Модульный урок по физике в 11-м классе "Вынужденное излучение. Лазеры"

Разделы: Физика

Цели:

  • проверить освоение знаний постулатов Бора;
  • сформировать понятия вынужденного излучения;
  • рассмотреть применение вынужденного излучения на примере рубинового лазера;
  • изучить применение лазеров;
  • воспитывать аккуратность, прилежание в процессе выполнения самостоятельных заданий; учить правильно распределять время работы, оценивать свою работу.

Оборудование: Листы с заданиями, учебник, плакаты, доска, экран, проектор.

Этапы урока^

  1. Мотивационная беседа.
  2. Входной контроль.
  3. Первый модуль (изучение вынужденного излучения).
  4. Второй модуль (изучение принципа работы рубинового лазера).
  5. Третий модуль (типы лазеров и их применение).
  6. Завершающий контроль.
  7. Рефлексия.

ХОД УРОКА

1. Мотивационная беседа

Учитель: В процессе работы вам предстоит закрепить знания постулатов Бора, узнать новое физическое явление – вынужденное излучение. Изучить работу рубинового лазера. Выяснить свойства лазеров, типы и их применение. Научиться сопоставлять материал, обобщать и делать выводы. Находить варианты решения поставленных проблем. Правильно распределять время работы над заданиями. Оценивать свою работу.

2. Входной контроль.

Раздаются листы с заданиями А и Б. Ученик выполняет одно из предложенных заданий. На выполнение отводится 10 минут. Работу проверяет учитель.

Задание А (4 балла)

  • Когда происходит излучение или поглощение кванта света?
  • Что такое главное квантовое число?
  • При переходе атома водорода из 4-го стационарного состояния во 2-е энергия атома уменьшилась на 4,05*10-19 Дж. Какова частота излучения атома?

Задание Б (6 баллов)

  1. Запишите формулу для энергии стационарных состояний атома водорода. Как поглощает энергию атом, непрерывно или дискретно?
  2. Запишите формулу частоты фотона, поглощенного при переходе с уровня n на уровень k.
  3. Рассчитайте частоту излучения атома водорода при переходе электрона со второй стационарной орбиты на первую.

3. Первый модуль

Учитель объясняет теорию вынужденного излучения, используя плакат <Рисунок 1>. Ученикам выдаются листы с пробным заданием А. На выполнение работ отводится 5 минут. После выполнения задания ученики проверяют себя с помощью проверочного листа, спроецированного на экран проектором.

Пробное задание А

  1. Кем было введено понятие вынужденного излучения?
  2. Является ли вынужденное излучение когерентным?
  3. Какой уровень является метастабильным?
  4. Какова частота кванта электромагнитного излучения способного вызвать вынужденное излучение (формула)?
  5. Какие процессы возможны при поглощении атомом кванта электромагнитного излучения?

Проверочный лист пробного задания А (каждое правильно выполненное задание оценивается в 1 балл).

  1. В 1916 году Альбертом Эйнштейном.
  2. Да.
  3. Второй
  4. v = (Е2 – Е1)/h
  5. 1. Поглощение кванта не возбужденным атомом, 2. Спонтанное излучение возбужденного атома, 3. Вынужденное излучение.

Выступление ученика с исторической справкой создания лазера.

4. Второй модуль

Учитель объясняет принцип работы рубинового лазера, используя плакат <Рисунок 2>. На доске решается задача.

Задача. Лазер на рубине обладает энергией излучения в импульсе длительностью 30 нс – 1 Дж. Длина волны излучения равна 694,3 нм. Определите число фотонов излучаемых за лазерный импульс?

Ученикам выдаются листы с пробным заданием Б. На выполнение работ отводится 5 минут. После выполнения задания ученики проверяют себя с помощью проверочного листа, спроецированного на экран проектором.

Пробное задание Б

  1. В каком диапазоне электромагнитного излучения работает мазер, лазер?
  2. Какую примесь используют в рубиновом лазере?
  3. Что используют в качестве накачки в рубиновом лазере?
  4. В каком режиме работает рубиновый лазер?
  5. Перечислите свойства лазера?

Проверочный лист пробного задания Б (каждое правильно выполненное задание оценивается в 1 балл).

  1. Мазер – в радиодиапазоне, лазер – в оптическом диапазоне
  2. Хром – 0,05%
  3. Ксеноновую спиралевидную лампу
  4. В импульсном режиме
  5. Высокая степень когерентности, Острая направленность, большая мощность.

5. Третий модуль

Выступления учеников с рефератами.

Темы рефератов:

1. Типы лазеров.
2. Применение лазеров.
3. Лазер обрабатывает материалы.
4. Применение лазеров в медицине.

Ученикам выдаются листы с пробным заданием В. На выполнение работ отводится 5 минут. После выполнения задания ученики проверяют себя с помощью проверочного листа, спроецированного на экран проектором.

Пробное задание В

  1. Кто создал первый квантовый генератор, работающий в оптическом диапазоне?
  2. Перечислите типы лазеров?
  3. Перечислите всевозможные применения лазеров в науке и технике.
  4. Можно ли использовать квантовый генератор для связи? В каком диапазоне электромагнитных волн будет работать система связи?

Проверочный лист пробного задания В (каждое правильно выполненное задание оценивается в 1 балл).

  1. Американский ученый Т. Мейман.
  2. Твердотельные, газоразрядные, полупроводниковые, жидкостные химические и газодинамические.
  3. Оптическая локация; геодезия; контроль за состоянием атмосферы и качеством различных изделий; лазерная связь; хранение, поиск и передача информации; медицина; обработка материалов (сварка, резка и т.д.).
  4. Да. В радиодиапазоне и в оптическом диапазоне (волоконная оптика).

Учитель коротко обобщает изученный материал, выделяет главное. Ученики считают общий бал за три пробных задания.

6. Завершающий контроль

Раздаются листы с заданиями А и Б. Ученик выполняет одно из предложенных заданий. На выполнение отводится 10 минут. Работу проверяет учитель.

Задание А (4 балла)

  1. Кем было введено понятие вынужденного излучения?
  2. Перечислите свойства лазера.
  3. Сколько энергетических уровней используется в работе рубинового лазера?
  4. Для чего применяют лазеры в медицине?

Задание Б (6 баллов)

  1. Возможен ли самопроизвольный переход атома из возбужденного состояния в основное? Будет ли при этом излучаться квант света?
  2. Переход между какими энергетическими уровнями обуславливает возникновение когерентного лазерного излучения в квантовом генераторе?
  3. Лазер излучает на длине ?=700 нм его мощность равна Р=50 мВт. Определите количество фотонов n, излучаемых лазером в секунду.

7. Рефлексия

Ученик оценивает свою работу на уроке, отвечая на вопросы по карточке.

1. Как я усвоил материал?

Получил прочные знания – 9-10 баллов
Усвоил материал частично – 7-8 баллов
Мало что понял, надо попробовать еще – 4-6 баллов

2. Как я работал?

Сам справился со всеми заданиями – 9-10 баллов
Допускал ошибки – 7-8 баллов
Сделал много ошибок – 4-5 баллов

Подводится итог урока, задается домашнее задание.

Литература.

1. Громов С.В. Физика: Оптика. Тепловые явления. Строение и свойства вещества: Учеб. для 11 кл. общеобразоват. Учреждений/С.В.Громов; Под ред. Н.В. Шароновой. – 3-е изд. – М.: Просвещение, 2002. – 287 с.
2. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Физика: Учеб. для 11 кл. сред. шк. – 2-е изд., дораб. – М.: Просвещение, 1993. – 254 с.
3. Блудов М.И. Беседы по физике. Ч.II. Учеб. пособие для учащихся/ Под ред. Л.В.Тарасова. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Просвещение, 1985. – 208 с.
4. Рымкевич А.П., Рымкевич П.А. Сборник задач по физике для 8-10 классов средней школы. – 9-е изд. – М.: Просвещение, 1984. – 192 с., ил.