Методические рекомендации решения задач по физике по главе « световые кванты» (стр. 1 )

  МЕТОДИЧЕСКИЕ  РЕКОМЕНДАЦИИ

  РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПО ФИЗИКЕ
  ПО ГЛАВЕ « СВЕТОВЫЕ КВАНТЫ»

  Составила:   учитель физики

« КГУ СШ № 26»,  П. Молодежный,

Осакаровского р-на, Карагандинской обл.

2014 год

Пояснительная записка.

Предлагаемое  методическое пособие составлено в соответствии с программой общеобразовательных средних школ.

В данном пособии предложены краткое содержание и  методы решения задач по разделу  курса физики  « Световые кванты», 9 и 11 классов. Данную методичку можно использовать для самостоятельного изучения этого раздела и при подготовке к ЕНТ.

Весь материал по разделу  кратко изложен по темам и способами решения  устных и качественных задач. К решению задач следует  приступать только после тщательного изучения теоретического материала, когда будут понятны и заучены соответствующие определения, понятия и законы.

Самообразование  современного учащегося обуславливается его внутренней потребностью. Наша задача научить учащегося самостоятельно решать задачи, но для этого необходимо сформировать понятие по теме которую предстоит изучить самостоятельно. Вот почему так важно сформировать у школьников соответствующие мотивы, устойчивые желания, интерес и умения  самостоятельно работать по учебному материалу. В основе этой методички лежит тренировка памяти, обработка учебного материала, приобретение умений и навыков, углубление понимания изучаемых вопросов.  Это методическое пособие формирует у школьника методы решения как устных, так и качественных  задач по соответствующим темам.

В каждом разделе подобрано необходимое количество задач, которое позволит  учащимся проверить свой уровень подготовки и  самостоятельно справиться с задания

Задачи:

- собрать  и изучить основной  материал по данному разделу;

- выбрать наиболее оптимальные приемы самостоятельного  изучения  темы  освоения знаний по данному разделу, путем решения задач.

- развитие  познавательного  интереса к физике, творческих способностей, уверенности в себе, осознанных мотивов учения.

Ожидаемые результаты:

- изучены  основные определения, закономерности  и формулы по данной теме;

- подобраны наиболее оптимальные способы самостоятельного изучения материала и решения задач  по данной теме;

- формирование уверенности в освоенном материале и способах применения их  в практике.

ОСНОВЫ КВАНТОВОЙ ТЕОРИИ СВЕТА.

  Еще в  540 г. до  н. э. греческий  философ Пифагор первым высказал точку зрения о природе света. Он утверждал, что тела становятся видимыми благодаря тому, что свет состоит из маленьких частиц, или корпускул, которые распространяются от предмета к глазу.

  О природе света Иоганн Кеплер говорил следующее: «Свет состоит  в непрерывном истечении вещества из светящихся тел, причем скорость его бесконечна …»

  Корпускулярной теории света придерживался  и И. Ньютон, который в 1665 г. начал свои  оптические исследования. Однако он, как и его современники, испытывал достаточно серьезные трудности в применении корпускулярной модели света к объяснению некоторых экспериментальных фактов.

  В 1861-1865 гг. английским физиком Джеймсом Максвеллом была создана теория электромагнитного поля. На основе своей теории Д. Максвелл предполагал, что свет – это электромагнитная волна, которая может распространяется в свободном от вещества пространстве или какой –то другой среде со скоростью  с = 3* м/с. Эта величина  известна как скорость света, является фундаментальной постоянной для всех видов электромагнитных волн.

  Изучение ряда явлений, которыми сопровождается взаимодействие света с веществом, позволяет глубже познать природу света, его структуру и внутреннюю сущность. Таковыми оказались : излучение абсолютно черного тела, фотоэффект, спектры атомов и молекул, рентгеновское излучение и др. Эти явления пытались объяснить как с точки зрения волновой теории, так и рассматривая свет как поток частиц - корпускул. Однако эти частицы не были похожи на привычные материальные точки из механики или корпускулы из молекулярно-кинетической теории. Частицы света обладали особыми так называемыми квантовыми свойствами. Вместе с тем, как и механические частицы,  обладали энергией, импульсом и могли взаимодействовать с другими частицами.

Тепловое излучение.

  В создании квантовой теории большую роль сыграли экспериментальные исследования тепловых излучений. Широко известно, что тела, нагретые до высоких температур, светятся  по-разному. Например: при нагревание, большинство  металлов, сначала светятся красным, затем - оранжевым, а в конце – бледно-желтым цветом, переходящий в цвет белого каления.  Светимость Солнца и других звезд и распространение ими различных излучений также связаны с их очень высокой температурой. Испускание лучистых энергий нагретыми телами называется тепловым излучением.

  Диапазон  излучения лучистой энергии,  в зависимости от температуры,  лежит в интервале шкалы электромагнитных излучений от инфракрасного до ультрафиолетового излучений.

  Исследования показали, что тела не только испускают тепловое излучение, но и могут его поглощать. Тела, которые полностью поглощают энергию излучений волн любой длины, называются абсолютно черным телами.

Солнце относится к абсолютно черным телам, так как оно не только излучает, но и полностью поглощает излучения различных частот.

Тепловое излучение – это излучение нагретых тел.  Для того чтобы тело начало излучать, ему необходимо передать энергию. Получив энергию, атомы вещества начинают двигаться быстрее, их кинетическая энергия  и  тем самым  температура тела возрастают.

Зависимость излучения о температуры была экспериментально определена австрийским ученым Й. Стефаном в 1879 г.  В 1884 г.  его соотечественник Л. Больцман теоретически подтвердил эту зависимость. Полная лучеиспускательная способность абсолютно черного тела прямо пропорциональна его абсолютной температуре в четвертой степени:

R=Ϭ•- закон Стефана-Больцмана, где Ϭ =  5,67•Вт/- постоянная Стефана-Больцмана; Т-температура тела по шкале Кельвина; R - энергия излучения 1 поверхности нагретого тела за 1 секунду во всем диапазоне частот.

Используя закон смещения Вина можно определить длину волны , на которую приходится максимум излучаемой энергии:

,  где Ƅ = 2,9• м•К - постоянная Вина.

Решите устно.

В каком случае чайник создает большое излучение: когда в нем кипяток или когда в нем вода комнатной температуры? (Чем выше температура тела, тем больше интенсивность теплового излучения. ) В кабинете физики стоят два одинаковых алюминиевых чайника, содержащие равные массы воды при 90 ̊ С. Один из них закоптился и стал черным. Какой из чайников быстрее остынет? Почему? (Черный, так как интенсивность его излучения больше) На светлом фоне керамического изделия сделан темный рисунок. Если это изделие поместить в печь с высокой температурой, то станет  виден светлый рисунок на темном фоне. Почему? ( Чем больше поглощательная способность тела, тем больше его излучаемая  способность). Почему мел выглядит среди раскаленных углей темным? ( Чем меньше поглощательная способность, тем меньше излучаемое тело даже при высоких температурах). К какому виду излучения ( тепловому или люминесцентному) относятся свечение : а) Раскаленной отливки металла; б) лампы дневного света: в) звезд: г) некоторых глубоководных рыб? (а),б)Тепловому; в),г) люминесцентному). Для чего металлизируют (покрывают прочным слоем фольги) спецодежду сталевара, мартенщиков, прокатчиков? (  Чем больше поглотительная способность, тем больше излучаемая способность). Чугунная деталь массой 50 кг нагрета до температуры 600 К, а стальная деталь массой 5 кг нагрета до температуры 800 К. Какая деталь обладает большей энергетической светимостью и во сколь раз?

Дано:  Решение:

=600K  R=Ϭ

=800K  /=/   = = 3,16 раз