Урок-семінар для 11 класу з теми "Квантово-хвильовий дуалізм або хвильові та корпускулярні властивості світла"

Тема: <<Квантово-хвильовий дуалізм або хвильові та корпускулярні властивості світла>>

Завдання до семінару (домашнє завдання)

1)Електромагнітна природа світла.

Хвильові властивості світла

Квантові властивості світла

2)Потік та його характеристики

3)Практичне використання світлових явищ

4)Історична довідка слова-дуалізм

Структура семінару

1)Вступне слово вчителя, постановка завдань.

2)Узагальнення знань світла. Обговорення проводиться з усім класом.

3)Розгляд властивостей фотону і їх тлумачення. Проводиться у формі організації роботи груп школярів з наступним обговоренням підсумків роботи групи.

4)Повторення матеріалу про практичне застосування оптичних явищ - проводиться колективно усім класом.

5)Підбиття підсумків семінару. Формування світоглядно значим висновків – головна роль належить вчителю.

Завдання: Сформувати уявлення про світло – як про складний об’єкт. Розвивати логіку, можливість працювати у групах , виховувати терпіння до думок товаришів, формувати переконання учнів в пізнаваності явищ природи з матеріалістичних позицій цілісності картини світу.

До уроку підготовлено:

1)На комп’ютері встановлена та запущена програма <<Уроки фізики Кирила і Мефодія  >>

2)На всіх комп'ютерах встановлена програма фізики у малюнках

3)З плаката – портрет Столєтова, мал. 2, мал. 3.

Урок проводиться у кабінеті інформатики.

Вступ вчителя

Сьогодні на уроці необхідно підбити деякі в певній мірі попередні підсумки вивчення оптичних явищ й намагатися систематизувати вже існуючи знання про світло. Достатньо тривале вивчення світлових явищ у науці показало складність та багатогранність даної проблеми. У ході вивчення оптичних явищ необхідно бачити цю складність, намагатися пояснити узагальнити і систематизувати на даному етапі вивчення існуючих знань.

Перші уявлення про світло вельми наївні. Сформульовані вони на початку 20-го століття.

Підручник - <<Дуалізм – як філософське вчення>>. (коротка довідка про філософське вчення Декарта)

На дошці – Закінчить речення вибрав одну з відповідей:

Світло – це…

1)Електромагнітна хвиля

2)Потік часток – фотонів

3)І хвиля і потік частинок

4)Ні хвиля не потік частинок

5)Жодна з відповідей не підходить

До останньої відповіді у ході обговорення повинні прийти учні. Справа в тому, що кожна з 5-ти ймовірних  відповідей у певному сенсі вірна. У класі знайдуться прибічники перших 4-х відповідей . Але в результаті прийдеться зробити висновок про неправомірність самої постановки питання. Дати з математичною точністю визначення, що таке світло-не можливо

Світло – складний матеріальний об’єкт котрий володіє властивостями хвиль і частинок, проте є ні тим, ні іншим. Більш правильною буде постановка питання <<що ж ми знаємо про світло? >>

Переходимо до 2-го етапу уроку.

Про світло судимо по його діях. На екрані перелічені дії світла. Учні їх аналізують.

1)Теплова дія – перетворення променевої енергії світла у внутрішню енергію тіла (нагрівання тіл).Приклади

2)Електрична дія – перетворення променевої енергії в енергію електричного струму

3)Люмінесценція – перетворення одного виду променевої енергії в іншу. Приклади (флюоресценція, фосфоресценція)

4)Механічні дії світла – тиск світла. Приклади. Досліди П.Н. Лебедєва показали, що сила тиску прямо пропорційна енергії падаючого променю і не залежить від світла.

5)Хімічна дія світла – це фотохімічна реакція в результаті перетворення променевої енергії в хімічну (вицвітання фарб, фотосинтез та ін.)

Тут необхідно відповісти що світло-це матеріальний об’єкт, докладніше – окремий випадок електромагнітного поля.

Потім можна <<зібрати>> до купи всі властивості світла – хвильові та корпускулярні (просторову та часову періодичність, поперечність, характерну швидкість розповсюдження, дискретність енергії, імпульса та ін.)

Далі логічний перехід до виконання завдання по заповненню таблиць наступного змісту

Хвильові властивості

1)Інтерференція

2)Дифракція

3)Дисперсія

4)Віддзеркалення, заломлення

5)Тиск

Корпускулярні

1)Теплове випромінювання

2)Фотоефект

3)Хімічна дія

4)Тиск

Учні пояснюють хвильову та корпускулярну природу світла, яка повторюється у двох колонках властивостей світла

Аналогічно заповнюється таблиця на комп’ютері по розділенню хвильових та корпускулярних величин – характеристик світла.

Λ (довжина хвилі)

С (швидкість)

V (частота світла)

Учні пригадують історію відкриття фотону та називають його основні характеристики

Формулюють хвильові та квантові величини цих формул.

Зміна слів корпускулярні на слово квантові не означає, що хвиля протиставляється кванту. Слідує  зробити з учнями певний висновок про те , що квантовий та корпускулярний в діалектичній єдності. Зповнення цим таблиці можна зробити проблемним. Передостанній етап уроку присвячений використанню оптичних явищ

1)Автоматика , телемеханіка.

2)Фотоелементи на службі людини.

3)Техніка, наука, воєнна справа та фотоелементи.

4)Фотографуванні та ін.

У висновку цього треба перейти до глибших світоглядних ідей про істинність наших знань х тим, що саме вони дають можливість використання фізичних явищ.

Висновок вчителя: Поки що ми цікавимося макроскопічним рухом тіл, механіка їх чудово описує

Проте коли ми входимо у світ атомних часток , благополуччя виявляється ілюзорним

Саме по собі існування атомів та молекул не можна зрозуміти, залишаючись на позиціях класичної механіки. Саме тому створена квантова фізика, котра потребувала тотальної руйнації старих уявлень.

Нижня частина таблиці дозволяє перейти до трактації того, що відомо про фотон.

Цю частину семінару доцільно провести, створити групи наступними проблемами.

1)Чи можна вважати фотон матеріальним об’єктом , бо його маса спокою складає 0

2)Що коїться  коли щезає світло. Що залишається.

3)Що таке електромагнітна хвиля, світлова хвиля

4)Як проявляється взаємодія матерії та руху в існуванні фотона.