Metodický portál RVP.CZ prochází změnami. Více informací zde.
logo RVP.CZ
Přihlásit se
Titulka > Modul články > Gymnaziální vzdělávání

Zobrazit na úvodní stránce článků

Titulka > Modul články > Gymnaziální vzdělávání > Postříbření začazené lžičky

Postříbření začazené lžičky

Praktický příspěvek
příklad
uč.hodina
Příspěvek popisuje návod na část vyučovací hodiny, během níž žáci prokáží porozumění základním zákonům optiky. Experiment je též vhodný pro ujasnění pojmů smáčivost - nesmáčivost kapalin.

Cíl výuky

Žáci pochopí základní myšlenku lomu světla.

Motivačních úloh a experimentů není nikdy dost - zejména těch, které lze provést s běžnými předměty, které máme kolem sebe. Následující experiment, který lze zadat i jako problémovou úlohu, si mohou středoškolští žáci bez problémů provést i sami doma, na návštěvě u přátel apod. Žáci základních škol musí vzhledem k tomu, že se v experimentu pracuje s hořící svíčkou, pracovat pod dohledem učitele nebo rodičů.

Dále popsaný experiment je vhodný k demonstraci úplného odrazu světla v optice. S menšími obměnami ho lze využít i při výkladu smáčivosti, resp. nesmáčivosti kapalin.

Základní popis a provedení experimentu

K experimentu budeme potřebovat běžnou polévkovou lžíci z nerezového materiálu (nerez lžíci), svíčku, sirky a skleněnou nádobu s vodou, do níž lze lžíci ponořit (např. kádinku, misku, skleničku).

Ukažte žákům běžnou nerez polévkovou lžíci. Upozorněte je, že jim lžíci ukazujete proto, aby si uvědomili jakou má barvu - lžíce je lesklá a zrcadlí se v ní okolní předměty. (Vzhledem k zakřivení lžíce ji můžete použít i při demonstraci dutého nebo vypuklého zrcadla.)

Nyní zapalte knot svíčky a vnější povrch lžíce (vypuklou část povrchu lžíce) nad plamenem svíčky začaďte (viz obrázek 1). Nebojte se a dejte si záležet, aby byl povrch dostatečně a rovnoměrně začazený (viz obrázek 2).

Počkejte zhruba minutu, než lžíce vychladne, a žákům znovu ukažte lžíci - tentokráte je černá. Ponořte lžíci do nádoby s vodou (viz obrázek 3) a pomalu lžící otáčejte kolem její svislé osy. Při určitém úhlu pohledu uvidíte lžíci krásně stříbrnou - saze zmizely (viz obrázek 4). Vytáhnete-li ale lžíci z vody ven, je opět černá (viz obrázek 5)!

V závislosti na podmínkách ve třídě (na vzdálenosti žáků od experimentátora, na počtu žáků v učebně atd.) nechte případně nádobu s vodou a lžící kolovat mezi žáky a upozorněte je, co mají pozorovat.

Vysvětlení experimentu

Vyzvěte žáky, ať zkusí právě provedený experiment vysvětlit. Pokud bude experiment předveden přímo v rámci hodiny věnované úplnému odrazu světla, jistě velmi rychle přijdou na základní myšlenku vysvětlení: úplný (totální) odraz světla.
Je nutné ovšem zjistit, kde a proč se světlo úplně odráží. Má-li dojít k totálnímu odrazu světla, musí se světlo šířit z prostředí opticky hustšího do prostředí opticky řidšího. V experimentu se objevují tři prostředí, kterými se světlo může šířit: vzduch, voda a sklo. V tomto pořadí jsou seřazená od opticky nejřidšího k opticky nejhustšímu. Odraz na rozhraní sklo - voda nepřipadá v úvahu, protože se leskne lžíce (tj. světlo se odráží až v blízkosti lžíce). Rozhraní sklo - vzduch také vzhledem k uspořádání experimentu nepřipadá v úvahu. Zbývá tedy rozhraní voda - vzduch. Jenže kde se u lžíce vezme vzduch? Proč se tam drží?

Pokud nechcete žákům řešení prozradit rovnou, zkuste je k němu navést následujícím experimentem:

Vyzvěte je, ať si začadí další lžíci (v tom případě musí dávat pozor, aby se při dalším experimentování nespálili) a od lžíce si pak ušpiní špičku prstu. Potom ať ponoří zašpiněný prst do nádoby se studenou vodou a po jeho vytažení z vody popíší, co na prstu vidí. Měli by si všimnout, že prst v místě umazání od sazí není mokrý! (V místě sazí se vytvoří kapičky vody, zatímco ostatní části prstu jsou mokré bez viditelných kapiček.) Saze tedy „odpuzují" vodu.

Saze jsou mastné, a proto jsou ve styku s vodou nesmáčivé. Mezi vrstvou sazí (ať už na lžíci nebo na prstě) a vodou proto vzniká tenká vzduchová vrstva. A právě na této vzduchové vrstvě dochází k totálnímu odrazu světla. Světlo, které prochází vodou, se na rozhraní voda - vzduch (přechod z opticky hustšího do opticky řidšího prostředí) při určitém úhlu dopadu úplně odráží. Na vrstvě vzduchu se tak zrcadlí zejména okolní voda a lžíce se proto zdá být opět lesklá.

Po skončení experimentu lze snadno začazenou lžíci i zašpiněné prsty umýt běžnými čisticími prostředky a lžíci lze bez problémů dále používat jako nástroj pro konzumaci potravin. Na základě právě popsaného vysvětlení si může učitel (v závislosti např. na dovednostech žáků a jejich ochotě řešit problémy, v závislosti na časových možnostech) sám připravit podrobnější scénář části hodiny s experimentem.

Experiment jako motivace problémové úlohy

Výše popsaný a vysvětlený experiment lze použít i k formulaci problémové úlohy: Jakým způsobem lze začazenou lžíci vidět zase stříbrně lesklou? Na základě vysvětlení experimentu lze žákům dávat návodné otázky, resp. jejich nápady usměrňovat žádoucím směrem.

V případě pochybností o aktuálnosti či funkčnosti příspěvku využijte tlačítko „Napište nám“.
Napište nám
Celkové hodnocení článku
Přidat komentář Citovat článek