УРОК Экспериментальное подтверждение волновой и квантовой теории света

ФИЛИАЛ ГБОУ ВО МО «Университет «Дубна» - ЛПГК

Методическая разработка открытого урока

Дисциплина «Физика»

Тема: Экспериментальное подтверждение

волновой и квантовой теории света

Преподаватель: Рубцова О.М.

г. Лыткарино-2016

Тип урока: семинар.

Тема урока: Экспериментальное подтверждение волновой и квантовой теории света.

Цель урока:

1.Систематизировать и обобщить знания студентов по теме;

2.Углубить знания о методах научного познания на основе знакомства с методологией наблюдения, эксперимента, теоретического мышления.

3.Развивать:

-словесно-логическое мышление студентов;

-самостоятельность мышления;

-познавательный интерес;

-устную речь;

-волю к саморазвитию.

План урока:

1.Организационный момент (3 мин);

2.Вступительное слово преподавателя (5 мин);

3. Экспериментальное подтверждение волновой и квантовой теории света студентами (29 мин);

4.Обобщение и подведение итогов урока (5мин);

5.Домашнее задание (3 мин);

Наглядные пособия:

1.Плакаты: «Фотоэффект», «Волновые свойства света»

2.Презентация в электронном виде: «Экспериментальное подтверждение волновой и квантовой теории света»

3.Компьютер, проектор, интерактивная доска и др.

4.Приборы и материалы: дифракционная решётка, поляроиды, птичье перо, лазерный диск, оберточная бумага, шёлк (или капрон), объектив фотоаппарата и др.

Перед уроком группа студентов была разделена на две подгруппы:

1)Первая подгруппа должна подготовить экспериментальные обоснования волновой теории света.

2)Вторая подгруппа должна подготовить экспериментальные обоснования квантовой теории света.

Развернутый план урока:

1.Оргмомент: запись в журнале, проверка наличия студентов по списку.

2.Вступительное слово преподавателя:

«Мы уже изучили волновые и квантовые свойства света. Знаем, что скорость света в вакууме 300000 км/с. Но сегодня нам необходимо систематизировать и обобщить знания по теме: Экспериментальное подтверждение волновой и квантовой теории света. После ваших выступлений, мы примем решение о признании или опровержении одной из теорий, которые возникли в 17 веке. Основателем квантовой теории является Исаак Ньютон, волновой теории - Христиан Гюйгенс. Итак, героем нашего урока объявляется - СВЕТ ».

3. Экспериментальное подтверждение волновой и квантовой теории света:

Учитель: Дисперсия - это удивительное физическое явление, с помощью которого сделали первый шаг к пониманию природы света и доказали его сложный состав.

Группа студентов: Дисперсия-это зависимость показателя преломления от частоты колебаний (излучения). Явление дисперсии объяснил И. Ньютон. При дисперсии свет рассеивается на семь лучей: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый. Радуга образуется в результате рассеяния света на капельках воды после дождя.

Спектральные аппараты - основной элемент: стеклянная призма.

Учитель: В конце 19-го века было открыто явление - фотоэффект, которое нельзя было объяснить с помощью волновой теории света.

Группа студентов: Зародилась новая теория в начале 20-го столетия - квантовая теория. Основатель - немецкий физик Макс Планк. Свет от источника света излучается отдельными порциями-квантами. Энергия каждой порции света равна hν, Предположение Планка фактически означало, что законы классической физики непримеримы к микромиру! Фотоэффект - физическое явление вырывания электронов из вещества под действием света. Явление обнаружил Г.Герц.

Количественные законы для фотоэффекта вывел наш соотечественник А.Г.Столетов (законы фотоэффекта).

Учитель: Нельзя объяснить с помощью квантовой теории тот факт, что когда включено в комнате много источников света, становится светлее, но с волновой точки зрения это можно объяснить. Интерференция - волновое свойство света.

Группа студентов: Томас Юнг в 1802 году, открывший интерференцию света, поставил классический опыт по дифракции света. Образование цвета мыльных пузырей, плёнки бензина, обёрточной бумаги для цветов объясняется интерференцией света. Интерференция - физическое явление наложения когерентных световых волн, в результате чего образуется чередование максимумов и минимумов освещённости.

Учитель: Часто мы видим за предметами тени и полутени. Рассматривая птичье перо или лазерный диск в отражённом свете, мы наблюдаем дифракционную картину.

Группа студентов: Дифракция света - это явление отклонения света от прямолинейного распространения, огибание волнами краёв препятствий. Дифракцию света можно наблюдать только тогда, когда размеры препятствий соизмеримы с длиной световой волны. Дифракционная решётка - это оптический прибор (устройство, назначение). Ресницы, расчёска, сито, некоторые виды ткани: нейлон, капрон можно использовать как дифракционную решётку.

Группа студентов: Интерференция и дифракция света - это неоспоримые доказательства, подтверждающие волновую теорию света. Но как объяснить тот факт. Что если на цинковую пластинку направить УФИ, то электрометр заряжается положительно? Или разряжается, если электрометр заряжен отрицательно?

Группа студентов: Данное явление объясняется фотоэффектом. Теория фотоэффекта заключается в том, что одна порция света, попадая на цинковую пластину, поглощается атомом. Энергия фотона расходуется на вырывание электрона из металла и на сообщение электрону кинетической энергии. Теорию разработал А. Эйнштейн в 1905 году: .

Учитель: Свет - это поток частиц, т.е. фотонов, с квантовой точки зрения.

Группа студентов: Фотон - это квант электромагнитного излучения. Нейтральная частица. Рождается фотон со скоростью света в вакууме - 300000км/ч. В покое не существует.

Учитель: Перед физиками, которые развивали волновую точку зрения, стояла задача: выяснить является свет продольной волной или поперечной?

Группа студентов: Кристалл турмалина - одноосный кристалл, поэтому свет проходит через кристалл в одной плоскости. Если взять второй кристалл турмалина и расположить его так, чтобы оси симметрии совпали, то свет проходит; если оси симметрии расположены перпендикулярно, то происходит гашение света. Опыт с кристаллами турмалина подтверждает волновую теорию света.

Учитель: Свет обладает химической активностью, что указывает на квантовые свойства света.

Группа студентов: Загар, выцветание красок, волос, фотосинтез в растениях, фотография - это примеры проявления фотоэффекта. А.Г.Столетов доказал, что свет оказывает давление на твёрдые тела и газы. Электрический фотоэффект применяется в пультах управления, солнечных батареях. «Заговорило кино» благодаря фотоэффекту. Цвет предмета зависит от химического состава вещества, от состояния поверхности тела и от состава падающего света.

4. Обобщение урока:

А) Учитель: Семинар по теме «Экспериментальные подтверждения волновой и квантовой теории света» подходит к завершению. С 20-го столетия принято считать, что свет обладает корпускулярно-волновым дуализмом. При излучении и поглощении свет ведёт себя как поток частиц (фотонов или квантов), а при распространении - как электромагнитная волна.

Б) Подведение итогов урока: отметить лучшие ответы и презентации, указать на недочёты в ходе выступлений. Оценки выставить в журнале.

5. Домашнее задание: Повторение гл. 8 -12, подготовиться к контрольной работе.