Фотоны и их характеристики

Дата 27.02.2017г Класс 11 Урок «Фотоны и его характеристики» Цели урока. 1. Сформировать  понятия: фотоны – частицы электромагнитного излучения, изучить  свойства  фотонов и двойственность свойств электромагнитных волн и частиц. 2. Развить умения добывать информацию из различных источников, проводить анализ и синтез  изучаемого материала. Решать задачи по теме урока. 3. Воспитание интереса к процессам окружающего мира, коммуникабельности, самостоятельности. Принципы: научность, самостоятельность, деятельный подход. Задачи урока: узнать, что такое фотон, изучить его характеристики, выявить квантовые свойства света и волновые  свойства частиц. Оборудование: персональные компьютеры с выходом в интернет,  проектор, презентация. План урока. Этапы урока 1. Организационный  момент. 2. Актуализация знаний. Повторение темы  «Фотоэффект» Деятельность  учителя Приветствие  ученикам.  Сообщение целей и  задач урока 1.Физический  диктант по теме  «Зарождение  Деятельность учащихся Настраиваются на урок Восприятие целей и задач урока Примерное время,  минута 1 Пишут в тетрадях законченные  предложения с правильным физическим  смыслом, затем взаимопроверка, по  5фронтальным ответам А) Квант света ­  это порция энергии  электромагнитного излучения. Б) Фотоэффект – это явление вырывания  электронов с поверхности металла под  действием света. В) Число электронов, вырываемых светом  с поверхности металл пропорционально  интенсивности падающего света. Г) Максимальная кинетическая энергия,  выбитых светом электронов, зависит от  частоты света.  Д) Уравнение Эйнштейна для  фотоэффекта Е =А + Ек, Е – энергия  кванта, А – работа выхода электронов из  металла, Ек – кинетическая энергия  вылетевших электронов. Е) Красная граница фотоэффекта – это  минимальная частота  (максимальная  длина волны) при которой фотоэффект  ещё происходит с данного металла. квантовой теории.    Фотоэффект»  Учитель диктует  неоконченные  фразы: А)  Квант света … Б) Фотоэффект –  это… В) Число  электронов,  вырываемых светом  с поверхности  металл  пропорционально… Г) Максимальная  кинетическая  энергия, выбитых  светом электронов,  зависит… Д) Уравнение  Эйнштейна для  фотоэффекта…  Е)  Красная граница  фотоэффекта… 3.Постановка проблемы.  Слайд 3 Учащиеся высказывают свои мнения по  1Мотивация. 4. Изучение нового материала Постановка  проблемы урока. Почему  электромагнитные  волны различных  диапазонов имеют  различные свойства? Может ли энергия  существовать без  частиц?  Чем объясняется  явление  фотосинтеза? Чем объяснить  мутацию генов при  радиоактивном  облучении тел? Слайд 4,5,6,7 Рассказ учителя неизученным вопросам,  Выясняем, что ответов на поставленные  вопросы пока нет,  усваивают, что они ещё не знают и ставят цели урока. 7   как   одна   В   современной   физике   фотон   из 1.Основоположники квантовой теории. 2. рассматривается элементарных частиц.  Энергия и импульс фотона.  При испускании и поглощении  свет, ведет себя подобно потоку частиц с энергией Е = hv, зависящей от частоты. Порция света оказалась   неожиданно   очень   похожей   на то,   что   принято   называть   частицей. Свойства света, обнаруживаемые при его   назвали излучении   и   поглощении,подобно   частице, корпускулярными.   Сама   же   световая частица   была   названа   фотоном,   или квантом   электромагнитного   излучения. Фотон,   обладает определенной   порцией   энергии   hv. Энергию фотона часто выражают не через частоту v, а через циклическую частоту  . «Фотон и его свойства» 1. Не имеют заряда 2. Движутся со скоростью света 3. Существуют только в движении λ ν 4. Энергия фотонов Е = h   = h с /   = m c² ν 5. Масса фотонов m = h   / c² 6. Импульс фотонов р = m c = h  = h /  λ  =  E /c ν  / c  5.Добывание знаний. 6.Интеграция знаний 7. Ок называют давление на вещество. Слайд 8,9,10 Учитель дает  установку на  заполнение таблицы  по сравнению  свойств фотонов и  электронов,   используя параграф  55 учебника,   Слайд 11,12,13,14 Вопрос: какие  явления доказывают  существование таких необычных частиц  Групповая работа по заполнению  таблицы . Фронтальное  обсуждение  результатов.  Работа в группах. Приводят примеры явлений и объясняют  их с точки зрения квантовой физики   1.Явление фотоэффекта 2.Явление фотосинтеза 6 5как фотоны?  Воспользуйтесь  вашими знаниями из  курса физики,   биологии, ОБЖ. 3.Мутация ДНК 4.Эффект Комптона – при прохождении  рентгеновских лучей через вещество  происходит увеличении длины волны   рассеянного излучения по сравнению с  длиной волны  падающего излучения. 7.Применение знаний. Закрепление знаний.    Предлагает решить  три задачи и  обсудить  полученные ответы. Групповая работа по решению задач:  12 №1 Один лазер излучает монохроматический  свет с длиной волны λ=300нм , другой —  с длиной волны λ=700нм. Каково отноше­ ние импульсов p /₁ p   фо тонов, излучаемых лазерами?    (Ответ округлите до десятых.)   ₂ Решение:  №2. В вакууме распространяются два парал­ лельных пучка света. Свет первого пучка  характеризуется длиной волны 300 нм, а  свет второго пучка — часто­ той 0,5*1015Гц.   Во сколько раз отли­чается энергия фотона из первого пучка  от энергии фотона из второго пучка? Ско­ рость света принять равной 3∙108 м/с Решение: №3 Современная зелёная лазерная указка  обеспечивает генерацию лазерного луча  площадью поперечного сечения 1 мм2 и  мощностью 0,3 Вт. Какая энергия запасена в одном кубическом сантиметре этого  луча? Ответ выразите в нДж. Ршение: Индивидуальные ответы. Коррекция  знаний 2 8.Рефлексия Слайд  15 Предлагает обсудить вопросы  Что нового вы  узнали? Было ли интересно? Какими новыми  знаниями и  умениями вы хотели  бы поделиться с  друзьями?9.Домашнее задание Слайд  16. Д /з §55­57 Упражнение19 Сообщения и  презентации по теме  «Применение  фотоэффекта» Записи в дневник. 1 Источники информации: 1. Учебник для 11 класса Общеобразовательных учреждений Физика С.А. Тихомирова, Б.М.Яворский  Москва , Мнемозина 2011 , Физика 11 класс  ПРИЛОЖЕНИЕ 1. А) Квант света ­  это порция энергии электромагнитного излучения. Б) Фотоэффект – это явление вырывания электронов с поверхности металла под действием света. В) Число электронов, вырываемых светом с поверхности металл пропорционально интенсивности  падающего света. Г) Максимальная кинетическая энергия, выбитых светом электронов, зависит от частоты света.  Д) Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта Е =А + Ек, Е – энергия кванта, А – работа выхода электронов  из металла, Ек – кинетическая энергия вылетевших электронов.Е) Красная граница фотоэффекта – это минимальная частота  (максимальная длина волны) при которой  фотоэффект ещё происходит с данного металла. ПРИЛОЖЕНИЕ 2. 1.Явление фотоэффекта Корпускулярные свойства электромагнитного излучения чрезвычайно ясно наблюдаются в явлении выхода электронов из  вещества под действием облучения. Такое явление имеет название фотоэффекта. Влияние света на электрические процессы впервые наблюдало Генрих Герц, когда заметил, что под действием освещения  ультрафиолетовыми лучами разряд конденсатора ускорялся. Однако, первое фундаментальное исследование этого  эффекта выполнил в 1888­1890 годах московский профессор А.Г. Столетов. Для своих опытов Столетов использовал  специально сконструированный прибор. Схематически он изображен на Катод фотоэлемента Столетова освещался светом разной частоты сквозь системы светофильтров. В стеклянной колбе поддерживают высокий вакуум. 2.Явление фотосинтеза Фотосинтез ­ главный процесс, который происходит в растении, то, без чего исчезла бы жизнь на Земле. Удивительное  чудо – превращение солнечного света, углекислого газа и воды в органические вещества, из которых сотканы все живые  существа на свете. И это необъяснимое волшебство происходит в зеленых листьях любого растения, даже самогомаленького и незаметного. Эти поразительные создания живут рядом с нами, украшают нашу жизнь, дарят радость своим  присутствием, но мало кто задумывается о том, что они дарят саму возможность жизни. 3.Мутация ДНК  Мутации – это изменения в ДНК клетки. Возникают под действием ультрафиолета, радиации (рентгеновских лучей) и  т.п. Передаются по наследству, служат материалом для естественного отбора. отличия от модификаций 4.Эффект Комптона – при прохождении рентгеновских лучей через вещество происходит увеличении длины волны   рассеянного излучения по сравнению с длиной волны  падающего излучения. ПРИЛОЖЕНИЕ 3.ПРИЛОЖЕНИЕ 4.ЗАДАЧА 1. Один лазер излучает монохроматический свет с длиной волны λ=300нм , другой — с длиной волны λ=700нм. Каково от­ ношение импульсов p /₁ p   фо тонов, излучаемых лазерами?   (Ответ округлите до десятых.) ₂ ЗАДАЧА 2. В вакууме распространяются два параллельных пучка света. Свет первого пучка характеризуется длиной волны 300 нм, а  свет второго пучка — частотой 0,5*1015Гц.   Во сколько раз отличается энергия фотона из первого пучка от энергии  фотона из второго пучка? Скорость света принять равной 3∙108 м/с. ЗАДАЧА 3. Современная зелёная лазерная указка обеспечивает генерацию лазерного луча площадью поперечного сечения 1 мм2 и  мощностью 0,3 Вт. Какая энергия запасена в одном кубическом сантиметре этого луча? Ответ выразите в нДж.