Методика изучения оптических квантовых генераторов

7. Заполняем  таблицу и делаем вывод.

V. Итоги урока

слайд 23:

Сегодня на уроке вы узнали (говорят ученики): чем и почему лазерное излучение отличается от излучения других источников; как образуется это излучение, как эти свойства используются в технических устройствах.

Заключительное  слово учителя:

В заключение хочу привести слова Н.Г. Басова о  значении лазеров:

«Создание лазеров не только коренным образом  изменило оптику, но и оказало огромное влияние на многие области современной  физики, химии, кибернетики, биологии, медицины, технологии. Сейчас мы видим, что когерентный свет открыл новые, совершенно неожиданные возможности для решения кардинальных проблем нашей бурно развивающейся цивилизации – энергетической, информационной, технологической. Широкое применение лазеров означает качественное преобразование в производительных сферах общества, подобное внедрению в производство и жизнедеятельность человека электричества». (Н. Г. Басов).

Слайд 24: домашнее задание  

Выводы  по II главе

При написании  конспекта урока были использованы материалы из учебников по физике для 11 классов и сети Интернет. 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 

Особенности методики изучения данного раздела  определяются местом этого раздела  в школьном курсе физики и спецификой изучаемого в нем материала. Квантовую физику изучают в конце школьного курса физики, причем изучают на количественном уровне впервые. Необходима продуманная работа по закреплению и применению изучаемого материала при решении задач, выполнении лабораторных работ, работе с дидактическим материалом и т. д. Пониманию и усвоению раздела способствуют оценочные расчеты, например, длин волн де Бройля, связанных с различными объектами, размера ядра, его плотности, энергии связи и т. п.

Для повышения качества усвоения материала  очень важно опираться на ранее  полученные знания. Например, при изучении правил смещения при радиоактивном распаде и при изучении ядерных реакций необходимо широко опираться на законы сохранения массы и заряда. Особенность содержания квантовой оптики также накладывает отпечаток на методику ее изучения. В процессе преподавания квантовой оптики нецелесообразно говорить о странности микромира, парадоксальности его законов. Это едва ли будет способствовать усвоению материала, но может запутать учащихся. Раскрывая своеобразие законов микромира, отличие их от законов классической физики, убеждают школьников в естественности этих различий. Для облегчения усвоения квантовой физики необходимо в учебном процессе широко использовать различные средства наглядности. Но число демонстрационных опытов, которые можно поставить при изучении этого раздела, в средней школе очень невелико. Поэтому, кроме эксперимента, широко используют рисунки, чертежи, графики, фотографии треков, плакаты и диапозитивы. Прежде всего необходимо иллюстрировать фундаментальные опыты (опыт Резерфорда по рассеянию a-частиц, опыты Франка и Герца и др.), а также разъяснять принцип устройства приборов, регистрирующих частицы, ускорителей, атомного реактора, атомной электростанции и т. п. При изучении этого раздела широко используют учебные видеофильмы. 

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Задачи  на тему «Лазеры» 

1. Рубиновый лазер  излучает в импульсе 4*10^15 фотонов с длиной волны 694 нм. Длительность импульса составляет 10^(-3)с. Чему равна средняя мощность вспышки лазера?

Ответ: 1,1 * 10^(-4) Вт.

2. Луч лазера мощностью 50 мВт падает на поглощающую поверхность. Какова сила светового давления луча на эту поверхность?

Ответ: 1,67 * 10^(-10) Н.

3. Лазер излучает на длине 700 нм, его мощность равна Р=50 мВт. Определите количество фотонов n, излучаемых лазером в секунду.
4. Лазер, работающий в импульсном режиме потребляет мощность 1 кВт. Длительность одного импульса 5 мкс, а число импульсов в 1 секунду равно 200. Найти излучаемую энергию и мощность одного импульса, если на излучение идет 0,1% потребляемой мощности.

Ответ: 5 мДж, 1 кВт.

5. Гелий-неоновый газовый лазер,  работающий в непрерывном режиме, дает излучение монохроматического света с длиной волны 630 нм, развивая мощность 40 мВт. Сколько фотонов излучает лазер за 1 с?

Ответ: 1,3*10^17

6. Жидкостный лазер, работающий в импульсном режиме, за один импульс, длящийся 1 мкс, излучает 0,1 Дж лучистой энергии. Расходимость излучения 2 мрад. Найти плотность потока излучения на расстоянии 6 м от лазера и сравнить с плотностью потока излучения Солнца, падающего на Землю, равного (без учета поглощения атмосферой) 1,36 кВт/м^2.

Ответ: 884 Мвт/м^2.

• Приложение 2

• Тест  по теме «Лазеры»
1. Кто в 1940 г указал на возможность использовать вынужденное излучение для усиления электромагнитных волн. (Ответ: Фабрикант)
2. Первый лазер был создан в _____ году.
3. Первый оптический квантовый генератор продемонстрировал:

а) Т.Мейман

б) В.Фабрикант

в) А.Эйнштейн

г) Н.Басов

4. Из чего был сделан первый настоящий лазер?

а) Стекло

б) Рубин

в) Газ 

г) Платина

5. Излучение лазера является:

а) спонтанным

б) белым

в) тепловым

г) индуцированным

6. Вынужденное испускание фотонов в лазере происходит:

а) под воздействием магнитного поля;

б) при самопроизвольном переходе возбужденных частиц на нижний уровень;

в) при переходе частиц из основного состояния в возбужденное;

г) при взаимодействии фотонов с возбужденной частицей;

д) при выбивании  электронов из внутренних слоев атома.

7. При электрическом разряде в трубке газового лазера происходит:

а) переход атомов газа из возбужденного состояния  в основное;

б) переход атомов газа в возбужденное состояние;

в) спонтанное излучение;

г) спонтанное поглощение квантов.

8. К твердотельным лазерам относятся:

а) сапфировый

б) гелий-неоновый

в) рубиновый

г) аргоновый

9. К газовым лазерам относятся:

а) стеклянный

б) аргоновый

в) гелий-неоновый

г) сапфировый

10. Впервые в России были созданы ________ лазеры.
11. В газовых лазерах рабочим веществом является _____.
12. Для работы лазера требуется ___ энергетических уровня.

а) 4

б) 2

в) 3

13. К свойствам лазерного излучения относятся:

а) монохроматичность

б) мощность

в) малый угол расхождения пучка света

г) поляризованность

14. В 1917 г. Эйнштейн предсказал возможность так называемого ______ излучения.
15. Излучение возбужденных атомов под воздействием падающего на них света называется ________.
 


Литература

1. Байбородин Ю. В., Основы лазерной техники. - К.: Головное изд-во, 1988. - 383 с.
2. Борейшо А. С., Лазеры: Устройство и действие: Учеб. пособие/А. С. Борейшо; Мех. ин-т. СПб, 1992. 215 с.
3. Гримблатов В.М. Современная аппаратура и проблемы низкоинтенсивной лазерной терапии // Применение лазеров в биологии и медицине (Сборник). - Киев, 1996, С.123-127.
4. Журнал «Лечащий врач» №6, 2005 г.
5. Инюшин В. М., Лазерный свет и живой организм. - Алма-Ата, 1970. - 46с.
6. Каменецкий С.Е. Теория и методика обучения физики в школе (частные вопросы). - М., «ACADEMA», 2000 г.
7. Марголина А. А., Эрнандес Е. И., Новая косметология. М., 2005г.
8. Матвеев А. Н., Оптика. - М.: Высшая школа, 1985г.
9. Мишура Т. П., Платонов О. Ю. Проектирование лазерных систем: учебное пособие/Т. П. Мишура, О. Ю. Платонов; ГУАП. — СПб., 2006. — 98 с.
10. Москвин С. В., Мычлович Л. В., Сочетанная лазерная терапия в косметологии. – М., Триада, 2005. -176с.
11. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М. Физика (базовый и профильный уровни) – М.: Просвещение, 2008. 
12. Петрищева Н. Н., Соколовский Е. В. Применение полупроводниковых лазеров в дерматологии и косметологии: Пособие для врачей. - СПб.: СПбГМУ, 2001.
13. Ромащенко А., Доронин В., Ж. «Моя аптека» № 2/2003
14. Справочник по лазерной технике: Пер. с нем. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 544с.
15. Тарасов Л. В., Лазеры: действительность и надежды. М., Наука, 1979г.
16. Транковский С., Книга о лазерах. М., 1988г.