Игра в 11-м классе "Крестики и нолики" по теме "Световые кванты"
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.
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= [pic] , [pic]
5. Как направлен импульс фотона?
Импульс фотона направлен по световому пучку
6. Чему равна длина де Бройля?
[pic]
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.
[pic]
3. Каково условие существования фотоэффекта?
[pic] >A
4. Что называют красной границей фотоэффекта?
Предельная частота при которой возможен фотоэффект.
5. Запишите формулу для красной границы фотоэффекта.
[pic]
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. [pic] 2. [pic] 3. [pic]
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. [pic] 2. [pic] 3. [pic]
<="" p="">
Лист самоконтроля
Поставь знак «+» за ответ на вопрос.
Домашнее задание
Домашняя контрольная работа «Световые кванты»: I вариант - стр. 60 -61, II вариант - стр. 62 -63.
