Цель: обобщить, повторить материал по теме «Световые кванты», развивать устную речь учащихся, коммуникативные способности, расширить кругозор учащихся.
Оборудование:
- Игровое поле с названием тем.
- Портреты: Эйнштейн, Лебедев, Планк, Столетов.
Участники: В игре участвуют две команды.
В ходе жеребьевки одна из команд получает название «крестики», а другая «нолики». Перед игрой каждая команда выбирает капитана.
Капитан берет на себя руководство своей команды на время игры: поддерживает дисциплину, организует работу над общим заданием, умело распределяет задание между игроками команды.
Ход игры
В клетках поля записаны название 9 тем. Капитан команды «крестики» получает право выбрать тему. Каждая команда получает задание.
Выигрывает команда, которая быстрее и правильнее справилась с заданием. Если ни одна команда не справилась с заданием, команды получают дополнительное время или задание. Победившая команда получает право поставить свой знак на табло и выбрать следующую тему.
В игре побеждает та команда, которой удалось поставить три своих знака в ряд или, если ни одной из команд это не удалось, поставить на поле 5 своих знаков.
Игровое поле.
|
Фотоэффект |
Фотоны |
Применение фотоэффекта |
|---|---|---|
|
Давление света |
Квантовая физика |
Законы фотоэффекта |
|
Ученые |
Теория фотоэффекта |
Химическое действие света |
Тема «Фотоэффект»
1. Когда и кем было открыто явление фотоэффекта?
1888г.- Генрих Герц, опыт с электромагнитными волнами.
2. В чем состоит явление фотоэффекта?
Фотоэффектом называется испускание электронов с поверхности металла под действием света.
3. В какие виды энергии превращается при фотоэффекте энергия падающего на вещество света?
В потенциальную энергию система тело – электрон и кинетическую энергию электрона.
Тема « Фотоны»
1. Что представляет собой фотон.
Фотон - материальная, электрическая нейтральная частица.
2. Перечислите основные свойства фотона.
- Является частицей электромагнитного поля.
- Движется со скоростью света.
- Существует только в движении.
- Остановить фотон нельзя: он либо движется с ν=c, либо не существует; следовательно, масса покоя фотона равна нулю.
3. Напишите формулу энергии фотона, зная частоту колебаний света, либо используя длину волны.
E = hv
4. Как определить массу и импульс фотона?
m=
, 
5. Как направлен импульс фотона?
Импульс фотона направлен по световому пучку
6. Чему равна длина де Бройля?
7. Что понимается под словами корпускулярно – волновой дуализм?
Свет обладает двумя свойствами:
- При распространении он проявляет волновые свойства.
- При взаимодействии с веществом проявляет корпускулярные свойства. Его свойства не сводятся ни к волнам, ни к частицам.
Подтверждается закон диалектики - закон природы: количество переходит в качество. Чем больше v, тем ярче выражены квантовые свойства света и менее - волновые.
Итак, всякому излучению присущи одновременно волновые и квантовые свойства. Поэтому то, как проявляет себя фотон - как волна или как частица, - зависит от характера проводимого над ним исследования.
Тема «Применение фотоэффекта»
1. Какие виды фотоэффекта вы знаете?
Внешний фотоэффект – испускание электронов с поверхности металлов под действием света.
Внутренний фотоэффект – изменение концентрации носителей тока в веществе и как следствие изменение электропроводности данного вещества под действием света.
Вентильный фотоэффект – возникновение ЭДС под действием света в системе, содержащей контакт двух различных полупроводников.
2. Что такое фотоэлемент?
Приборы, в основе принципа действия которых лежит явление фотоэффекта, называют фотоэлементами.
3. Где применяется внешний фотоэффект?
- Кино: воспроизведение звука.
- Фототелеграф, фототелефон.
- Фотометрия: для измерения силы света, яркости, освещенности.
- Управление производственными процессами.
4. Где применяется внутренний фотоэффект?
Фоторезистор – устройство, сопротивление которого зависит от освещенности.
Используются при автоматическом управлении электрическими цепями с помощью световых сигналов и в цепях переменного тока.
5. Использование вентильного фотоэффекта.
Используется в солнечных батареях, которые имеют КПД 12 -16% и применяются в искусственных спутниках Земли, при получении энергии в пустыне.
Принцип действия солнечной батареи: при поглощении кванта энергии полупроводником освобождается пара дополнительных носителей (электрон и дырка), которые движутся в разных направлениях: дырка – в сторону полупроводника р-типа, а электрон в сторону полупроводников n–типа. В результате образуется в полупроводнике n–типа избыток свободных электронов, а полупроводнике р-типа- избыток дырок. Возникает разность потенциалов.
Тема «Законы фотоэффекта»
1. Сформулируйте законы фотоэффекта.
- Фототок насыщения пропорционален световому потоку, падающему на металл: Iн = νФ, где ν - коэффициент пропорциональности, называемый фоточувствительностью вещества. Следовательно, число электронов, выбиваемых из вещества, пропорционально интенсивности света, падающего на это вещество.
- Кинетическая энергия
фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а зависит от его
частоты.
Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой. - Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т.е. существует наименьшая частота, при которой еще возможен фотоэффект.
- Фотоэффект практически безынерционен (t = 10-9 с).
2.Кем установлены законы фотоэффекта?
А.Г. Столетов.
3. Можно ли законы фотоэффекта объяснить на основе волновой теории?
Нельзя.
Тема «Теория фотоэффекта»
1. Кем и когда дано объяснение фотоэффекта?
1905г. Эйнштейн
2. Запишите формулу Эйнштейна для фотоэффекта и объясните ее физическую суть.
3. Каково условие существования фотоэффекта?
>A
4. Что называют красной границей фотоэффекта?
Предельная частота при которой возможен фотоэффект.
5. Запишите формулу для красной границы фотоэффекта.
6. Решить задачу: Наибольшая длина волны света, при которой происходит фотоэффект для вольфрама, 0,275 мкм.
Найти:
1. Работу выхода электронов из вольфрама.
2. Наибольшую скорость электронов вырываемых из вольфрама светом длиной волны 0,18 мкм.
Ответ: Авых=7,2*10-19Дж; Евых=3,85*10-19Дж; νmax = 9,2*105м/с
Тема « Квантовая физика»
1. Гипотеза Планка.
Атомы испускают электромагнитную энергию отдельными порциями – квантами. Энергия каждой порции прямо пропорциональна частоте излучения: E = hν, где h = 6,63·10-34 Дж·с – постоянная Планка.
2. По какой формуле определяется энергия кванта.
3. Чему равна Постоянная Планка.
4. Что изучает квантовая физика?
Изучает: явления происходящие со скоростями, сравнимыми со скоростью света; явления, происходящие в микромире, которые классическая физика объяснить не может.
Тема «Ученые»
Назовите о каком ученом идет речь в отрывке.
1. В начале 1893 г. трое академиков - П.Л. Чебышев, Ф.А. Бредихин и Н.Н. Бекетов - выдвигают этого ученого в члены высшего научного учреждения России. Несмотря на мировую известность учёного, президент академии великий князь Константин не допускает кандидатуру его до баллотировки. Возмущённый брат ученого, генерал и герой Шипки, спрашивает у президента академии, почему он самолично вычеркнул из списков кандидатов фамилию его брата. «У вашего брата невозможный характер», - с раздражением отвечает великий князь.
(Об Александре Григорьевиче Столетове)
2. Известный немецкий физик-экспериментатор Ф. Пашен писал русскому этому учёному о его открытии: «Я считаю Ваш результат одним из важнейших опытов, тем более что я сам несколько времени назад задался целью доказать световое давление и проделывал подобные же опыты, которые, однако, не дали положительного результата».
У. Томсон, узнав о результатах опытов этого ученого, в беседе с К.А. Тимирязевым сказал: «Вы, может быть, знаете, что я всю жизнь воевал с Максвеллом, не признавая его светового давления, и вот ваш ... заставил меня сдаться перед его опытами».
В 1911т. в ответ на подъём демократического движения студентов высших учебных заведений России царское правительство установило в Московском университете крайне реакционные порядки. В знак протеста большая группа профессоров и преподавателей покинула университет. В их числе был и этот ученый. Лишившись возможностей проводить свои исследования, он тем не менее отказался поехать в Стокгольм, где ему предлагали прекрасную лабораторию и большое жалованье. На помощь ему пришло русское «Общество содействия успехам опытных наук и практических применений», за счет собственных средств организовавшее для него физическую лабораторию. Достаточно сказать, что световое давление на газы, измеренное им, никто после него не измерял - так труден этот эксперимент.
Об открытии этого учёного было напечатано следующее сообщение: «... профессор физики Московского университета сообщает обществу о результатах своих первых исследований, относящихся к давлению света. Существование давления, оказываемого пучком световых лучей на поглощающую и отражающую поверхности, является следствием электромагнитной теории света; на него было указано Максвеллом. Значение этого давления, согласно теории, должно быть весьма малым: 0,3 мг на метр квадратный чёрной поверхности. Учёному удалось осуществить прибор при помощи которого можно его измерить, и результат первых опытов согласуется с предсказанием теории...»
(О Петре Николаевиче Лебедеве)
3. В 1919 г. на вручении этому ученому Нобелевской премии А.Г. Экстранд, член Шведской Королевской академии наук заявил: «Теория излучения ... - самая яркая из путеводных звёзд современного физического исследования, и пройдёт, насколько можно судить, ещё немало времени, прежде чем иссякнут сокровища, которые были добыты его гением».
... состоял членом Германской и Австрийской академий наук, а также научных обществ и академий Англии, Дании, Ирландии, Финляндии, Греции, Нидерландов, Венгрии, Италии, Советского Союза, Швеции и США. Германское физическое общество назвало в честь него свою высшую награду. Он часто исполнял камерные произведения со своим другом Эйнштейном, пока тот не покинул Германию. Он был также увлечённым альпинистом и почти каждый свой отпуск проводил в Альпах.
На его могильной плите выбиты только имя, фамилия и численное значение постоянной, названной в честь него.
(О Максе Планке)
4. В январе 1931 г. он написал: «Новые наблюдения Хаббла и Хьюмасона относительно красного смещения... делают вероятным предположение, что общая структура Вселенной не стационарная».
Посылая рождественскую открытку своему другу Генриху Зангеру в Цюрих, он писал: «Слава делает меня всё глупее и глупее, что, впрочем, вполне обычно. Существует громадный разрыв между тем, что человек собой представляет, и тем, что другие думают о нём или, по крайней мере, говорят вслух. Но всё это нужно принимать беззлобно».
Осенью 1895 г. он приезжает в Швейцарию, чтобы поступить в Высшее техническое училище в Цюрихе, политехникум - так называлось кратко это учебное заведение. К сожалению, его знания по историко-филологическому циклу оказались недостаточными. Экзамены по ботанике и французскому языку были провалены. Директору политехникума очень понравился молодой человек-самоучка: «Не переживайте, Джузеппе Верди тоже не сразу приняли в Миланскую консерваторию. У вас большое будущее, я в этом уверен».
Великого физика с детства привлекала музыка Моцарта и Баха. С шести лет он начинает играть на скрипке. А позже скажет: «Уезжая из дома, я всегда тосковал по клавишам». В 1908 г. в Берне довольно часто выступал квинтет любителей музыки, в который входили юрист, переплётчик, математик, тюремный надзиратель и физик.
В 1934 г. он дал в Пристоне скрипичный концерт перед тремя сотнями слушателей. Сбор 6500 долларов пошёл в пользу учёных, эмигрировавших из фашистской Германии.
В 30-е гг. XX в. учёный с мировым именем зачисляется в разряд врагов гитлеровского режима. Создаётся специальный комитет по борьбе с влиянием его в Германии, издаётся альбом с фотографиями противников гитлеровского режима, и одна из первых в нём - фотография этого ученого с перечнем его «преступлений» против фашизма, в числе которых и создание теории относительности. Под фотографией подпись: «Ещё не повешен».
В конце жизни ... писал: «Период со дня зарождения идей от специальной теории относительности до окончания статьи, в которой она была изложена, составил пять или шесть недель. Однако... аргументация и основные положения этой теории подготовлялись годами, но окончательного решения, разумеется, не было». А началось всё с вопроса, который возник в возрасте 16 лет: «Как будет восприниматься свет человеком, если он будет двигаться со скоростью светового луча?»
(Об Альберте Эйнштейне)
Тема «Давление света»
1. Кто и года высказал гипотезу о существовании светового давления?
1619г. И. Кеплер для объяснения происхождения кометных хвостов.
2. Объясните явление давления света с волновой и квантовой точки зрения.
В волновой теории: давление обусловлено действием силы Лоренца на заряженные частицы атома (электроны, ядра), получившие смещение в поле электромагнитной волны. В квантовой теории: обусловлено действием фотонов на данное тело.
3. Давление света на черную поверхность в два раза меньше, чем на белую. Почему?
Черная поверхность поглощает свет, а белая поверхность отражает, при этом фотон в 2 раза больше передает импульс белой поверхности, чем при поглощении.
4. Земля непрестанно находится в лучистом потоке Солнца. Может ли давление солнечного света оказать какое–нибудь влияние на будущее Земли?
Может. Так, световое давление – один из факторов, обуславливающих рассеивание в космос молекул из высоких слоев атмосферы.
5. Почему хвост кометы направлен всегда в сторону, противоположную сторону Солнца?
Свет оказывает давление
Тема «Химическое действие света»
1. В чем проявляется химическое действие света?
2. Какие реакции называются фотохимическими? Приведите примеры.
3. Что способствует обеспечению круговорота углерода и кислорода в природе?
4. Что называется фотосинтезом?
5. Какова роль фотосинтеза в жизни на Земле?
6. Опишите операции процесса получения фотоснимка.
7. Каково значение фотографии?
Подведение итогов игры.
Если останется время выполнить тест
1. Планк предположил, что атомы любого тела испускают энергию:
А) Непрерывно. Б) Отдельными порциями.
2. Какие факторы определяют красную границу фотоэффекта? 1.Длина волны. 2.Вещество катода. 3. Вещество анода.
А) 1; 2. Б) 2. В) 3.
3. По какому из приведенных выражений можно определить красную границу фотоэффекта?
1. 
2. 
3.
А) 1. Б) 2. В) 3.
4. Какие свойства света подтверждает эффект Комптона?
А. Волновые свойства света. Б. Квантово-волновые свойства света. В. Квантовые свойства света.
5. Какая формула определяет импульс фотона?
1. 
2. 
3. 
Лист самоконтроля
Поставь знак «+» за ответ на вопрос.
|
Тема |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
Квантовая физика |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Фотоэффект |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Законы фотоэффекта |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Теория фотоэффекта |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Применение фотоэффекта |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ученые |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Давление света |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Химическое действие света |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Фотоны |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Оценка |
|
|||||||
Домашнее задание
Домашняя контрольная работа «Световые кванты»: I вариант - стр. 60 -61, II вариант - стр. 62 -63.