Урок физики по теме Лазеры

Тема урока Вынужденное излучение. Лазеры

Цели урока

• сформировать знания о свойствах вынужденного излучения

• Дать понятие лазеру, как новому источнику света;

• сформулировать принципы действия рубинового лазера;

• научиться делать обобщения;

• Воспитание организованности, уверенности в себе, самостоятельности, взаимопроверки, ответственности.

ТСО: компьютер, мультимедийный проектор, экран.

Организационные формы и методы обучения:

Традиционные - вводная беседа, беседа при формировании понятий, беседа при подведении итогов урока;

Инновационные- исследовательский метод, экспериментальная работа в малых группах;

Средства обучения:

Инновационные - мультимедийная презентация, Открытая физика, версия 2.5;

Печатные - раздаточный материал;

План урока:

1. Организационный момент 1 мин

2. Актуализация знаний и мотивация учения - 2 мин

3. Изучение нового материала в процессе работы - 30 мин

- с презентацией;

- с учебником;

- с демонстрационным экспериментом;

4. Закрепление знаний - 4 мин;

5. Подведение итогов урока, д/з - 3 мин.

Этап урока

Деятельность учителя

Деятельность учеников

Организационный момент

Приветствует учеников,

формулирует тему

цели урока

Настраиваются на работу

Актуализация знаний и мотивация учения

«Все знают, что это невозможно, но находится один, который этого не знает, и он делает открытие»

Альберт Эйнштейн.

1925 год. До создания двигателя на ядерном топливе, водородной бомбы и лазера ещё очень далеко. Алексей Толстой печатает первые главы романа «Гиперболоид инженера Гарина». Он пишет о применении атомной энергии и выдвигает техническую идею собирания тепловой энергии в луч. Луч, способный жечь, резать, нести громадную энергию на далёкое расстояние. Можно ли реально создать такой мощный источник света, поместив его в фокус параболического зеркала? Нет, даже наше Солнце, имеющее температуру на поверхности 6000К, не может создать луч, сравнимый по интенсивности с лучом «гиперболоида».

Слушают учителя

Изучение нового материала

Если никакого воздействия на атом не оказывается, то время его прибывания в возбужденном состоянии («время жизни» возбужденного состояния) порядка 10^-8 с. Если же атом подвергается внешнему воздействию, то время жизни его возбужденного состояния сокращается и возникает излучение, которое называют вынужденным или индуцированным излучением.

Слайд №1

Понятие о вынужденном излучении было введено Альбертом Эйнштейном в 1916 году.

В обычных условиях атомы вещества, сквозь которое пропускают электромагнитное излучение, никогда его не усиливают, так как этому препятствует процесс поглощения света.

Однако в 1954г. А.М.Прохоров и Н.Г.Басов в СССР и независимо от них Ч.Таунс, Д.Гордон, и Х.Цейгер в США создали квантовый генератор, в котором вынужденное излучение преобладало над поглощением, в результате чего генерировалось мощное эл. маг. излучение радиодиапазона. Созданный генератор получил название мазер.

В 1963 г. за разработку нового принципа генерации и усиления радиоволн Н.Г.Басов, А.М.Прохоров и Ч.Таунс были удостоены Нобелевской премии.

Через 6 лет В 1960 г. в лондонском журнале «Nature» («Природа») появилось коротенькое сообщение о том, что создан новый генератор световых волн, автором которого является Т.Мейман.

Американскому ученому Т.Мейману удалось создать квантовый генератор, в котором генерировалось излучение оптического диапазона. Генератор получил название «лазер».

Первый лазер был весьма несовершенным. Он перерабатывал в свет примерно 0,05% энергии, запасённой в конденсаторах, питавших лампу-вспышку.

Лазер- это источник света, работающий на принципе вынужденного излучения

Слайд №2

Найдите в тексте параграфа и ознакомьтесь с принципом действия рубинового лазера

Слайд №3

Сейчас на примере модели мы с вами рассмотрим различные виды излучения

Применение лазеров очень широко. Найдите в тексте учебника или вспомните из собственного опыта, где применяются лазеры

Слушают учителя

Наблюдают видео фрагмент

Изучают самостоятельно принцип действия рубинового лазера

Принцип действия рубинового лазера.

Рубин представляет собой кристалл оксида алюминия Al₂O₃, в котором часть атомов алюминия замещена ионами хрома Cr³⁺.

После вспышки мощной лампы, расположенной рядом с рубиновым стержнем, многие атомы хрома, входящего в виде примеси в кристалл рубина (около 0,05 %), переходят в состояние с энергией E3, а через промежуток τ ≈ 10-8 с они переходят в состояние с энергией E2. Перенаселенность возбужденного уровня E2 по сравнению с невозбужденным уровнем E1 возникает из-за относительно большого времени жизни уровня E2.

Работа с моделью

Медицина

Военное дело

Ювелирное дело

Закрепление знаний

- Что такое лазер?

-Какое излучение называют вынужденным?

- Объясните принцип действия лазера?

- назовите области применения лазеров.

- источник света, работающий на принципе вынужденного излучения.

- если атом подвергается внешнему воздействию, его время жизни сокращается и возникает излучение, называемое индуцированным.

- После вспышки мощной лампы, расположенной рядом с рубиновым стержнем, многие атомы хрома, входящего в виде примеси в кристалл рубина (около 0,05 %), переходят в состояние с энергией E3, а через промежуток τ ≈ 10-8 с они переходят в состояние с энергией E2. Перенаселенность возбужденного уровня E2 по сравнению с невозбужденным уровнем E1 возникает из-за относительно большого времени жизни уровня E2.

- медицина, голография, ювелирное дело, лазерная сварка, военная техника

Подведение итогов урока, д/з

В заключение приведу слова Н.Г. Басова о значении лазеров: «Создание лазеров не только коренным образом изменило оптику, но и оказало огромное влияние на многие области современной физики, химии, кибернетики, биологии, медицины, технологии. Сейчас мы видим, что когерентный свет открыл новые, совершенно неожиданные возможности для решения кардинальных проблем нашей бурно развивающейся цивилизации - энергетической, информационной, технологической. Широкое применение лазеров означает качественное преобразование в производительных сферах общества, подобное внедрению в производство и жизнедеятельность человека электричества».

• Параграф №42 «Вынужденное излучение»

Спасибо за урок, сегодня вы хорошо поработали , оценки за урок……

Записывают домашнее задание