Урок по теме "Квантовая физика"

Прочтите внимательно текст с описанием изучаемого явления и заполните рабочий лист. Проверочная работа: пользуясь конспектом вставьте слова или ответьте на вопрос.

Рабочий лист

Тема –

Абсолютно чёрное тело полностью_____________ падающее на него излучение.

Минимальная порция____________ , испускаемая или поглощаемая телом, называется_________.

Ультрафиолетовое излучение, видимый свет и тепловое излучение имеют одинаковую природу. Это _____________________ излучение.

Как по другому называется лучеиспускательная способность тела?_________________

Другое название теплового излучения_.........._.

Абсолютно чёрное тело полностью ....... падающее на него излучение.

Минимальная порция....... , испускаемая или поглощаемая телом, называется . Ультрафиолетовое излучение, видимый свет и тепловое излучение имеют одинаковую природу. Это ......... излучение.

Как по другому называется лучеиспускательная способность тела? ........Другое название теплового излучения

(энергии, электромагнитное, квантом, энергия излучения,

инфракрасное ,поглощает,.)

конспект урока по теме Элементы квантовой физики.

Тема: Тепловое излучение. Абсолютно черное тело. Закон Стефана - Больцмана. Трудности в объяснении явления теплового излучения тел.

Тема урока:

Тепловое излучение. Абсолютно черное тело. Закон Стефана - Больцмана. Трудности в объяснении явления теплового излучения тел.

Изучение нового:

Как вы думаете, какое излучение называется тепловым? Какие тела его испускают?

Из повседневных наблюдений известно, что тела, нагретые до высоких температур, начинают светиться (уже при температуре около 500-800 К) Цвет света изменяется от красного до белого при повышении температуры. Температура на поверхности Солнца 6000 ⁰С и оно светится желтым светом. Интенсивность излучения увеличивается с увеличением температуры. Излучение тел, обусловленное нагреванием, называется тепловым, или температурным излучением(инфракрасным). Тепловое излучение является самым распространенным в природе, оно совершается за счет энергии теплового движения атомов и молекул вещества, т.е. за счет внутренней энергии тел. Это излучение не видимо. Кроме того, тела, нагретые до очень высоких температур, испускают так же невидимое УФ излучение.

- Как вы думаете ИК, УФ и видимый свет имеют одинаковую природу или нет?

(Тепловое излучение, видимый свет и ультрафиолетовое излучение это электромагнитные волны, но разной частоты (длины волны). Т.е они имеют одинаковую природу.)

-Какие тела только испускают тепловое излучение?

- Если положить какое-либо тело около горячей батареи, что произойдёт?

(Оно нагреется, значить поглотит излучение.)

- Какое тело лучше поглощает излучение (белое или чёрное)?

(Тело, поглощающее падающее на него излучение любой длины волны, называется абсолютно чёрным телом.)

Просмотр видеоролика об абсолютно чёрном теле. (постарайтесь найти в интернете и посмотреть)

К абсолютно черным телам можно отнести Солнце, чёрный бархат, сажу.

К концу 19 в. Учёные выяснили что зависимость энергии тепловых излучений от длины волны выглядит так (Найти в учебнике Физика 11 зарисовать в конспект). Эта кривая имеет чётко выраженный максимум в области видимого светового излучения, а в области УФ волн стремится к нулю.

Но теоретические исследования дают кривую 3, на которой максимум в области УФ волн. Это расхождение теории и практики получило название ультрафиолетовая катастрофа, потому что объяснить его классическая физика не смогла.

В 1879 г. энергию излучения тел при различных температурах (лучеиспускательную способность) экспериментально исследовал профессор Венского университета Йосиф Стефан.

Стефан установил, что лучеиспускательная способность абсолютно чёрного тела пропорциональна четвёртой степени абсолютной температуры. ( Е – Т⁴)

Теоретически обосновал эту зависимость в 1884 году друг и ученик Йосифа Стефана Людвиг Больцман.

Закон Стефана – Больцмана:

Излучательная способность абсолютно чёрного тела пропорциональна четвёртой степени его абсолютной температуры.

Эта зависимость выражается формулой:

- универсальная постоянная Стефана Больцмана.

Эта закономерность лежит в основе работы физического прибора – пирометра, с помощью которого определяется температура нагретых тел на расстоянии.

Задание:

(Найдите в интернете фото пирометра и тепловизора). Опишите устройство и область применения.

Выход из тупиковой ситуации между теорией и практикой тепловых излучений нашёл великий немецкий физик Макс Планк.

Гипотеза Планка: Атомы излучают и поглощают э/м энергию дискретными порциями – квантами.

Энергия кванта

- частота излучения, - универсальная постоянная Планка.

Сам Планк испугался последствий своей гипотезы, т.к. она не вязалась с представлениями классической физики.

«Введение гипотезы кванта равносильно крушению классической теории, а не простому её видоизменению. Ни один физический закон не обеспечен теперь от сомнений. Дело иногда имеет такой вид, как будто в теоретической физике снова наступила пора первоначального хаоса» -с горечью говорил Планк.

Он готов был уничтожить собственную гипотезу, лишь бы не упал ни один волос с головы классической физики, которую Планк высоко ценил, называя «величественным сооружением чудесной красоты и гармонии»

Колебания Планка продолжались почти четверть века. Многим было непонятно великое открытие Планка.

Первый кто принял гипотезу Планка был молодой Эйнштейн: «Открытие Планка стало основой всех исследований в физике 20 века и с тех пор почти полностью обусловило её развитие… Больше того оно разрушило остов классической механики и э/д и поставило перед наукой задачу: найти новую познавательную основу для всей физики»

IV Закрепление: Рабочий лист