Урок по физике Зарождение квантовой теории. Фотоны


ГАПОУ МО ЕПЭТ
Савостьянова Светлана Анатольевна, преподаватель физики и математики
Тема урока: Зарождение квантовой теории. Фотоны

Цель: рассказать учащимся о зарождении квантовой теории; сформулировать гипотезу Планка; показать учащимся, что фотон является частицей электромагнитного излучения, обладает энергией и импульсом.
Ход урока:
I. Организационный момент
II. Изучение нового материала (лекция)
Дата рождения квантовой теории известна точно - 14 декабря 1900 г. В этом день немецкий физик Макс Планк выступил на заседании Немецкого физического общества с докладом, посвящённым проблеме распределения энергии в спектре излучения абсолютно чёрного тела. Он установил формулу, которая выражала зависимость энергии электромагнитных волн от частоты. Для этого ему потребовалось пожертвовать классическими представлениями: согласно теории электродинамики Максвелла, нагретое тело, непрерывно теряя энергию вследствие излучения должно охладиться до абсолютного нуля. Однако опыт показывает, что ничего подобного не происходит.
Гипотеза Планка: излучение и поглощение электромагнитных волн атомами и молекулами вещества происходит не непрерывно, а дискретно, т.е. отдельными порциями – квантами.
E=hνh = 6,62·10-34 Дж·с – постоянная Планка
[ν]=[Гц] – частота,
[Е]=[Дж] – энергия
После того как заседание закончилось коллеги Планка расходились с двойственными чувствами. С одной стороны, они ничего не могли выразить против представленной формулы, с другой стороны, уж очень странная и неестественная гипотеза была положена в основу её вывода. Сам Планк, конечно, получил огромное моральное удовлетворение от того, что сумел решить проблему. Но ему и в голову не приходило, к каким революционным преобразованиям в будущем приведёт его «рабочая» формула!
Альберт Эйнштейн был первым физиком, всерьёз заинтересовавшимся гипотезой Планка. Он пишет статью в марте 1905 г «Об одной эвристической точке зрения на возникновение и превращение света», где приводит понятие – световые кванта – частицы, из которых состоит электромагнитное излучение. Впоследствии эти частицы – кванты электромагнитного излучения стали называть фотонами.
По современным представлениям фотоны обладают следующими свойствами:
1.Заряд фотона равен нулю.
2. Скорость фотона равна скорости света в вакууме.
с = νλ = 3·108 м/с.
3.Масса покоя фотона равна нулю.
4.Энергия фотона пропорциональна частоте электромагнитного излучения, квантом которого он является.
E=hν=hcλ5. Масса движущегося фотона определяется формулой:
E=mc2, m=Ec26. Фотон обладает импульсом:
р=mc, p=Ec
Перечисленные свойства фотонов были установлены не сразу. В начале XX века сама идея о существовании световых квантов встречала резкое неприятие. Ведь интерференция, дифракция света явно показывала, что свет – это волна. А теория Эйнштейна этому противоречила.
III. Закрепление. Решение задач.
1) Задача на формулу Планка
2) Задача на нахождение энергии, массы и импульса фотона по известной длине волны.
(по задачнику, который Вы используете)
IV. Задание на дом: конспект

Приложенные файлы

Добавить комментарий