Деякі особливості вивчення квантової оптики в школі

Сторінка 1

Мабуть, жодне з фізичних понять шкільного курсу фізики не потребує такої зміні уявлень у процесі його вивчення, як це відбувається iз світлом. Дійсно, спочатку при вивчені світлових явищ у 8 клас на основi властивості свiтла прямолiнiйно поширюватися в однорідному середовищi будується геометрична модель світла. Потiм ця модель закономiрно замикається хвильовою моделлю, у якiй геометричні уявлення замiнюються хвильовими. У подальшому ситуацiя ще раз повторюеться при переходi до квантової моделi випромінювання. Учнi залишаються переконаними, що існує не одна наука «оптика» про єдиний об'єкт - випромiнювання, а кілька рiзних оптик (геометрична, хвильова, квантова), які вивчають рiзнi об'еєти (променi, свiтловi хвилi, фотони). «У першому випадку в них формується невпевненість в iстинностi будь-яких моделей випромінювання, фiзичних моделей взагалі. У жодному разi знання учнiв про оптичнi явища в цілісну систему не перетворюються. Негативне значення такого факту очевидне».

Щоб запобігти цьому, необхiдно так побудувати навчальний процес, щоб учні усвідомлювали необхiднiсть у розвитку уявлень про природу випромінювання, бачили обмеженість відповідних фiзичних моделей свiтлового випромінювання, вміли чiтко визначати межi адекватності моделей явищам, що розглядаються. Це особливо важливо при вивченнi квантової оптики, головною метою якої має бути формування в учнів саме цілісного уявлення про свiтлове випромінювання як про єдність хвильових i корпускулярних властивостей.

Вивчення квантової оптики є непростим методичним завданням. Незвичайність її вихідних iдей i понять, своєрiднiсть законів мiкросвiту, мала наочнiсть створюють методичні труднощi при її вивченнi. Тому необхідні постiйнi пошуки можливостей подолання цих труднощів подальшою розробкою i вдосконаленням методики викладання цього розділу.

Квантова оптика займає особливе місце в шкiльному курсi фiзики. Ця особливiсть зумовлена тим, що саме з цього розділу розпочинається вивчення квантової теорії, яка є якісним стрибком у пізнанні законiв природи. Учні вперше знайомляться з явищами, які можна пояснити тiльки на основi корпускулярно-хвильового дуалiзму властивостей частинок, дискретного характеру їх станiв, ймовiрнiсного характеру законiв.

Поняття корпускулярно-хвильового дуалізму пов'язане iз загальним фiзичним принципом неперервності й дискретностi, а тому має фундаментальне, методологічне значення у фiзичнiй освiтi. «Діалектичне поєднання неперервності й дискретностi, - писав академік А.Ф.Йоффе, - повинно стати звичним для мислення учня вже в середньої школи. Дослiди, у яких виявляються ще сторони елементарних процесів, нiскiльки не складнiшi вiд дослідів класичної фізики ., можливо, i необхідно так побудувати викладання фiзики, щоб обидві сторони реального процесу стали зрозумілими й звичними».

Разом з тим, як показує практикаує своєрідний бар'єр, з яким тією чи iншою мiрою стикаються учні при вивченнi квантової теорії. I справа тут не в складності матерiалу, а в труднощах відмовитися вiд багатьох звичних уявлень, котрi устоялися в класичнiй фiзицi. Квантова теорiя показала, що бiльш глибокий рiвень пiзнання законiв природи неминуче пов'язаний з бiльш серйозним i глибоким застосуванням методів матерiалiстичної дiалектики. Учням необхідно пояснити, що метафiзичному протиставленню (або «так», або «ні») дiалектика протиставляе твердження: i «так», i «нi» (в одних умовах «так», в інших «нi»). Тому немає нічого дивного в тому, що світло за одних умов (інтерференція, дифракцiя) поводить себе як хвиля, а за інших (при взаємодії, наприклад, з електронами) - як потік частинок.

У зв'язку з цим у процесі викладання квантової оптики дуже важливо правильно користуватися понятійним апаратом теорії випроміювання. Це насамперед стосується поняття дуалiзму природи світла. Це поняття трапляється в літературі Зрозуміло, що нiякого дуалiзму природи свiтла не iснує. Природа світла така ж єдина, як єдина природа взагалі. А ось відсутність єдиної наочної моделi світла, яка пояснювала б усі його властивості - це той факт, котрий був установлений на початку ХХ століття i котрий змушує нас говорити про дуалізм властивостей світла. Природа свiтла - електромагнітна, а властивостi свiтла – хвильові й корпускулярні.

Під час вивчення світлових квантів учням необхiдно дати уявлення про ймовірний характер процесів, що вiдбуваються в мікросвіті, зокрема, показати необхідність i випадковiсть у поведшці фотонів. Це буде сприяти формуванню в учнів ймовірнісного мислення. На цю особливість вивчення квантової оптики ще недостатньо звертається увага в підручниках i методичних посібниках. З цією метою розглядаємо вже відому учням дифракційну картину монохроматичного світла.

Страницы: 1 2 3 4

Це цікаво:

Завдання вихователя у вихованні ціннісного ставлення до природи
Закладати основи ціннісного ставлення, на наше глибоке переконання, слід розпочинати з раннього віку. Ці функції можуть успішно виконувати батьки, які мають достатній для цієї роботи життєвий досвід і бодай елементарну підготовку. На жаль, в Україні ще не практикується розробка цільових програм еко ...

Сутність та основні властивості кольору
Колір - найкращий зображувальний і емоційний засіб живопису. За допомогою кольору, приведеного в творі в гармонійну систему, передаються краса й багатство барв реального світу, матеріальність предметів, їхнє природне забарвлення. Різноманітні предмети навколишньої дійсності відрізняються один від о ...

Особливості календарно-тематичного планування з курсу «Основи петриківського розпису»
При плануванні навчального процесу створюються передумови для його своєчасного матеріального забезпечення, розкривається зв'язок між змістом даного виду занять та змістом інших навчальних предметів, створюються умови для полегшення порівняння обсягу запланованої та виконаної роботи. Навчальний мате ...

Інтерактивні уроки

Інтерактивні уроки

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

КАТЕГОРІЇ

Copyright © 2019 - All Rights Reserved - www.novapedahohika.com