Конспект урока физики на тему: Давление света. Химическое действие света. Рентгеновское излучение.

Заплани-

рованные этапы урока, время

Деятельность, запланированная на уроке

Ресурсы

Начало урока

Орг. момент.

Проверка домашнего задания.

Устный опрос.

Презентация

Середина урока

https://docs.google.com/document/d/13AF0MtPCehJV05EmmSpYQOCuA8tsHEVaWBZfgtrfqbI/edit

В 1873 г. Максвелл, исходя из представлений об электромагнитной природе света, пришел к выводу: свет должен оказывать давление на препятствия. Предсказанное Максвеллом существование светового давления было экспериментально подтверждено Лебедевым, который в 1900 г. измерил давление света на твердые тела, используя чувствительные крутильные весы. Оно оказалось чрезвычайно малым, =4*10^-7 Па.

      Световое давление, обусловленное солнечным излучением у поверхности Земли, составляет менее 0,0001 Па. Этим и объясняется тот факт, что в обычных условиях давление света заметным образом себя не проявляет. Но давлением света объясняют тот факт, что хвосты комет обычно направлены от ядра кометы в сторону, противоположную Солнцу. Световое давление вызывает изменение орбит искусственных спутников Земли. Если в космосе развернуть щиты и управлять ими как парусами, то с их помощью можно перемещать корабль с одной космической орбиты на другую. Ученые рассчитали, что в районе Земли на каждый 1 м² поверхности будет действовать сила от солнечных лучей порядка 0,9 мг. Казалось бы, ну что эта за сила? И все же ею не пренебрегают, когда речь заходит о межпланетных полетах. Если не сделать соответствующие поправки, то, например, станция типа “Венера” при приземлении на поверхность планеты могла бы промахнуться на 1000 км. Световое давление является источником помех в космических полетах.

Возникновение светового давления с позиций квантовой теории света: Свет — это поток фотонов, каждый из фотонов обладает импульсом р= mc. При поглощении веществом фотон перестает существовать, но импульс его, по закону сохранения импульса, не может исчезнуть бесследно. Он предается телу, значит на тело действует сила.

Приведенное рассуждение будет абсолютно верным, если считать, что свет только веществом поглощается. Но разве это всегда так, свет еще может отражаться телами, а если тело прозрачно, то может проходить сквозь него. В реальных условиях свет частично отражается телом, частично поглощается, а если это, например, стекло, то свет проходит сквозь него. Как будет обстоять дело, если поверхность зеркальная? Возникает световое давление в данном случае? Для простоты предположим, что свет падает перпендикулярно к поверхности зеркала. Мы знаем, что при абсолютном ударе какого-либо тела о стенку она получает импульс, модуль которого равен удвоенному модулю импульса тела, то есть 2mv. Отражаясь, фотон летит с той же скоростью, но в противоположном направлении. Значит, при отражении фотона от зеркала его импульс изменяется на 2mc. Такое же изменение импульса, но в противоположном направлении, получит зеркало. Импульс, получаемый телом при отражении фотона, будет в 2 раза больше импульса, получаемого телом при поглощении фотона.

Сила давления света в случае отражения будет в 2 раза больше, чем в случае поглощения, т.е. световое давление в реальных условиях обусловлено как поглощением, так и отражением фотонов.

Чем обусловлено световое давление, если поверхность черная (в основном поглощением фотонов).

    Световое давление принадлежит к числу тех оптических явлений, которые могут быть объяснены с позиций как квантовой теории света, так и волновой.

Как же объяснить световое давление на основе волновой теории?

Предположим, что световая волна падает на поверхность тела по нормали, сила светового давления тоже по нормали в сторону распространения света. Это следует с точки зрения волновой теории: из чего состоят все тела? Из молекул, атомов (электронов, протонов и нейтронов). На заряженные частицы будут действовать силы со стороны электрического поля волны. Эта сила равна F=lE.

На движущиеся в магнитном поле заряженные частицы будут действовать магнитная составляющая электромагнитной волны -  сила Лоренца. Сила Лоренца рассчитывается по формуле F=gVBsinα, а направление этой силы определяется по правилу левой руки.

Электромагнитная волна может оказывать воздействие только на заряженные частицы. Световое давление можно объяснить действием световой волны на заряженные частицы, находящиеся в теле.

Вектор напряженности электрического поля и вектор магнитной индукции в электромагнитной волне  взаимно перпендикулярны.

Рассмотрим  действие электромагнитной волны на положительный заряд. Какие силы будут действовать на заряд? Электрическая сила F=lE будет действовать в сторону вектора напряженности электрического поля. Значит, в ту же сторону начнет смещаться заряд под действием электрической силы.

Но эта сила не совпадает по направлению с силой светового давления. Так как заряд под действием электрической силы начнет двигаться, то наго будет действовать магнитное поле волны - сила Лоренца направлена внутрь тела, а световое давление представляет собой сумму Лоренцовых сил, действующих на все положительные заряды, находящиеся в теле.

Но в теле есть и отрицательные электроны. Электроны должны двигаться против поля Е, так как имеют отрицательный заряд. На электроны сила Лоренца будет действовать в ту же сторону, то есть внутрь тела. Эти силы Лоренца в совокупности и создают световое давление. Суммарная сила, действующая на электроны  поверхности металла и определяет силу светового давления.

Под действием света происходят химические реакции, которые называю фотохимическими.

Химические действия света. Фотохимия изучает химические реакции, которые протекают под действием света (при его поглощении). Фотохимические процессы лежат в основе фотографии, фотосинтеза и механизма зрения. Химическое действие света является еще одним доказательством квантовой теории света. 1. Фотобумага освещается пучком света. Через некоторое время бумага темнеет. 2. В сосуд с водой помещают зеленое растение, которое накрывают стеклянной воронкой. На последнюю надевают резиновую трубку, конец которой закрывают зажимом. Сосуд выставляют на свет. Через некоторое время листья на свету покрываются пузырьками газа, которые всплывают и собираются в узкой части воронки. К концу резиновой трубки подносят тлеющую лучину, и затем зажим расслабляют. Лучина воспламеняется. Этот газ - кислород. В темноте это явление не имеет места.

Фотографический процесс. Процесс получения фотографии состоит из четырех операций: фотосъемка, проявление пленки, ее закрепление, фотопечать. Фотосъемка - получение действительного изображения объекта в светочувствительном слое фотопленки. Фотоэмульсия: желатин, мелкие зерна AgBr. Квант энергии hd отрывает электроны от некоторых ионов брома, которые захватываются ионами серебра. В зернах AgBr образуются нейтральные атомы, количество которых пропорционально освещенности пленки. Эти атомы образуют скрытое изображение объекта съемки. Проявление пленки. Проявитель гидрохитон или метон восстанавливает бромистое серебро в свободное металлическое серебро. В процессе закрепления в растворе тиосульфата натрияNa₂S₂O₃ происходит удаление из фотослоя всех светочувствительных зерен солей серебра, не успевших разложиться. Закрепление завершается промывкой пленки в воде. Фотопечать - перенос изображения с фотопленки на светочувствительную фотобумагу. Негативное изображение с фотопленки проецируется на фотобумагу, где образуется скрытое позитивное изображение. Затем эту фотобумагу с изображением проявляют, фиксируют, промывают, сушат и получают фотографию объекта.

Ссылка 1.

Презентация

Закрепление:

Кластер по данной теме

Презентация

Конец урока

Рефлексия

Рефлексия «+, -, интересно».

- Понравился ли вам урок?

- Что было трудным для вас?

- Что вам больше понравилось?

Слайд

Домашнее задание:

1.      Составить конспект.

2.      Закончить кластер.

3.      Подготовить сообщение на тему «Рентгеновское излучение».

Слайд 

№

Выполненное задание:

Баллы

1.       

Составить конспект.

30

2.       

Составить кластер по данной теме.

40

3.       

Сообщение «Рентгеновское излучение».

30