Фундаментальні досліди з квантової оптики та їх висвітлення в шкільному курсі фізики (стр. 9 из 11)
11. Орлів В.А. "Творчі експериментальні завдання" /Фізика в школі. - 1995, №1
12. Алешкевич В.А. "Вступні екзамени з фізики" /Фізика. - 1988, №32,.
13. Аристахова Л.И. "Око як оптична система" /Фізика - 1999, №11, .
14. Кабардин О.. "Фізика" - М.: "Освіта", 1991.
15.Бурсиан Е.В. "Задачі по фізиці для комп'ютера" - М.: "Освіта", 1991.
16. Тунін О.А. "Комп'ютерне навчання і демонстраційні програми" /Фізика. - 1999, №12.
17. Мякишев Г.Я. "Фізика-11", - М.: "Освіта", 1991.
18. Самойлова Г.С. "Аркуші взаємоконтролю" /Фізика. - 1999, №42,
19 Угринович Н.Д. "Питання комп'ютеризації навчального процесу" - М.: "Освіта", 1997.
20. Коханов К.Ю. "Оптичні ілюзії в шкільному курсі фізики" /Фізика. - 1999, №11,Ю.
Додатки
Додаток 1
План-конспект уроку, з фізики.
Тема: Швидкість світла
Мета уроку: ознайомити учнів із прямим і не прямим способами вимірювання швидкості світла.
Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.
Демонстрації: 1. Таблиця швидкість світла
2. фрагменти відео фільму ”Швидкість світла”.
Вивчення нового матеріалу.
1.Швидкість світла у вакуумі. У фізиці швидкість світла є однією з фундаментальних констант. Жодна константа не набула такого важливого значення як швидкість світла: як параметр вона входить у числені рівняння теоретичної фізики її значення використовується в радіолокації, при вимірюванні відстаней від Землі до інших планет, під час керування космічними польотами. Виразити швидкість світла через інші сталі не можливо її можна тільки виміряти дослідним шляхом. У фізиці такі величини називаються фундаментальними.
Швидкість світла є скінченною, граничною та інваріантною що до різних інерціальних систем відліку.
Скінченність швидкості світла доводиться експериментально прямим і не прямим методами.
Прямий спосіб грунтується на вимірювання шляху пройденого світлом, і часу його проходження, тобто
. У всіх прямих методах використовується переривання світла, що поширюється від джерела до приймача. У сучасних радіолокаційних методах передавачі посилюють імпульси, що повертаються після відбивання на передавальну радіостанцію.В основі не прямого способу лежить уявлення про світло як електромагнітну хвилю. У наш час за допомогою лазерної техніки швидкість світла визначається вимірюванням довжини хвилі і частоти радіовипромінювання незалежними один від одного способами ц обчислюється за формулою с=λv.
2. Астрономічний метод вимірювання швидкості світла. Вперше визначити швидкість світла вдалося датському вченому Ремеру 1676 року під час спостереження одного із супутників Юпітера – Іо. Через малу точність вимірювання і приблизний радіус орбіти Землі від дістав для швидкості світла значення 215000 км/с. Але відкриття Ремеера має величезну цінність, оскільки вперше було показано, що швидкість поширення світла має скінченне значення.
3. Лабораторні методи вимірювання швидкості світла. Вперше швидкість світла лабораторним методом вдалось виміряти в 1849р. французькому фізикові Фізо. У цьому методі використовується оптичний „затвор”, у свій час запропонований Галілеєм. У досліді Фізо для швидкості світла було здобуто значення 313000 км/с.
Було розроблено ще багато інших, більш точних лабораторних методів вимірювання швидкості світла. Зокрема американський фізик Мйкальсон розробив досконалий метод її вимірювання і застосування обертових дзеркал. За результатами досліду Майкельсон дістав значення
км/с.Було обчислено швидкість світла і у різних прозорих речовинах. Так, у воді вона була виміряна 1856р. і виявилися в 4/3 разу меншою ніж у вакуумі. В усіх інших речовинах вона також менша ніж у вакуумі за сучасними даними , швидкість світла у вакуумі дорівнює 299792458 м/с.і з точністю
1.2м/с.До конспекту учня.
Швидкість світла є скінченною, граничною та інваріантною що до різних інерціальних систем відліку.
Домашнє завдання. Параграф 32.
Додаток 2
План-конспект уроку, з фізики.
Тема:Застосування фотоефекту
Мета уроку:Ознайомити учнів із практичним застосуванням явища фотоефекту.
Тип уроку:комбінований урок
Демонстрації:1.будова та принцип дії фотоелементів.
2. будова та принцип дії фотореле.
3. фрагменти відеофільму „Фотоелементи та їх застосування”.
Перевірка знань самостійна робота №1
Варіант 1.
1.Який із наведених нижче виразів найбільш точно визначає поняття фотоефекту? Вкажіть правильну відповідь.
· Випускання електронів речовиною в результаті її нагрівання.
· Виривання електронів із речовини під дією світла.
· Збільшення електричної провідності речовини під дією світла.
2.На металеву пластинку падає монохроматичне світло довжина хвилі якого
мкм. Фотострум припиняється за затримуючої напруги 0,95В. Визначте роботу виходу електронів із поверхні пластинки. (Відповідь:2еВ)Варіант 2.
1.За якої умови можливий фотоефект? Вкажіть всі правильні відповіді.
·
· hv=AB
· hv<AB
2.До вакуумного фотоелемента, в якому катод виготовлений з цезію, прикладена замикаюча напруга 2В. При якій довжині хвилі світла, що падає на катод, з’явиться фотострум? (Відповідь:330нм)
Вивчення нового матеріалу.
1.Зовнішній фотоефект – випускання електронів із поверхні металу під дією світла. Прилади, в основі принципу дії яких лежить явище фотоефекту називається фотоелементами. У фотоелементах енергія світла керує енергією електричного струму або перетворюється на неї.
Переваги фотоелементів: безінерційність фотострум пропорційний світловому потоку.
Недоліки фотоелементів: слабкий струм, мала чутливість до довгохвильового випромінювання, складність у виготовленні, не використовується в колах змінного струму.
Застосування зовнішнього фотоефекту в техніці:
· кіно (відтворення звуку й телебачення)
· фототелеграф, фототелефон
· фотометрія (вимірювання сили світла, яскравості,освітленості )
· керування виробничими процесами
2. Внутрішній фотоефект – зміна концентрації носіїв струму в речовині та як наслідок зміна електропровідності даної речовини під дією світла. Це явище використовується у фоторезисторах – приладах, опір яких залежить від освітленості. Крім того, сконструйовані напівпровідникові фотоелементи , які створюють ЕРС і безпосередньо перетворюють енергію випромінювання на енергію електричного струму.
Застосування внутрішнього фотоефекту в техніці:
· при автоматичному керуванні електричними колами;
· у колах змінного струму;
· у фотоекспонометрах;
· у сонячних батареях;
· при оптичному записі і відтворенні звуку.
До конспекту учнів
Зовнішній фотоефект – випускання електронів із поверхні металу під дією світла.
Внутрішній фотоефект – зміна концентрації носіїв струму в речовині та як наслідок зміна електропровідності даної речовини під дією світла.
Домашнє завдання: П 54.
Задача.
Чому дорівнює робота виходу електронів з металу якщо під дією фотонів з енергією 4еВ із поверхні металу вилітають фотоелектрони з максимальною кінетичною енергією 1.5 еВ ?(відповідь 2.5 еВ.)
Додаток 3
План-конспект уроку, з фізики.
Тема: Корпускулярно хвильовий дуалізм.
Тип уроку: урок закріплення знань.
Мета уроку: ознайомити учнів з двоїстою природою світла.
Викладення нового матеріалу
Урок можна провести у формі уроку-семінару, узагальнивши знання учнів про хвильові та корпускулярні властивості світла.
Класична фізика завжди чітко розмежовувала об’єкти, що мають хвильову природу (наприклад світло, звук), та об’єкти, що мають дискретну корпускулярну структуру (наприклад системи матеріальних точок). Одне з найбільших значних досягнень сучасної фізики – переконання в хибності протиставлення хвильових і квантових властивостей світла. Розглядаючи світло як потік фотонів, а фотони як кванти електромагнітного випромінювання, що мають одночасно і хвильові, і корпускулярні властивості, сучасна фізика змогла об’єднати, здавалося б, непримиренні теорії – хвильову і корпускулярну. У результаті виникло уявлення про корпускулярно-хвильовий дуалізм, який лежить в основі всієї сучасної фізики.
Корпускулярно-хвильовий – це прояв у одного і того самого об’єкта як корпускулярних, так і хвильових властивостей.
Заповнюємо разом із учнями таблицю „Основні відмінні властивості частинок речовини та частинок електромагнітного поля (фотонів)”. При цьому пояснюємо кожен пункт таблиці.
| Речовина | Електромагнітне поле |
1.  | 1.   |
2.  або0 | 2.  |
| 3.v<c | 3.v=c |
| 4.можуть утворювати просторово обмежені локалізовані макроскопічні системи (тіла) | 4.не локалізовані (поле просторово не обмежене) |
| 5.не підкоряються принципу суперпозиції | 5.підкоряється принципу суперпозицій |
Можна запропонувати учням пояснити інтерференцію світла з погляду квантової (корпускулярної) і хвильової теорії.
| У квантовій теорії | У хвильовій теорії |
| Під час накладання один на одного когерентних пучків світла (безлічі фотонів) відбувається взаємодія фотонів у результаті чого в різні точки екрана потрапляю різна кількість фотонів виникає локалізація підсилень і ослаблень світла (інтерференційна картина) | Під час накладання когерентних світлових хвиль виникає інтерференційна картина підсилення (мах) і ослаблення (мін) світла. Максимуми інтенсивності світла спостерігаються втих місцях, де  , мінімуми -  |
Отже квант світла – не хвилю, але й не курпускула в розумінні Ньютона. Фотони – особливі мікрочастинки енергія і імпульс яких (на відміну від звичайних матеріальних точок) виражаються через видові характеристики – частоту й довжину хвилі.