Дата: Класс: 9 г

Тема: Трудность в об,яснении явления излучения тел

• Цель: ознакомить с новым разделом квантовой физики. Сформулировать гипотезу Планка. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.

Образовательная: содействовать закреплению полученных знаний;

научиться применять полученные знания по квантовой теории при решении задач;

• Развивающая: развитие логического мышления (анализ, синтез, абстрагирование), формирование умений работы с учебной и дополнительной литературой;

• Воспитательная: воспитание интереса к предмету и интереса к научным знаниям, воспитание коммуникативных навыков

.

Деятельность учителя

Деятельность обучающегося

Наглядности

3 мин

I.Организационный момент

Цель этапа: приветствует учащихся, проверяет готовность к уроку, делит класс на варианты, желает успеха.

Ученики осмысливают поставленную цель

5 мин

20 мин

5 мин

6 мин

3 мин

10 мин

2 мин

3 мин

2 мин

II. Актуализация знаний

3. Фронтальный опрос:
   Что называется тепловым излучением ?

4. Что такое абсолютно черное тело ?

5. Закон Стефана – Больцмана ?

6. Назначение пирометра?

7. Этап усвоения новых знаний

/Задачи: Обеспечить восприятие, осмысление и первичное запоминание материала

Работа в группах: Обсуждение вопросов в группах с последующей их защитой

• Противоречие, которое возникло между теорией Максвелла и опытными данными?

• Зарождение квантовой теории; выход, который предложил М. Планк?

• Гипотеза Планка

• Основные свойства фотона

Противоречие, которое возникло между теорией Максвелла и опытными данными?

/Законы электромагнетизма, полученные Максвеллом, оказались не в состоянии объяснить форму кривой распределения интенсивности в спектре абсолютно черного тела. При удалении от этого значения интенсивность электромагнитного излучения плавно убывает.

Электродинамика Максвелла приводила к бессмысленному выводу, согласно которому нагретое тело, непрерывно теряя энергию вследствие излучения электромагнитных волн, должно охладиться до абсолютного нуля, что противоречило закону сохранения энергии. Согласно классической теории тепловое равновесие между веществом и излучением невозможно. Однако повседневный опыт показывает, что ничего подобного в действительности нет. Нагретое тело не расходует всю свою энергию на излучение электромагнитных волн./

Стремясь преодолеть затруднения классической теории при объяснении излучения черного тела, Осенью 1900 г., сопоставив все полученные к этому времени результаты, М. Планк сумел «угадать» формулу, которая полностью соответствовала экспериментальной кривой. Для того, чтобы вывести эту формулу, ему потребовалось пожертвовать классическими представлениями и представить, что энергия излучения состоит из отдельных малых и неделимых частей – квантов.

Начинается зарождение квантовой теории

Выход, который предложил М. Планк?

Сообщение о М.Планке.

М. Планк указывает путь выхода из трудностей, с которыми столкнулась теория теплового излучения, после чего начала развиваться современная физическая теория, называемая квантовой физикой

Исследуя вопросы излучения света, немецкий физик М. Планк (1858-1947) выдвигает идею о том, что излучение света происходит не непрерывно, как это следует из волновой теории света, а отдельными порциями – квантами (от латинского «квантум» - количество, масса), или, иначе, фотонами.

Выяснилось, что те явления, которые связаны с испусканием и поглощением света веществом, можно объяснить, лишь считая, что световое излучение – поток квантов. Но те явления, которые связаны с распространением света в какой-либо среде, полностью объяснялись только с помощью электромагнитной теории света.

Это означает, что природа света двойственна, что ни корпускулярная, ни волновая теория в отдельности не может правильно описать и объяснить все свойства светового излучения и что для этого должна быть создана новая теория на основе объединения корпускулярной и волновой теорий. Такой новой теорией явилась квантовая теория света, созданная трудами М. Планка, А. Эйнштейна, Н. Бора и др.

Гипотеза Планка

По квантовой теории свет испускается атомами и молекулами вещества, находящимися в возбужденном состоянии. Примерно через 10^-8 с после возбуждения атом переходит в более устойчивое состояние, излучая освободившуюся энергию в виде фотона в окружающую среду. Энергия кванта зависит от изменения энергии атома при переходе в более устойчивое состояние и выражается формулой Планка:  , где   - частота колебаний в электромагнитном излучении, испускаемом атомом, h - постоянная Планка, равная  . Таким образом, энергия кванта пропорциональна частоте электромагнитного излучения или в вакууме обратно пропорциональна длине волны  . Следовательно, чем короче длина световой волны в вакууме, тем больше энергия ее квантов, и наоборот.

Таким образом, световое излучение в одних случаях обладает ярко выраженными волновыми свойствами, а в других – корпускулярными (корпускулярно-волновой дуализм).

Опытом установлено, что фотон существует только в процессе движения и всегда имеет скорость, равную  . При остановке фотон исчезает, т.е. он не имеет массы покоя. В этом проявляется отличие фотонов от электронов, протонов и др. частиц вещества.

Свет излучается и поглощается веществом не непрерывно, а отдельными порциями – квантами.

Причем энергия такого кванта определялась величиной E = h·ν, h – постоянная Планка.

По современным данным h = 6,626·10^-34 Дж·с.

Однако в то время не было прямых экспериментальных доказательств существования квантов излучения. В результате идея Планка воспринялась большинством физиков как «ловкий фокус», не имеющий серьезных научных оснований.

После открытия Планка начала развиваться новая, самая современная и глубокая физическая теория – квантовая теория. Развитие ее не завершено и по сей день.

Гипотезы М. Планка и А. Эйнштейна не только кардинально меняли все классические представления об электромагнитном излучении как сугубо волновом процессе, но и позволили предсказать существование принципиально новой элементарной частицы. Это — частица электромагнитного излучения, получившая название фотон (от греческого слова, означающего «свет»), реально существует в природе, что вскоре было подтверждено в многочисленных экспериментах.

Планк делает заключение: законы классической физики совершенно не применимы к явлениям микромира

III Закрепление изученного материала

Как согласно гипотезе Планка абсолютно черное тело излучает энергию?

-     Согласно электродинамике Максвелла нагретое тело, непре­рывно теряя энергию вследствие излучения электромагнитных волн, должно охладиться до абсолютного нуля. Так ли это в действительности?

-     За счет чего получена теория теплового излучения Планка в применении к макроскопическим системам?

-     Что происходит с максимумом интенсивности излучения при увеличении температуры нагретого тела?

-     Какие явления изучает квантовая физика?

Закрепление урока:

Обсуждение вопроса в группе с последующей защитой

• Противоречие, которое возникло между теорией Максвелла и опытными данными?

• Зарождение квантовой теории; выход, который предложил М. Планк?

Гипотеза Планка

Основные свойства фотона

Решение задачи

V Итог урока

Рефлексия

Что заинтересовало?

Что вызвало затруднение?

Выставление оценок

VI.Домашняя работа

Параграф 47. Упр 378

Записывают число, тему, в тетрадь.

Записывают домашнее задание.

тетрадь

учебник

Дневник