Открытый урок «ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОСТОЯННОЙ ПЛАНКА» Урок был проведен на 24 фестивале учителей физики республики г.

Цели урока: Образовательные: Ознакомить учащихся с одним из экспериментальных методов определения постоянной Планка и обработкой результата исследования. Обеспечить систематизацию знаний о волновых свойствах света на деятельной основе. Сформировать умение извлекать информацию из материала, ранее полученного самими учащимися в ходе экспериментальных исследований по волновой оптике. Развивающие: Развить у учащихся такие информационные умения, как работа со схемой, учебником, справочной литературой и таблицей. Развить умение совершать мыслительные операции: анализ, синтез, систематизацию, сравнение и конкретизацию.

Задачи урока Обеспечить усвоение учебного материала учащимися в процессе активной информационно мыслительной деятельности с разными источниками информации. Задействовать как можно больше операций мышления учащихся. Выполнение поставленных целей и задач достигается за счет организации эксперимента, дискуссии и вовлечение учащихся в активную познавательную деятельность.

План урока 1.Оргмомент и мотивация. 2.Повторение и систематизация знаний по волновым явлениям света. Работа с компьютерной презентацией учащихся по результатам их исследовательской деятельности. Краткие записи в тетрадях. 3.Выполнение эксперимента. Работа с оборудованием. Сообщение ученика о принципе работы полупроводникового лазера. 4.Обработка результата исследования. 5.Подведение итогов и рефлексия. 6.Домашнее задание.

Лабораторное оборудование платформа с лазером и схемой питания; дифракционная решетка; цифровой вольтметр демонстрационный; линейка с магнитами; метр демонстрационный.

Правила техники безопасности на уроке строго соблюдаются: электропитание низковольтное, луч лазера не направлен в сторону аудитории, с ним работает только учитель.

СОДЕРЖАНИЕ УРОКА:

Начальный этап: Его задача: создать у учащихся мотив к изучению квантовой физики вообще и лазера – в частности. (Данный эксперимент проводится после изучения основ квантовой физики). Учитель -Лазерное излучение, т.е. индуцированное излучение, мы обязаны изучать, поскольку оно входит в учебную программу по физике. Лазерные лучи применяют при обработке металлов, в медицине, физических, химических и биологических исследованиях. В медицине лазерный луч используют в качестве скальпеля, которым выполняют почти бескровные разрезы и одновременно прожигают кровеносные сосуды. С помощью маломощных лазерных диодов считывают информацию с DVD – дисков. Лазерные диоды используют в записывающих головках лазерных принтеров, цифровых печатных машин, а также для создания голограмм. Лазерные диоды используют в записывающих головках лазерных принтеров, цифровых печатных машин, а также для создания голограмм и 3D – изображений. Уже появились телевизоры и проекторы на основе лазерных излучателей. Такие приборы отличаются сверхвысоким качеством изображения. Одним из перспективных применений лазеров является их использование для осуществления передачи информации. Так, по одному лазерному лучу можно осуществить одновременную передачу более 100 телевизионных программ. С помощью сверхмощных лазеров в настоящее время проводят опыты, целью которых является осуществление управляемой термоядерной реакции. Демонстрирую опыт по поляризацию света лазерного луча. На столе имеется лазерный источник света и поляроид. Для гашения лазерного луча достаточен один поляроид. Ученики сделали вывод, что свет лазерного луча - поляризованный, и записали в тетрадь. Эксперимент и его обсуждение создали мотив к изучению материала.

Основной этап урока Организация деятельности учащихся по изучению теории излучения лазера, повторение основных законов интерференции и дифракции света. 1.Краткая теория полупроводникового лазера. 2. Повторение теории интерференции и дифракционной решетки. 3. Ознакомление учителя с порядком выполнения эксперимента. 4. Ход выполнения работы. 5. Обработка результатов.

По первому вопросу слушали заранее подготовленного ученика. Ниже приводится его краткое содержание. В полупроводниковых лазерах среда становится активной за счет протекания через нее электрического тока. Подобно тому, как в изолированном атоме электроны могут совершать переходы между энергетическими уровнями, электроны в кристаллах могут переходить из одной зоны в другую. Обратный процесс перехода электрона может сопровождаться излучением кванта света. Излучение света при переходе электрона из состояния с более высокой энергией в состояние с меньшей энергией лежит в основе работы полупроводниковых лазеров. Для того чтобы электрон мог совершить переход в разрешенное состояние с более высокой энергией, он должен приобрести в электрическом поле энергию, равную ширине запрещенной зоны. Энергия, приобретаемая электроном в электрическом поле равна энергии фотона, излучаемой при обратном переходе, приблизительно равна ширине запрещенной зоны. Получается, что произведение заряда e электрона на напряжение U, приложенное к p-n - переходу, равно произведению постоянной Планк а h на частоту света v излучаемая полупроводниковым переходом. Таким образом, для определения постоянной Планка необходимо знать длину волны излучаемого полупроводниковым прибором света и измерить напряжение, при котором p- n- переход начинает излучать световые кванты. Учащиеся при этом слушали и анализировали информацию и записывали в тетрадях.

Второй докладчик на основе компьютерной презентации ознакомил с теорией дифракционной решетки. Он отметил, что свойство дифракционной решетки разделять в пространстве излучения разных длин волн позволяет использовать их при спектральном анализе и определении длины волны света. С увеличением числа щелей ширина каждого интерференционного максимума уменьшается, это позволяет увеличивать разрешающую способность решетки – способность различать излучения с близкими длинами волн. Амплитуда колебаний в главном максимуме пропорциональна числу N щелей в решетке. Интенсивность I света, которая пропорциональна квадрату амплитуды, в этих максимумах пропорциональна квадрату числа щелей. Если падающий луч перпендикулярен поверхности решетки, то длина волны излучения, период решетки d, угол и порядок n дифракции связаны определенным соотношением. Сообщение было закончено демонстрацией дифракционных картин от дифракционных решеток с разными периодами. По результатам сообщения второго докладчика учащиеся сделали умозаключения. Они отметили, что главные максимумы при уменьшении периода решетки сужаются.

- В ходе выполнения работы платформу с полупроводниковым лазером установили в левом нижнем углу классной доски. Включили лазер установив напряжение питания на 3 В. Луч лазера направили вертикально вверх параллельно боковому краю доски. Линейку для измерения угла дифракции закрепили в верхней кромке доски. Начало шкалы линейки совместили с точкой пересечения луча с линейкой. Для измерения напряжения использовали демонстрационный цифровой вольтметр, точность которого - 0,1 В. - Установили дифракционную решетку на второй магнитный держатель так, чтобы главные максимумы попали на линейку. - Определили угол между нулевым и первым порядком дифракции. Тангенс этого угла вычислили как отношение расстояния от нулевого порядка до первого порядка дифракции ( а) к расстоянию от дифракционной решетки до пятна, создаваемого на линейке лучом лазера в нулевом порядке дифракции (b). Величины( а )и (b )измерили занесли в таблицу. Учли то, что для малых углов синус угла можно заменить тангенсом этого угла.

Обработка результатов измерения: Искомая величина h вычислялась косвенными измерениями. Погрешность измерения постоянной Планка оценили дифференцируя выражение (1), предварительно логарифмируя обе части.

Подведение итогов и рефлексия Учитель - Интеллектуальная жизнь возможна может быть лишь потому, что в мире существуют определенные закономерности, которые могут быть познаны умом. Любая физическая теория сочетает в себе возможность экспериментальной проверки, красоту и стройность, столь привлекательную для ума. Ум получает удовольствие при изучении и познании закономерностей в природе. Для всех одаренных детей характерна дерзость ума. Они не удовлетворяются только тем, что им рассказывает учитель, они сами хотят дойти до самой сути. Хороший ученик всегда старается забежать вперед. Именно желание исследовать и обобщать результат отличает его от остальных. Обобщать полученный результат, это главное в эксперименте. Ведь после обобщения результат упрощается и к тому же его легче воспринять, чем менее общий. Отрадно отметить, что такие ученики есть и в вашем классе. - На этом уроке мы изучали квантовые и волновые свойства света, вычислили постоянную Планка. Данный метод позволил с высокой точностью определить эту фундаментальную физическую константу, определяющую широкий круг физических явлений, для которых существенна дискретность величин. Имеются и другие методы, среди них выделяется высокой точностью Джозевсона метод. Мы научились..

Ученики: -поляризовать свет; - видоизменять дифракционную картину ; - работать с прибором для определения постоянной Планка и вычислять ее значение; - обрабатывать и обобщать экспериментальные данные.

Домашнее задание Время жизни электрона на одном из энергетических уровней атома водорода равно наносекунде. Оценить ширину (неопределенность энергии) этого энергетического уровня.

d=0.0067мм

Отзывы о школе учителей физики республики