Методическая разработка по дисциплине физика на тему «Световые кванты. Действие света»

Областное государственное бюджетное профессиональное

образовательное учреждение

«Рязанский многопрофильный колледж»

Доклад на тему:

«Световые кванты. Действие света»

Подготовила:

Преподаватель: Миронова Е.В.

Рязань 2022

Изучение физики способствует формированию материалистического мировоззрения учащихся, знакомит их с современными физическими методами исследования, прививает интерес к предмету. Поэтому наряду с изложением теоретического материала при изучении любой темы необходимо проведение физического эксперимента, а также решение задач, причем большинство из них должно быть производственного и практического содержания. Умение решать задачи помогает учащимся глубже разбираться в физических закономерностях и применять их в практических расчетах.

В учебной программе тема: «Световые кванты, Действия света» занимает одно из главных мест. В процессе изучения темы учащиеся должны четко усвоить ее основные теоретические положения. 1900 год-начало квантовой теории и начало новой физики.

Гипотеза Планка о квантах послужила основой для объяснения явления фотоэлектрического эффекта, открытого в 1887 году немецким физиком Генрихом Герцем.

Явление фотоэффекта обнаруживается при освещении цинковой пластины, соединенной со стержнем электрометра. Если к пластине и стержню передан положительный заряд, то электрометр не разряжается при освещении пластины. Если отрицательный заряд, то пластина разряжается, как только на пластику попадает ультрафиолетовое излучение. Опыт на практике провел русский ученый Столетов А.Г. Было сформулировано определение фотоэффекта: явления испускания электронов веществом под действием электромагнитного излучения называется фотоэлектрическим эффектом.

Объяснение фотоэффекта было дано на основе идей М.Планка о квантах. Представление о световых квантах было введено А.Эйнштейном в 1905 г. Энергия фотона зависит от частоты колебаний: E=h*V. При попадании фотона на поверхность металла тратится на преодоление связи электрона с атомом и на сообщение вырванному из металла электрону кинетической энергии mv2/2. Следовательно, в этом случае закон сохранения энергии hV=A+mv2/2.

Необходимо обратить внимание учащихся на то, что скорости электронов выбиваемых светом из металлов, совершенно не зависит от силы света источника, а зависят лишь от длины волны или частоты света. От учащихся нужно добиваться не только знания формулировок законов фотоэффекта, но и умения объяснить их физическую сущность, понять hV=A+mv2/2. которое объясняет, что свет частотой V сообщает электрону всегда одну и ту же энергию независимо от интенсивности светового потока. При сильном или слабом свете порция энергии остается неизменной и равной h*V. Квантовая теория света не противоречит волновой теории и не является возвратом к корпускулярной теории Ньютона, по которой свет рассматривался как поток светоносных частиц. Фотоны, как и частицы вещества, являются носителями энергии и обладают массой. Масса и энергия фотона связаны между собой формулой Эйнштейна E=mc2

Отсюда можно определить массу фотона:

m=E/c2=h*V/c2

При изложении программного материала необходимо обратить внимание учащихся на то, что частота V, входящая в формулу для энергии фотона E=h*V, даёт представление о волновой характеристике излучения. По известной массе и скорости фотона можно найти его импульс p=m*c= hv/c2. Направлен импульс фотона по световому лучу. Чем больше частота, тем больше энергия и импульс фотона. Это подтверждает тот факт, что свет проявляет корпускулярно-волновые свойства. Свет обладает своеобразным дуализмом свойств. При распространении света проявляются его волновые свойства, а при взаимодействии с веществом (излучение и поглощение)-корпускулярные.

Из теории относительности Эйнштейна вытекает, что световой квант или фотон не является частицей вещества. Фотон не имеет массы покоя то, он не существует в состоянии покоя и при рождении сразу приобретает скорость света.

Фотоны, поглощаясь различными веществами, прекращают свое существование, но ни масса, ни энергия фотона при этом не исчезают, они только изменяют свой вид. Разъяснить учащимся, что свет в одних случаях проявляет свойства частиц, т.е. согласуется с квантовой моделью, в других-соответствует волновой модели.

При изучении этой темы учащиеся сталкиваются с противоречивыми представлениями что такое свет. После того как эта тема будет пройдена, у учащихся сформируется мировоззрение на такое понятие: что такое свет и действия света.