др Мирко Нагл, проф.,никола Гледић, проф., Јасмина Ђокић Јовановић, проф. и мр Горан Стојићевић, проф. наставна тема: Поларизација наставна јединица:

др Мирко Нагл, проф.,никола Гледић, проф., Јасмина Ђокић Јовановић, проф. и мр Горан Стојићевић, проф. наставна тема: Поларизација наставна јединица: Брустеров угао -угледни час, XXXI Републички семинар о настави физике, 30.април- 2.мај 1 2013.године-

Образовни циљеви: Ученик ће знати и разумети поларизацију светлости и применити стечена знања на одређивање Брустеровог угла α р Задаци часа: Образовни: Оспособљавање ученика да Инквајери методом потврде стечена знања о поларизацији светлости; Васпитни: Развијање тачности и прецизности у раду код ученика, негововање логичког мишљења и закључивања кроз Инквајери метод; Функционални: Оспособљавање ученика да примене Инквајери метод на конкретним 2 задацима

Облик рада: Фронтални рад, индивидуални и групни Наставне методе: Инквајери метод, монолошка метода, дијалошка метода, демонстрациона метода (аплети, YouTube), метода цртања, метода рада са литературом и савременим наставним средствима (рачунар, видео-бим) Наставна средства: наставни комплет, рачунар, видео-бим, креда, табла, папир 3

Нови појмови: Поларизација приликом преламања и одбијања, поларизациони Брустеров угао, Брустеров закон Литература: Физика 3 гимназију (уџбеник, Н.Чалуковић и К. Панић; Физика 3 за гимназију (уџбеник, С.Божин и др.), Физика 3 за гимназију (уџбеник, М.О.Распоповић), Физика експерименти у настави физике (Лабораторијски практикум, Н. Гледић), Интернет примерени сајтови. mirkonagl.wordpress.com Корелација: информатика, математика, хемија, биологија Примена: 4 наочари, 3д слика...

Предвиђене активности ученика, наставника и асистената: Ученици, асистенти и наставник ће уз помоћ презентације, научног метода, дијалошке методе, аплета и експеримента објаснити нове појмове и одредити поларизациони Брустеров угао. Ученици ће уз помоћ асистената и наставника урадити експеримент, а резултате мерења ће обрадити уз помоћ рачунара формирати табелу, нацртати график, анализирати га, на крају часа поновити усвојене појмове. Напомена : Ученици, асистенти и наставник ће користити ротирајућу оптичку приликом одређивања Брустеровог угла. 5

Структура часа Уводни део часа Подсетимо се Мотивација (5мин): Ученици се питањима подсећају на знања о поларизацији шта су / је: Врсте таласа? http://www.youtube.com/watch?v=e9qpbt0v5hw Електромагнетни таласи, вектори Е и В? http://surendranath.tripod.com/applets/waves/emwave/em Wave.html Светлост, поларизација светлости,неполаризована и поларизована светлост? http://www.olympusmicro.com/primer/java/polarizedlight/3 dpolarized/index.html 6

СЛИКА 1. Поларизација светлости СЛИКА 2. Малусов закон Вектор поларизације, физика поларизације Подсетимо се! поларизационе струје, поларизатори, Малусов закон? http://www.claudiocancelli.it/ 7 web_education/fisica/polarizzazione_af_3830.swf

Обрада (10 минута) Истакнути циљ часа! Поларизација светлости мoже се постићи при одбијању и при преламању светлости на граници између две средине (слика 3). За неки карактеристичан угао α p упадне неполаризоване светлости, одбијена светлост биће поларизована у равни нормалној на цртеж. Преломљена светлост у средини са индексом преламања n 2, биће само делимично поларизована у равни нормалној на раван одбијене светлости. 8

СЛИКА 3. Преламање и одбијање светлости http://www.claudiocancelli.it/web_education/fisica/waves_brewster.jar 9

Користећи Снелов (W. Snellius, 1580-1626.) закон преламања и Фреснелове (A. J. Fresnel, 1788-1827.) формуле за угао од 90 о између преломљеног и одбијеног зрака (у том случају је одбијена светлост потпуно поларизована), Брустер је показао да између упадног (поларизационог) угла α p и релативног индекса преламања n две средине, постоји веза (једначина 1): n sin n sin n sin n sin 90 o n 1 1 sin tg p p p n n 2 2 cos p p 1 sin cos arctg n n 1 (индекс преламања средине упадне и одбијене светлости), n 2 (индекс преламања средине 10 у којој се светлост прелама), n (релативни индекс преламања две средине) p p p... n n 2 2 1, (1) n n 2 1 n p

Централни део часа (15 минута) Експеримент: Експеримент је централни део часа и њиме одређујемо Брустеров угао. Користићемо светлост школског He-Ne ласера од 0.5mW чија светлост у фотодиоди производи струју чији интезитет меримо. Светлост школског ласера је делимично линеарно поларизована зато ћемо на пут зрака ставити поларизатор који ће поларизовати светлост паралелно са упадном равни. За различите вредности упадног угла (угао меримо угломером на ротационом постољу), мерићемо струју фотодиоде 11 (микроамперметар) у два случаја (слика 4).

СЛИКА 4. Шема експеримента 12

Први случај, када је ласер постављен тако да вектор електричног поља осцилује у упадној равни (слика 6, усправан ласер са ознаком - паралелно). За Брустеров угао α p упадне светлости, струја фотодиоде која мери одбијену рефлектовану светлост ће имати минимум. На тај начин смо одредили Брустеров угао. Та светлост ће бити потпуно линеарно поларизована у равни која је нормална на упадну раван. Други случај, експеримент ћемо поновити за ласерску светлост која је поларизована у равни која је нормална на упадну раван (слика 5, положен ласер са ознаком - нормално). Мерићемо струју фотодиоде за различите вредности упадног угла светлости. Приметићемо да крива одбијене светлости нема минимум. СЛИКА 5. Постављање ласера 13

Применимо знање користећи Инквајери метод! Група ученика ће стечена знања применити тако што ће одредити Брустеров угао α p користећи Инквајери метод, тада: Дефинишу проблем: Можемо ли одредити α p користећи ласерску светлост? Прикупљају податке: Мере интезитет ласерске светлости која се одбија рефлектује од стаклене плочице (планпаралелене), мерећи интезитет струје 14 фотодиоде

Формулишу хипотезу: Брустеров угао α p не зависи од тога да ли је раван поларизоване упадне ласерске светлости паралелна или нормална у односу на упадну раван; Експериментишу: За различите вредности упадног угла α ласерске светлости на стаклену плочицу, ученици мере угломером у корацима по 5 о (када приметимо да струја опада и са мањим корацима нпр. 2 о, почевши од 10 о ), струју фотодиоде у коју пада одбијена светлост. Ласер се поставља тако да је раван поларизације упадне светлости паралелна у односу упадну раван Резултати се уносе у табелу 1. и цртају зависност струје фотодиоде од упадног угла (рачунар слика 6.): 15

N 0 α I I 10 15 20 25 30 35 40 45 50 52,5... ТАБЕЛА 1. Зависност струје од упадног угла СЛИКА 6. График зависности струје од упадног угла 16

Тестирају хипотезе: Ескперимент понављамо за нормално поларизовану светлост ласера у односу на раван призме, уносимо резултате у табелу 1. и цртамо график (рачунар слика 6) Закључују: Интезитет струје фотодиоде има минимум само када је упадна ласерска светлост поларизована у равни која је паралелна са упадном равни (слика 6, доњи график). Хипотеза није тачна. Закључујемо да се Брустеров угао α p може одредити ласером, али само у случају када је упадна ласерска светлост поларизована у равни паралелној са упадном равни. 17

Понављање (5 мин): Ученици самосталнo понављају усвојене појмове и ток Инквајери метода (по потреби вођени питањима наставника) Завршни део часа (10 мин): Провера усвојених појмова: Ученици самосталнo резимирају ток мерења са анализом проблема. Наставник ће по потреби питањима усмеравати дискусију. На основу стечених знања и мерених вредности са часа ученици кући састављају извештај према форми (слика 7.) или сличној на 18 основу њихових предлога. Проверимо шта смо научили!?

Слика 7. Понуђена 19 форма извештаја

Евалуација: На крају часа ученици ће попунити анонимне евалуационе листиће са питањима и предати их наставнику (табела 2). Наставник ће их замолити и да додатно оцене час преко анкете на интернет блогу наставника нпр. ucenici.wordpress.com/anketa 20

ТАБЕЛА 2. Питања за евалуацију угледног часа I ДИДАКТИЧКО - МЕТОДИЧКА КОМПОНЕНТЕ ЧАСА У П 1 Наставна јединица је најављена, након добро осмишљеног уводног дела 2 Циљ наставног часа је благовремено истакнут 3 Одабране наставне методе су за овакав облик рада ефикасне 4 Наставна средства су адекватно одабрана и функционално коришћена 5 Остали дидактички материјали су ефикасно икоришћени и добро осмишљени 6 Коришћене савремених техничких средстава и извора учења је адекватно II ПОЛОЖАЈ УЧЕНИКА У НАСТАВИ 1 Ученици су активни, дискутују, полемишу, питају и закључују 2 Интеракције међу ученицима су успешне (унутар групе, међу групама и појединцима) 3 Интеракција ученик-наставник и наставник-ученик је спонтана и толерантна III СТИЛ НАСТАВНИКА И КЛИМА НА ЧАСУ 1 Наставник вешто и ненаметљиво ствара сарадничку атмосферу-мотивише и подстиче 2 Радна атмосфера је добра, све функционише како треба 3 Ученици имају потпуно позитиван однос према учењу и наставнику IV ИСКУСТВЕНИ ПРИМЕРИ ЗА МОЈ РАД 1 Оно што ми се посебно допало на часу је: 2 Оно што би са овог часа ваљало преузети као практична решења и имплементацију у све остале часове: 3 Оно што ми се уопште не допада: 4 Реализација овог угледног часа, по мојој процени је за оцену: Ученици (У) и наставници (Н) су бројчано бодовали питања (5 потпуна сагласаност, 4 сагласност, 21 3 немам мишљење, 2 неслагање и 1 потпуно неслагање)

А сада занимљивости! 3 д наочари? http://www.youtube.com/watch?v=82cux9q9afk&feature =player_embedded Расејање и поларизација? 22

Задатак: Колика треба да је висина Сунца над хоризонтом да би рефлектована светлост од површине воде била потпуно поларизована? Индекс преламања воде је 1,33. 90 o o 90 53,1 o 36,9 tg n tg 1,33 53,1 o o 23

ПИТАЊА? ЕВАЛУАЦИЈА! МОЛИМ ВАС ИМАЈТЕ МИЛОСТИ! ХВАЛА НА ПАЖЊИ! 24