Технологическая карта урока Тема урока: «Квантовая оптика».

Технологическая карта урока                                                         Общая часть Дисциплина  ОУД.08 Физика  Аудитория 42 16.11.17 г 2  курс, группа 20 Тема урока                                     Планируемые образовательные результаты обучения Предметные Квантовая оптика       Метапредметные Использование   различных видов познавательной деятельности для решения физических задач, основных применение методов   познания (наблюдения,   описания, измерения,   эксперимента) для   изучения   различных сторон окружающей действительности; умение генерировать идеи и   определять   средства, необходимые   для   их реализации.    Личностные Умение использовать достижения  современной физической науки и  физических технологий для  повышения собственного  интеллектуального развития в  выбранной профессиональной  деятельности;  подготовка к осознанию выбора  дальнейшей образовательной  траектории, способность к  самооценке на основе наблюдения за собственной  речью, умение  выстраивать конструктивные  взаимоотношения в команде по  решению общих задач. Владение   физическими понятиями: использование физической терминологии,  символики;   сформированность  умения решать  физические задачи по  данной теме Основные понятия,  изучаемые на уроке Вид используемых на  уроке средств ИКТ Фотоэлектрический эффект, фотоны,  фотоэлементы. Презентация,  мультимедийный  проектор, компьютеры,  видеофильмы                                  Организационная структура урока Деятельность учителя Деятельность обучающегося 1этап  Организационный Мотивация к учебной деятельности Приветствие, настрой на  занятие Скажите, имеет ли  отношение тема нашего  урока к вашей будущей  специальности? Как вы  думаете? Может уже кто­ то встречался, например, с  фотоэлементами?  Приветствие, проверка готовности к уроку  Размышляют, отвечают на вопросы. 2 этап Целеполагание Сообщает тему и цели  урока.  Создание проблемной  ситуации Записывают в тетрадь.  Отвечают на вопросы в тетради. 3этап Объяснение  нового материала с  первичным усвоением  знаний 1. Вводятся основные  понятия, формируются   законы (с показом  презентаций,  видеофильма). 2. Отвечают на тестовое  задание.  4этап Первичное  усвоение знаний Разбор решения задач,  решение у доски и на месте Выдача и разбор домашнего задания 1. Работают с преподавателем,  воспринимают новый материал,  отвечают на вопросы, осуществляют записи в тетради. 2.Выполняют  тестовое задание; сравнивают с  эталоном ответа, делают  взаимопроверку, выставляют баллы  себе. Решают задачи, сверяют с эталоном  ответов, выставляют себе оценку  (самоконтроль). Записывают в тетрадь домашнее  задание 5 этап Разбор и  выдача домашнего  задания 6 этап Подведение  итогов Проводит фронтальный  опрос. Устно отвечают на вопросы  преподавателя. План урока № 24 Дата 16.11.17 Гр. 20 Курс 2 Тема урока: «Квантовая оптика».  Цели урока:   Образовательные:   дать   понятие   фотоэлектрического   эффекта,   объяснить   законы фотоэффекта   на   основании   квантовых   представлений;   дать   понятие   о фотоне, о фотоэлементах;  добиться   усвоения   учащимися   основных   понятий,   содержания   законов фотоэффекта , продолжить формирование вычислительных навыков;  показать   значимость   темы   для   дальнейшего   успешного   обучения   по специальности.  Развивающие:  развитие   познавательных   интересов,   интеллектуальных   и   творческих способностей в процессе приобретения знаний и умений по физике.  Воспитательные:  воспитание   убежденности   в   возможности   познания   законов   природы, использования   достижений   физики   на   благо   развития   человеческой цивилизации;   необходимости   сотрудничества   в   процессе   совместного выполнения задач, уважительного отношения к мнению оппонента. Методическая цель:    прикладное   использование   физики   при   подготовке   квалифицированных рабочих и служащих, раскрыть значимость изучения темы для профессии.  персональные   компьютеры, Тип урока: урок изучения нового материала Оборудование: видеофильмы, учебники. Материально ­ дидактическое оснащение урока:  оценочные листы, опорные конспекты, задания для самостоятельного решения. Применяемые на уроке педагогические технологии:  проблемное изложение лекции,  групповая работа, практико­ориентированная технология.  Методические приемы: формирование и активизация отдельных мыслительных операций самоконтроля, самообучения, проблемных и поисковых ситуаций. Методы   обучения:  проблемный,   поисковый,   словесный,   практический, наглядный.   проектор,   презентации, Входе проведения урока будут реализовываться ОК:  ОК 2. Организовывать собственную деятельность, исходя из цели и способов ее достижения, определенных руководителем.  ОК 3. Анализировать рабочую ситуацию, осуществлять текущий и итоговый   нести   оценку   и   коррекцию   собственной   деятельности, контроль, ответственность за результаты своей работы  ОК   5.   Использовать   информационно­коммуникационные   технологии   в профессиональной деятельности. примечание № слай да 1­4 Постановка проблемы.  5­14 Осмыслени е   основных понятий Этап урока Содержание I. Организационн ый момент (1’) II.  Сообщение темы   и   цели урока (5’). III. Объяснение нового материала   с первичным усвоением знаний (20’) . Приветствие. Проверка готовности к уроку.  Тема нашего урока: Квантовая оптика.   ознакомиться   с   явлением Цель   урока: фотоэлектрического   эффекта,   с   законами фотоэффекта,   объяснить   их,   основываясь   на квантовые представления; дать понятие о фотоне, фотоэлементах. Мы продолжаем изучать природу видимого света, который доходит от Солнца до Земли примерно за 8 минут. Мы рассмотрели волновую природу света, сегодня   будем   знакомиться   с   явлением фотоэффекта,   которое   служит   убедительным доказательством квантовой природы света. Но   прежде   чем   перейти   к   изучению   нового материала ответе на воросы.    Интересное физическое явление, которое изучали многие   ученые,   в   том   числе   и   наш   выдающийся физик А.Г.Столетов. Квантовая   оптика   это   раздел   учения   о   свете,   в котором   изучается   дискретный   характер излучения,   распространение   и   взаимодействие света   с   веществом,   а   также   рассматривается корпускулярно­волновой (при распространении света проявляются его волновые свойства,   а   при   взаимодействии   с   веществом ­корпускулярные). В 1900 году немецкий физик Макс Планк выдвинул гипотезу:   атомы   излучают   электромагнитную энергию отдельными порциями – квантами. Явление   вырывания   электронов   из   вещества   под действием света называется фотоэффектом. Открыл   фотоэффект   Г.   Герц   в   1887   году, дуализм исследовал и установил его законы А.Г. Столетов (демонстрируется   фильм   «История   открытия законов фотоэффекта»). Законы фотоэффекта: 1   закон:   Количество   электронов,   вырываемых светом с поверхности металла за 1 секунду, прямо пропорционально   поглощаемой   за   это   время энергии световой волны. 2   закон:   Скорость   вырванных   электронов пропорциональна   частоте   падающего   излучения   и не зависит от его интенсивности. 3.   закон    Для   каждого   вещества   существует наименьшая   частота   света   или   наибольшая   длина волны   (красная   граница   фотоэффекта),   ниже которой фотоэффект невозможен.  ch  выхA выхА h max min Явление   фотоэффекта   объясняет   А.Эйнштейн, hЕ  , то если  энергия каждой порции равна:   она   (энергия)   расходуется   на   совершение   работы выхода   электрона   из   металла   А   и   на   сообщение электрону кинетической энергии. h   A вых m    2 2  Эйнштейн приходит к выводу, что свет не только излучается, но и распространяется в пространстве и поглощается веществом в виде квантов. Явление фотоэффекта   экспериментально   доказывает прерывистую   структуру   света.   В   кванте электромагнитного   излучения   Эйнштейн   увидел реально существующую частицу и назвал ее, словом фотон.   Итак,   свет   –   это   поток   особых   частиц, фотонов. Основные свойства фотона:  Обладают энергией   Движутся со скоростью света с = 3*108  м/с  Имеют массу покоя m=0 m  Масса движущегося фотона     hE 2mc h   с  Импульс фотона равен  p  mc  h 2 c h   На основе фотоэффекта создаются фотоэлементы, которые находят широкое применение:  Заговорило   кино,   и   стала   возможной передача движущихся изображений.  Контроль размеров изделий.  Автоматическое   включение   и   выключение маяков и уличного освещения.  Автоматизация станков на заводах.  «Видящие» автоматы в метро.  Солнечные батареи (космические корабли) и т.д. Итак,   давайте   теперь   проверим,   как   вы   усвоили материал, для этого выполним тестовое задание. ЗАДАЧА 1 Определите   красную   границу   фотоэффекта   для металла с работой выхода 2 эВ. ЗАДАЧА 2. При бомбардировке электронами атомы ртути переходят   в   возбужденное   состояние,   если энергия электронов равна 4,9 эВ или превышает это значение. Рассчитайте длину волны света, испускаемого   атомом   ртути   при   переходе   из первого   возбужденного   состояния   в нормальное. ЗАДАЧА 3. Определите   работу   выхода   электрона   с поверхности   фотокатода   и   красную   границу фотоэффекта,   если   при   облучении   фотоэлемента светом  фототок прекращается при запирающем напряжении  читать гл.20,  с.   383   задачи   для   самостоятельного   решения: 1а,2б,5 частотой    с   Ответить на вопросы: 1. В   чем   состоит   явление фотоэффекта? 2. Каковы условия существования фотоэффекта? 3. Что представляет собой фотон? 15­16 Примене ние теоретическ их   знаний при решении задач 17 Осмысле ние основных понятий, закрепле ние. Осмысле ние основных понятий, закрепле ние.  Первичное IV. усвоение знаний(15’). V.   Разбор   и выдача домашнего задания (1’). VI. Подведение итогов (3’) ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Вопросы к актуализации 1. Капля   бензина   в   лужах   без   красок   рисует   картину.   Как   называется явление и где оно применяется? 2. Тонкий луч света   скользнул  через  щель в ставне  в  темную  комнату  и, пролетев   через   граненый   графин   с   водой.   Рассыпался   сотнями разноцветных   искорок   по   стенам.   Как   называется   явление   и   где   оно применяется? 3. Объясните радужную окраску крыльев стрекозы. Как называется явление и где оно применяется? 4. Почему вокруг прищуренных ресниц видны радужные полоски? 5. Ньютон линзу шлифовал, эти кольца увидал. В чем явление заключается? Где явление применяется? 6. Можно   ли   «тушить»   свет   светом.   При   каком   условии   это   может наблюдаться. Ответы: 1. Интерференция света. Просветление оптики.  2. Дисперсия. Спектроскоп.  3. Интерференция света. Просветление оптики.  4. Дифракция света. Дефектоскопия.  5. Интерференция света. Просветление оптики.  6. Можно. При условии выполнения интерференционного min. 1 КОМАНДА – практики ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Тест   1) c / E    1) Дж    4) Дж/м λ  1) h /  c λ  2) hc /   2) Дж/с    3)Дж•с   2) hv / E    3) E / hc   4) E / c  3) λ > Ek/h  4) λ > hc/A  1) λ ≥ A/h   2) λ ≤ hc/A    чтобы   началось   явление   фотоэффекта? , падающего на 1. Какому условию должна удовлетворять длина волны света  поверхность   металла,   А   –   работа   выхода;     h   –   постоянная   Планка;     v   –   частота;     Еk  ­   энергия электрона.    2. Каким выражением определяется импульс фотона с энергией E?   3. В каких единицах измеряется постоянная Планка?   4.   Какое   из   приведенных   выражений   соответствует   массе   фотона   с   длиной волны л?  λ   5. Что такое фотон? Это … 1) нейтральная частица, способная перемещаться в пустоте со скоростью от 200 до 300 тысяч км/с 2) частица, обладающая массой электрона, но имеющая заряд противоположного знака 3) квант электромагнитного излучения 4) "дырка" в твердом теле 6.   Как   изменится   максимальная   энергия   фотоэлектронов,   если,   не   меняя частоты падающего света, увеличить его интенсивность в 2 раза?  1) уменьшится в 2 раза  2) не изменится   3) увеличится в 4 раза 4) увеличится в 2 раза 7. Какое из перечисленных ниже оптических явлений получило объяснение на основе квантовой теории света?    3) фотоэффект   4) интерференция  1) дифракция   2) дисперсия   3) h c λ  4) h cλ 2 1) hλ/c = A+m?2/2   4) уменьшится менее, чем в 2 раза  2) h/c = λ(A+m?2/2)    3) hλ  = A/m?2        4) hc =  1) увеличится более, чем в 2 раза    2) увеличится в 2 раза  3) уменьшится в 2 раза   8.   Формула   Эйнштейна   для   фотоэффекта,   выраженная   через   длину   волны падающего света, имеет вид…   λ(A+m?2/2) 9. Как изменится максимальная энергия фотоэлектронов, вырываемых светом из металла, если, не меняя числа фотонов, падающих в 1 с на поверхность металла, длину волны излучения уменьшить в 2 раза?     10. Во сколько раз давление света, падающего перпендикулярно идеально белой поверхности,   больше   давления   света,   падающего   перпендикулярно   идеально черной поверхности?   11.   Как   изменится   максимальная   энергия   фотоэлектронов,   если,   не   меняя частоты падающего света, увеличить его интенсивность в 2 раза?     12.   В   результате   квантового   перехода,   связанного   с   испусканием   фотона, потенциальная энергия электрона в атоме водорода…      1) не изменяется  2) увеличивается   4) предсказать невозможно  1) уменьшится в 2 раза   4) увеличится в 2 раза  2) не изменится   3) увеличится в 4 раза  1) 2   2) 4   3) 1,5   4) они равны  3) уменьшается Ответы:  №зад 1 отве 2 т 2 4 3 3 4 1 5 3 6 2 7 3 8 4 9 1 10 1 11 2 12 3 2 КОМАНДА­ теоретики   3) не излучают свет, но теряют энергию   4) не излучают свет и не теряют   1)   излучают   свет   и   теряют   энергию   2)   излучают   свет,   но   не   теряют 1. Укажите верное утверждение. Электроны, двигаясь в атоме по стационарным орбитам…   энергию   энергию 2. В соответствии с теорией Бора атомы излучают свет…     орбитам  1) при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую   2)   [при   равномерном   движении   электрона   по   круговым   стационарным 1) уменьшается   4) увеличивается  2) не изменяется  3) предсказать невозможно  2) увеличивается   3) уменьшается   4) предсказать  4) при колебательном движении электрона в границах атома   1)   излучают   свет   и   теряют   энергию   2)   излучают   свет,   но   не   теряют  3) не излучают свет, но теряют энергию   4) не излучают свет и не теряют  3) при неравномерном движении электрона по эллиптическим стационарным   орбитам     3.   В   результате   квантового   перехода,   связанного   с   испусканием   фотона, скорость электрона в атоме водорода     4.   В   результате   квантового   перехода,   связанного   с   испусканием   фотона, кинетическая энергия электрона в атоме водорода…   1) предсказать невозможно 2) увеличивается  уменьшается 5. В результате квантового перехода, связанного с поглощением фотона,  скорость электрона в атоме водорода…   1) не изменяется  невозможно 6. Укажите верное утверждение. Электроны, двигаясь в атоме по стационарным орбитам…   энергию   энергию 7. В соответствии с теорией Бора атомы излучают свет…       орбитам     8.   В   результате   квантового   перехода,   связанного   с   испусканием   фотона, скорость электрона в атоме водорода   1) уменьшается   2) не изменяется   увеличивается 9.   В   результате   квантового   перехода,   связанного   с   испусканием   фотона, кинетическая энергия электрона в атоме водорода…    2) увеличивается    10. В результате квантового перехода, связанного с поглощением фотона,  скорость электрона в атоме водорода…   невозможно 11.   В   результате   квантового   перехода,   связанного   с   излучением   фотона, кинетическая энергия электрона…   увеличивается, у других – уменьшается    4) увеличивается  1) при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую  2) при равномерном движении электрона по круговым стационарным орбитам  3) при неравномерном движении электрона по эллиптическим стационарным   1) не изменяется     2) увеличивается     3) уменьшается 4) предсказать  4) при колебательном движении электрона в границах атома  1) уменьшается   2) не изменяется     3)   у   одних   атомов  1) предсказать невозможно   4) уменьшается  3) не изменяется   4) 3)   предсказать   невозможно     4)  3) не изменяется 1) 1, 4 и 5   2) 2, 4 и 6   3) 1, 3 и 5   4) 2, 3 и 6  12. Излучение лазера: 1) когерентно, 2) не когерентно, 3) монохроматично, 4) не монохроматично, 5) направленно, 6) изотропно.   Ответы:  №зад 1 отве 4 т 10 3 11 4 12 3 6 4 7 1 2 1 3 4 4 2 5 3 8 4 9 2 ЗАДАЧА 1 Определите красную границу фотоэффекта для металла с работой выхода 2 эВ. Дано: ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Задачи  _________________________________________  Решение: Из   уравнения   Эйнштейна   ( имеем: ) для   фотоэффекта   при   условии     Частота   света связана с его скоростью   и длиной волны   выражением  Из этих двух формул получаем: ЗАДАЧА 2. При   бомбардировке   электронами   атомы   ртути   переходят   в   возбужденное состояние, если энергия электронов равна 4,9 эВ или превышает это значение. Рассчитайте длину волны света, испускаемого атомом ртути при переходе из первого возбужденного состояния в нормальное. Дано: ______________________________________________  Решение: Используем связь между энергией фотона и частотой:  отсюда  ,        ЗАДАЧА 3. Определите   работу   выхода   электрона   с   поверхности   фотокатода   и   красную границу   фотоэффекта,   если   при   облучении   фотоэлемента   светом   с частотой  Дано:  фототок прекращается при запирающем напряжении      Решение: Используем условие запирания фототока: С учетом этого условия уравнение Эйнштейна для фотоэффекта будет иметь вид:      Определим красную границу фотоэффекта: