Урок физики "Решение задач по теме: «Квантовые явления»" (9 класс)

Тема: Решение задач по теме: «Квантовые явления»                                                                                                                                                           Цели и задачи:

•  обобщить и систематизировать материал по основам квантовой физики;
• научить выявлять положительные и отрицательные стороны научных исследований, открытий и технологических достижений;
• продолжить формирование интереса к научным познаниям;

Оборудование: компьютер,,портреты учёных, словарь физических терминов.

План урока:

1. Актуализация знаний  
2. Обобщение ранее изученного   
3. Разноуровневая самостоятельная работа  
4. Работа учащихся с КиМ “Физика”, раздел «Квантовая физика» 
5. Подведение итогов урока        
6. Итоговое обобщение         

I . Актуализация знаний                                      

Допишите формулы:

1. ... = hν
2. Р = m…
3. Е = …c²
4. hc/λ = А + …
5. … = Е_к - Е_p
6. λ_m = hc/…
7. ν_min = А/…                  

Озаглавьте записанные формулы.

Ответьте на вопросы:                             

1.Назовите факты, опыты и явления, подтверждающие квантовые свойства света.

2. Что понимают под внешним фотоэффектом?

3. В 1905 году А. Эйнштейн дал простое уравнение, вскрывающее сущность фотоэффекта. Если А₁ –работа, потребная для вырывания электронов из атома и А₂ –работа, необходимая для выведения электронов сквозь поверхностный слой вещества, то кинетическая энергия фотоэлектронов, вырывающихся наружу, будет:

            Е_к = hν – ( A₁+A₂)

   Исходя из этого уравнения, объясните:

А) Как зависит Е_к от частоты излучения?

Б) Чем будет отличаться механизм фотоэффекта при облучении вещества рентгеновскими лучами УФ излучением?

4. Как объяснить резкое увеличение электропроводности селена под воздействием радиации?

Ответ: если электроны под воздействием радиации вырываются из атомов, но при этом остаются внутри тела, а не вырываются наружу, то электропроводность вещества возрастает. На этом основан принцип селенового фотоэлемента.

II. Обобщение изученного ранее.

Проблемный вопрос.

В чём отличие классического понятия реальности от понимания реальности и измерения в квантовой физике?

  В ходе урока попытаемся дать ответ на этот вопрос при подведении итогов.

 Тепловые детекторы и фотодетекторы.     

       Тепловые детекторы предшествовали квантовым. Их история началась в 1800 году, когда Уильям Гершель /1738 – 1822/, используя призму и ртутный термометр, открыл инфракрасное излучение. Но первый настоящий детектор появился лишь в 1830 году, когда итальянские физики Леопольдо Нобели и Македонио Меллони сконструировали первые термоэлементы, которые представляют собой совокупность термопар, соединённых вместе. В качестве фотодетектора может служить селеновый фотоэлемент.

2. Фотоэффект                                                 

Физические механизмы излучения света достаточно многообразны. Попытки с классической точки зрения объяснить излучение абсолютно чёрного тела потерпели неудачу, приведя к известному закону излучения Планка и квантовой теории.

Макс Планк пытается примерить два начала термодинамики с теорией электромагнетизма. Однако за хорошую упаковку надо платить. Чтобы закон излучения удовлетворял экспериментальным данным по излучению чёрного тела, Планк в 1900 году вынужден ввести новую постоянную величину ( постоянную Планка h = 6,63^-34Дж∙ с).

      Какую гипотезу выдвигает Планк об излучении?

Ответ: электромагнитное излучение происходит не непрерывно, а отдельными порциями – квантами.

Ни План.к, никто другой не понимают в тот момент, что, завершив построение основ термодинамики, они стали родоначальниками новых представлений об энергии и оказались на пороге нового мира - квантовой физики.

Открытие фотоэффекта взбудоражило умы многих учёных, среди которых был А. Г. Столетов (краткое сообщение ученика об открытии фотоэффекта).

У вас есть уникальная возможность смоделировать опыты Столетова, используя компьютер, и ответить на вопросы, мучившие учёного многие месяцы.        

Работа учащихся с КиМ “Физика”, раздел «Квантовая физика».

Начальный уровень – выполняется в виде тестов с выбором ответа;

Средний уровень – включает в себя несложные задачи, при решении которых необходимо получить ответ. /Тесты прилагаются /.

    Зная ответы, можно быстро оценить работы учащихся, предложив предварительно провести проверку в парах.

II.       Подведение итогов.

     А. Эйнштейн, который так и не принял до конца философию квантовой теории, тем не менее, заложил начало двум фундаментальным  положениям: понятию фотона / 1905г. / и стимулированного излучения / 1917г. /. Без этих понятий нельзя, например, описать работу лазера. Нильс Бор – наиболее страстный приверженец квантовой теории, создал первую квантовую модель атома. Многие учёные внесли свой вклад в создание квантовой теории.

Итоговое обобщение.

   Изучение фундаментальных опытов – это один из способов научного познания, который позволил нам на уроке вести научный поиск проблемного характера.

Словарь новых терминов.      

1.       Релаксация – постепенное возвращение в состояние равновесия какой-либо системы после прекращения действия возмущения.

2.     Фотон ( гр. свет ) – элементарная частица – квант электромагнитного поля.

3.     Лазер – прибор для получения чрезвычайно интенсивных и узконаправленных пучков монохроматического излучения.

4.     Инверсия – нарушение нормального порядка двух элементов в перестановке.

Основные этапы создания квантовой механики.                                  

·         Квантование энергии: Макс Планк, 1900г. (премия 1918)         (слайд 17)

·         Фотоны: Альберт Эйнштейн,1905г. (премия 1921г.)

·         Атомные уровни: Нильс Бор, 1913 г. (премия 1922г.)

·         Корпускулярно-волновой дуализм: Луи де Бройль, 1923-1924гг. (премия 1929г.)

·         Принцип запрета: Вольфганг Паули, 1924-1925гг. (премия 1945г.                                             

·         Матричная механика и принцип неопределённости: Вернер Гейзенберг, 1925г. и 1927г.   (премия 1932г.)

·         Волновая функция: Эрвин Шрёдингер, 1926г. и Поль Дирак 1926-27гг. (совместная премия 1933г.)

·         Вероятностная интерпретация волновой функции: Макс Борн, 1926г. (премия 1954г.)

·         Математически строгая формулировка квантовой механики: Джон фон Нейман, 1927-1932гг                                                                                                                                       Рефлексия.                                                                                                                                                          Задание на дом: