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:

Місце теми в програмі старшої школи
Шкільний курс фізики побудований за двома логічно завершеними концентрами, зміст яких узгоджується зі структурою середньої загальноосвітньої школи: в основній школі (7 – 9 кл.) вивчається логічно завершений базовий курс фізики, який закладає основи фізичного знання; у старшій школі вивчення фізики ...

Психологічні особливості ранньої обдарованості
Дітей, у яких виявляється досить високий рівень можливостей у певній діяльності, які відзначаються схильністю до її виконання, активність яких ніби вибудовується навколо улюблених занять, вважають обдарованими. Обдарована дитина відзначається високим рівнем досягнень, а також значними можливостями ...

Методика проведення інтегрованих уроків у початковій школі
Моделі навчально-виховного процесу у 12-річній школі будуються на основі багатокомпонентного варіативного змісту освіти. Теоретики і практики початкового навчання постійно шукають нові шляхи удосконалення навчально-виховного процесу, що сприяли б творчому самовираженню учнів, особистісно-ціннісному ...

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