Використання ілюстративного матеріалу при виченні розділу “Квантова фізика”

Педагогіка і виховання » Формування квантових уявлень при вивчені фізики в загальноосвітній школі » Використання ілюстративного матеріалу при виченні розділу “Квантова фізика”

Сторінка 1

Розділ “Квантова фізика” – порівняно новий у курсі фізики середньої школи. Зміст його в основному стабілізувався, хоч деякі питання методики вивчення цього розділу продовжують розвиватися і ще оптимально не розв’язані. Це насамперед стосується використання наочності під час вивчення нового матеріалу, організації самостійної роботи учнів на уроках, закріплення знань та розвитку вмінь, ознайомлення учнів із застосуванням досягнень атомної та ядерної фізики.

Світлові кванти. Дії світла

Вступною бесідою до теми може бути розповідь про те, що квантова фізика – фізика явищ мікросвіту – зародилася на початку нашого століття, коли у пошуках пояснення суперечностей експериментальних даних законам класичної фізики було встановлено не тільки обмеженість у подільності речовини, а й дискретність динамічних станів і взаємодій. Проблеми вивчення абсолютно чорного тіла, фотоефекту, стабільності і розмірів атомів були вирішені лише після того, як Макс Планк увів фізичну константу, яка має розмірність дії і яку назвали квантом дії. Явища, в яких істотну роль відіграє квант дії, почали називати квантовими. І хоч Планк увів її не в зв’язку з квантовими уявленнями, а виходячи з аналізу формули для випромінювання абсолютно чорного тіла, за своїми значенням та універсальністю вона аналогічна в теорії сталій - швидкості світла: стосується не тільки фізики мікроявищ, а й у всієї фізики в цілому, тобто є “світловою константою”. Як у теорії відносності критерієм розрізнення релятивістських явищ від нерелятивістських є стала швидкості світла, так у квантовій фізиці умова відповідності законам квантової механіки визначаються сталою Планка.

Ця розповідь стане тим “містком”, який пов’язує вивченні теорії відносності з квантовою фізикою.

На мал. 1.1 подано експериментальний графік енергії у спектрі абсолютно чорного тіла. Аналізуючи цей графік, М. Планк намагався підібрати формулу, яка найточніше відповідала експериментальним даним.

Разом з тим розгляд питання про розподіл енергії на основі класичної електромагнітної теорії Релея-Джінса передвіщав іншу форму графіка (крива 2 на мал. 1.1). Її можна інтерпретувати так: абсолютно чорне тіло з часом перестане випромінювати, а якщо якимось чином випромінювання все-таки відбудеться, то воно повинно зростати із збільшенням частоти і наближатись до ультрафіолетової частини спектра. Тіло повинно випромінювати більше ніж поглинати, поки вся його внутрішня енергія не перейде у випромінювання. Зміщення енергії в ультрафіолетову частину спектра, що випливає з теорії Релея-Джінса, у фізиці відоме як “ультрафіолетова катастрофа”. Графік 2, який побудовано з теоретичних міркувань, не збігається з графіком 1, побудованим на основі експерименту.

Однак це суперечить хоч би тому відомому факту, що спіраль електричної плитки весь час випромінює червоне світло замість того, щоб охолонути внаслідок швидкого ультрафіолетового спалаху.

Проблему відповідності теорії й експерименту було розв’язано прийняттям квантової гіпотези Планка: порожнина абсолютно чорного тіла випромінює світло дискретно (порціями), а енергія кожної порції пов’язана з частотою світла співвідношенням . Гіпотеза Планка і його формула, що відповідає кривій 1, були несподівані: ніякого зв’язку між енергією і частотою в класичній фізиці немає, бо енергія хвиль визначається їх амплітудою: хоч і визначається в класичній фізиці дискретність речовини, проте вважається, що енергія завжди змінюється безперервно. Щоб формула Планка збігалася з даними розподілу за кривою 1, значення квантової сталої повинно було дорівнювати .

Страницы: 1 2 3 4 5 6

Це цікаво:

Використання ігор
Складність використання гри у навчанні пов’язана з її особливостями (двопланова поведінка, відсутність персональної відповідальності кожного за результати дій, спрощене уявлення про реальність), що потребує від учня зусиль для входження у гру. Потрібно, щоб учні були орієнтовані на результати гри. ...

Творча робота над задачею, як вид диференціації
Формування й розвиток умінь в учнів початкових класів розв’язувати задачі забезпечуються дотриманням загальних методичних вимог у роботі над задачами, а також деякими спеціальними прийомами, які конкретизують і доповнюють загально методичні настанови. Вміння розв’язувати задачу передбачає знання ти ...

Система екологічного виховання у сучасній початковій школі
В екологічному вихованні особливого значення набувають предмети природничо-географічного циклу. Біологія і географія розкривають дітям світ рослин, тварин, середовище, що їх оточує. Фізика і хімія дають комплекс політехнічних знань, наукові засади і принципи сучасного виробництва. Історія, правозна ...

Інтерактивні уроки

Інтерактивні уроки

На початку ХХІ століття соціокультурний розвиток людства визначив закріплення складної та суперечливої тенденції, що дістала назву глобалізації.

КАТЕГОРІЇ

Copyright © 2018 - All Rights Reserved - www.novapedahohika.com