Конспект урока физики 11 класс по теме: «Излучение и спектры. Шкала электромагнитных излучений»

Урок физики 11 класс - 2ч.

Тема: «Излучение и спектры. Шкала электромагнитных излучений»

Цель: познакомить учащихся с видами излучения, спектрами химических веществ и практическим применением спектрального анализа в астрофизике, химии и других отраслях.

Задачи урока

Образовательные: сформировать понятия о видах излучения, видах спектров, спектральном анализе и его применении.

Развивающие: развивать представление о процессе научного познания, обеспечить развитие аналитических умений, применять знания в конкретных ситуациях, обобщить и систематизировать изученный материал, выяснить роль опыта и теории.

Воспитательные: воспитывать и формировать коммуникативные качества, прививать культуру умственного труда, повышать познавательный интерес к предмету, показать бесконечность процесса познания, открыть духовный мир и человеческие качества ученых, познакомить с историей развития науки, рассмотреть вклад ученых в развитие теории света.

Методы обучения: объяснительно-иллюстративный, практический, проблемный, частично-поисковый. Формы: индивидуальная, парная, групповая.

План урока

I. Организация класса.

II. Актуализация опорных знаний

III. Постановка учебной проблемы. Сообщение темы и цели урока.

IV. Изучение нового материала. Сообщение уч-ся.

V. Закрепление первичных знаний

VI. Самостоятельная работа . Лабораторная работа.

VII. Итоги урока. Рефлексия.

VIII. Домашнее задание

Ход урока

I. Организация класса. (1 мин)

II. Актуализация опорных знаний (3 мин).

Учитель: Вспомним предыдущие темы и ответим на вопросы.

1. Что такое свет? (поток электромагнитных волн с длиной волны 4*10-7-8*10-7м)

2. Вспомните, что называют дисперсией? (Дисперсией называется зависимость показателя преломления среды от частоты световой волны)

3. Кто открыл явление дисперсии, и какой опыт со светом поставил этот учёный? (Ньютон)

III. Постановка учебной проблемы. Сообщение темы и цели урока. (5мин).

ПРОБЛЕМНАЯ ЗАДАЧА: СЛАЙД 1

Исчезло ровно две тысячи пятьдесят шесть марок. Я дважды пересчитывал сумму.

-Кого вы подозреваете в преступлении? -Откровенно говоря, не знаю, - ответил кассир.

-Расскажите, как было дело. -Это произошло при следующих обстоятельствах. Я пересчитывал деньги. Вдруг в комнате потухла лампа. Я поставил на стол стул, вскарабкался на него и схватился за лампу. От сильного ожога я пошатнулся и свалился на пол. Некоторое время я был без сознания, а очнувшись, увидел весь этот беспорядок. Деньги исчезли. По телефону я известил о случившемся заводскую охрану. Вот, пожалуй, и все, что я могу вам сообщить. Я обвиняю вас в краже денег! Все рассказанное вами - сплошной вымысел, так как... Что сказал инспектор Варнике кассиру? Что бы вы ответили?

ОТВЕТ- (Лампа дневного света не может вызвать ожога, поэтому рассказ кассира неправдоподобен.)

Учитель: Когда начинает звучать струна? Начинает звучать после удара молоточка по струне.

Как в струне нет звука, так и внутри атома нет света. О чем сегодня пойдет речь? Какова тема? Что необходимо выяснить по теме? Как мы это будем достигать? СЛАЙД 2

Учитель: Как же излучается свет? Назовите источники света. Мы привыкли к тому, что свет излучают раскалённые тела. Хотя существует много холодных источников света. Сегодня на уроке мы узнаем, откуда берётся свет? Почему такая раскалённая лампа накаливания и не горячая лампа дневного света? Какие ещё бывают источники света? Как узнать химический состав Солнца и звёзд, находясь на Земле?

IV. Изучение нового материала(25 мин)

Учитель: Свет - электромагнитная волна. Электромагнитные волны излучаются при ускоренном движении частиц. Эти заряженные частицы входят в состав атомов, из которых состоит вещество. При столкновении быстрых атомов (или молекул) друг с другом часть их кинетической энергии превращается в энергию возбуждения атомов, которые затем излучают свет. Источники света бывают горячими и холодными. Рассмотрим горячие источники света, их называют тепловые источники света Демонстрация. (Солнце, лампа накаливания, пламя свечи и др.)

Тепловое излучение Слайд 3

Опыт №1. Проведём опыт: подключим лампу накаливания к источнику тока, увеличим напряжение. Как при этом меняется цвет нити лампы? (при низком напряжении - красный, при более высоком - жёлто-белый).

Чем выше температура тела, тем быстрее движутся атомы. Лампа накаливания очень удобный, но малоэкономичный источник. Лишь 12% всей энергии, выделяемой в лампе, преобразуется в энергию света, поэтому они такие горячие. Теперь рассмотрим холодные источники света -люминесценция Слайд №4:

(Работа в малой группе с учебником с.240)

Определить основные св - ва излучения. Назвать примеры. (ответы уч-ся)

1. Электролюминисценция

Учитель: При разряде в газе электрическое поле увеличивает кинетическую энергию электронов. Быстрые электроны возбуждают атомы в результате неупругого соударения с ними. Возбужденные атомы отдают энергию в виде световых волн (трубки для рекламных надписей, северное сияние и другие)

2. Катодолюминисценция Слайд № 5

Учитель: Свечение твердых тел, вызванное бомбардировкой этих тел электронами (электронно-лучевые трубки телевизоров) Демонстрация: электронно-лучевой трубки ЭЛТ.

3. Хемилюминисценция Слайд № 6

Учитель: Электроны возбуждаются от химических реакций (светлячки и другие живые организмы, бактерии, насекомые, многие рыбы)

4. Фотолюминисценция (фосфоресценция) Слад № 7

Учитель: Падающий на вещество свет возбуждает атомы вещества, после чего они излучают свет (светящиеся краски)

Опыт по фосфоресценции. Если осветить экраны УФ то вызовет свечение. В ультрафиолетовых лучах светятся многие вещества, преимущественно органические. Можно наблюдать люминесценцию кожи, ногтей, зубной эмали, молока, яиц, фруктов, жира и различных красителей. В ультрафиолетовых лучах особенно ярко светятся некоторые сорта бумаги и хлопчатобумажные ткани.

Демонстрация: флюоресцирующих жидкостей. Установить набор на столе и направить световой луч на ампулы с жидкостями. При э том можно наблюдать следующее :

1. ЭОЗИН - светится розоватым цветом.

2. РОДАМИН - светится розовато-красным цветом.

3. ФЛУОРЕСЦЕИН - светится желтовато-зеленым цветом.

(Устанавливая экран с черной или белой поверхностями позади набора можно демонстрировать яркость свечения растворов на черном или белом фоне. Меняя источники света или используя, солнечный свет можно продемонстрировать изменение яркости свечения)

ИТОГ: СЛАЙД

Учитель: итак, мы рассмотрели холодные источники света. Все эти источники не дают свет строго определенной длины волны. Совокупность частот или длин волн, которые содержатся в излучении какого-либо вещества, называют спектром испускания их три вида. СЛАЙД

1. Сплошной спектр . СЛАЙД

Демонстрация: наблюдение сплошного спектра солнечного света через призму.

В наблюдаемых спектрах мы видим все цвета радуги, то есть волны всех длин. В спектре нет разрывов и он представляет сплошную, непрерывную разноцветную полосу. Такие спектры называют непрерывными или сплошными. Такой спектр дают тела, находящиеся в твердом или жидком состоянии, а также сильно сжатые газы и также высокотемпературная плазма. Для получения непрерывного спектра нужно нагреть тело до высокой температуры.

2. Линейчатый спектр. СЛАЙД

Интерактивная модель :

Демонстрация: наблюдение линейчатых спектров с помощью спектральных трубок разряженных газов. Учитель: Определите название газа по типу спектра. Что увидели? Как выглядит спектр?

Наличие линейчатого спектра означает, что вещество излучает свет только вполне определенных длин волн (точнее, в определенных очень узких спектральных интервалах). Каждая из линий имеет конечную ширину. Линейчатые спектры дают все вещества в газообразном атомарном состоянии.

3. Полосатый спектр. СЛАЙД

Учитель: Как вы думаете, чем отличаются спектры, которые излучаются атомами от молекулярных? (ответы учащихся) Для наблюдения молекулярных спектров так же, как и для наблюдения линейчатых спектров, обычно используют свечение паров в пламени или свечение газового разряда. С помощью очень хорошего спектрального аппарата можно обнаружить, что каждая полоса представляет собой совокупность большого числа очень тесно расположенных линий, разделённых тёмными промежутками. Это полосатый спектр. В отличие от линейчатых спектров полосатые спектры создаются не атомами, а молекулами, не связанными или слабо связанными друг с другом. ИТОГ: СЛАЙД

Спектры поглощения. СЛАЙД

Наряду с излучением света существует и поглощение. Поглощение света веществом также зависит от длины волны. Если пропускать белый свет сквозь холодный, неизлучающий газ, то на фоне непрерывного спектра источника появляются темные линии. Газ поглощает наиболее интенсивно свет как раз тех длин волн, которые он испускает в сильно нагретом состоянии. Темные линии на фоне непрерывного спектра - это линии поглощения, образующие в спектр поглощения.

ИТОГ: Интерактивная модель: (работа с уч-ся по модели)

Применение: (3 мин) СЛАЙД .

Атомы любого химического элемента дают спектр, не похожий на спектры всех других элементов: они способны излучать строго-определенный набор длин волн.

На этом основан спектральный анализ - метод определения химического состава вещества по его спектру. Подобно отпечаткам пальцев у людей линейчатые спектры имеют неповторимую индивидуальность. Неповторимость узоров на коже пальца помогает часто найти преступника. Точно так же благодаря индивидуальности спектров каждого атома химического элемента, имеется возможность определить химический состав тела. С помощью спектрального анализа можно обнаружить данный элемент в составе сложного вещества, если даже его масса не превышает 10^-10г. Это очень чувствительный метод. С помощью спектрального анализа были открыты многие новые элементы: рубидий, цезий и др.

Металлургия, машиностроение, атомная индустрия.

Учитель: Благодаря сравнительной простоте и универсальности спектральный анализ является основным методом контроля состава вещества в металлургии, машиностроении, атомной индустрии. С помощью спектрального анализа определяют химический состав руд и минералов.

Криминалистика

Учитель: Спектральный анализ широко применяют в криминалистике, для расследования улик, найденных на месте преступления. Также спектральный анализ в криминалистике хорошо помогает определять орудие убийства и вообще раскрывать некоторые частности преступления

Астрофизика.

Астрофизика -раздел физики по определению химического состава звёзд, газовых облаков и т.д. С помощью спектрального анализа узнали химический состав Солнца и звезд, комет. Другие методы анализа здесь вообще невозможны. Оказалось, что звезды состоят из тех же самых химических элементов, которые имеются и на Земле. Любопытно, что гелий первоначально открыли на Солнце и лишь, затем нашли в атмосфере Земли.

V. Закрепление первичных знаний (3 мин)

1)Провести спектральный анализ в-ва.

2) По отрывкам определить вид излучения.

(ответ- электролюминесценция - северное сияние) (ответ - хемилюминесценция)

VI. Самостоятельная работа (контролирующего характера с последующей самопроверкой) (6мин) Тест на два варианта. Фронтальная работа.

Ответы:

1 вариант - 2, 4, 4, 1

2 вариант - 2, 4, 1, 4

Учитель: Сегодня мы с вами рассмотрели излучения, спектры и спектральный анализ. Молекулы и атомы излучают и поглощают свет определённых частот. Спектры эти можно наблюдать с помощью приборов и невооруженным глазом, но существуют также невидимые излучения, которые расположены на шкале ЭМВ.

Индивидуальная работа (сообщения уч-ся) - ИК, УФ, R излучения.

VII. Лабораторная работа «Наблюдение линейчатого и сплошного спектров»

ТБ

VIII. Подведение итогов урока. Рефлексия.

Что узнали нового? Были ли затруднения? Как их устранить?

Домашнее задание (1мин) параграф 80-86,

с-к задач №1621- 1624, №1636-1640