Физика и химия цвета

ВВЕДЕНИЕ
Учебная дисциплина «Физика и химия цвета» является региональным
компонентом в подготовке специалистов в области светового дизайна.
Эффективное использование освещения и цветового сочетания элементов
невозможно без понимания физической сущности света, его свойств, в том
числе
при
взаимодействии
с
веществом.
Однако
Государственный
образовательный стандарт по высшему профессиональному образованию для
специальности 050501.65 «Профессиональное обучение (дизайн)» изучение
физики и химии как самостоятельных дисциплин не предусматривает. Базовые
же знания студентов из области оптики и химического строения вещества по
программе среднего общего образования, как правило, крайне расплывчаты, а
иногда практически отсутствуют.
В учебном плане для специальности 050501.65 «Профессиональное
обучение (дизайн)» дисциплина «Физика и химия цвета» введена в рамках
дисциплины
Федерального
компонента
«Концепции
современного
естествознания».
Авторская программа учебной дисциплины «Физика и химия цвета»
представляет собой результат внутрипредметной интеграции содержания
избранных глав курсов физики (оптика) и химии (строение вещества),
обеспечивающей реализацию межпредметных связей с общеспециальными и
специальными
дисциплинами
(начертательная
геометрия
с
основами
проектирования, колористика, материаловедение, живопись).
Учебная программа дисциплины, целью которой является формирование
у студентов физико-химических представлений о природе и путях создания
света и цвета, реализуется в форме лекционных, практических занятий и
лабораторных работ. Развитие навыков самостоятельной работы по изучению
содержания осуществляется через систему индивидуальных заданий.
Как известно, эффективность обучения студентов любой дисциплине в
решающей степени зависит от системы организации их самостоятельной
3
работы, так как только одни аудиторные занятия (лекции, практические
занятия)
не
являются
достаточными
для
развития
познавательных
способностей. Студенту необходимо научиться самостоятельно, рационально
планировать свою учебную деятельность, вести учет и самоконтроль
выполняемой работы, осуществлять оценку ее хода и результатов.
Данные
методические
рекомендации
являются
руководством
по
организации самостоятельной работы студентов, осваивающих учебную
дисциплину «Физика
и химия
цвета». С их помощью можно будет
ознакомиться с содержанием учебной программы, которую предстоит освоить,
а также с учебно-тематическим планом, показывающим рассматриваемые на
различных видах занятий вопросы. Такая информация даст возможность
представить объем материала, требующего усвоения. Календарный план
учебных занятий и самостоятельной работы позволит студенту познакомиться с
временной последовательностью прохождения лекционных, практических и
лабораторных занятий, выполнения заданий для самостоятельной работы,
видов и сроков отчетности по ним. Руководствуясь этим планом, студент
получит следующую информацию:
 какое предметное содержание и на занятиях какой формы (лекция,
практические или лабораторное занятие) изучается на каждой
конкретной неделе;
 какой объем теоретического материала необходимо усвоить к
каждому занятию;
 какие задания включены в домашнюю работу по изучаемой теме;
 каковы сроки выдачи и сдачи контрольных работ и отчетов по
лабораторным работам;

типовые вопросы и задания к экспресс-опросу при аттестации
студента по завершению изучения дисциплины.
4
ГЛАВА 1
ОРГАНИЗАЦИОННАЯ
СТРУКТУРА
УЧЕБНЫХ
ЗАНЯТИЙ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ФИЗИКА И ХИМИЯ ЦВЕТА»
Студенты
очной
формы
обучения
специальности
050501.65
«Профессиональное обучение (дизайн)» согласно ведомости числа часов по
учебному плану изучают
дисциплину «Физика и химия цвета» во втором
семестре в объеме 60 часов (табл.1).
Таблица 1
Ведомость числа часов по учебному плану дисциплины
Семестр
2
Вид занятий
Количество часов
Форма отчетности
- лекции
18
-практические занятия
14
тестирование
-лабораторные работы
6
отчет
-самостоятельная работа
22
контрольная
работа
зачет
итого
60
Для получения качественной подготовки
по дисциплине «Физика и
химия цвета» каждый студент должен иметь четкий алгоритм своей учебной
работы. Прежде всего, необходимо определиться с
целью учебной
дисциплины, уяснить задачи обучения и ознакомиться со средствами, с
помощью которых они будут решаться.
В процессе обучения перед студентами специальности
050501.65
«Профессиональное обучение (дизайн)» стоит общая цель:
- осознание роли и значимости физических и химических знаний в решении
профессиональных задач в области светового дизайна и умении их применять с
учетом безопасного использования
различных материалов, процессов и
технологий для здоровья людей и окружающей среды.
Достижение этой цели не представляется возможным, если не будет
решен ряд задач. Так студенту необходимо:
5
1. Привести в систему знания из области оптики и химического строения
вещества, касающиеся:
 представлений о физической природе и свойствах света;
 основ фотометрии и светотехники;
 способности света
вызывать световые ощущения
того или иного
качества;
 причины существования различной окраски веществ;
 представлений о химических способах создания цвета.
2. Приобрести навыки:
 работы с научной и технической литературой;
 овладения методами экспериментальных расчетов и измерений;
 применения теоретических знаний в решении задач создания светового
дизайна, связанных с:
- использованием специфических свойств света;
- расчетом и осуществлением рационального освещения объекта
(пространства);
- учетом пространственного расположения предметов и образованных
ими теней;
- обеспечением цветового эффекта интерьера при использовании
различных источников света.
Средствами для решения поставленных учебных задач являются:
1. Аудиторные занятия:
 лекции;
 практические занятия;
 лабораторные работы.
2. Внеаудиторные занятия:
 самостоятельная работа студента;
 индивидуальная работа студента.
6
Виды
и содержание аудиторных занятий показаны в учебно-тематическом
плане по дисциплине (см. главу 2.2.).
Лекционные занятия проводятся в соответствии с учебным планом по
специальности
и
рабочей
программой
дисциплины.
На
лекциях
рассматриваются основополагающие вопросы курса, понимание которых
позволит студентам успешно усваивать учебный материал в процессе
самостоятельной работы.
Содержание лекций структурировано, в них подчеркивается конкретная
значимость и актуальность рассматриваемых вопросов. Поэтому лекции
необходимо посещать и вести конспект. Пропуск лекционных занятий, как
правило, приводит к возникновению существенных затруднений у студентов
при самоподготовке к практическим занятиям и лабораторным работам.
Практические занятия преследуют цель: закрепить приобретенные на
лекциях и в процессе самостоятельной работы знания, выработать навыки
применения теоретических знаний для решения практических задач.
На практике реализуются два типа практических занятий:
-обучающий тип практических занятий, на которых решаются типовые
задачи, разбирается дополнительный к лекционному материал, подготовленный
студентами в процессе их самостоятельной работы;
- консультационный тип практических занятий, на которых выясняются
ответы на вопросы, вызывающие затруднения у студентов при
их
самостоятельной работе, осуществляется подготовка к тестированию и
экспресс-опросу.
Лабораторные
работы
включают
экспериментальное
изучение
закономерностей протекания ряда физических и химических процессов. Их
целью является привитие навыков экспериментальной деятельности и
самостоятельного осмысления полученных результатов.
Лабораторные работы предусматривают обязательную предварительную
подготовку студента к лабораторным занятиям по теории, относящейся к теме
экспериментальной работы, методике ее выполнения. Студент допускается к
7
выполнению эксперимента только после сдачи преподавателю допуска к
работе.
После завершения эксперимента и обработки полученных данных
студентом подготавливается отчет о проделанной работе, который сдается на
проверку преподавателю.
Общие
организационно-методические
указания
к
выполнению
лабораторных работ приводятся в главе 3.1.
Пропуск лабораторных работ недопустим. Студенты, не выполнившие
план лабораторных работ, не допускаются к итоговому зачету.
Самостоятельная работа – это основная внеаудиторная работа студента
с учебной, научной литературой, методическими пособиями и конспектами
лекций и практических занятий.
Самостоятельная работа включает:
 теоретическое осмысление изучаемого материала;
 выполнение домашних контрольных работ по решению задач;
 теоретическая и методическая подготовка к лабораторным
работам;
 написание отчетов по выполненным лабораторным работам;
 подготовка докладов, сообщений к практическим занятиям.
Методические
рекомендации
по
организации
этих
видов
самостоятельных работ приводятся в главе 3.
Индивидуальная работа студента включает учебно-исследовательский и
научно-исследовательский компоненты. Учебно-исследовательскую работу
(УИРС) и научно-исследовательскую работу (НИРС) осуществляют студенты,
желающие углубить теоретические знания и развить навыки проведения
самостоятельных научных исследований под руководством преподавателя. Эта
работа может иметь как реферативный, так и экспериментальный характер. Она
проводится студентом
во внеаудиторное время на экспериментальной базе
кафедры. Студенты, желающие заниматься учебно-исследовательской и
научно-исследовательской
деятельностью,
должны
обратиться
к
8
преподавателю для обсуждения темы и плана работы. Подготовленные работы
студентов могут быть рекомендованы для участия во внутривузовском
конкурсе, а также в Областном и Всероссийском конкурсах научноисследовательских работ студентов.
Консультации проводятся лектором. Каждый студент, испытывающий
затруднения по изучаемой теме, имеет возможность получить разъяснения по
конкретному
вопросу
у
преподавателя.
Время
и
место
проведения
консультаций преподаватель объявляет в начале семестра.
В ходе изучения дисциплины «Физика и химия цвета» предусмотрены
следующие формы контроля знаний:
 входной контроль знаний в объеме школьной программы;
 допуск к выполнению лабораторных работ и защита результатов
работы по отчету на лабораторных занятиях;
 защита домашних контрольных работ;
 текущее тестирование по разделам;
 экспресс-опрос по разделам на практических занятиях;
 итоговый зачет в конце семестра.
Форма отчетности и ее сроки приводятся в календарном плене (глава 2.3.)
К сдаче
итогового зачета допускаются студенты, выполнившие план
лабораторных и контрольных работ. Студенты, успешно отчитавшиеся по всем
видам текущего контроля, могут быть аттестованы по форме «зачет-автомат».
9
ГЛАВА 2
ОРГАНИЗАЦИЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТА
ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ФИЗИКА И ХИМИЯ ЦВЕТА»
В
структурном
представлении
учебного
системный подход, позволяющий рассматривать
материала
используется
все компоненты содержания
дисциплины во взаимосвязи. Весь учебный материал разбит на два раздела,
каждый из которых преследует определенные цели.
Раздел I «Физика света и цвета»
решает проблему формирования
представлений о физической сущности и свойствах света.
В этом разделе
происходит осознание способности света вызывать световые ощущения того
или иного качества, а также познание и умение оценивать явления, связанные с
отражением
и
поглощением
света
телом.
Важным
компонентом
профессионального обучения специальности является возможность овладения
методами
фотометрических
измерений
и
проведения
светотехнических
расчетов.
Раздел II «Химия цвета» позволяет уяснить причины окраски веществ и
сформировать представления о химических способах создания цветовых
ощущений.
Ниже приводится содержание программы авторского курса
химия цвета». Студенту
«Физика и
рекомендуется ознакомиться с содержанием
программы в самом начале изучения дисциплины. Ориентироваться
в
тематике, выносимой на каждое конкретное аудиторное или внеаудиторное
занятие, студенту поможет учебно-тематический план
календарный план учебных занятий
(глава 2.2.) и
и самостоятельной работы студента
(глава 2.3.).
10
2.1.
Содержание учебной программы по дисциплине
«Физика и химия цвета»
Раздел I. Физика света и цвета
Тема 1. Основы физической оптики
Свет как вид материи. Развитие представлений о природе света.
Корпускулярная (квантовая) и волновая природа света. Свойства cвета:
фотоэффект, световое давление, интерференция, дифракция, поляризация света.
Корпускулярно-волновой дуализм света.
Свет как электромагнитное колебание. Шкала электромагнитных волн.
Видимый свет.
Механизмы возникновения электромагнитного излучения. Испускание
электромагнитного излучения атомом. Квантовая теория света.
Виды излучений. Спектр излучения и поглощения света.
Источники света. Скорость распространения света.
Тема 2. Фотометрия и светотехника
Характеристики световых процессов. Точечный источник света. Световая
энергия, световой поток. Сила света и освещенность. Законы освещенности.
Яркость источников и освещенных поверхностей.
Светотехника и ее задачи. Световые измерения и измерительные
приборы.
Тема 3. Основные законы геометрической оптики
Прямолинейное распространение света. Световой луч. Отражение,
пропускание и поглощение светового потока телом и их количественные
характеристики.
Направленное, рассеянное отражение и пропускание света.
Законы отражения и преломления света. Показатель преломления среды.
Полное внутреннее отражение. Преломление в плоскопараллельной пластинке,
призме.
11
Применение
законов
отражения
и
преломления
для
получения
изображения. Преломление в линзе. Оптическое устройство глаза. Зрительное
восприятие внешнего пространства.
Тема 4. Физическая теория цветности
Дисперсия света. Спектральные и дополнительные цвета. Спектральный
состав света различных источников. Чувствительность глаза к свету различной
длины. Кривая видности.
Цветные тела, освещенные белым и цветным светом. Светофильтры.
Насыщенность цветов.
Раздел II. Химия цвета
Тема 5. Химическое строение вещества и его окраска
Понятия «цвет» и «окраска »вещества. Химическое строение вещества.
Спектры поглощения и цвет вещества. Основы структурной теории цветности
неорганических и органических веществ.
Тема 6. Химия красителей и красок
Понятие о красителях. Номенклатура
техническая
классификация
красителей.
красителей. Химическая и
Характеристика
наиболее
распространенных красителей.
Краски как физико-химические системы. Состав и классификация красок.
Области их применения.
Основы теории крашения. Способы окраски материалов с помощью
красящих веществ. Крашение как физико-химический процесс. Характеристика
стадий крашения материалов.
Оптические свойства окрашенных веществ (поверхностей).
12
2.2. Учебно-тематический план по дисциплине
«Физика и химия цвета»
№
Название темы
Содержание темы
Введение в курс
Цвет и его применение в
искусстве и дизайне
Вид
занятия
Кол-во
час.
практич.
занятие
2
лекция
2
практич.
занятие
лекция
2
лаб.
работа
практич.
занятие
2
лекция
2
практич.
занятие
2
лекция
лекция
практич.
занятие
2
2
2
лаб.
работа
2
Раздел I. Физика света и цвета
1.
Основы
физической
оптики
Развитие представлений о
природе света
Волновые и корпускулярные
(квантовые) свойства света
Видимый свет
1.1.
1.2.
1.3.
Определение длины световой
волны
Источники света
1.4
1.5.
2
Количественные
характеристики световых
процессов
Фотометрические расчеты
2.2.
3.1.
3.2.
3.3.
3.4.
2
Фотометрия и
светотехника
2.1.
3.
2
Основные законы
геометрической
оптики
Отражение света
Преломление света
Расчеты с применением
законов отражения и
преломления
Исследование световых
явлений
13
№
Название темы
4.
Физические
основы цветности
4.1.
Содержание темы
Вид
занятия
Кол-во
час.
Дисперсия света и цвет
лекция
2
Раздел II. Химия цвета
5.
Химический
аспект цвета
Химическое строение
вещества и его окраска
Особенности химического
строения окрашенных
веществ
5.1.
5.2.
6.
лекция
2
практич.
занятие
2
Химия красителей
и красок
6.1.
Красители и основы теории
крашения
лекция
2
6.2.
Исследование зависимости
окраски вещества от его
химического строения
лаб.
работа
2
6.3.
Краски
лекция
2
6.4.
Красители и краски,
используемые в дизайне
интерьера
практич.
занятие
2
14
2.3. Календарный план учебных занятий и самостоятельной работы по физике и химии цвета
№
неде
ли
Содержание лекции
Содержание
лабораторного
занятия
Содержание
самостоятельной
работы
[1], [9], [13].
Индивидуальные
задания по
вариантам
Форма
контроля
знаний
Цвет и его роль в
искусстве и
дизайне
- введение в курс;
- этимология
названия курса.
1
ЛЕКЦИЯ 1
2
Содержание
практического
занятия
ПРАКТИЧЕСКОЕ
ЗАНЯТИЕ 1
Развитие представлений о
природе света
-свет как вид материи;
-корпускулярно-волновой
дуализм света.
Конспект
лекции,
[5],[8],[11].
15
№
неде
ли
Содержание лекции
Содержание
практического
занятия
ПРАКТИЧЕСКОЕ
ЗАНЯТИЕ 2
Содержание
лабораторного
занятия
вопросы 1-21,39.
ЛЕКЦИЯ 2
Видимый свет
-электромагнитное
излучение и механизм его
возникновения;
- шкала электромагнитных
волн;
- спектры излучений.
ЛАБОРАТОРНАЯ
РАБОТА №1
5
Форма
контроля
знаний
Выдача заданий
к лаб. работе 1.
Волновые и
корпускулярные
(квантовые)
свойства света
-интерференция,
дифракция,
поляризация света;
-фотоэффект,
световое давление;
-скорость
распространения
света.
3
4
Содержание
Индивидуальные
самостоятельной
задания по
работы
вариантам
[5],[11],[14].
[6], гл.I, c.13,
Конспект
лекции,
[5], [9], [14] .
[6], c.14,
[6], гл.I, c.10-13.
Оформление
отчета.
вопросы 22-29.
Сдача допуска к
лабораторной
работе 1.
Определение
длины световой
волны
16
№
неде
ли
Содержание лекции
Содержание
практического
занятия
ЛЕКЦИЯ 3
6
Количественные
характеристики световых
процессов
-световые величины и
законы освещения;
- задачи светотехники.
ПРАКТИЧЕСКОЕ
ЗАНЯТИЕ 3
Содержание
Индивидуальные
самостоятельной
задания по
работы
вариантам
Конспект
[6] ,гл II, с.36,
лекции,
вопросы 1-25.
[4] , [5], [14].
[5], [7].
Выполнение
домашней
практической
работы №2, [6],
с.23-31.
Конспект
лекции,
[5], [8], [14].
[6], гл III, с. 60-62
Фотометрические
расчеты
-расчеты основных
световых величин;
- световые
измерения.
7
ЛЕКЦИЯ 4
8
Содержание
лабораторного
занятия
Отражение света
-отражение, пропускание и
поглощение света телом;
- направленное рассеянное
отражение света. Яркость
освещенных поверхностей;
-законы отражения света.
Форма
контроля
знаний
Сдача отчета к
лабораторной
работе №1.
17
№
неде
ли
Содержание лекции
Содержание
лабораторного
занятия
Содержание
Индивидуальные
самостоятельной
задания по
работы
вариантам
[4], [8].
[6], с.37,
вопросы 27-31.
Источники света
- естественные
источники света;
- искусственные
источники и их
классификация.
9
ЛЕКЦИЯ 5
10
Содержание
практического
занятия
ПРАКТИЧЕСКОЕ
ЗАНЯТИЕ 4
Преломление света
-направленное и рассеянное
пропускание света;
- законы преломления;
- связь отражения и
преломления свет. Полное
внутреннее отражение света.
Форма
контроля
знаний
Сдача отчета по
домашней
практической
работе №2.
Выдача
домашней
контрольной
работы №1.
Конспект
лекций,
[5 ], [8], [14].
Выполнение
домашней
контрольной
работы №1
согласно
варианту.
18
№
неде
ли
Содержание лекции
Содержание
практического
занятия
ПРАКТИЧЕСКОЕ
ЗАНЯТИЕ 5
Содержание
лабораторного
занятия
Расчеты с
применением
законов отражения
и преломления
света
- отражение света
в плоском и
сферическом
зеркалах;
- преломление
света в плоскопараллельной
пластинке, призме,
линзе.
11
ЛЕКЦИЯ 6
12
Форма
контроля
знаний
Сдача
контрольной
работы №1.
Выдача
домашней
контрольной
работы №2.
Конспект
лекции,
[5 ], [9], [11],
[14].
Дисперсия света и цвет
-дисперсия света;
-спектральный состав
излучаемого света;
-физическая природа цвета.
Насыщенный цвет
ЛАБОРАТОРНАЯ
РАБОТА 3
13
Содержание
Индивидуальные
самостоятельной
задания по
работы
вариантам
[7], [6] с.51-56
Выполнение
домашней
контрольной
работы №2
согласно
варианту.
Исследование
световых
явлений
[6], с.13-46,
с.31-36,
.
с. 60-64.
Сдача
контрольной
работы № 2.
Тестирование
по разделу I.
19
№
неде
ли
Содержание лекции
Содержание
практического
занятия
ЛЕКЦИЯ 7
14
Химическое строение
вещества и его окраска
-понятие об окраске
вещества;
- особенности химического
строения неорганических
веществ и их окраска;
- структурная теория
цветных органических
веществ.
ПРАКТИЧЕСКОЕ
ЗАНЯТИЕ 6
15
Содержание
лабораторного
занятия
Содержание
самостоятельной
работы
Конспект
лекции,
[2], [8], [10],
[13].
[2].
Индивидуальные
задания по
вариантам
Форма
контроля
знаний
[6], с.108,
вопросы 1-33.
Особенности
химического
строения
окрашенных
веществ
- строение атома;
-σ – и π –связи;
- эффекты
сопряжения
химических связей.
20
№
неде
ли
Содержание лекции
Содержание
практического
занятия
Содержание
лабораторного
занятия
ЛЕКЦИЯ 8
16
Форма
контроля
знаний
Красители и основы
крашения
-понятие о красителях и их
классификация;
- техническая оценка и
номенклатура красителей;
-стадии процесса крашения.
ЛАБОРАТОРНАЯ
РАБОТА №3
17
Содержание
Индивидуальные
самостоятельной
задания по
работы
вариантам
[2], [3].
[6], с.110-111,
вопросы 34-48.
[6], с.89-108.
Написание отчета
к лабораторной
работе 3.
Сдача допуска к
лабораторной
работе 3.
Исследование
зависимости
окраски
вещества от его
химического
строения
21
№
неде
ли
Содержание лекции
Содержание
практического
занятия
ЛЕКЦИЯ 9
18
Краски
- поверхностная окраска
тела. Понятие о краске.
-состав красок и их виды;
- оптические свойства
окрашенных поверхностей.
ПРАКТИЧЕСКОЕ
ЗАНЯТИЕ 6
19
Содержание
лабораторного
занятия
Содержание
самостоятельной
работы
Конспект
лекции,
[12], [14].
Индивидуальные
задания по
вариантам
Форма
контроля
знаний
Сдача отчета к
лабораторной
работе 3.
Сбор
информационного
материала.
Тестирование
по разделу II.
Красители и
краски,
используемые в
дизайне интерьера
Итоговый зачет
по дисциплине.
22
ГЛАВА 3
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ
САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТА И ЕЁ МОНИТОРИНГУ
В процессе изучения дисциплины «Физика и химия цвета» студенты
должны выполнить две домашние контрольные работы и одну домашнюю
практическую работу:
 Контрольная работа №1 «Решение задач по фотометрии»
 Контрольная работа №2 «Решение задач по геометрической оптике»
 Практическая работа №2 « Определение светотехнических величин».
В аудиторное время студентами выполняются три лабораторные работы:
Лабораторная работа №1 «Определение длины световой волны»;
Лабораторная работа №2 « Исследование световых явлений»;
Лабораторная работа №3 «Исследование зависимости окраски вещества
от его химического строения».
Сроки выдачи заданий и даты сдачи выполненных работ указаны в главе 2.3.
3.1. Общие организационно-методические рекомендации к выполнению
лабораторных работ и домашней практической работы
Ключом к успеху в экспериментальной работе является заповедь: «думай
прежде, чем делать».
При выполнении лабораторной работы следует придерживаться следующего
порядка:
1. Проводить
какие-либо эксперименты в лабораториях физики и химии
разрешается только после ознакомления студента с правилами техники
безопасности.
2. Прежде, чем
приступить к экспериментальной
работе, студенту
необходимо изучить информацию, относящуюся к данной теме. Начинать
подготовку к
лабораторной
работе
рекомендуется
с
проработки
23
теоретического материала. Для закрепления основных теоретических
положений
предлагается ответить на контрольные вопросы, которые
приводятся в пособии [ 6 ].
3. После
усвоения теории студенту необходимо выяснить цель, задачи
исследования, ознакомиться с методикой проведения эксперимента,
порядком его осуществления.
4. Выполнению лабораторной работы предшествует беседа студента с
преподавателем. После получения допуска к работе студент может
приступить к самому эксперименту.
5. При выполнении эксперимента необходимо подробно записывать
результаты наблюдений и произведенных измерений в тетрадь для
лабораторных работ.
6. Результаты
проведенных исследований
студентом проверяются и
подписываются у преподавателя.
7. По окончании работы студентом приводится в порядок рабочее место.
8. После
завершения
выполнения
лабораторной
работы
студентом
подготавливается отчет, который должен включать:
- название лабораторной работы;
- краткую формулировку цели лабораторной работы;
- теоретическую часть, где приводятся используемые в работе
теоретические положения, математические выражения применяемых
законов, формулы, по которым будут производиться расчеты;
-экспериментальную часть, в которой
дается схема установки
(если она используется в эксперименте), в сжатом виде описываются
опыты, порядок их выполнения;
- результаты
наблюдений и измерений, которые должны быть
представлены студентов в виде таблиц или в графической форме (это
зависит от характера задания);
24
- обсуждение результатов эксперимента, которое включает себя
проведение необходимых расчетов и обоснование полученных данных;
- выводы.
9. Подготовленный отчет о проделанной работе сдается на проверку
преподавателю в назначенный графиком срок.
Практическая работа №2 «Определение светотехнических величин»
относится к экспериментальной работе, осуществляемой студентом в домашних
условиях согласно заданиям 2.3. или 2.4. [6, стр. 28-31]:
 Задание 2.3. Рассчитать освещенность мест работы (отдыха) в
жилой комнате.
 Задание 2.4. Исследование эффективности ламп различного типа в
качестве источников света.
\
Номер задания
для выполнения определяется
для каждого студента
преподавателем. Оформление выполненной работы производится также как
лабораторной работы, проведенной в условиях лаборатории.
3.2. Общие организационно-методические рекомендации к выполнению
домашних контрольных работ
Контрольные работы выполняются в тонких тетрадях. На обложке
тетради обязательно указывается номер выполняемого варианта. Он будет
совпадать с порядковым списочном номером студента в журнале. Согласно
представленных ниже соответствующих таблиц (табл.2 или табл.3) по каждой
теме контрольных работ определяются
номера задач для индивидуального
решения. Условия этих задач берутся из пособия [6]: контрольная работа №1
«Решение задач по фотометрии» – гл.II, стр.38-51; контрольная работа№2
«Решение
задач
по
геометрической
оптике»
–
гл.III,
стр.64-76.
25
Таблица 2
Таблица 3
ФОТОМЕТРИЯ
ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА
№
№
варианта
варианта
№ задач
№ задач
1
1
21
41
61
1
1
23
45
2
2
22
42
62
2
2
24
46
3
3
23
43
63
3
3
25
47
4
4
24
44
64
4
4
26
48
5
5
25
45
65
5
5
27
49
6
6
26
46
66
6
6
28
50
7
7
27
47
67
7
7
29
51
8
8
29
48
68
8
8
30
52
9
9
28
49
69
9
9
31
53
10
10
30
50
70
10
10
32
54
11
11
31
51
71
11
11
33
55
12
12
32
52
72
12
12
34
56
13
13
33
53
73
13
13
35
57
14
14
34
54
74
14
14
36
58
15
15
35
55
75
15
15
37
59
16
5
16
36
56
16
16
38
60
17
17
37
57
61
17
17
39
61
18
18
38
58
70
18
18
40
62
19
19
39
59
67
19
19
41
63
20
20
40
60
69
20
20
42
64
21
2
25
50
71
21
21
43
65
22
3
26
51
61
22
22
44
66
23
4
27
52
67
23
1
21
67
24
5
28
53
69
24
12
29
59
25
6
29
54
70
25
15
24
43
26
Оформление решения задач должно включать:
1. Текст задачи с указанием соответствующей ей номера в пособии [6].
2. Запись данных условия задачи с помощью принятых обозначений.
3. Ясный чертеж (если он необходим для решения).
4. Подробное решение задачи (лучше в общем виде) с соответствующими
комментариями.
В
каждом
действии
обязательно
указывается
размерность получаемых физических величин в системе СИ.
5. Конечный результат (ответ).
Тетради с выполненными контрольными работами сдаются преподавателю
строго по графику.
3.3. Общие организационно-методические указания по подготовке к
тестированию и сдаче зачета
В течение семестра после завершения изучения каждого из разделов
студенты участвуют в тестировании.
Тестирование включает две варианта
опроса:
1. Письменный вариант, когда студентам предлагается выбрать из
нескольких ответов на их взгляд правильный ответ. Тематика и
демонстрационный вариант тестов приводится ниже.
2. Устный вариант, включающий блиц-ответы студента на выбранные
им по карточке вопросы из номерного списка контрольных заданий.
Перечень этих заданий приводится в учебном пособии [6] после
каждой темы.
По результатам тестирования контролируется теоретическая подготовка
студента по дисциплине. В случае, если студент дает более, чем 51%
правильных ответов, то он получает промежуточный зачет по данному разделу.
Студенты, которые успешно прошли два тестирования (с результатом 71100% правильных ответов) и отчитались по результатам лабораторных работ,
домашних практической и контрольных работ получают итоговый «зачет27
автомат». Все остальные студенты сдают итоговый зачет по вопросам,
перечень, которых приводится в конце данной главы.
ТЕМАТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ТЕСТА
Раздел
№
задания
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Физика света
и цвета
Химия цвета
Тема задания
Физическая природа света
Свойства света
Волновые характеристики света
Основы фотометрии
Расчет световых величин
Основы геометрической оптики
Расчеты по геометрической оптике
Дисперсия света
Физические основы цветности
Характеристики цвета
Природа окраски веществ
Основы строения атомов и веществ
Связь окраски веществ с их химическим
строением
Красители и процессы крашения
Химия красок
ДЕМОНСТРАЦИОННЫЙ ВАРИАНТ ТЕСТА
Раздел I. Физика света и цвета
1. Каково современное представление о природе света?
а) квантовая природа;
б) волновая природа;
в) корпускулярная природа;
г) двойственная природа.
2. Явление, доказывающее волновую природу света:
а) фотоэффект;
б) прямолинейность распространения;
в) дифракция;
г) световое давление.
28
3. Укажите интервал длин волн в электромагнитном спектре, отвечающий
видимому свету:
а) (420 – 530) нм;
б) (230 – 570) нм;
в) (380 – 760) нм;
г) (500 – 860) нм.
4. Формула для расчета силы света точечного источника света:
а) I = Ф/Ω;
б) I = ER2
в) I = Вσ;
г) I = Ф/4π.
5. Электрическая лампа дает световой поток 380 лм , 40% которого
направлено на поверхность площадью 5м2. Какова средняя освещенность
этой поверхности?
а) 76 лк;
б) 30,4 лк;
в) 3040 лк;
г) 152 лк.
6. Что понимают под «альбедо»?
а) коэффициент зеркального отражения;
б) коэффициент рассеянного отражения;
в) коэффициент рассеянного пропускания;
г) коэффициент направленного пропускания.
7. Какой высоты должно быть повешенное вертикально плоское зеркало,
чтобы человек ростом Н видел себя в нем во весь рост?
а) Н;
б) 2Н;
в) Н/3;
г) Н/2.
8. Свет, какой длины волны претерпевает наибольшее отклонение от своего
первоначального направления при прохождении через стеклянную
призму?
а) 450 нм;
б) 560 нм;
в) 620 нм;
г) 700 нм.
9. Тело поглощает из видимой части спектра свет с длиной волны 580 нм,
соответствующей желтому цвету. В каком цвете человек ощущает это
тело?
а) желтом;
б) синем;
в) красном;
г) оранжевом.
Раздел II. Химия цвета
29
1. Назовите качественную характеристику цвета:
а) цветность;
б) светлота;
в) яркость;
г) насыщенность.
2. С чем связана окраска вещества?
а) с его физическими свойствами;
б) с его химическим строением;
в) со зрительными ощущениями наблюдателя;
г) с оптическими свойствами источника освещения вещества.
3. Что понимают под энергией возбуждения атома?
а) избыточную энергию атома;
б) энергию основного состояния атома;
в) разность энергий возбужденного и основного состояний атома;
г) максимальное значение энергии атома.
4. Какие электроны в молекулах обладают большей подвижностью?
а) валентные электроны
б) электроны, участвующие в образовании σ - связи;
в) электроны, участвующие в образовании π - связи;
г) электроны, участвующие в образовании цепочки π - сопряжения.
5. Какова связь между энергией возбуждения и длиной волны поглощаемого
веществом света для 1 моль вещества?
а) Е = hC/λ;
в) ΔЕ = hCNa /λ;
б) ΔЕ = hC/λ;
г) Е = hCNa /λ.
6. Какова длина волны света, поглощенного веществом, молекулы
которого переходят в возбужденное состояние при поглощении энергии,
равной 200 кДж/моль?
а) 600 нм;
б) 700 нм;
в) 500 нм;
7. Чем объяснить, что вещество строения
H2N
г) 400 нм.
бесцветное, а
NO2 - ярко желтое?
а) наличие сопряженных π – связей;
30
б) молекулярной массой;
в) присутствием в молекуле
электронодонорных и электроноакцепторных
заместителей;
г) пространственным строением молекул.
8. Какая стадия процесса крашения материала отвечает за качество его
окраски?
а) диффузия молекул красителя к поверхности материала;
б) диффузия молекул красителя внутрь материала;
в) фиксация молекул красителя веществом материала;
г) адсорбция молекул красителя поверхностью материала.
9. Без какого компонента краски невозможно получить на поверхности
изделия лакокрасочное покрытие?
а) растворителя;
б) пленкообразователя;
в) пигмента;
г) наполнителя.
Перечень вопросов к зачету по дисциплине «Физика и химия цвета»
1. Роль и значение цвета в жизни и деятельности человека.
2. Свет как вид материи.
3. Корпускулярно-волновой дуализм света.
4. Электромагнитная теория света.
5. Квантовая теория света.
6. Интерференция, дифракция и поляризация света.
7. Шкала электромагнитных волн.
8. Оптическое излучение и его влияние на человека.
9. Видимая часть спектра электромагнитного излучения.
10. Характеристика явлений отражения, пропускания и поглощения света
телом.
11. Законы отражения света.
31
12. Законы преломления света.
13. Показатель преломления среды.
14. Полное отражение света.
15. Характеристики световых процессов.
16. Характеристика искусственных источников света.
17. I закон освещенности.
18. II закон освещенности.
19. Светотехника и ее задачи.
20. Дисперсия света.
21. Спектральный состав света различных источников.
22. Линейчатый спектр излучения.
23. Физическая природа цветности.
24. Спектральные и дополнительные цвета.
25. Насыщенность цвета и пути ее создания.
26. Различия в понятиях «цвет» и «окраска ».
27. Действие света на вещество (возбужденное состояние атомов,
молекул веществ).
28. Связь окраски вещества с его химическим строением.
29. Факторы, влияющие на способность молекул вещества поглощать
свет из видимой части электромагнитного спектра.
30. Хромофорная система молекул.
31. Структурная теория цветности органических веществ.
32. Красители и их классификация.
33. Стадии процесса крашения.
34. Способы окраски изделий.
35. Виды поверхностной окраски тела.
36. Краска и ее состав.
37. Виды красок.
38. Оптические свойства окрашенных поверхностей.
3.4. Мониторинг учебной деятельности студентов
32
При оценке учебной деятельности студентов специальности 050501.65
«Профессиональное обучение (дизайн)» применяется балльно-рейтинговая
система. Согласно этой системе за каждый вид деятельности студенту
выставляется соответствующее число баллов (табл.4).
Таблица 4
Число баллов по результатам выполненной учебной работы
студентами
Вид аттестационной деятельности студента
Количество баллов
Первоначально данные студенту баллы
+40
Активная работа на занятии
+1
Подготовленный и переданный в назначенный срок
преподавателю отчет по лабораторной работе
Выполненная и переданная в назначенный срок
преподавателю домашняя контрольная работа
Выполненная и переданная в назначенный срок
преподавателю домашняя практическая работа
Тестирование
Итоговый зачет
от 0 до +5
от 0 до + 5
от 0 до + 5
от 0 до +6
от 0 до +10
Участие в научно-практической конференции
+2
Выступление на конференции с докладом
+8
Подготовка тезисов доклада на конференцию
+5
Научная работа (на конкурс)
+10
Несвоевременная сдача отчета или контрольной
работы (за каждую просроченную неделю)
Отсутствие отчета или контрольной работы
−1
Пропуск занятий без уважительной причины
(за один пропуск)
Не явка на тестирование
−1
−5
−6
Итоговый зачет (дифференцированный) по дисциплине выставляется
студенту, набравшему в течение семестра 55 – 100 баллов.
33
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Агостон Ж. Теория цвета и её применение в искусстве и дизайне /
Ж.Агостон – М.: Просвещение, 1982.
2. Артеменко А.И. Органическая химия / А.И. Артеменко – М.: Высшая
школа, 1987.
3. Винюкова Г.Н. Химия красителей / Г.Н.Винюкова – М.: Химия, 1979.
4. Гуревич М.М. Фотометрия: теория, методы измерения световых величин
/ М.М. Гуревич – Л.: Энергоатомиздат, 1983.
5. Дмитриева В.Д. Физика / В.Д.Дмитриева – М.: Высшая школа, 2000.
6. Киреева Н.К. Практикум по физике и химии цвета. - Учебнометодическое пособие / Н.К.Киреева – Н.Новгород: ВГИПУ, 2007.
7. Мясников С.П. Пособие по физике / С.П.Мясников,Т.И.Осанова – М.:
Высшая школа, 1987.
8. Сахаров Д.И. Физика для техникумов /Д.И.Сахаров, М.И.Блузов. – М.:
Наука, 1967.
9. Спиридонова О.П. Свет: физика, информация, жизнь /О.П.Спиридонова.
– М.: Просвещение, 1993.
10.Степанов Б.И. Введение в современную оптику. Квантовая теория
взаимодействия света и вещества
/Б.И. Степанов. – Минск: Наука и
техника, 1990.
11.Трофимова Т.И. Курс физики. / Т.И. Трофимова. – М.: Высшая школа,
1999.
12.Фадеев Г.Н. Химия и цвет / Г.Н.Фадеева. – М.: Просвещение, 1977.
13.Шаронов В.В. Свет и цвет / В.В.Шаронов. – М.: Физматиз, 1961.
14.Элементарный учебник физики. Колебания. Волны.Оптика. Строение
атома / Под ред. Г.С.Ландсберга. –М.: Наука, т.3, 1972.
34
СОДЕРЖАНИЕ
Введение……………………………………………………………………… 3
Глава 1. Организационная структура учебных занятий по
дисциплине «Физика и химия цвета»……………………………...5
Глава 2. Организация самостоятельной работы студентов
по дисциплине «Физика и химия цвета»………………………..10
2.1. Содержание учебной программы по дисциплине
«Физика и химия цвета»………………………………………....11
2.2.
Учебно-тематический план по дисциплине
«Физика и химия цвета»………………………………………....13
2.3.
Календарный план учебных занятий и самостоятельной
работы по физике и химии цвета ………………………………..15
Глава 3. Методические рекомендации к выполнению самостоятельной
работы и её мониторинг…………………………………………..23
3.1.
Общие организационно-методические рекомендации по
выполнению лабораторных работ и домашней практической
работы……………………………………………………………. .23
3.2. Общие организационно-методические рекомендации по
выполнению домашних контрольных работ…………………… 25
3.3.
Методические указания по подготовке к тестированию
и сдаче зачета………………………………………………………27
3.4. Мониторинг учебной деятельности студентов…………………..33
Рекомендуемая литература………………………………………………...34
35
Организация и мониторинг самостоятельной работы студентов по
дисциплине «Физика и химия цвета» Н.К. Киреева 2008.-35 с.
36