|
Målgruppe og undervisningsmæssig sammenhæng.
Ideen til temaet er fra hæftet PROJEKTARBEJDE I GYMNASIET, Naturfagsforlaget 2005
2.7 Lys og farver side 62
Baggrund og målgruppe
Medio 2.g.
Matematisk: Eleven kender simpel differentialregning og kan bestemme maksimum og minimum. Endvidere er eleven fortrolig med trigonometri.
Fysisk: Der er ingen særlige krav om baggrundsviden i fysik. Her betragter man brydning ud fra Fermats princip om minimal tid, uden at bruge bølgelæren.
Denne måde at behandle brydning på tjener som et supplement til bølgelæren.
Kemisk: Ingen særlige forudsætninger. Eleven skal dog være bevidst om vigtigheden af præcision ved vejninger og målinger.
Engelsk: Ingen særlige forudsætninger. Eleven skal dog være i stand til at læse websider på engelsk.
Sammenhæng
I matematik stilles opgaven efter trigonometri og differentialkvotient og tjener til perspektivering af disse værktøjer og samtidigt er opgaven et klart eksempel på en matematisk model.
(Matematik B 2.3 Supplerende stof). Endvidere illustrerer opgaven samspil mellem matematik og fysik.
I engelsk gennemgår eleven tekster og andre udtryksformer i stof fra andre fagområder og giver en skriftlig fremstilling af faglige emner. (Engelsk B 2.1 & 2.3)
I fysik ser man her på egenskaber ved lys samt deres forbindelse til sanseindtryk og naturfænomener (regnbuen). Opgaven er tæt knyttet til bølgelæren (Fysik C 2.2 Lyd og lys)
I kemi har opgaven en relation til elevens hverdag og angiver en simpel metode til bestemmelse af sukkerindehold. (Kemi B 2.3)
Læringsmål
Samspillet
Overordnet illustrerer opgaven hvordan et naturfænomen (brydning) analyseres og forklares (Fermats princip og Snells lov).
Konsekvenser af dette naturfænomen (Newtons farvespektrum og regnbuen) forklares. Et eksempel på anvendelser af brydning
(måling af sukkerindehold) afprøves.
Dette viser hvordan fagene spiller sammen.
Faglige læringsmål
Matematik
- at anvende simpel funktionsudtryk i modellering og at håndtere en geometrisk problemstilling. (Matematik B 2.1)
Fysik
- gennem eksempler og i samspil med andre fag at perspektivere fysikkens bidrag til forståelse af naturfænomener.(Fysik B 2.1)
- kende og kunne opstille og anvende modeller til en kvalitativ forklaring af fysiske fænomener(Fysik B 2.1)
Engelsk
- give en nuanceret, sammenhængende skriftlig fremstilling af faglige emner (Engelsk B 2.1)
Pædagogiske overvejelser
Det er umuligt at finde et tema der tilgodeser vores fire fag ligeligt. Det gør dette tema om lys heller ikke.
Overordnet er det hensigten at eleven oplever hvordan et naturfænomen kan indkredses og forklares i samspil mellem de fire fag.
- Engelsk. Her har vi skelet til to pædagogiske mål, nemlig at kunne
- give en nuanceret, sammenhængende skriftlig fremstilling af faglige emner
- orientere sig i informationskilder
- Fysik & kemi. Her ligger den pædagogiske udfordring i at
- få eleven til at forstå teorien om sammenhængen mellem brydning og lysets forskellige hastigheder.
- at få eleven selv til at opstille forsøg der illustrerer/anvender brydning (den projektorienterede del af opgaven).
- Matematik.
Her er der et stort pædagogisk udbytte med to aspekter, nemlig
- anvendelse af differentialregningen for at finde frem til brydningsloven.
- det geometriske forhold
Det første er fagligt krævende og det er kun de bedste der klare det på egen hånd. Dette er opgavens faglige højdepunkt. Men i samarbejde med vejlederen kan de andre elever komme med på banen.
Link
Vi har begrænset antallet af links til udvalgte relevante links for at skabe større overblik.
Vi har bevidst henvist til engelske links i forbindelse med opgaven, dels fordi engelsk indgår i fagsamarbejdet og dels fordi de dækker området tilfredsstillende.
Layout
Vi har brugt meget simpel traditionel struktur på hjemmesiden for at gøre det let at navigere på den.
Farver har vi kun brugt i forbindelse med figurer.
Vi har delvis benyttet relevante figurer hentet fra nettet og delvis brugt egne tegninger og egne fotos af opstillinger.
Vi har brugt en font sans serif.
Om egne fotografier og billeder.
Vi har indsat to fotografier af forsøgsopstillinger som vi har lavet.
Det første af disse fotografier viser brydning af en laserstråle i en akrylklods.
Det pædagogiske formål med dette billede er at vise eleven at lys faktisk bliver brudt i overgang mellem media,
og at man kan lave en simpel opstilling vha. laser, klods og millimeterpapir for at måle denne brydning. Det er så
tanken at eleven selv finder ud af hvordan vinklen måles og eventuelt selv forbedrer opstillingen.
Der er en lille skønhedsfejl i billedet, nemlig at strålen ikke rammer klodsens midte således at den udgående
stråle også bliver brudt. Vi håber at denne "fejl" giver anledning til diskussion om målingen af
brydningsvinklen.
Det andet fotografi viser sukkeropløsning i en glaskolbe. En laserstråle sendes i gennem opløsningen
og bliver brudt to gange og afbøjes derfor nedad. Billedet tjener som et forslag, samtidigt med at det illustrerer at
afstande og vinkler ikke må ændres med de forskellige opløsninger.
Billedet er blevet lidt mørkt og det har vi valgt for at gøre den grønne plet mere fremtrædende.
Den første tegning vi tegnede viser det samme som det første foto dvs. en halvmåneformet klods på
millimeterpapir. Vi har indtegnet indfalds- og brydningsvinkel.
Den anden tegning vi har lavet ligger i afsnittet om bestemmelse af brydningsindeks i en sukkeropløsning og
viser brydning når strålen rammer en rund beholder.
Den sidste tegning vi har lavet viser en opstilling som er et alternativ til opstillingen på fotografiet med
glaskolben og laseren.
Om opgavens struktur
Opgaven indeholder et tema, nemlig Fermats princip. I faget engelsk bliver temaet beskrevet,
i faget matematik beviser eleven hvordan Snells lov følger af dette princip, i fagene fysik og kemi skal eleven udføre
(lærerstyret) projekter og forsøg som illustrerer følgerne af princippet.
Teori
Billedet viser lys, der rammer en væg med to smalle huller A og B. På den anden side af væggen spredes lyset.
Det forsvinder i nogle retninger, på de såkaldte knudelinjer. Forklaringen er, at lyset bevæger sig som bølger.
Det kommer som ringbølger fra de to huller. Når en bølgetop fra A møder en bølgedal fra B, vil de ophæve
hinanden og resultatet er negativ interferens, dvs. lyset forsvinder. Billedet til højre illustrerer interferens og vi
ser knudelinjer, hvor bølgerne ophæver hinanden (eng: line of nodes) og de lysende toppe, hvor de forstærker
hinanden. Billedet til venstre er taget over et tidsinterval, mens billedet til højre er et øjebliksbillede.
En forklaring på hvordan bølgebevægelsen medfører brydning kan man kan læses i FYSIK FOR 2.G
Hverdag,videnskab,verdensbillede ©1994 Esper Fogh og Knud Erik Nielsen, 2.udgave 1994, I. Lys og atomer, 2.
Bølgemodellen, Brydning og bølgemodel side 42-45.
For yderligere supplering af teorien henvises der til det ovenstående nævnte kapitel I.
Lys og atomer side 7-82 samt til de opgivne links.
|