Презентация по физике "Квантовая физика (начало)" (11 класс)

МБОУ Суховская СОШ Пролетарского района Ростовской области 11 класс Квантовая физика (начало) Учитель физики  Пучкова Светлана Александровна 2015 11 класс Цель: ознакомить учащихся с новым разделом физики Квантовая физика (1 урок) Ход урока 1. Организационный момент 2. Изучение нового материала В конце 19 столетия многие ученые считали, что развитие физики завершилось по следующим причинам:  Больше 200  лет существуют законы механики, теория всемирного тяготения  Разработана молекулярно­кинетическая энергия  Подведен прочный фундамент под термодинамику  Завершена максвелловская теория электромагнетизма  Открыты фундаментальные законы сохранения (энергии, импульса, момента импульса, массы и электрического заряда) В конце 19 начале 20 веков 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     доказали   справедливость   гипотезы Д.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, излучаемая за 1 с абсолютно черным телом с единицы поверхности   пропорциональна  4  степени   абсолютной  температуры.  Закон  был   назван законом   Стефана­Больцмана.   Он   позволил   вычислить   энергию   излучения   абсолютно черного   тела   по   известной   температуре.   По   заданным   значениям   температуры интенсивность   излучения   черного   тела   максимальна   и   соответствует   определенному значению длины волны. Немецкий физик В.Вин обнаружил, что при изменении температуры длина волны убывает. Используя   законы   термодинамики,   В.Вин   получил   закон   распределения энергии в спектре черного тела, который совпадает с экспериментальными результатами. Английский   физик   Дж.Рэлей   сделал   попытку   более   строгого   теоретического вывода закона распределения энергии. Его закон приводит к хорошему совпадению с опытами в области малых частей. Следовательно, в тепловом излучении должно быть много   ультрафиолетовых   и   рентгеновских   лучей,   чего   на   опыте   не   наблюдалось. Затруднения   в   согласовании   теории   и   результатов   эксперимента   получили   название ультрафиолетовой   катастрофы.   Законы,   полученные   Маквеллом,   оказались   не   в состоянии объяснить форму кривой распределения интенсивности в спектре абсолютно черного тела. В самом конце прошлого века   Макс Планк (1858­1947), как и многие до него, искал универсальную формулу для спектральной функции абсолютно черного тела. Ему повезло больше, чем другим – вначале он ее просто угадал, хотя появилась она не вдруг: два года напряженных размышлений потребовались Планку, чтобы объединить в одной формуле разрозненные куски единой картины явления теплового излучения. 19   октября   1900г.   проходило   очередное   заседание   Немецкого   физического общества,   на   котором   экспериментаторы   Генрих   Рубенс   (1885­1922)   и   Фердинанд Курлбаум   (1857­1927)   докладывали   о   новых,   более   точных   измерениях   спектра абсолютно   черного   тела.   После   доклада   состоялась   дискуссия,   в   ходе   которой экспериментаторы   сетовали   на   то,   что   ни   одна   теория   не   может   объяснить   их результаты. Планк предложил воспользоваться своей формулой. В ту же ночь Рубенс сравнил   свои   измерения   с   формулой   Планка   и   убедился,   что   она   правильно,   до мельчайших   подробностей,   описывает   спектр   абсолютно   черного   тела.   На   утро   он сообщил это коллеге и близкому другу Планку и поздравил его с успехом.  Однако Планк был теоретик и поэтому ценил не только окончательные результаты, но и внутреннее их совершенство. К тому же он и не знал, что открыл новый закон природы, и верил, что его можно вывести из ранее известных. Поэтому он стремился теоретически  обосновать  закон  излучения, исходя  из  простых  посылок  кинетической теории   материи   и   термодинамики.   Последовали   два   месяца   непрерывной   работы   и предельного напряжения сил. Ему это удалось. В процессе вычислений он предположил, что   энергия   испускается   порциями   (или   квантами).   Предположение   Планка   было простым, но по существу противоречило всему прежнему опыту физики. «Излучение – это волновой процесс». Если это так, то энергия в этом процессе должна передаваться непрерывно, а не порциями­ квантами. Это противоречие Планк осознавал. Он выявил эту формулу, когда ему было 42 года, но почти всю оставшуюся жизнь он страдал от логического несовершенства им же созданной теории. Двадцать лет спустя, в докладе, который   Планк   сделал   по   случаю   вручения   ему   Нобелевской   премии   по   физике,  он вспоминал, что в то время признание реальности квантов было для него равносильно «нарушению непрерывности всех причинных связей в природе». И далее, в 1933 г. в письме к Роберту Вуду он назвал свою теорию «актом отчаяния». Только   формула   Планка   удовлетворила   ученых:   она   поразительно   совпадала   с результатами опытов, хотя и не становилась от этого более понятной. Только четверть века спустя новая наука – квантовая механика – объяснит  истинный смысл революции, которую, подчиняясь логике научного исследования, и во многом вопреки своей воле, совершил в физике Макс Планк. В пятницу, 14 декабря 1900 г. в зоне Немецкого физического общества родилась новая наука – учение о квантах.  3.Закрепление изученного  Как согласно гипотезе Планка абсолютно черное тело излучает энергию?  Согласно электродинамике Максвелла нагретое тело, непрерывно теряя энергию  вследствие излучения электромагнитных волн, должно охладиться до абсолютного нуля. Так ли это в действительности?  За счет чего получена теория теплового излучения Планка в применении к  макроскопическим системам?  Что происходит с максимумом интенсивности излучения при увеличении  температуры нагретого тела?  Какие явления изучает квантовая физика? 4.Подведение итогов урока Источники: • Физика 11 класс ­ Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев  • Физика 11 класс – С.А.Тихомирова, Б.М.Яворский • Рабочая тетрадь по физике для 11 класса (по учебнику «Физика 11  класс»  С.А.Тихомирова, Б.М.Яворский) • http   ://   www   .  litmir    .  me   /  BookBinary  /152200/1358865733/      i  _067.    jpg  • http   ://   www   .  nt   ­  magazine  .  ru   /  nt   /  sites  /  default    /  files    /  ImagesNT  /6_2006/606_87.      jpg      • http   ://   cow   ­  leech    /4/3941/3941_  html    .  ru   /  tw   _  refs    _69   c  10   b  08.  gif      • http   ://   pi   ­  centrum  .  e  ­  shoper  .  net    /  galerie    /  image  /4/126­      fb   _  citaty  _  einstein  .  jpg          • http   ://   www   .  sil   .  si   .  edu   /  digitalcollections    /  hst    /  scientific    ­  identity    /  fullsize    /  SIL   14­    M   002­ 11   a  .  jpg  • http   ://   img   0.   liveinternet    .  ru   /  images  /  attach    /  c  /1/55/450/55450888_  Boltzmann    2.   jpg      • http   ://   www   .  comsol    ­  Boltzmann    ­  Stefan   the   .  com   /  blogs    ­  law   .  jpg   /  wp   ­  content    /2014/03/  Josef    /  uploads      ­  Stefan    ­  discoverer    ­  of   ­ • http   ://   cat  .  convdocs    .  org   /  pars    _  docs  /190/189340/189340_  html    /  refs      _1   ff   87   e  1.   gif      • http   ://   www   .  manaanews    .  com   /  wp   ­  content    /  uploads    /  M   3  N   4  NET   ­161926­1.    jpg •  ://   www  http  googeln    /  f  214/4359  d  1172266145­  geb   ­  uderaten    ­    .  geschichtsforum    .  de   /  attachments    ­  original  ­  verboten        .  jpg   ­  normalerweise