Электромагнитная природа света - ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ

Цель урока. Закрепить знания учащихся об электромагнитных волнах; рассказать об электромагнитной природе света, о противоречиях между теорией и экспериментальными данными, гипотезе М. Планка; ввести понятие фотона, или кванта, электромагнитного излучения.

Содержание опроса. 1. Что называется радиосвязью? 2. Приведите примеры использования радиосвязи. 3. Используя рисунки 139, 140 учебника, расскажите о принципах осуществления радиосвязи. 4. Частота каких колебаний называется несущей? 5. В чем заключается процесс амплитудной модуляции электрических колебаний? 6. Почему в радиосвязи не используются электромагнитные волны звуковых частот? 7. В чем заключается процесс детектирования колебаний?

Содержание нового материала. Свет как частный случай электромагнитных волн. Диапазон видимого излучения на шкале электромагнитных волн. Частицы электромагнитного излучения — фотоны (кванты).

Закрепление материала. Вопросы после § 47.

Домашнее задание. § 47.

Планируемые результаты обучения

Метапредметные: овладеть регулятивными УУД при выдвижении гипотезы об электромагнитной природе света; развивать навыки монологической и диалогической речи; учиться выражать свои мысли при ответах на вопросы после параграфа.

Личностные: сформировать познавательный интерес к изучению электромагнитной природы света, фотонов, или квантов, электромагнитного излучения, творческие способности и практические умения, самостоятельность в приобретении знаний об электромагнитной природе света; развивать ценностное отношение друг к другу, к учителю, к результатам обучения.

Общие предметные: пользоваться методами научного познания, проводить наблюдения волновых свойств света, подтверждающих его электромагнитную природу; объяснять полученные результаты и делать выводы; кратко и четко отвечать на вопросы после параграфа.

Частные предметные: называть различные диапазоны электромагнитных волн; понимать двойственность свойств света, т. е. его дуализм; применять полученные знания в повседневной жизни.

Методические замечания

Урок следует начать с фронтального опроса и прослушивания доклада “Развитие средств и способов передачи информации на далекие расстояния с древних времен и до наших дней”. Затем выдвинуть гипотезу о волновой природе света: свет, подобно звуку, представляет собой механическую упругую волну. Но упругие волны могут возникать только в веществе. Значит, если свет — упругая волна, то для его распространения нужна среда. Однако свет от звезд доходит до нас через такие области космического пространства, где нет вещества. Учитывая это, сторонники волновой теории о природе света выдвинули гипотезу: все мировое пространство заполнено некой невидимой упругой средой — светоносным эфиром. Идея о существовании эфира была высказана еще в XVII в. Считалось, что именно в этом эфире и распространяется свет.

Вопрос учащимся: “Подумайте над выражениями, которые можно услышать и сейчас, в XXI в.: “Музыка в эфире” или “В эфире радио “Маяк””. Как вы думаете, есть ли какая-то связь этих выражений с гипотезой, высказанной в XVII в.”?

В XIX в. было выяснено, что свет является поперечной волной. Известно, что поперечные упругие волны возникают только в твердых телах. Получалось, что светоносный эфир представляет собой твердое тело. Тогда возникает вопрос о том, как планеты и другие небесные тела могут двигаться сквозь твердый эфир, не испытывая при этом никакого сопротивления. Во второй половине XIX в. Максвелл создал теорию электромагнитного поля, согласно которой электромагнитные волны, подобно световым, являются поперечными и распространяются в вакууме со скоростью света. Максвелл предположил, что свет является частным проявлением электромагнитных волн. Дальнейшее развитие физики подтвердило это предположение. Далее рассмотреть шкалу электромагнитных волн и выписать частотный диапазон видимого излучения. Предложить учащимся самостоятельно посчитать длину волны красного и фиолетового цветов.

К началу XX в. выяснилось, что электродинамика Максвелла не позволяет объяснить некоторые экспериментальные факты. Противоречия между теорией и экспериментальными данными удалось разрешить, предположив, что свет обладает корпускулярными свойствами. В 1900 г. немецкий физик Макс Планк выдвинул гипотезу: атомы испускают электромагнитную энергию отдельными порциями — квантами, и энергия кванта прямо пропорциональна частоте излучения. На доске записать формулу энергии кванта, постоянную Планка. В 1905 г. Альберт Эйнштейн выдвинул идею: электромагнитные волны с частотой v можно рассматривать как поток квантов с энергией, равной произведению постоянной Планка и частоты v.

Затем записать вывод, что в настоящее время квант электромагнитного излучения называют фотоном. Фотон — элементарная частица, которая не обладает ни массой, ни зарядом и всегда распространяется со скоростью света. Таким образом, свет обладает как волновыми, так и корпускулярными свойствами.