότητά5 TOUS. Κάθε αντίτυπο που διατίθεται npos πώληση και δε φέρει βιβλιόσημο θεωρείται κλεψίτυπο και ο παραβάτη5 διώκεται σύμφωνα με TIS διατάξει του άρθρου 7 του Νόμου 1129 Tns 15/21 Μαρτίου 1946 (ΦΕΚ 1946,108, Α'). Απαγορεύεται η αναπαραγωγή οποιουδήποτε τμήματος αυτού του βιβλίου, που καλύπτεται από δικαιώματα (copyright), ή η χρήση του σε οποιαδήποτε μορφή, χωρίς τη γραπτή άδεια του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου. ΕΚΔΟΣΗ: 2010 ΑΝΤΙΤΥΠΑ: ΑΡ. ΣΥΜΒΑΣΗΣ 10016/ ΕΚΤΥΠΩΣΗ: I. ΞΥΝΟΣ -1. & Β. ΕΥΣΤΡΑΤΟΓΛΟΥ Ο.Ε. ΒΙΒΛΙΟΔΕΣΙΑ: Α. ΠΑΠΑΔΑΚΗΣ & ΣΙΑ Ε.Ε.