舰队流派:光:反射,折射,衍射

简介

我们观察到我们周围的光以阳光的形式,从火把或火,但到底什么是光?
光实际上不是物质——它没有质量——所以实际上它是看不见的。我们抓不住它,闻不到它。我们只能通过它与周围事物的相互作用或影响来了解它。
这一资源涵盖了描述光的基本物理学,光的历史和哲学,以及它对社会的应用和影响。这里有一些批判性思维练习和实验的链接,涵盖了吸收、反射、折射和衍射的概念,帮助学生(和好奇的成年人)批判性地思考光的现象,潜在地挑战他们的感知,并反思他们对光的理解。资源和活动与4-9年级的课程相一致,但也有延伸学生思维的链接和建议。有些概念和活动可能适合低年级的学生。
课程内容和活动都是有框架的,以便教师评估学生的学习情况。有以下两大类活动:

批判性思维活动分析和反思光的性质和概念,它对社会的影响,以及由这种对光的理解所支撑的研究的价值,以发展下一代电子和数字技术。

实践活动/实验帮助学生理解光,并考虑研究和技术的价值、可接受性和方向,这将有助于塑造他们的未来。

学习成果

在本单元结束时,学生将拥有....

  • 对光的本质有深刻的理解
  • 关于光作为波和粒子的性质的知识
  • 用科学的表述来传达关于光的想法、解释和过程
  • 对历史和哲学的认识,导致我们对光的理解及其在现代数字技术中的应用
  • 批判性思考我们如何利用光来发展现代数字技术的社会影响的能力
  • 运用本单元每个阶段的经验,在新环境中预测或提出假设的能力
  • 能够使用证据对正在发生的事情进行讨论。

下载pdf全部资源的链接和图形。

下载一个演示文稿用于向全班同学介绍本单元

幻灯片的目标是4-6年,并从反射和折射资源中选择信息

课程链接

资源内容和活动与维多利亚和澳大利亚的课程相关联。以下是维多利亚州相关课程的链接年5 - 6/年7 - 8/年9

FLEET研究人员利用光来帮助开发原子薄的材料和下一代节能电子产品的电子电路。FLEET的研究动机,将在下一节中概述,是学生考虑的一个重要讨论,它为一些实验和批判性思维活动提供了背景。

照亮通往解决方案的道路

FLEET在量子世界中工作,这是我们对宇宙最深刻的理解。FLEET研究人员希望了解他们正在开发的原子薄(2D)材料如何在量子水平上操作和控制其有用的特性。下一个任务是开发出商业规模制造这些材料的方法。光的使用和操纵对于FLEET研究人员来说至关重要,可以帮助测试和理解二维材料的行为,并开发用于低能量电子产品的新型材料。

FLEET研究和对下一代电子产品的需求

数字技术(任何带有计算机芯片的技术)消耗了全球约10%的电力,随着我们要求将更多、更智能、更强大的计算系统集成到我们的日常生活中,这一比例每年都在增加。

摩尔定律(虽然它不是真正的定律)预测,计算机芯片上的晶体管数量每18-24个月就会翻一番,直到现在,这是正确的。多年来,越来越高效、越来越紧凑的硅基微芯片控制着指数级增长的计算所需要的能量。但是,我们不可能在不违反某些物理定律的情况下把晶体管做得更小。要了解更多关于数字化和能源的更大图景,请阅读尼古拉·琼斯的文章,如何阻止数据中心吞噬全球电力?

FLEET的目标是开发下一代低能耗电子产品,使节能计算成为可能。了解FLEET的研究和研究动机在这里

光的更广泛含义

我们对光的理解导致了显微镜、微波炉、望远镜、x射线、激光的发展,我们的光纤网络在全球范围内传递我们所有的数据,通过卫星(即无线电或微波)在全球范围内发送和接收信号,甚至还有人工眼睛的发展。事实上,光可以帮助描述我们周围的大部分物理宇宙。作为最广泛的信息载体之一,我们可以研究和了解一些最小的东西,如原子和细菌,到最远和最大的东西,如恒星和星系。对光的理解将我们带入了量子世界,在那里,宇宙中一些最深奥的秘密正在被揭示。现在是时候让我们了解光到底是什么了。

这一资源的其余部分分为两部分:“理解光”和“反射,吸收,折射,衍射”。请参阅下面各部分的链接。在每个部分都是相关的批判性思维和实践活动,或者它们列在下面。你可以下载整个资源在你的课堂上使用-见下文。

活动清单

深入了解光的特性

活动1。光是什么?

活动2。巧克力的光

活动3。灯箱

反射,吸收,折射,衍射

活动4。(开发)

活动5。《小辣椒的鬼魂

活动6。出现硬币

活动7。如何找到彩虹

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