Руководство по усвоению учебного содержания Содержание учебного материала icon

Руководство по усвоению учебного содержания Содержание учебного материала


Смотрите также:
Руководство по усвоению учебного содержания Содержание учебного материала (ИТ, ид)...
Руководство по усвоению учебного содержания Содержание учебного материала (ИТ, ид)...
Комплекс практических семинаров: Виды образовательных программ...
Календарно-тематический план Разделы дисциплины и виды занятий...
Положение об организации учебного процесса г. Омск...
Методические указания по написанию реферата...
Руководство по усвоению материала уэ 0...
Конспект предполагает отражение основных этапов урока: организационный момент...
Методические рекомендации по подготовке...
Физика как наука...
Методические рекомендации по подготовке...
Задачи: Напомнить педагогам, в чём суть понимания и усвоения учебного материала школьниками...



Загрузка...
скачать
Модуль 1. 1-й (минимальный) уровень сложности. Зарождение квантовой теории. Фотоэффект.


УЭ 0

ДЦМ: Сформировать представления о фотоэффекте и изучить его законы, ознакомиться с научной деятельностью А. Г. Столетова.




Руководство по усвоению учебного содержания



Содержание учебного материала

УЭ 1.

Изучение нового материала: Противоречие между теорией и опытом.

ЧДЦ: Знать о противоречиях между электромагнитной природой света и опытом, гипотезу Планка.

1Прочитайте учебник стр.241 и ОК: Зарождение квантовой теории. (1балл)

2.Ответьте на вопросы:

1. Какие трудности испытывала электродинамика в объяснении теплового равновесного излучении и как эти трудности были преодолены?

2.В чем сущность гипотезы Планка?

В конце XIX в. Многие ученые считали, что развитие физики завершилось по следующим причинам:

  1. Больше 200 лет существуют законы механики, теория всемирного тяготения.

  2. Разработана МКТ.

  3. Подведен прочный фундамент под термодинамику.

  4. Завершена Максвелловская теория электромагнетизма.

  5. Открыты фундаментальные законы сохранения (энергии, импульса, момента импульса, массы и электрического заряда).

В конце XIX - начале ХХ в. Открыты В. Рентгеном – Х-лучи, А.Беккерелем - явление радиоактивности, Дж. Томсоном - электрон. Однако классическая физика не сумела объяснить эти явления.

Теория относительности А.Эйнштейна потребовала коренного пересмотра понятий пространства и времени. специальные опыты подтвердили справедливость гипотезы Дж. Максвелла об электромагнитной природе света. Можно было предположить, что излучение электромагнитных волн нагретыми телами обусловлено колебательным движением электронов. Но это предположение нужно было подтвердить сопоставлением теоретических и экспериментальных данных.

Для теоретического рассмотрения законов излучений использовали модель абсолютно черного тела, т.е. тела, полностью поглощающего электромагнитные волны любой длины. Австрийские физики И.Стефан и Л.Больцман экспериментально установили, что полная энергия Е, излучаемая за 1 с абсолютно черным телом с единицы поверхности, пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры Т:

Е = Т4 , где = 5,67·10-8Дж/(м2· К4·с) – постоянная Больцмана.

Этот закон был назван законом Стефана – Больцмана. Он позволил вычислить энергию излучения абсолютно черного тела по известной температуре.

При заданном значении температуры Т интенсивность излучения черного тела максимальна и соответствует определенному значению длины волны. Немецкий физик В. Вин обнаружил, что при изменении температуры длина волны, на которую приходится Е мах, убывает ~ 1/Т, поэтому Т = const.

Используя законы в термодинамики, В. Вин получил закон распределения энергии в спектре черного тела, который совпадал с экспериментальными результатами лишь в области больших частот.

Английский физик Дж. Рэлей сделал попытку более строго теоретического вывода закона распределения энергии. Его закон приводил к хорошему совпадению с опытами в области малых частот. По этому закону интенсивность излучения должна возрастать ~ 2. Следовательно, в тепловом излучении должно быть много ультрафиолетовых и рентгеновских лучей, чего на опыте не наблюдалось. Затруднения в согласовании теории с результатами эксперимента получили название ультрафиолетовой катастрофы.

Законы электромагнетизма, полученные Максвеллом, оказались не в состоянии объяснить форму кривой распределения интенсивности в спектре абсолютно черного тела. При удалении от этого значения интенсивность электромагнитного излучения плавно убывает.

Гипотеза Планка.

Стремясь преодолеть затруднения классической теории при объяснении излучения черного тела, М. Планк в 1900г. Высказал гипотезу: атомы испускают электромагнитную энергию отдельными порциями – квантами. Энергия каждой порции прямо пропорциональна частоте излучения: E =h, где h = 6,63·10-34 Дж·с – постоянная Планка.

Таким образом, М. Планк указал путь выхода из трудностей, с которыми столкнулась теория теплового излучения, после чего начала развиваться современная физическая теория, называемая квантовой физикой


УЭ 2

Изучение нового материала: Энергия кванта, испускаемого атомом.

ЧДЦ: Знать формулу энергии кванта, испускаемого атомом.

Запишите и запомните формулу энергии кванта

E =h

УЭ3

Изучение нового материала: Постоянная Планка.

ЧДЦ: Знать численное значение постоянной Планка.

Запомните численное значение постоянной Планке и единицы измерения.

h = 6,63·10-34 Дж·с – постоянная Планка

УЭ 4

Изучение нового материала: Явления внешнего фотоэффекта

ЧДЦ: Уметь объяснять явление фотоэффекта

1. Прочитайте §88 и ОК: Фотоэффект.

2. Ответьте на вопросы:

1.Что называется фотоэффектом?

2. В каких случаях можно наблюдать фотоэффект?

Фотоэффектом называется испускание электронов с поверхности металла под действием света.

В 1888г. Г. Герц обнаружил, что при облучении ультрафиолетовыми лучами электродов, находящихся под высоким напряжением, разряд возникает при большем расстоянии между электродами, чем без облучения.

Фотоэффект можно наблюдать:

  1. Цинковую пластину, соединенную с электроскопом, заряжают отрицательно и облучают ультрафиолетовым светом. Она быстро разряжается. Если же ее зарядить положительно, то заряд пластины не изменится.

  2. Ультрафиолетовые лучи, проходящие через сетчатый положительный электрод, попадают на отрицательно заряженную цинковую пластину и выбивают из нее электроны, которые устремляются к сетке, создавая фототок, регистрируемый чувствительным гальванометром.

УЭ 5

Изучение нового материала: Работы А. Г. Столетова по фотоэффекту.

ЧДЦ: Знать работы Столетова в области фотоэффекта

Зарисуйте схему опыта (рис. 237) и график зависимости I от U (рис. 238).




УЭ 6

Изучение нового материала: Законы фотоэффекта.

ЧДЦ: Знать законы фотоэффекта.

Прочитайте учебник §88 и ОК: Законы фотоэффекта.

Запомнить законы.



1.Фототок насыщения пропорционален световому потоку, падающему на металл: Iн = Ф, где - коэффициент пропорциональности, называемый фоточувствительностью вещества. Следовательно, число электронов, выбиваемых из вещества, пропорционально интенсивности света, падающего на это вещество.

2.Кинетическая энергия фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а зависит от его частоты.

Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой.

3.Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т.е. существует наименьшая частота, при которой еще возможен фотоэффект.

4.Фотоэффект практически безынерционен (t = 10-9 с).


УЭ 7

Выходной контроль.

ЧДЦ: Проверить усвоение учебных элементов

Ответьте на вопросы:

1. Планк предположил, что атомы любого тела испускают энергию:

А) Непрерывно. Б) Отдельными порциями.

2.Квантовая физика изучает явления:

А) Происходящие со скоростями, сравнимыми со скоростью света. Б) Происходящие в микромире, которые классическая физика объяснить не может. В) Указанные в пунктах А и Б

3. Какой заряд окажется на двух цинковых пластинах, одна из которых заряжена положительно, а другая отрицательно, если их облучить ультрафиолетовым светом?

А) Обе пластины будут иметь отрицательный заряд; Б) Одна пластина приобретает положительный заряд, другая – отрицательный. В) Обе пластины будут иметь положительный заряд.

4. Как изменится фототок насыщения при увеличении частоты облучающего света и неизменном световом потоке?

А) Увеличивается. Б) Не изменится. В) Уменьшается.

5. Как зависит запирающее напряжение фототока от длины волны облучающего света?

А) Прямо пропорционально длине волны. Б) Обратно пропорционально длине волны. В) Не зависит.

Проверьте свои ответы по коду и оцените. Подсчитайте количество баллов и занесите в лист контроля. За каждый правильный ответ - 1 балл.

УЭ 8 Подведение итогов.

ЧДЦ: Заполнить лист контроля; оценить знания.



Лист контроля

frame1


Заполните лист контроля. Подсчитайте баллы за выполнение заданий. Поставьте себе итоговую оценку:

12 – 16 баллов – «Зачет»

12 баллов – «Незачет»

Сдайте лист самоконтроля учителю.





Дифференцированное домашнее задание: Запиши домашнее задание в соответствии с результатом своей работы на уроке: «Зачет» - № 1132, 1133

«Незачет» - стр. 241,§88



Модуль 2. 1-й (минимальный) уровень сложности. Теория фотоэффекта.


УЭ 0

ДЦМ: Сформировать понятие кванта энергии, расширить представления об области применения закона сохранения энергии.




Руководство по усвоению учебного содержания



Содержание учебного материала

УЭ 1.

Изучение нового материала: Уравнение Эйнштейна.

ЧДЦ: Знать уравнение Эйнштейна

1Прочитайте учебник § 89 и ОК: Теория Эйнштейна. (1балл)

2.Запишите уравнение Эйнштейна.

3. Какие физические величины входят в формулу?

Теория фотоэффекта

А.Эйнштейн, развив идею Планка (1905 г.) показал, что законы фотоэффекта могут быть объяснены при помощи квантовой теории.

Явление фотоэффекта экспериментально доказывает, что свет имеет прерывистую структуру.

Излученная порция Е=h сохраняет свою индивидуальность и поглощается веществом только целиком. На основании закона сохранения энергии:

. Так как , то: ; ;

.

Шестнадцать лет спустя классическую простоту уравнения Эйнштейна Шведская академия наук отметила Нобелевской премией. Но в 1905г. Когда уравнение было написал впервые, на него ополчились все, даже Планк.

А. Эйнштейн поступил так, как будто до него вообще ничего не существовало физики, или, по крайне мере, как человек, ничего незнающий об истинной природе света. Здесь сказалась замечательная особенность Эйнштейна: в совершенстве владея логикой, он больше доверял интуиции и фактам, причем случайных фактов в физике для него не существовало. Поэтому в явлении фотоэффекта он видел не достаточное исключение из правил волновой оптики, а сигнал природы о существовании еще неизвестных, но глубоких законов. Так уж случилось, что исторически сначала были изучены волновые свойства света. Только в явлении фотоэффекта физики впервые столкнулись с его корпускулярными свойствами. У большинства из них инерция мышления была настолько велика, что они отказывались верить

УЭ 2

Изучение нового материала: Объяснение законов фотоэффекта с квантовой точки зрения.

ЧДЦ: Уметь объяснять законы фотоэффекта с точки зрения квантовой физики..

Какие факты свидетельствуют о наличии у света корпускулярных свойств?



УЭ3

Изучение нового материала: Красная граница фотоэффекта

ЧДЦ: Знать, что такое красная граница фотоэффекта.

1. Запишите определение красной границы.

2.Запишите и запомните формулу для красной границы фотоэффекта.




УЭ 4

Изучение нового материала: Зависимость работы выхода от вещества.

ЧДЦ: Знать зависимость работы выхода от вещества, уметь пользоваться таблицей.

1. Познакомьтесь с таблицей Работа выхода электронов.

2. Ответьте на вопросы:

1.У какого вещества работа выхода максимальна; минимальна?

2. В каких единицах выражена работа?

3.Установить зависимость между эВ и а Дж.

Работа выхода электронов.


frame2

УЭ 5

Изучение нового материала: Нахождение постоянной Планка на основе уравнения Эйнштейна.

ЧДЦ: Уметь находить постоянную Планка.

Запишите: по какой формуле можно рассчитать постоянную Планка.



УЭ 6

Выходной контроль.

ЧДЦ: Проверить усвоение учебных элементов

Ответьте на вопросы:

1.Какие факторы определяют красную границу фотоэффекта? 1.Длина волны. 2.Вещество катода. 3. Вещество анода.

А)1;2. Б)2. В)3.

2. По какому из приведенных выражений можно определить красную границу фотоэффекта? 1.. 2.. 3. .

А) 1. Б) 2. В 3.

3.Длина волны облучающегося света уменьшилась в 2 раза. Как изменилась работа выхода электронов?

А) Не изменилась. Б) Уменьшилась в 2 раза. В) Увеличилась в 2раза.

4.Явление фотоэффекта можно объяснить:

А) Только волновой теорией света. Б) Волновой и квантовой теориями света. В) Только квантовой теорией света.

Реши задачу: Определить наибольшую скорость электрона, вылетевшего из цезия, при освещении его светом с частотой 7,5* 1014Гц.

Проверьте свои ответы по коду и оцените. Подсчитайте количество баллов и занесите в лист контроля. За каждый правильный ответ - 1 балл. За задачу поставьте 2 балла.

УЭ 7 Подведение итогов

ЧДЦ: Заполнить лист контроля; оценить знания.



Лист контроля


frame3


Заполните лист контроля. Подсчитайте баллы за выполнение заданий. Поставьте себе итоговую оценку:

14– 18баллов – «Зачет»

14баллов – «Незачет»

Сдайте лист самоконтроля учителю.





Дифференцированное домашнее задание: Запиши домашнее задание в соответствии с результатом своей работы на уроке: «Зачет» - № 1134, 1135,1136

«Незачет» - §89



Модуль 3. 1-й (минимальный) уровень сложности. Решение задач по теме «Фотоэффект».

УЭ 0

ДЦМ: Научиться решать задачи с использованием уравнения Эйнштейна и представлений о квантах.




Руководство по усвоению учебного содержания



Содержание учебного материала

УЭ 1.

Повторение материала: Уравнение Эйнштейна.

ЧДЦ: Повторить уравнение Эйнштейна, законы фотоэффекта.

Ответь на вопросы: 1. В чем состоит явление фотоэффекта?

2. Когда и кем было открыто явление фотоэффекта?

3.Объясните опыты А. Г. Столетова.

4.Объясните законы фотоэффекта с точки зрения квантовой теории света.

5.Напишите формулу для фотоэффекта и объясните ее физическую суть.

6. Каково условие существования фотоэффекта?

7. Что называют красной границей фотоэффекта?

8. Запишите формулу для красной границы фотоэффекта.





УЭ 2

Решение задачи на определение постоянной Планка.

ЧДЦ: Решать стандартные задачи.

Для определения постоянной Планка была составлена цепь, представленная на рисунке 125. Когда скользящий контакт потенциометра находится в крайнем левом положении, гальванометр при освещении фотоэлемента регистрирует слабый фототок. Передвигая скользящий контакт вправо, постепенно увеличивают запирающее напряжение до тех пор, пока не прекратится фототок. При освещении фотоэлемента фиолетовым светом с частотой = 750 ТГц запирающее напряжение Uз2 = 2В, а при освещении красным светом с частотой= 390 ТГц запирающее напряжение Uз1 = 0,5 В. Какое значение постоянной Планка было получено?

Алгоритм решение задачи.

1.Запишим уравнение фотоэффекта .

2.Запирающий потенциал определяется кинетической энергией электронов, вылетающих из катода .

3. Тогда .

4. Т. к. работа выхода постоянная величина, то .

5.Учитывая, условия задачи приравняем правые части уравнения .

6.Формула для расчета постоянной Планка примет вид:.

7.Сделаем числовой расчет.


УЭ3

Решение задач.

ЧДЦ: Решить стандартные задачи.

Реши задачи:

1. Красная граница фотоэффекта для серебра равна 0,33мкм. Чему равна в электрон-вольтах работа выхода электронов из серебра? (Ответ: 3,75 эВ).

2.Работа выхода электрона с поверхности цезия равна 1,9 эВ. Возникнет ли фотоэффект под действием излучения, имеющего длину волны 0,45 мкм? (Ответ: возникнет).

3. Какую максимальную кинетическую энергию имеют электроны, вырванные из оксида бария, при облучении светом частотой 1ПГц? ( Ответ:3,14эВ).

4. Какова максимальная скорость фотоэлектронов, если фототок прекращается при запирающем напряжении 0,8 В.



УЭ 4

Выходной контроль.

ЧДЦ: Проверить усвоение учебных элементов

Реши задачи:

1. Найти красную границу для калия.

2. Возникнет ли фотоэффект в цинке под действием облучения, имеющего длину волны 450 нм


Проверьте свои ответы по коду и оцените. Подсчитайте количество баллов и занесите в лист контроля. За задачу поставьте 2 балла.

УЭ 5 Подведение итогов

ЧДЦ: Заполнить лист контроля; оценить знания.



Лист контроля


frame4


Заполните лист контроля. Подсчитайте баллы за выполнение заданий. Поставьте себе итоговую оценку:

11– 15баллов – «Зачет»

11баллов – «Незачет»

Сдайте лист самоконтроля учителю.

Дифференцированное домашнее задание: Запиши домашнее задание в соответствии с результатом своей работы на уроке: «Зачет» - № 1147,1148

«Незачет» упр. 12 №5, 6.



Модуль 4. 1-й (минимальный) уровень сложности. Фотоны


УЭ 0

ДЦМ: Сформировать понятие о «фотоне», величинах характеризующих свойства фотона.




Содержание учебного материала

Руководство по усвоению учебного содержания


УЭ 1.

Изучение нового материала: Величины, характеризующие свойства фотона: масса, скорость, энергия, импульс.

ЧДЦ: Знать понятие «фотон», величины, характеризующие свойства фотона и формулы, их определяющие.

Фотон - материальная, электрическая нейтральная частица.

Энергия фотона E= hv или , так как ,.

Если h=6,63·10-34 Дж·с, то . 10-34 Дж . с.

Согласно теории относительности mc2=hv, отсюда m= , где m – масса фотона, эквивалентная энергии.

Импульс , так как . Импульс фотона направлен по световому пучку.

Наличие импульса подтверждается экспериментально: существованием светового давления.

Основные свойства фотона

  1. Является частицей электромагнитного поля.

  2. Движется со скоростью света.

  3. Существует только в движении.

  4. Остановить фотон нельзя: он либо движется с с, либо не существует; следовательно, масса покоя фотона равна нулю.

^ Эффект Комптона (1923)

А. Комптон подтвердил квантовую теорию света. Взаимодействие между фотоном и связанным в атоме электроном:

1. С точки зрения волновой теории световые волны должны рассеиваться на малых частицах:

рас = пад , что опытом не подтверждается.

2. Фотоэффект - полное поглощение фотона.

3. При исследовании законов рассеяния рентгеновских лучей А. Комптон установил, что при прохождении рентгеновских лучей через вещество происходит увеличение длины волны (рассеянного излучения по сравнению с длиной волны (падающего излучения. Чем больше , тем больше потери энергии, а следовательно, и уменьшение частоты v (увеличение . Если считать, что пучок рентгеновских лучей состоит из фотонов, которые летят со скоростью света, то результаты опытов А. Комптона можно объяснить: фотон частотой v обладает энергией E=hv, массой и импульсом.

Законы сохранения энергии и импульса для системы фотон – электрон:

, , где- энергия неподвижного электрона, - энергия фотона до столкновения; - энергия фотона после столкновения;

и импульсы фотона до и после столкновения, - импульсы электрона после столкновения с фотоном.

Решение уравнений для энергии и импульса дает формулу для измерения длины волны при рассеянии фотона на электронах:, где - комптоновская длина волны.

1Прочитайте учебник § 90 и ОК: Фотон и его свойства. (1балл)

2.Запишите формулы, характеризующие свойства фотона.

3.Определите энергию фотона, длина которого соответствует видимой части спектра (0,6 мкм).

4. Определите частоту и импульс фотона энергией 1эВ.Фотон и его свойства.


УЭ 2

Изучение нового материала: Корпускулярно – волновой дуализм.

ЧДЦ: Познакомиться с идеями корпускулярно – волнового дуализма

^ Корпускулярно-волновой дуализм

Две теории:

Ньютона Гюйгенса

Свет - корпускулы. Свет - волна.

Прямолинейное распространение Пересекаясь, волны не взаимодействуют.

света. Преломление, интерференция, дифракция.


Конец XIX в.: фотоэффект и эффект Комптона подтвердили теорию Ньютона, а явления дифракции, интерференции света подтвердили теорию Гюйгенса.

Таким образом, многие физики в начале ХХв. Пришли к выводу, что свет обладает двумя свойствами:

  1. При распространении он проявляет волновые свойства.

  2. При взаимодействии с веществом проявляет корпускулярные свойства. Его свойства не сводятся ни к волнам, ни к частицам.

Подтверждается закон диалектики - закон природы: количество переходит в качество. Чем больше v, тем ярче выражены квантовые свойства света и менее - волновые.

Итак, всякому излучению присущи одновременно волновые и квантовые свойства. Поэтому то, как проявляет себя фотон - как волна или как частица, - зависит от характера проводимого над ним исследования.

1Прочитайте учебник § 90 и ОК: Корпускулярно волновой дуализм

2. Какие факты свидетельствуют о наличии у света корпускулярных свойств?



УЭ 3

Изучение нового материала: Гипотеза де Бройля.

ЧДЦ: Познакомиться с идеей де Бройля




1. Прочитайте учебник § 90 Гипотеза де Бройля.

2.В чем состоит гипотеза де Бройля.

УЭ 4

Изучение нового материала: Длина волны де Бройля.

ЧДЦ: Знать формулу длины волны де Бройля.




Запишите формулу длины волны де Бройля, назовите каждую физическую величину и ее единицы измерения.


УЭ 5

Изучение нового материала: Экспериментальное обнаружение волновых свойств частиц. Дифракция и интерференция электронов и других частиц на кристаллах.

ЧДЦ: Знать, как экспериментально обнаружены волновые свойства частиц.




Каким выводам пришли ученые относительно природы света после получения явления интерференции и дифракции света.

УЭ 6

Выходной контроль.

ЧДЦ: Проверить усвоение учебных элементов.

Ответьте на вопросы:

1. Какие свойства света подтверждает эффект Комптона?

А. Волновые свойства света. Б. Квантово-волновые свойства света. В. Квантовые свойства света.

2. Какая формула определяет импульс фотона?1.. 2.. 3.

А. 1,2,3. Б. Только 1,2 В. Только 2. Г. Только 3.

3. Как зависит частота фотона при рассеивании его на электроне от угла рассеивания?

А. Чем больше угол рассеивания, тем меньше частота рассеивания. Б. Чем больше угол рассеивания, тем частота рассеянного фотона больше. В. Частота не зависит от угла рассеивания.

4.Энергия фотона А в 4 раза больше энергии фотона В. Отношение импульса фотона В к импульсу фотона А равно: А.1/4. Б.4. В. 1/2. Г.2

5. Фотоны какого излучения обладают большей энергией: красного или фиолетового?

А. Фиолетового. Б. Красного. В. Энергии равны.

Проверьте свои ответы по коду и оцените. Подсчитайте количество баллов и занесите в лист контроля. За каждый правильный ответ - 1 балл.

УЭ 7. Подведение итогов

ЧДЦ: Заполнить лист контроля; оценить знания.


Лист контроля

frame5


Заполните лист контроля. Подсчитайте баллы за выполнение заданий. Поставьте себе итоговую оценку:

13– 17баллов – «Зачет»

13баллов – «Незачет»

Сдайте лист самоконтроля учителю.



Дифференцированное домашнее задание: Запиши домашнее задание в соответствии с результатом своей работы на уроке: «Зачет» - № 1151,1152,1153,1154

«Незачет» - §90



^ М 4. 2-й уровень сложности. Фотоны.


УЭ 0

ДЦМ: Сформировать понятие о «фотоне», величинах характеризующих свойства фотона.




Руководство по усвоению учебного содержания

Содержание учебного материала


УЭ 1

Изучение нового материала: Величины, характеризующие свойства фотона: масса, скорость, энергия, импульс.

ЧДЦ: Знать понятие «фотон», величины, характеризующие свойства фотона и формулы, их определяющие, уметь воспроизводить формулы.

1Прочитайте учебник § 90 и ОК: Фотон и его свойства. (1балл)

2. Что представляет собой фотон?

3.Перечислите основные свойства фотона.

4. Напишите формулу энергии фотона, зная частоту колебаний света, либо используя длину волны.

5.Как определяется масса и импульс фотона?

6. Как направлен импульс фотона?

7. Сравните свойства вещества и фотона.

Фотон - материальная, электрическая нейтральная частица.

Энергия фотона E = h, или , так как ,.

Если h = 6,63 · 10-34 Дж · с, то . 10-34 Дж . с.

Импульс , так как . Импульс фотона направлен по световому пучку.

Наличие импульса подтверждается экспериментально: существованием светового давления.

Основные свойства фотона:

1. Является частицей электромагнитного поля.

2. Движется со скоростью света.

3. Существует только в движении.

4.Остановить фотон нельзя: он либо движется с с, либо не существует; следовательно, масса покоя фотона равна нулю.

^ Эффект Комптона (1923)

А. Комптон подтвердил квантовую теорию света. Взаимодействие между фотоном и связанным в атоме электроном:

1. С точки зрения волновой теории световые волны должны рассеиваться на малых частицах: рас = пад , что опытом не подтверждается.

2. Фотоэффект - полное поглощение фотона.

3. При исследовании рассеяния рентгеновских лучей А. Комптон установил, что при прохождении рентгеновских лучей через вещество происходит увеличение длины волны рассеянного излучения (рас)по сравнению с длиной волны падающего излучения пад. Чем больше , тем больше потери энергии, а следовательно, и уменьшение частоты  (увеличение ). Если считать, что пучок рентгеновских лучей состоит из фотонов, которые летят со скоростью света, то результаты опытов А. Комптона можно объяснить: фотон частотой  обладает энергией E = h, и импульсом.

Законы сохранения энергии и импульса для системы фотон–электрон:

, p = p, где- энергия неподвижного электрона, - энергия фотона до столкновения; - энергия фотона после столкновения;

и импульсы фотона до и после столкновения, - импульсы электрона после столкновения с фотоном.

Решение уравнений для энергии и импульса дает формулу для измерения длины волны при рассеянии фотона на электронах:, где - комптоновская длина волны.

frame6

УЭ 2

Изучение нового материала: Корпускулярно – волновой дуализм.

ЧДЦ: Познакомиться с идеями корпускулярно – волнового дуализма

1Прочитайте учебник § 90 и ОК: Корпускулярно волновой дуализм

2. Какие факты свидетельствуют о наличии у света корпускулярных свойств?

^ Корпускулярно-волновой дуализм

Две теории:

Ньютона Гюйгенса

Свет - корпускулы. Свет - волна.

Прямолинейное распространение Пересекаясь, волны не взаимодействуют.

света. Преломление, интерференция, дифракция.

Конец XIX в.: фотоэффект и эффект Комптона подтвердили теорию Ньютона, а явления дифракции, интерференции света подтвердили теорию Гюйгенса.

Таким образом, многие физики в начале ХХв. Пришли к выводу, что свет обладает двумя свойствами:

1.При распространении он проявляет волновые свойства.

2.При взаимодействии с веществом проявляет корпускулярные свойства. Его свойства не сводятся ни к волнам, ни к частицам.

Подтверждается закон диалектики - закон природы: количество переходит в качество. Чем больше v, тем ярче выражены квантовые свойства света и менее - волновые.

Итак, всякому излучению присущи одновременно волновые и квантовые свойства. Поэтому то, как проявляет себя фотон - как волна или как частица, - зависит от характера проводимого над ним исследования.



УЭ 3

Изучение нового материала: Гипотеза де Бройля.

ЧДЦ: Познакомиться с идеей де Бройля

Может ли в настоящее время на основе новых экспериментальных фактов быть отвергнута гипотеза о квантах света?

В 1900г. Выдающийся французский физик и математик А. Пуанкаре писал: «Наука состоит из фактов, как дом из кирпичей; но простое собрание фактов столь же мало является наукой, как и куча кирпичей – домом…. Всякое обобщение есть гипотеза. Поэтому гипотезе принадлежит необходимая, никем никогда не оспаривавшаяся роль. Она должна лишь как можно скорее подвергнуться и как можно чаще подвергаться проверке»

УЭ 4

Изучение нового материала: Длина волны де Бройля.

ЧДЦ: Знать формулу длины волны де Бройля, уметь ее воспроизводить

Запишите формулу длины волны де Бройля, назовите каждую физическую величину и ее единицы измерения.





УЭ 5

Изучение нового материала: Экспериментальное обнаружение волновых свойств частиц. Дифракция и интерференция электронов и других частиц на кристаллах.

ЧДЦ: Знать, как экспериментально обнаружены волновые свойства частиц.

Каким выводам пришли ученые относительно природы света после получения явления интерференции и дифракции света.




УЭ 6

Выходной контроль.

ЧДЦ: Проверить усвоение учебных элементов.

Реши задачи

1.Определите энергию, массу и импульс фотона видимого света с длиной волны 500нм.

2. Определите длину волны фотона, импульс которого равен импульсу электрона, прилетевшего ускоряющую разность потенциалов 4,9 В

Проверьте свои ответы по коду и оцените. Подсчитайте количество баллов и занесите в лист контроля. За каждый правильный ответ - 1 балл.

УЭ 7. Подведение итогов

ЧДЦ: Заполнить лист контроля; оценить знания.


Лист контроля

frame7


Заполните лист контроля. Подсчитайте баллы за выполнение заданий. Поставьте себе итоговую оценку:

18 – 24 баллов – «Хорошо»

13– 17баллов – «Зачет»

13баллов – «Незачет»

Сдайте лист самоконтроля учителю.



Дифференцированное домашнее задание: Запиши домашнее задание в соответствии с результатом своей работы на уроке: «Хорошо» - Доказать, что свободный электрон не может поглотить фотон. (Для этого использовать законы сохранения импульса и энергии). «Зачет» - № 1151,1152,1153,1154

«Незачет» - §90



Модуль 5. 1-й (минимальный) уровень сложности. Применение фотоэффекта

УЭ 0

ДЦМ: Раскрыть значение теоретических знаний для техники и производства, описать области применения фотоэлементов в технике.




Содержание учебного материала

Руководство по усвоению учебного содержания

УЭ 1.

Изучение нового материала: Виды фотоэффекта.

ЧДЦ: Знать о видах фотоэффекта.

Фотоэлементы и их применение.

Приборы, в основе принципа действия которых лежит явление фотоэффекта, называют фотоэлементами.

Внешний фотоэффект – испускание электронов с поверхности металлов под действием света.

А – анод, К – катод светочувствительный, О – окошко для доступа света.

Достоинства фотоэлемента: безынерциальность, фототок I пропорционален световому потоку Ф.

Недостатки фотоэлемента: слабый ток, малая чувствительность к длинноволновому излучению, изготовлении, не используются в цепях переменного тока.

Применение в технике:

1. Кино: воспроизведение звука.

2. Фототелеграф, фототелефон.

3.Фотометрия: для измерения силы света, яркости, освещенности.

4.Управление производственными процессами.

Внутренний фотоэффект – изменение концентрации носителей тока в веществе и как следствие изменение электропроводности данного вещества под действием света.

Фоторезистор – устройство, сопротивление которого зависит от освещенности.

Используются при автоматическом управлении электрическими цепями с помощью световых сигналов и в цепях переменного тока.

Вентильный фотоэффект – возникновение ЭДС под действием света в системе, содержащей контакт двух различных полупроводников.

Используется в солнечных батареях, которые имеют КПД 12 -16% и применяются в искусственных спутниках Земли, при получении энергии в пустыне.

Принцип действия солнечной батареи: при поглощении кванта энергии полупроводником освобождается пара дополнительных носителей (электрон и дырка), которые движутся в разных направлениях: дырка – в сторону полупроводника р- типа, а электрон в сторону полупроводников п – типа. В результате образуется в полупроводнике п – типа избыток свободных электронов, а полупроводнике р- типа- избыток дырок. Возникает разность потенциалов.

1.Изучи § 91 и ОК «Фотоэлементы и их применение».

2.Запиши виды фотоэффекта


УЭ 2

Изучение нового материала: Устройство и принцип работы вакуумных фотоэлементов

ЧДЦ: Знать устройство и принцип вакуумных фотоэлементов, применение в технике




1.Зарисуй схему устройства вакуумного фотоэлемента.

2.Расскажи принцип работы вакуумного фотоэлемента.

3.Приведи примеры применения вакуумного фотоэлемента в технике.

УЭ3

Изучение нового материала: Устройство и принцип действия полупроводниковых фотоэлементов.

ЧДЦ: Знать устройство и принцип действия полупроводниковых фотоэлементов




1.Зарисуй схему устройства полупроводникового фотоэлемента.

2.Расскажи принцип работы полупроводникового фотоэлемента.

УЭ 4

Изучение нового материала: Применение полупроводниковых фотоэлементов. Солнечные батареи

ЧДЦ: Знать применение полупроводниковых фотоэлементов.




Приведи примеры применения полупроводниковых фотоэлементов, солнечных батарей.

УЭ 5

Выходной контроль.

ЧДЦ: Проверить усвоение учебных элементов

Ответьте на вопросы:

1.В чем состоит различие между внешним и внутренним фотоэффектом?

А. При внешнем фотоэффекте электроны вырываются из вещества, а при внутреннем остаются в нем. Б. При внешнем фотоэффекте из вещества вылетают электроны, а при внутреннем – ионы. В. Никакой принципиальной разницы между внутреннем и внешним фотоэффектом нет.

2. От чего зависит чувствительность фотоэлемента к падающему на него свету? А. От частоты света. Б. От вещества катода. В. От вещества анода. Г. От светового потока.

3. Какие фотоэлементы используются в цепи переменного тока?

А. Вакуумные. Б. Полупроводниковые. В. Вакуумные и полупроводниковые.

4.Какое утверждение является верным? Электрическая проводимость полупроводника увеличивается, если полупроводник: 1. Нагреть.2. Облучить. 3. Деформировать. 4. Поместить в магнитное поле. А. 1;4 Б. 1,2. В. 1,2,3,4. Г. 1, 2,4.

5.Во сколько раз частота излучения, падающего на металл, больше или меньше частоты красной границы фотоэффекта, если кинетическая энергия вылетающих электронов равна работе выхода?

А. В 2 раза больше. Б. В 2 раза меньше. В. Частоты равны.

Проверьте свои ответы по коду и оцените. Подсчитайте количество баллов и занесите в лист контроля. За каждый правильный ответ - 1 балл.

УЭ 6 Подведение итогов.

ЧДЦ: Заполнить лист контроля; оценить знания.


Лист контроля

frame8


Заполните лист контроля. Подсчитайте баллы за выполнение заданий. Поставьте себе итоговую оценку:

10 – 14 баллов – «Зачет»

14 баллов – «Незачет»

Сдайте лист самоконтроля учителю.





Дифференцированное домашнее задание: Запиши домашнее задание в соответствии с результатом своей работы на уроке: «Зачет» - упр. 12 2,3, 4, 7.

«Незачет» - §91


^ М5. 2-й уровень сложности. Применение фотоэффекта.


УЭ 0

ДЦМ: Раскрыть значение теоретических знаний для техники и производства, описать области применения фотоэлементов в технике.




Содержание учебного материала

Руководство по усвоению учебного содержания

УЭ 1.

Изучение нового материала: Виды фотоэффекта.

ЧДЦ: Знать о видах фотоэффекта.

Фотоэлементы и их применение.

Приборы, в основе принципа действия которых лежит явление фотоэффекта, называют фотоэлементами.

Внешний фотоэффект – испускание электронов с поверхности металлов под действием света.

А – анод, К – катод светочувствительный, О – окошко для доступа света.

Достоинства фотоэлемента: безынерциальность, фототок I пропорционален световому потоку Ф.

Недостатки фотоэлемента: слабый ток, малая чувствительность к длинноволновому излучению, изготовлении, не используются в цепях переменного тока.

Применение в технике:

1. Кино: воспроизведение звука.

2. Фототелеграф, фототелефон.

3.Фотометрия: для измерения силы света, яркости, освещенности.

4.Управление производственными процессами.

Внутренний фотоэффект – изменение концентрации носителей тока в веществе и как следствие изменение электропроводности данного вещества под действием света.

Фоторезистор – устройство, сопротивление которого зависит от освещенности.

Используются при автоматическом управлении электрическими цепями с помощью световых сигналов и в цепях переменного тока.

Вентильный фотоэффект – возникновение ЭДС под действием света в системе, содержащей контакт двух различных полупроводников.

Используется в солнечных батареях, которые имеют КПД 12 -16% и применяются в искусственных спутниках Земли, при получении энергии в пустыне.

Принцип действия солнечной батареи: при поглощении кванта энергии полупроводником освобождается пара дополнительных носителей (электрон и дырка), которые движутся в разных направлениях: дырка – в сторону полупроводника р- типа, а электрон в сторону полупроводников п – типа. В результате образуется в полупроводнике п – типа избыток свободных электронов, а полупроводнике р- типа- избыток дырок. Возникает разность потенциалов.

1.Изучи § 91 и ОК «Фотоэлементы и их применение».

2.Что называется фотоэлементом?

3. В чем суть явления внешнего фотоэффекта?

4. Что называется внутренним фотоэффектом?

5. Что такое фоторезистор?


УЭ 2

Изучение нового материала: Устройство и принцип работы вакуумных фотоэлементов

ЧДЦ: Знать устройство и принцип вакуумных фотоэлементов, применение в технике




1.Зарисуй схему устройства вакуумного фотоэлемента.

2.Расскажи принцип работы вакуумного фотоэлемента.

3.Приведи примеры применения вакуумного фотоэлемента в технике.

4. Подготовить доклад по использованию фотоэлементов для воспроизведения звука в кино.

УЭ3

Изучение нового материала: Устройство и принцип действия полупроводниковых фотоэлементов.

ЧДЦ: Знать устройство и принцип действия полупроводниковых фотоэлементов




1.Зарисуй схему устройства полупроводникового фотоэлемента.

2.Расскажи принцип работы полупроводникового фотоэлемента.

УЭ 4

Изучение нового материала: Применение полупроводниковых фотоэлементов. Солнечные батареи

ЧДЦ: Знать применение полупроводниковых фотоэлементов.

Фотоэлементы

Вакуумные Фотореле. Звуковое кино.

Газонаполненные Различные счетчики

ФЭУ Фототелеграф Приемники изображения: иконоскоп, ортикон, видикон, ЭОП и др. Телевидение. Приборы ночного видения.

Полупроводниковые

Фотодиод Фоторезистор

Солнечные батареи. Измерение температуры.

Фотоэкспонометр. Теплофотография со спутников.

Сортировка продукции на конвейере.

Охрана помещений.

Самонаведение ракет

1. Приведи примеры применения полупроводниковых фотоэлементов, солнечных батарей.

2. Подготовьте сообщения о применении фотоэлементов.

3. Почему фотоэлементы так широко используются

УЭ 5

Выходной контроль.

ЧДЦ: Проверить усвоение учебных элементов

Ответьте на вопросы:

1.В чем состоит различие между внешним и внутренним фотоэффектом?

А. При внешнем фотоэффекте электроны вырываются из вещества, а при внутреннем остаются в нем. Б. При внешнем фотоэффекте из вещества вылетают электроны, а при внутреннем – ионы. В. Никакой принципиальной разницы между внутреннем и внешним фотоэффектом нет.

2. От чего зависит чувствительность фотоэлемента к падающему на него свету? А. От частоты света. Б. От вещества катода. В. От вещества анода. Г. От светового потока.

3. Какие фотоэлементы используются в цепи переменного тока?

А. Вакуумные. Б. Полупроводниковые. В. Вакуумные и полупроводниковые.

4.Какое утверждение является верным? Электрическая проводимость полупроводника увеличивается, если полупроводник: 1. Нагреть.2. Облучить. 3. Деформировать. 4. Поместить в магнитное поле. А. 1;4 Б. 1,2. В. 1,2,3,4. Г. 1, 2,4.

5.Во сколько раз частота излучения, падающего на металл, больше или меньше частоты красной границы фотоэффекта, если кинетическая энергия вылетающих электронов равна работе выхода?

А. В 2 раза больше. Б. В 2 раза меньше. В. Частоты равны.

6. Какую максимальную скорость могут получить вылетевшие из калия электроны при облучении его фиолетовым светом с длиной волны 0,42 мкм? Работа выхода электронов для калия равна 2эВ.


Проверьте свои ответы по коду и оцените. Подсчитайте количество баллов и занесите в лист контроля. За каждый правильный ответ - 1 балл. За задачу поставь 2 балла.

УЭ 6 Подведение итогов.

ЧДЦ: Заполнить лист контроля; оценить знания.


Лист контроля

frame9


Заполните лист контроля. Подсчитайте баллы за выполнение заданий. Поставьте себе итоговую оценку:

15 -21 балл – «Хорошо»

10 – 14 баллов – «Зачет»

14 баллов – «Незачет»

Сдайте лист самоконтроля учителю.





Дифференцированное домашнее задание: Запиши домашнее задание в соответствии с результатом своей работы на уроке: «Хорошо» Сообщение о применении фотоэлементов. «Зачет» - упр. 12 2,3, 4, 7.

«Незачет» - §91










Скачать 290,88 Kb.
оставить комментарий
Дата12.10.2011
Размер290,88 Kb.
ТипРуководство, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх