Урок "Квантові генератори"

Про матеріал

Метою даного уроку є ознайомити учнів з будовою та принципом дії квантових генераторів; показати їх застосування в науці та техніці; розвивати наукове мислення та творчу активність учнів; виховувати політехнічний світогляд та інтерес до вивчення фізики через інтеграцію фізики з іншими науками.

Перегляд файлу

План-конспект уроку

«Квантові генератори та їх застосування»

Мета уроку: ознайомити учнів з будовою та принципом дії квантових генераторів; показати їх застосування в науці та техніці;

розвивати наукове мислення та творчу активність учнів;

виховувати політехнічний світогляд та інтерес до вивчення фізики через інтеграцію фізики з іншими науками.

Методична мета: розвиток інформаційно-комунікаційної компетентності майбутніх кваліфікованих робітників.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Цілі уроку:

Ідентифікувати складові частини квантового генератора та представити його застосування в науці та техніці;
Засвоїти принцип дії квантового генератора;
Екстраполювати знання у професійну діяльність;
Створити повідомлення на теми: « Історія винайдення квантового генератора», «Застосування лазерів у науці», « Застосування лазерів у промисловості», «Застосування лазерів у комп’ютерній техніці», «Застосування лазерів у медицині», «Застосування лазерів у військовій справі».

Міжпредметні зв’язки : англійська мова, історія, хімія, математика, астрономія, інформаційні технології, комп’ютерні системи та мережі, захист Вітчизни.

Матеріально-технічне забезпечення: лабораторія комп’ютерної техніки, мультимедійний комплекс.

Засоби навчання: мультимедійні презентації, роздаткові матеріали в друкованому форматі.

Методи проведення уроку ( за М. Махмутовим ):

Методи викладання ↔ Методи навчання

пояснювальний ↔ репродуктивний

інструктивно-методичний ↔ продуктивно-практичний

Хід уроку

І. Організаційний момент. Привітання.

ІІ. Мотивація навчальної діяльності учнів. Оголошення теми, мети уроку.

Сьогодні на уроці ми розглянемо одне з найвизначніших досягнень квантової фізики, а саме квантовий генератор. Його поява та застосування викликала революцію. Завдяки цьому приладу став можливий розвиток нових інформаційних технологій; збільшилася точність вимірювань та якість обробки матеріалів , медицина досягнула вищого рівня розвитку. Отже, запишіть тему уроку «Квантові генератори та їх застосування». Сьогодні на уроці ви дізнаєтесь про історію відкриття квантових генераторів , про їх будову , принцип роботи, властивості та застосування.

ІІІ. Актуалізація опорних знань та життєвого досвіду учнів.

Самостійна письмова робота учнів з тестування « Квантове асорті» ( з вибором однієї правильної відповіді )

А зараз давайте згадаємо основні поняття , фізичні характеристики, які нам будуть потрібні для кращого розуміння нового матеріалу.

1.Хто висунув ідею про те, що атоми випромінюють енергію окремими квантами ?

А) Герц Б) Столєтов В) Планк 2. Як записується формула Планка ?

А) E=mc² Б) E= hv В) E= mgh

3. Від якої фізичної величини залежить енергія кванта світла ?

А) швидкості світла Б) частоти В) сталої Планка

4. Як пов’язані між собою частота і довжина світлової хвилі ?

А) прямопропорційно

Б) оберненопропорційно В)не залежить одна від одної

5. Яке світло називають когерентним ?

А) однакової довжини

Б) однакової частоти В) однакової частоти та сталої різниці фаз

6. Яке світло називають монохроматичним ?

А) однакової фази коливань

Б) однакової довжини світлової хвилі В) однакової амплітуди коливань

7. Коли атом переходить у збуджений стан ?

А) при випусканні фотона

Б) при поглинанні фотона В) при обертанні електрона.

8. Коли атом випромінює квант світла ?

А) при переході електрона із збудженого стану в основний

Б) при переході електрона із основного стану в збуджений

В) при випусканні електрона

9. Полярне сяйво, світлячок, лампа денного світла --це приклади явища..

А) люмінесценції Б) теплового випромінювання В) фотоефекту

10. Як називається спонтанне електромагнітне випромінювання світла, що відбувається за рахунок будь-якого виду енергії, крім теплової ?

А) інфрачервоне Б) люмінесцентне В) ультрафіолетове

ІV. Засвоєння нового матеріалу.

Індуковане випромінювання. Пояснення викладача.

Квантовий генератор – це загальна назва джерел електромагнітного випромінювання, що працюють на основі вимушеного випромінювання атомів і молекул . Залежно від того, хвилі якої довжини випромінює квантовий генератор, він може називатися по-різному: лазер, мазер, разер, газер.

Лазер - абревіатура слів англійського виразу «Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation» (підсилення світла за допомогою індукованого

випромінювання)

Лазер --квантовий генератор індукованого когерентного випромінювання оптичного діапазону.

Індуковане випромінювання – це випромінювання, яке відбувається під дією зовнішнього фотона, який проходить біля збудженого атома. .

При цьому атом випускає фотон, що нічим не відрізняється від того фотона, який викликав перехід, тобто такої ж частоти та фази.

Явище індукованого випромінювання покладене в основу роботи лазерів. hv= Е₂–Е₁

Як же виникла сама ідея створення лазера ?

Історія винайдення квантового генератора.

Презентаційний етап учнівського проекту « Історія винайдення квантового генератора»

У 1917році Альберт Ейнштейн передбачив можливість індукованого випромінювання світла атомами. Він теоретично довів, що потужний промінь світла може змінювати фізичні властивості речовин. У 1940 році радянський фізик А.Фабрикант вказав на можливість використання явища вимушеного випромінювання для посилення електромагнітних хвиль.

У 1954 році М. Басов і А. М. Прохоров в СРСР і незалежно від них Дж. Гордон, Х. Цайгер і Ч. Таунс у США створили перший мазер, який працював на молекулах аміаку . Мазер –це квантовий генератор, що випромінює когерентні радіохвилі . У 1963р М. Басов , Олександр Прохоров та Чарльз Таунс були нагороджені Нобелівською премією за створення мазера.

У 1960 році в США Теодором Мейманом був створений перший лазер—квантовий генератор електромагнітних хвиль у видимому діапазоні частот на рубіні.

Будова та принцип дії лазера. Пояснення викладача

Будова   лазера:
1. Активне середовище ( робоче тіло) - рубіновий стрижень
2. Джерело накачки (енергії) – газорозрядна імпульсна лампа
3. Дзеркала резонатора.

Рубіновий лазер - складається з кристала рубіна (оксид Алюмінію АІ₂О₃ з домішками Хрому), виготовленого у формі стрижня з плоскопаралельними торцями .Один із торців роблять дзеркальним, а другий — напівпрозорим. Рубіновий стрижень охоплює спіральна газорозрядна лампа імпульсного режиму , у спектрі випромінювання якої є електромагнітна хвиля збуджувальної частоти.

Принцип дії лазера (на прикладі рубінового лазера)

Лазер працює на трирівневий системі. Атом Хрому в кристалі рубіна, поглинаючи фотон з довжиною хвилі 560 нм, активізується і переходить з основного, стабільного стану Е₁ у збуджений з енергією E_{3 .}У такому стані він існує недовго (близько 10^-8 с), після чого самочинно переходить на рівень E₂але при цьому не випромінює .

Рівень з енергією Е2 метастабільний (атом перебуває більш тривалий час (близько 10^-3с)) і він заселяється збудженими атомами хрому. Відбувається перенаселення атомів хрому на другому рівні .

Коли повз атом проходить фотон , то відбувається індуковане випромінювання : фотон ніби вибиває з атома свого двійника і при цьому атом переходить із збудженого стану енергією Е₂ у стаціонарний стан з енергією Е₁ та випромінює фотон такої ж частоти , що діяв на нього: hv=E₂-Е₁

При переході число фотонів подвоюється, процес продовжується і число фотонів лавиноподібно збільшується. З рубінового стержня виходить потужний пучок монохроматичного когерентного світла з великою енергією.

Розглянемо принцип дії рубінового лазера.

.У підсиленні основну роль відіграють хвилі, що прямують уздовж осі стрижня. Багаторазово відбиваючись від плоскопаралельних торців, вони створюють інтенсивне монохроматичне когерентне випромінювання

4.Властивості лазерного випромінювання.

Які властивості лазерного випромінення ? Чим воно відрізняється від звичайного світла ?

когерентність випромінювання ;
монохроматичність випромінювання;
значна потужність випромінювання ; Лазери є найбільш потужними джерелами світлового випромінювання. У деяких типів лазерів досягається потужність випромінювання більша за випромінювання Сонця у мільйон разів
малий кут розходження випромінювання; Наприклад, при використанні спеціального фокусування промінь лазера, спрямований із Землі, дав би на поверхні Місяця світлову пляму діаметром приблизно 3 км (промінь прожектора висвітлив би поверхню діаметром 40 000 км).

5.Типи лазерів.

Найбільш розповсюдженим є класифікація лазерів за фізичними властивостями активного середовища:

Газові лазери
Лазери на барвниках
Лазери на парах металів
Твердотільні лазери
Напівпровідникові лазери
Оптичні лазери

6. Застосування лазерів.

1) Презентаційний етап учнівського проекту «Застосування лазерів у науці»

Локація

Лазер використовують в астрофізичних дослідженнях небесних тіл. Перші відомості про застосування лазерної локації відносяться до 1962 р., коли була здійснена локація Місяця. За допомогою лазерної локації вдалося уточнити параметри руху Місяця і Венери, швидкість обертання Меркурія, наявність атмосфери у планет, відстань від Землі до Місяця.

Оскільки світло, що випромінюється лазером майже не розсіюється, то його використовують для вимірювання відстаней і кутів у геодезії

Імпульсні лазерні локатори сьогодні застосовуються в авіації. Зокрема, вони можуть грати роль наукових вимірників висоти. Лазерна локація застосовується також у геофізиці для визначення висоти хмар, дослідженні інверсійних і аерозольних шарів в атмосфері .

.Для вимірювання відстаней використовують лазерний візир.

Лазерна хімія

Надкороткі імпульси лазерного випромінювання використовуються в лазерній хімії для запуску і аналізу хімічних реакцій. За допомогою лазерів вибірково збуджують одне із власних коливань молекули і при цьому молекули здатні вступати в реакції, які не можна або важко стимулювати звичайним нагріванням.

Оптична передача інформації

Виняткова монохроматичність і когерентність лазерного випромінювання дає змогу використовувати його в побудові стандартів частоти, спектроскопії, волоконній оптиці, голографії. За допомогою лазерної техніки інтенсивно розробляються оптичні методи обробки передачі й зберігання інформації, методи голографічного запису інформації, Оскільки лазерне випромінювання когерентне та має вузький спектр, то його можна модулювати та передавати інформацію на великі відстані. На сьогодні існують лазерні лінії зв’язку , лазери використовують для запису телевізійних зображень, кольорове проекційне телебачення.

В даний час розробляються різні системи лазерного охолодження , розглядаються можливості здійснення за допомогою лазерів керованого термоядерного синтезу.

Лазерні діоди для автомобільних фар

Найближче майбутнє за лазерними фарами. Лазерна технологія здатна перетворити ніч перед автомобілем у день. Група дослідників інституту розробки продуктів і пристроїв з міста Ганновер (Німеччина) займається розробкою лазерних діодів для автомобільних фар

2) Презентаційний етап учнівського проекту «Застосування лазерів у промисловості»

Висока сконцентрованість енергії лазерного променя дає змогу досягти значної інтенсивності випромінювання, надвисоких температур і тисків. Це використовують у зварюванні і плавленні металів, для одержання надчистих матеріалів. Наприклад лазерне термодеформаційного спікання-пристрій для лазерного спікання відрізних алмазних кругів .

За допомогою лазерів можливо отримувати світлові пучки високої потужності до 10 ¹⁶ Вт / см ² при фокусуванні випромінювання в пляму діаметром до 10-100 мкм. Тому їх використовують для різання тугоплавких матеріалів, для свердління отворів (наприклад в алмазах) , для обробки оптично непрозорих матеріалів, різні операції при виготовленні плівкових мікросхем, а також збільшення швидкості обробки деталей.

Лазери використовуються для отримання поверхневих покриттів матеріалів (лазерне легування, лазерне наплавлення, вакуумно-лазерне напилення) з метою підвищення їх зносостійкості. Широке застосування одержало також лазерне маркування промислових зразків та гравірування виробів з різних матеріалів.

Найбільш широко застосовується лазер у мікроелектроніці. За допомогою лазерів здійснюється точкове зварювання при виробництві напівпровідникових приладів

3) Презентаційний етап учнівського проекту «Застосування лазерів у комп’ютерній техніці»

Ви майбутні спеціалісти і теж будете використовувати лазерне випромінювання, зокрема у комп’ютерній техніці: лазерні принтери, комп’ютери, диски, лазерні мишки та навіть лазерна клавіатура.

Лазерні носії інформації

Компакт-диск або оптичний диск — це лазерний носій інформації. Запис інформації здійснюється променем лазера великої потужності. За його допомогою випалюються так звані пити (заглиблення), які відповідають логічній одиниці. У всіх комп'ютерних технологіях використовуються тільки два стани - НУЛЬ і ОДИНИЦЯ. Компакт-диски зчитуються також променем лазера,а саме робоча поверхня диска як би сканується лазерним променем невеликої потужності . При такому скануванні визначається, що знаходиться всередині плями лазерного променя - поглиблення чи ні? і перетворюються з цифрової форми в аналогову форму і відтворюються.

Завдяки тому, що випалювання питів на поверхні диска проводиться за допомогою лазера, можна досягти дуже великої щільності запису інформації, так як діаметр лазерного променя, а отже і пита дуже малий. Для запису та зчитування використовують напівпровідникові лазери різної потужності. По-моєму, це дуже прогресивна технологія.

Лазерний принтер

У лазерних принтерах використовується вдосконалений процес електрофотографії. Друкуючий вал заряджається статичною електрикою, опромінюється в потрібних місцях світлом лазера для зняття статичного заряду, приходить в зіткненням з барвником, набираючи його на неопромінені місця і переносить його на папір. Потім гарячим валом барвник вплавляется в папір.

Лазерна мишка. Компютерна мишка є маніпулятор, оснащений дуже маленькою відеокамерою. Вона робить приблизно тисячу фотознімків за секунду. Ці дані, отримані з камери, обробляються процесором і надходять на комп’ютер. Лазерна мишка заснована на лазерному діоді, що випромінює світло у видимому діапазоні.Величезна перевага лазерної миші перед оптичною— можливість пересування по будь-яких поверхнях: склу, дереву, тканини . Звичайно, лазерна миша коштує трохи дорожче оптичної, але споживає менше електроенергії.

Лазерна клавіатура

Новинка техніки - віртуальна лазерна клавіатура, яка виконана у вигляді брелка і легко чіпляється на зв'язку ключів. Пристрій проектує клавіші на будь-яку поверхню, і, на відміну від попередників, сильно зменшується в розмірах. Для підключення до смартфону або планшету використовується Bluetooth, а всередині клавіатури розташований літій-іонний акумулятор, який заряджається від порту USB.

4) Презентаційний етап учнівського проекту «Застосування лазерів у медицині»

Лазери широко застосовуються в медицині. Особливо в офтальмології, хірургії та онкології. В офтальмології лазерне випромінювання дозволяє здійснювати ряд складних операцій, не порушуючи цілісності самого ока. Наприклад приварювання відшарувань сітківки ока. Лазерна корекція зору — зміна кривизни рогівки за допомогою лазера.У всьому світі щорічно більше 3 мільйонів людей використовують цю процедуру при короткозорості, далекозорості, астигматизмі, щоб позбавитись від окулярів і контактних лінз.

Лазерний промінь застосовується для випалювання злоякісних і доброякісних пухлин. У хірургії сфокусований світловий промінь безперервного лазера (потужністю до 100 Вт) служить надзвичайно гострим і

стерильним скальпелем, що здійснює безкровні операції на печінці і селезінці. Широке застосування лазери отримали також у косметології лазерна епіляція, лікування судинних і пігментних дефектів шкіри, лазерний пілінг, видалення татуювань і пігментних плям.

5) Презентаційний етап учнівського проекту «Застосування лазерів у військовій справі»

Лазери використовують у сучасній військовій техніці. Лазерні системи управління зброєю різко підвищили точність влучення .Існують бомби та ракети з лазерним наведенням. Але на жаль в Україні такої техніки не має і війна на Сході України триває. Якби бійці АТО мали надточну лазерну техніку та вміли б нею користуватися , то захистили б нашу державу з меншими втратами.

На сьогоднішній день бійці АТО використовують лазерний приціл- призначений для оснащення ним вогнепальної зброї з метою швидкого наведення на ціль та застосування його в складних умовах ведення бою. А ще українських молодих бійців почали навчати лазерній системі ведення бою.

Україні потрібні підготовлені екіпажі, лазерні системи управління зброєю.

V. Узагальнення та систематизація знань.

Вікторина « Лазерний промінь» з використанням комп’ютера

І етап

1. Що означає абревіатура слова «лазер»?

2. Хто і коли винайшов лазер ?

3. За який винахід М.Басов та О.Прохоров отримали Нобелівську премію ?

4.Яке випромінювання лежить в основі роботи лазера ?

5. З яких основних частин складається лазер ?

6. Як називається квантовий генератор оптичного діапазону випромінювання ?

7. Які бувають типи лазерів відносно властивостей активного середовища ?

8.Що є джерелом енергії у рубіновому лазері ?

9. Які лазери використовують у комп’ютерній техніці ?

10. Які основні напрямки застосування лазерів ?

11. Що є активним середовищем у рубіновому лазері ?

12. Яке випромінювання називають індукованим ?

Відповіді на запитання (За наявності вільного часу)

1.Чим відрізняється випромінювання лазера від випромінювання лампи розжарення?

2. Як за допомогою лазера виміряти відстань до Місяця, якщо відомо, що за 2,56 мс , лазерний промінь відіб’ється від поверхні Місяця та повернеться на Землю?

Задача (За наявності вільного часу)

Рубіновий лазер випромінює 2∙10¹⁹фотонів з довжиною хвилі 694 нм. Чому дорівнює його середня потужність спалаху лазера, якщо його тривалість 2 мс ?

VІ. Підведення підсумків уроку, оцінювання роботи учнів.

VІІ. Домашнє завдання: § 41-опрацювати, №336 (письмово)

Викладач: _________ Оранюк Р. О.

Опорний конспект з теми

«Квантові генератори та їх застосування»

Лазер - абревіатура слів англійського виразу «Light Amplification by Stimulated Emission оf Radiation» перекладається як підсилення світла за допомогою індукованого випромінювання)

Лазер --квантовий генератор індукованого( вимушеного) когерентного випромінювання оптичного діапазону.

Індуковане випромінювання – це випромінювання, яке відбувається під дією зовнішнього фотона, який проходить біля збудженого атома.

Е₂–Е₁= hv

Історія винайдення квантового генератора

1917р.- Альберт Ейнштейн передбачив можливість індукованого випромінювання світла атомами.

1954 р.- М. Басов і А. Прохоров в СРСР і незалежно від них і Ч. Таунс у США створили перший мазер, за що були нагороджені Нобелівською премією (1963р)

У 1960 році в США Теодором Мейманом був створений перший лазер на рубіні

Будова лазера

1. Активне середовище ( робоче тіло) - рубіновий стрижень
2. Джерело накачки (енергії) – газорозрядна імпульсна лампа
3. Дзеркала резонатора.

Принцип дії лазера. Трирівнева система

hv = Е₂– Е₁

hv – енергія фотона, Е₂ – енергія метастабільного стану, Е₁- енергія основного стану.

Властивості лазерного випромінювання:

когерентність випромінювання ;
монохроматичність випромінювання;
значна потужність випромінювання ;
малий кут розходження випромінювання.

Типи лазерів

Відносно властивостей активного середовища лазери поділяються на :

Газові лазери
Лазери на барвниках
Лазери на парах металів
Твердотільні лазери
Напівпровідникові лазери
Оптичні лазери

Застосування лазерів.

1) Презентаційний етап учнівського проекту «Застосування лазерів у науці» (лазерна локація, лазерна хімія, спектроскопія, волоконна оптика, голографія,термоядерний синтез)

2) Презентаційний етап учнівського проекту «Застосування лазерів у промисловості» (лазерне зварювання, плавлення, спікання,різання, свердління отворів, обробка поверхні деталей)

3) Презентаційний етап учнівського проекту «Застосування лазерів у комп’ютерній техніці» (лазерні носії інформації, лазерний принтер, лазерна мишка, лазерна клавіатура )

4) Презентаційний етап учнівського проекту «Застосування лазерів у медицині» (офтальмології – лазерна корекція зору, приварювання сітківки ока; хірургії , онкології, у косметології – видалення пігментних плям, лазерний пілінг)

5) Презентаційний етап учнівського проекту «Застосування лазерів у військовій справі» (лазерні системи управління зброєю, лазерні приціли)

Питання та задачі:

1.Чим відрізняється випромінювання лазера від випромінювання лампи розжарення?

2. Як за допомогою лазера виміряти відстань до Місяця, якщо відомо, що за 2,56 мс, лазерний промінь відіб’ється від поверхні Місяця та повернеться на Землю?

3. Рубіновий лазер випромінює 2∙10¹⁹фотонів з довжиною хвилі 694 нм. Чому дорівнює середня потужність спалаху лазера, якщо його тривалість 2 мс ?

Урок «Квантові генератори та їх застосування»

Тестування « Квантове асорті»

Вибрати одну вірну відповідь та записати її у зошит.

1.Хто висунув ідею про те, що атоми випромінюють енергію окремими квантами ?

А) Герц Б) Столєтов В) Планк 2. Як записується формула Планка ?

А) E=mc² Б) E= hv В) E= mgh

3. Від якої фізичної величини залежить енергія кванта світла ?

А) швидкості світла Б) частоти В) сталої Планка

4. Як пов’язані між собою частота і довжина світлової хвилі ?

А) прямопропорційно

Б) оберненопропорційно В)не залежить одна від одної

5. Яке світло називають когерентним ?

А) однакової довжини

Б) однакової частоти В) однакової частоти та сталої різниці фаз

6. Яке світло називають монохроматичним ?

А) однакової фази коливань

Б) однакової довжини світлової хвилі В) однакової амплітуди коливань

7. Коли атом переходить у збуджений стан ?

А) при випусканні фотона

Б) при поглинанні фотона В) при обертанні електрона.

8. Коли атом випромінює квант світла ?

А) при переході електрона із збудженого стану в основний

Б) при переході електрона із основного стану в збуджений

В) при випусканні електрона

9. Полярне сяйво, світлячок, лампа денного світла --це приклади явища..

А) люмінесценції Б) теплового випромінювання В) фотоефекту

А) інфрачервоне Б) люмінесцентне В) ультрафіолетове

План-конспект уроку

«Квантові генератори та їх застосування»

розвивати наукове мислення та творчу активність учнів;

виховувати політехнічний світогляд та інтерес до вивчення фізики через інтеграцію фізики з іншими науками.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Цілі уроку:

Засвоїти принцип дії квантового генератора;
Ідентифікувати складові частини квантового генератора та представити його застосування в науці та техніці;
Екстраполювати знання у професійну діяльність;
Створити повідомлення на теми: « Історія винайдення квантового генератора», «Застосування лазерів у науці», « Застосування лазерів у промисловості», «Застосування лазерів у комп’ютерній техніці», «Застосування лазерів у медицині», «Застосування лазерів у військовій справі».

Матеріально-технічне забезпечення: лабораторія комп’ютерної техніки, мультимедійний комплекс.

Засоби навчання: мультимедійні презентації, роздаткові матеріали в друкованому форматі.

Методи проведення уроку ( за М. Махмутовим ):

Методи викладання ↔ Методи навчання

пояснювальний ↔ репродуктивний

інструктивно-методичний ↔ продуктивно-практичний

Хід уроку

І. Організаційний момент. Привітання.

ІІ. Мотивація навчальної діяльності учнів. Оголошення теми, мети уроку.

Сьогодні на уроці ми розглянемо одне з найвизначніших досягнень квантової фізики, а саме квантовий генератор. Його поява та застосування викликала революцію.

Завдяки цьому приладу став можливий розвиток нових інформаційних технологій; збільшилася точність вимірювань та якість обробки матеріалів, медицина досягнула вищого рівня розвитку. Отже запишіть тему уроку «Квантові генератори та їх застосування». Сьогодні на уроці ви дізнаєтесь про історію відкриття квантових генераторів, про їх будову, принцип роботи, властивості та застосування.

ІІІ. Актуалізація опорних знань та життєвого досвіду учнів.

Самостійна письмова робота учнів з тестування « Квантове асорті» ( з вибором однієї правильної відповіді )

1. Хто висунув ідею про те , що атоми випромінюють енергію окремими квантами ?

А) Герц; Б) Столєтов; В) Планк. 2. Як записується формула Планка ?

А) E=mc²; Б) E= hv ; В) E= mgh.

3. Від якої фізичної величини залежить енергія кванта світла ?

А) швидкості світла; Б) частоти; В) сталої Планка.

4. Як пов’язані між собою частота і довжина світлової хвилі ?

А) прямо пропорційно;

Б) обернено пропорційно; В) не залежить одна від одної.

5. Яке світло називають когерентним ?

А) однакової довжини;

Б) однакової частоти; В) однакової частоти та сталої різниці фаз.

6. Яке світло називають монохроматичним ?

А) однакової фази коливань;

Б) однакової довжини світлової хвилі; В) однакової амплітуди коливань.

7. Коли атом переходить у збуджений стан ?

А) при випусканні фотона;

Б) при поглинанні фотона; В) при обертанні електрона.

8. Коли атом випромінює квант світла ?

А) при переході електрона із збудженого стану в основний;

Б) при переході електрона із основного стану в збуджений;

В) при випусканні електрона.

9. Полярне сяйво, світлячок, лампа денного світла --це приклади явища..

А) люмінесценції; Б) теплового випромінювання; В) фотоефекту.

А) інфрачервоне; Б) люмінесцентне; В) ультрафіолетове.

ІV. Засвоєння нового матеріалу .

1.Індуковане випромінювання. Пояснення викладача з використанням мультимедійної презентації.

випромінювання).

Лазер -- квантовий генератор індукованого когерентного випромінювання оптичного діапазону.

Явище індукованого випромінювання покладене в основу роботи лазерів. Енергія одного кванта випромінювання обчислюється за формулою: hv = Е₂– Е₁

2.Історія винайдення квантового генератора. Виступи учнів

Презентаційний етап учнівського проекту « Історія винайдення квантового генератора»

1917р.- Альберт Ейнштейн передбачив можливість індукованого випромінювання світла атомами.

1954 р.- М. Басов і А. М. Прохоров в СРСР і незалежно від них Дж. Гордон, Х. Цайгер і Ч. Таунс у США створили перший мазер, за що були нагороджені Нобелівською премією (1963р) в галузі фізики.

3. Будова та принцип дії лазера. Пояснення викладача з використанням мультимедійної презентації.

1) Будова   лазера:
1. Активне середовище ( робоче тіло) - рубіновий стрижень;
2. Джерело накачки (енергії) – газорозрядна імпульсна лампа;
3. Дзеркала резонатора.

Рубіновий лазер - складається з кристала рубіна (оксид Алюмінію АІ₂О₃ з домішками Хрому), виготовленого у формі стрижня з плоскопаралельними торцями .Один із торців роблять дзеркальним, а другий — напівпрозорим. Джерело енергії - газорозрядна лампа імпульсного режиму.

2) Принцип дії лазера. Трирівнева система (на прикладі рубінового лазера)

hv = Е₂– Е₁

hv – енергія фотона, Е₂ – енергія метастабільного стану, Е₁- енергія основного стану.

4. Властивості лазерного випромінювання.

когерентність випромінювання;
монохроматичність випромінювання;
значна потужність випромінювання;
малий кут розходження випромінювання.

5.Типи лазерів.

Відносно властивостей активного середовища лазери поділяються на :

Газові лазери
Лазери на барвниках;
Лазери на парах металів;
Твердотільні лазери;
Напівпровідникові лазери;
Оптичні лазери;

6.Застосування лазерів. Виступи учнів

Унікальні властивості випромінювання лазерів дозволили використовувати їх у різних галузях науки і техніки.

V. Узагальнення та систематизація знань.

1.Вікторина « Лазерний промінь »

1. Що означає абревіатура слова «лазер»?

2. Хто і коли винайшов лазер ?

3. За який винахід М.Басов та О.Прохоров отримали Нобелівську премію ?

4.Яке випромінювання лежить в основі роботи лазера ?

5. З яких основних частин складається лазер ?

6. Як називається квантовий генератор оптичного діапазону випромінювання ?

7. Які бувають типи лазерів відносно властивостей активного середовища ?

8.Що є джерелом енергії у рубіновому лазері ?

9. Які лазери використовують у комп’ютерній техніці?

10. Які основні напрямки застосування лазерів?

11. Що є активним середовищем у рубіновому лазері?

12. Яке випромінювання називають індукованим?

2.Відповіді на питання (За наявності вільного часу)

Чим відрізняється випромінювання лазера від випромінювання лампи розжарення?

3.Розвязування задач (За наявності вільного часу)

1. Як за допомогою лазера виміряти відстань до Місяця, якщо відомо, що за 2,56 мс, лазерний промінь відіб’ється від поверхні Місяця та повернеться на Землю?

2.Рубіновий лазер випромінює 2∙10¹⁹фотонів з довжиною хвилі 694 нм. Чому дорівнює його середня потужність спалаху лазера, якщо його тривалість 2 мс ?

VІ. Домашнє завдання: § 41-опрацювати;

задача № 336 (письмово)

Фізика:підруч. для 11кл.загальноосвіт. навч. закл.: (рівень стандарту)/В.Д.Сиротюк,В.І.Баштовий.- Харків:Сиция,2011,-304с.

VІІ. Підведення підсумків уроку, оцінювання роботи учнів.

Викладач: _________ Оранюк Р. О

doc

Завантажити

Зберегти на потім

Додав(-ла)