§ 44, §§ 59-65 ( Физика-11. Мякишев г.Я, Буховцев б.Б, Алматы, «Рауан» 1996.),

№ 1061, 1065,1069,1071,1073 (А.П. Рымкевич Физика есептерінің жинағы», Алматы, «Рауан» 1998)

№ 25 сабақ жоспары

1. Сабақтың тақырыбы:Сыртқы фотоэлектрлік эффект.Столетовтің тәжірибелері. Сыртқы фотоэфектінің заңдары.

2. Сағат саны: 2 90 мин (100%)

3. Сабақ түрі: аралас сабақ

4. Сабақтың мақсаты:

• оқыту: жарықтың корпускулалық теориясы бойынша фотоэфектіге түсінік беріп оның заңдары мен техника және ғылымдағы қолдануларын оқушыларға таныстыру.

• тәрбиелік:

• дамыту:

5. Материалды-техникалық жабдықталуы:

а) техникалық құралдар: компьютер, интерактивті тақта

ә) көрнекі және дидактикалық құралдар: демонстрациялық құралдар.

б) оқыту орны: 516 бөлме

6. Әдебиеттер:

• негізгі: 11 класс физика оқулығы (Мякишев Г.Я, Буховцев Б.Б);

Физикадан есептер жинағы (А.П.Рымкевич);

• қосымша:

7. Ұйымдастыру кезеңі: 5 мин(5%)

• Оқушылардың сабаққа қатысуын тексеру.

• Оқушылардың сабаққа дайындығын тексеру.

• Сабақтың мақсаты мен міндеті.

8. Оқушылардың өтілген тақырып бойынша білімін тексеру. 8 мин (9%)

- салыстырмалы теорияның экспериментальдық негіздері

-Эйнштейннің постулаттары .

-массаның жылдамдыққа тәуелділігі.

-масса мен энергияның өзара байланысы.

9. Жаңа сабақты түсіндіру: 23 мин(25%)

ХХ ғасырдың басында квант теориясы шықты, бұл –элементар бөлшектердің және солардан құралған жүйелердің қозғалысымен өзара әсердің теориясы. Жылу шығару заңдылықтарын түсіндіру үшін М.Планк атомдар электромагниттік энергияны үздіксіз шығарып тұрмайды, оны жеке порциялармен – кванттар түрінде шығарады деп болжаған еді. Әр порцияның энергиясы E= һυ, мұндағы һ=6,63*10^-34Дж*с- Планк тұрақтысы, υ-жарық жиілігі.

Планк ашқан жаңалықтан кейін ең жаңа және терең физикалық теория-кванттық теория дами бастады.Барлық микобөлшектерде болатын өзгерістер квант заңдарына бағынады.

Жарық табиғаты жөнінде кванттық ұғымдарды дамытудағы маңызды қадамды. Г.Герц жасаған және орыс физигі А.Г.Столетов мұқият зерттеп тамаша құбылысты қарастырудан басатады. Бұл құбылыс сыртқы және iшкi фотоэффект деп екiге бөлiнедi. Жарық фотондарының әсерiнен заттардан электрондардың ұшып шығу құбылысын сыртқы фотоэффект деп, ал жартылай өткiзгiштер мен диэлектриктерге жарықпен әсер етенде олардың атомдарынан электрондар босанып шығады да, э.қ.к пайда болады, оны iшкi фотоэффект деп атайды.

Столетов тәжрибелері. Мырыш плстинаны электрометрге қосып, оны оң зарядьтап электр доғасыменен жарықтандырады. Бұл кезде электрометр разрядталмауы немесе разрядталу шапшаңдығының өзгермеуі байқалады. Егер пластинаны теріс зарядтап оны электр доғасымен жарықтандырғанда электрометрдің шапшаң разрядталатыны байқалды. Жарық электрондарды плстинаның бетінен ыршытып шығарады.

Бірақ жарық ағынының жолына әдеттегі шыныны қойсақ, қаншалықты интенсивті жарық ағынын жібергенімен, теріс зарядталған плсатина электрондарын жоғалтпайды. Шынының ультракүлгін сәулелерді жұтатыны белгілі болғандықтан, бұл тәжрибеден фотоэффект тудыратын спектрдің ультракүлгін бөлігі деген қорытынды жасауға болады.

Фотоэффект (Столетов) заңдары;

1) Фотоэлектрондардың максимал кинетикалық энергиясы жарық жиілігіне

қарай сызықты түрде артады да, жарықтың интесивтігіне тәуелді болмайды

m ²/2=eU_з; ₍₁₎ мұндағы, U_з -тежеуіш кернеу

2) Жарықтың металл бетінен 1 с ішінде ыршып шығатын электрондардың мөлшері сол уақыт ішінде жұтылатын жарық энергиясына тура пропорционал.

1905 ж. Эйнштейн фотоэлектрондардың кинетикалық энрегиясы мен жарық жиілігі арасындағы байланыс пен электрондардың бөлініп шығуын тек толқын ұзындығы аз жарықпен болуын түсіндіріп береді: жарық энергиясының шығарылған E= һυ порциясы өзінің даралығын жарықтың бұдан кейінгі тарлу процесінде де сақтайды.

Энергияның жұтылған һυ порциясы металдан электрондарды ыршытып шығаратын А жұмысы мен оған берілетін кинетикалық энергияға жұмсалады:

Һυ=А+ m ²/2; (2)- Эйнштейн теңдеуі.

Жарқытың υ жиілігі бір минимал υ_min мәнінен артық болса ғана, кез-келген заттың фотоэффектісі байқалады. Электрондарды металдан, оған кинетикалық энергия берместен, ыршытып шығару үшін, А шығару жұмысы жасалуы тиіс. Ендеше , кванттық эенргиясы бұл жүмасытан артық болуы керек: һυ>А.

Шектік υ_min жиілікті фотоэффектінің қызыл шекарасы деп атайды:

υ_min =А/һ (3)

Шығару жұмысы А заттың тегіне тәуелді. Әр түрлі заттардың қызыл шекарасы әр түрлі болады. Фотоэффект теориясы бойынша істеген жұмыстары үшін Эйнштейн Нобель сыйлығына ие болды.

Жарықтың өзіндік корпускула - толқындық дуализм (екі жақтылық) деп аталатын қасиеті бар.

Жарық сәуле шығаруы және жұтылуы кезінде энергиясы E= һυ болатын бөлшектердің ағынына ұқсас болады. Жарықтың заттармен әсерлескенде, сәуле шығару немесе жұтылу кезінде байқалатын жарықтың қасиеттері корпускулалық деп аталады. Жарық бөлшегігін өзі фотон немесе жарық кванты деген атақ алды. Фотон –тыныштық массасы мен электр зарядынан айырылған, бірақ энергиясы мен импульсі бар элементар бөлшек. Фотон импульсі мына формуламен анықталады:

р=mc= һυ/c=һ/λ (4)

Жарықтың таралу кезінде толқыныдық қасиеттері байқалады. (дисперсия , интерференция, дифракция және поляризация құбылыстары).

Техникада фотоэффект кең түрде қолданылады. Арнаулы приборларда –фотоэлементерде – жарық энергиясы электр энергиясын басқарады немесе электр тогына айналады. Фототэлементтер түрлі «көреген» автоматтарда қолданылады. Күн батерияларының құрылыс фотоэффект құбылысына негізделген.

10. Оқушылардың өз бетінше атқаратын жұмысы: 40 мин(45%)

№ № 1103 - 1115 есептерді шығару түрінде өткізіледі. (А.П. Рымкевич Физика есептерінің жинағы», Алматы, «Рауан» 1998)

11. Жаңа тақырыпты бекіту; 10 мин(10%)

- жарықтың кванттық теориясы;

- жарық кванты және оның энергиясы;

- фотоэффект және оның түрлері;

- фотоэффект заңдары;

- фотоэффектке арналған Эйнштейн теңдеуі;

- фотоэффекттің қызыл шекарасы;

- электронның шығу жұмысы;

- фотоэффекттің қолдануы;

- фотоэлемент.

12. Сабақты қорытындылау. 2 мин (2%)

Оқушылардың білімін бағалау.

13. Үйге тапсырма беру. 2 мин(2%)

§ 66-69, ( Физика-11. Мякишев Г.Я, Буховцев Б.Б, Алматы, «Рауан» 1996);

№ 1105-1111 (П. Рымкевич Физика есептерінің жинағы», Алматы, «Рауан» 1998);

№ 26 сабақ жоспары

1. Сабақтың тақырыбы: Фотондар. Эйнштейннің фотоэффектке арналған теңдеуі.Ішкі фотоэффект,оның ерекшеліктері.Фотоэффектінің техникада қолданылуы.

2. Сағат саны: 2 90 мин (100%)

3. Сабақ түрі: аралас сабақ

4. Сабақтың мақсаты:

• оқыту: жарықтың корпускулалық теориясы бойынша фотоэфектіге түсінік беріп оның заңдары мен техника және ғылымдағы қолдануларын оқушыларға таныстыру.

• тәрбиелік:

• дамыту:

5. Материалды-техникалық жабдықталуы:

а) техникалық құралдар: компьютер, интерактивті тақта

ә) көрнекі және дидактикалық құралдар: демонстрациялық құралдар.

б) оқыту орны: 516 бөлме

6. Әдебиеттер:

• негізгі: 11 класс физика оқулығы (Мякишев Г.Я, Буховцев Б.Б);

Физикадан есептер жинағы (А.П.Рымкевич);

• қосымша:

7. Ұйымдастыру кезеңі: 5 мин(5%)

• Оқушылардың сабаққа қатысуын тексеру.

• Оқушылардың сабаққа дайындығын тексеру.

• Сабақтың мақсаты мен міндеті.

8. Оқушылардың өтілген тақырып бойынша білімін тексеру. 8 мин (9%)

- салыстырмалы теорияның экспериментальдық негіздері

-Эйнштейннің постулаттары .

-массаның жылдамдыққа тәуелділігі.

-масса мен энергияның өзара байланысы.

9. Жаңа сабақты түсіндіру: 23 мин(25%)

ХХ ғасырдың басында квант теориясы шықты, бұл –элементар бөлшектердің және солардан құралған жүйелердің қозғалысымен өзара әсердің теориясы. Жылу шығару заңдылықтарын түсіндіру үшін М.Планк атомдар электромагниттік энергияны үздіксіз шығарып тұрмайды, оны жеке порциялармен – кванттар түрінде шығарады деп болжаған еді. Әр порцияның энергиясы E= һυ, мұндағы һ=6,63*10^-34Дж*с- Планк тұрақтысы, υ-жарық жиілігі.

Планк ашқан жаңалықтан кейін ең жаңа және терең физикалық теория-кванттық теория дами бастады.Барлық микобөлшектерде болатын өзгерістер квант заңдарына бағынады.

Жарық табиғаты жөнінде кванттық ұғымдарды дамытудағы маңызды қадамды. Г.Герц жасаған және орыс физигі А.Г.Столетов мұқият зерттеп тамаша құбылысты қарастырудан басатады. Бұл құбылыс сыртқы және iшкi фотоэффект деп екiге бөлiнедi. Жарық фотондарының әсерiнен заттардан электрондардың ұшып шығу құбылысын сыртқы фотоэффект деп, ал жартылай өткiзгiштер мен диэлектриктерге жарықпен әсер етенде олардың атомдарынан электрондар босанып шығады да, э.қ.к пайда болады, оны iшкi фотоэффект деп атайды.

Столетов тәжрибелері. Мырыш плстинаны электрометрге қосып, оны оң зарядьтап электр доғасыменен жарықтандырады. Бұл кезде электрометр разрядталмауы немесе разрядталу шапшаңдығының өзгермеуі байқалады. Егер пластинаны теріс зарядтап оны электр доғасымен жарықтандырғанда электрометрдің шапшаң разрядталатыны байқалды. Жарық электрондарды плстинаның бетінен ыршытып шығарады.

Бірақ жарық ағынының жолына әдеттегі шыныны қойсақ, қаншалықты интенсивті жарық ағынын жібергенімен, теріс зарядталған плсатина электрондарын жоғалтпайды. Шынының ультракүлгін сәулелерді жұтатыны белгілі болғандықтан, бұл тәжрибеден фотоэффект тудыратын спектрдің ультракүлгін бөлігі деген қорытынды жасауға болады.

Фотоэффект (Столетов) заңдары;

1) Фотоэлектрондардың максимал кинетикалық энергиясы жарық жиілігіне

қарай сызықты түрде артады да, жарықтың интесивтігіне тәуелді болмайды

m ²/2=eU_з; ₍₁₎ мұндағы, U_з -тежеуіш кернеу

2) Жарықтың металл бетінен 1 с ішінде ыршып шығатын электрондардың мөлшері сол уақыт ішінде жұтылатын жарық энергиясына тура пропорционал.

1905 ж. Эйнштейн фотоэлектрондардың кинетикалық энрегиясы мен жарық жиілігі арасындағы байланыс пен электрондардың бөлініп шығуын тек толқын ұзындығы аз жарықпен болуын түсіндіріп береді: жарық энергиясының шығарылған E= һυ порциясы өзінің даралығын жарықтың бұдан кейінгі тарлу процесінде де сақтайды.

Энергияның жұтылған һυ порциясы металдан электрондарды ыршытып шығаратын А жұмысы мен оған берілетін кинетикалық энергияға жұмсалады:

Һυ=А+ m ²/2; (2)- Эйнштейн теңдеуі.

Жарқытың υ жиілігі бір минимал υ_min мәнінен артық болса ғана, кез-келген заттың фотоэффектісі байқалады. Электрондарды металдан, оған кинетикалық энергия берместен, ыршытып шығару үшін, А шығару жұмысы жасалуы тиіс. Ендеше , кванттық эенргиясы бұл жүмасытан артық болуы керек: һυ>А.

Шектік υ_min жиілікті фотоэффектінің қызыл шекарасы деп атайды:

υ_min =А/һ (3)

Шығару жұмысы А заттың тегіне тәуелді. Әр түрлі заттардың қызыл шекарасы әр түрлі болады. Фотоэффект теориясы бойынша істеген жұмыстары үшін Эйнштейн Нобель сыйлығына ие болды.

Жарықтың өзіндік корпускула - толқындық дуализм (екі жақтылық) деп аталатын қасиеті бар.

Жарық сәуле шығаруы және жұтылуы кезінде энергиясы E= һυ болатын бөлшектердің ағынына ұқсас болады. Жарықтың заттармен әсерлескенде, сәуле шығару немесе жұтылу кезінде байқалатын жарықтың қасиеттері корпускулалық деп аталады. Жарық бөлшегігін өзі фотон немесе жарық кванты деген атақ алды. Фотон –тыныштық массасы мен электр зарядынан айырылған, бірақ энергиясы мен импульсі бар элементар бөлшек. Фотон импульсі мына формуламен анықталады:

р=mc= һυ/c=һ/λ (4)

Жарықтың таралу кезінде толқыныдық қасиеттері байқалады. (дисперсия , интерференция, дифракция және поляризация құбылыстары).

Техникада фотоэффект кең түрде қолданылады. Арнаулы приборларда –фотоэлементерде – жарық энергиясы электр энергиясын басқарады немесе электр тогына айналады. Фототэлементтер түрлі «көреген» автоматтарда қолданылады. Күн батерияларының құрылыс фотоэффект құбылысына негізделген.

10. Оқушылардың өз бетінше атқаратын жұмысы: 40 мин(45%)

№ № 1103 - 1115 есептерді шығару түрінде өткізіледі. (А.П. Рымкевич Физика есептерінің жинағы», Алматы, «Рауан» 1998)

11. Жаңа тақырыпты бекіту; 10 мин(10%)

- жарықтың кванттық теориясы;

- жарық кванты және оның энергиясы;

- фотоэффект және оның түрлері;

- фотоэффект заңдары;

- фотоэффектке арналған Эйнштейн теңдеуі;

- фотоэффекттің қызыл шекарасы;

- электронның шығу жұмысы;

- фотоэффекттің қолдануы;

- фотоэлемент.

12. Сабақты қорытындылау. 2 мин (2%)

Оқушылардың білімін бағалау.

13. Үйге тапсырма беру. 2 мин(2%)

§ 66-69, ( Физика-11. Мякишев Г.Я, Буховцев Б.Б, Алматы, «Рауан» 1996);

№ 1105-1111 (П. Рымкевич Физика есептерінің жинағы», Алматы, «Рауан» 1998);

№ 28 сабақ жоспары

1. Сабақтың тақырыбы: Жарық қысымы. Лебедевтің тәжірибелері. Жарықтың химиялық әсерлері мен оны пайдалануы*. Фотосинтез туралы түсінік.

2. Сағат саны: 2 90 мин (100%)

3. Сабақтың түрі: аралас сабақ

4. Сабақтың мақсаты:

• оқыту:Жарықтың қысымы мен химиялық әсерін кванттық теориясы тұрғысы бойынша түсіндіру.

• тәрбиелік:

• дамыту:

5. Материалды-техникалық жабдықталуы:

а) техникалық құралдар: компьютер, интерактивті тақта

ә) көрнекі және дидактикалық құралдар: демонстрациялық құралдар.

б) оқыту орны: 516 бөлме

6. Әдебиеттер:

• негізгі: 11 класс физика оқулығы (Мякишев Г.Я, Буховцев Б.Б);

Физикадан есептер жинағы (А.П.Рымкевич);

• қосымша:

7. Ұйымдастыру кезеңі: 5 мин(5%)

• Оқушылардың сабаққа қатысуын тексеру.

• Оқушылардың сабаққа дайындығын тексеру.

• Сабақтың мақсаты мен міндеті.

8. Оқушылардың өтілген тақырып бойынша білімін тексеру. 8 мин (9%)

- салыстырмалы теорияның экспериментальдық негіздері

-Эйнштейннің постулаттары .

-массаның жылдамдыққа тәуелділігі.

-масса мен энергияның өзара байланысы.

9. Жаңа сабақты түсіндіру: 23 мин(25%)

Денелердің жарықты жұтуынан әр түрлі құбылыстар туындауы мүмкін, яғни жарық эергияға ие болады. Денеге жарықтың түсуінен қысым пайда болады.

Максвелл жарықтың электромагниттік теориясы бойынша жарық таралу бағытында кездесетін тосқаулдарға кысым көрсететінін алдын ала болжап айткан болатын.19-шы ғасырдың 70-ші жылдары ағылшын ғалымы Максвелл ең алғаш рет жарық қысымының пайда болуын дәлелдеді. Толқынның электр өрісінің әсерінен денедегі электрондар тербеліс жасайды. Электр тогы пайда болады. Бұл ток электр өрісі кернеулігінің бойымен бағытталады. Реттелген қозғалыстағы электрондарға магнит өрісі тарапынан Лоренц күші толқынының таралу бағытына қарай әсер етеді. Осы күш жарық қысымының күші деп аталады.

Жарықтың қысымы өте аз. Ашық күндері бір шаршы метрге не бары 410^-6 Н күш әсер етеді. Ол кезде оны өлшеу қиын еді.

1900 ж П.Н. Лебедев жарық қысымын өлшеп Максвеллдің теориясының дұрыстығын дәлелдеді.

Лебедевтің приборы жіңішке шыны қылға ілінген өте жеңіл стерженьнен тұрады, оған жеңіл қанатшалар жапыстырылған. Прибор ауасы сорылып алынған ыдыстың ішіне тұтас орналастырылған. Қанатшалардың бір беті қара түс, екіншісі ақ түспен боялған. Қара түс, өзіне түскен жарықты жұтады, ал ақ түс - шағылдырады. Жарық фотондары қанатшалардан шағылғанда үлкен импульс береді. Қысымның шамасы туралы, жіптің шиыршықталу бұрышы бойынша сөз етуге болады. Араға 3-жыл салып Лебедев бұдан-да нәзік эксперементті жүзеге асырды: Жарықтың газдарға түсетін қысымын өлшеді.

Әдеттегі тыныштық массасы бар заттың бөлшектері сияқты, фотондардың импульсі бар. Ол өздерін жұтқан денеге өз импульсін береді, демек күшпен әсер етеді.

Температурасы бірнеше ондаған миллион градус жұлдыздардың ішінде электромагниттік толқын шығарудың қысымы аса зор шамаға жетуі мүмкін.

Жеке молекулалар жарық энергиясын порциялар - кванттар түрінде жұтады. Көрінетін жарықпен ультракүлгін сәулелер шығару жағдайында бұл энергия көптеген молекулаларды ыдырату үшін жеткілікті. Заттарда жарық энергияларының жұтылуы осы заттарда әр түрлі химиялық реациялардың пайда болуына алып келеді. Бұл реакция фотохимиялық реакция деп аталады.

Молекулалардың кез-келген түрленуі – химиялық процесс. Күн сәулесінің әсерінен матаның оңуы және күнге тотығуы - бұлар жарықтың химиялық әсерінің мысалдары. Ағаштар мен шөптің жасыл жапырақтарында, қылқан жапырақтылардың қылқандарында, тағы басқа көптеген микрооганизмдерде жарықтың әсерінен аса маңызды химиялық реакциялар жүреді. Күннің әсерінен жасыл жапырақтарда жердегі барлық тіршілік үшін қажетті процестер жүреді. Олар бізге қорек береді, сондай-ақ бізге дем алу оттегін береді. Көміртегі тізбегіне жерден тамыр арқылы алынатын басқа элементтер атомын біріктіре отырып, өсімдіктер адаммен жануарлар үшін қорек-белоктардың, майдың және көміртегінің молекулаларын құрастырады. Осының бәрі күн сәулелері энергиясының есебінен болады. Химиялық реакцияның рольінің қандай екенін сутегі мен хлолрдың әсерлесуінен жақсы көруге болады. Бұл газдардың қараңғыда әсерлеспейтіні химия курсынан белгілі. Бұл газдардың арласуы ұзақ уақыт бойы өзгеріссіз анықталмай қалады. Бірақ қысқа уақытты жарықталудан бранды реакция жарылысы болады. ?

Жарықтың химиялық әсеріне сондай-ақ, фотосурет негізделген. Фотопластинаның сезгіш қабаты желатинге енгізілген брмды күмістің (AgBr) майда кристалдарынан турады. Кристалдарға жарық кванттары түскенде электрондар бромның кейбір иондарынан бөлініп кетеді. Бұл электрондарды күмістің иондары қармап алады да, кристалдарда шағын мөлшерде күмістің бейтарап атомдары пайда болады. Бірақ осы процестің есебінен бөлініп шыққан металл күйдегі күмістің мөлшері аз.

Шындығында, фотопластинаның (немесе фотопленканың) уақыт өтуіне байланысты жарықтан аз да болса қараятынын байқауға болады. Бұл қараю металл күмістің пайда болуынан туған. Жарықтың әсерімен объектінің фотопластинада пайда болған кескінін жасырын деп айтады. Пластинаны өңдеуге бірінші операция айқындау болып табылады. Пластина гидрохинның, метолдың немесе басқа заттардың ерітіндісіне батырылады, олардың әсерінен бромды күмістің жеке молекулалары ыдыраған барлық кристалдарынан металл күміс бөлініп шығады. Пластинада объектінің негатив кескіні пайда болады, онда объектінің жарық жерлері қараңғы және қараңғы жерлері керіснше жарық болады.

Бұдан кейінгі операция – бекіту – мұнда бромды күмістің қалған кристалдары ерітіледі де, жуылады. Осының салдарынан пластина жарық сезгіш болмай қалады. Бекіту үшін пластинаны гидросульфиттің ерітіндісіне батырады. Суға жуған соң негатив негатив дайын болады.

Оны жарық сезгіш қабатпен қапталған фотоқағаздың үстіне орналастырып, жарықтандырып және жоғарыда көрсетілгендей, химиялық өңдеу жасаған соң, позитив кескін шығарып алады. Енді позитивте жарық және қараңғы реңктердің таралуы дұрыс (айналдырылмаған) болады.

Қазіргі техниканың арқасында тек күндізгі жарықта ғана емес, сондай-ақ түнде инфрақызыл сәулелерде, фотосуретке түсіру мүмкін болады.

10. Оқушылардың өз бетінше атқаратын жұмысы: 40 мин(45%)

№№1139,1126,1125,1122 есептерді шығару түрінде өткізіледі.(А.П. Рымевич, физика есептрінің жинағы, Алматы, «Рауан», 1998);

Өзіндік жұмысқа арналған тапсырмалар 1-10.

11. Жаңа тақырыпты бекіту; 10 мин(10%)

-жарық қысымы ;

-жарықтың химиялық әсері;

-фотосинтез туралы түсінік;

- жарықтың корпускулалық –толқындық табиғаты

12. Сабақты қорытындылау. 2 мин (2%)

Оқушылардың білімін бағалау.

13. Үйге тапсырма беру. 2 мин(2%)

§§ 70,71 ( Физика-11. Мякишев Г.Я, Буховцев Б.Б, Алматы, «Рауан» 1996);

№1138- 1145 (А.П.Рымкевич, физика есептрінің жинағы, Алматы, «Рауан», 1998);

№ 29 сабақ жоспары

1. Сабақтың тақырыбы: Атомның құрылысы. Резерфордтың тәжірибелері. Бор постулаттары. Атомдағы энергетикалық деңгейлер.Атомның энергияны сәулелендіруі және жұтуы.Кванттық генераторлар.

2. Сағат саны: 2 90 мин (100%)

3. Сабақ түрі: аралас сабақ

4. Сабақтың мақсаты:

• оқыту:Оқушыларды атом құрылысының ашылуымен таныстыра отырып,Бордың кванттық постулаттарын түсіндіру.

• тәрбиелік:

• дамыту:

5. Материалды-техникалық жабдықталуы:

а) техникалық құралдар: компьютер, интерактивті тақта

ә) көрнекі және дидактикалық құралдар: демонстрациялық құралдар.

б) оқыту орны: 516 бөлме

6. Әдебиеттер:

• негізгі: 11 класс физика оқулығы (Мякишев Г.Я, Буховцев Б.Б);

Физикадан есептер жинағы (А.П.Рымкевич);

• қосымша:

7. Ұйымдастыру кезеңі: 5 мин(5%)

• Оқушылардың сабаққа қатысуын тексеру.

• Оқушылардың сабаққа дайындығын тексеру.

• Сабақтың мақсаты мен міндеті.

8. Оқушылардың өтілген тақырып бойынша білімін тексеру. 8 мин (9%)

-жарық қысымы ;

-жарықтың химиялық әсері;

-фотосинтез туралы түсінік;

- жарықтың корпускулалық –толқындық табиғаты;

9. Жаңа сабақты түсіндіру: 23 мин(25%)

Барлық заттар бөлiнбейтiн аса ұсақ бөлшектерден – атомдардан тұрады деген ұғым ерте қалыптасқан болатын. Егер атом шындығында заттың бөлiнбейтiн алғашқы кiрпiштерi болса табиғаттағы кездесетiн сан алуан заттарға сан алуан атомдар сәйкес қойылуы тиiс. Бұлай болуы бiр жағынан күмән туғызады. Физика ғылымының дамуы барысында ХIХ ғасырдың аяғына қарата атомның қасиеттерiне байланысты жаңа тәжiрибелiк деректер жинала бастады. Мысалы М.Фарадей 1833 жылы электролиз құбылысын зерттеу барысында электролит ертiндiлерiндегi ток иондардың реттелген қозғалысы екенiн анықтады. Ал 1897 жылы Дж.Томсон сиретiлген газдардағы электр разрядын зерттеу барысында қыздырылған немесе ультракүлгiн жарықпен сәулелендiрiлген кез-келген химиялық элементтiң атомы өзiнен терiс зарядталған бөлшектердi шығатынын анықтады. Осылай алғашқы элементар бөлшек – электрон ашылды. Атом құрлысының күрделiлiгiне нұсқайтын тағы бiр бұлтартпас факт 1869 жылы орыс ғалымы Д.И.Менделеев ашқан химиядық элементтердiң периодтылық заңы. Атомдық масса өскен кезде элементтердiң қасиеттерiнiң қайталануын атомның құрамына кiретiн бөлшектердiң саны өскен кезде оның iшкi құрылымының қандай да бiр ерекшелiгiнiң қайталануымен түсiндiруге болатындай.

1.1 – сурет

Атомды күрделi жүйе деп ұйғарып, оның алғашқы моделiн ұсынған ғалым – Дж.Томсон. Томсон моделi бойынша атом дегенiмiз радиусы шамамен 10^-10 м болатын шар. Бұл шардың бүкiл көлемi оң зарядталған, ал терiс зарядталған электрондар оның iшiнде су тамшысының iшiнде жүзiп жүрген түйiршiктер тәрiздi қозғалып жүредi (1.1 - сурет) . Томсон моделi атомның бiрқатар қарапайым қасиеттерiн сәттi түсiндiргенiмен көп жағдайда қиыншылыққа тiрелетiн.

1.2 - сурет

Осы тұрғыдан атом құпиясына тереңiрек үңiлiп, оның жаңа бiр моделiн ұсынған ғалым ағылшын оқымыстысы Э.Резерфорд болатын. Ол өз тәжiрибелерiнде аса шапшаң α-бөлшектер жұқа алтын фольгадан шашыраған кездегi бұрыштық таралуын зерттей келе атомның планетарлық моделi деп аталатын моделiн ұсынды. Резерфордтың бұл моделi бойынша атомдағы оң зарядтар Томсон моделiндегiдей бүкiл көлемде таралмай, керiсiнше, оның орталығында жинақталады. Оны атом ядросы деп атайды. Ал электрондар болса Күн жүйесiндегi планеталар тәрiздi ядроны айнала қозғалып жүредi (1.2 - сурет). Электрондардың массасы аса аз болғандықтан атомның бүкiлдей дерлiк массасы ядрода шоғырланған. Ядроның өлшемi атомның өлшемiмен салыстырғанда шамамен 10⁵ еседей кiшi.

АТОМ ЯДРО ПРОТОН

Радиоактивті препарат, мысалы, радий жіңішке саңлау жасалған, қорғасын цилиндр 1 ішіне орналастырылған. Саңылаудан шығарылған α-бөлшектер шоғы зертелетін материалдың (алтын, мыс т.б.) жұқа фольгасына 2 түсіріледі. α -бөлшектер фольгадан шашырап өтіп күңіртті мырыш жағылған жартылай мөлдір экрнға 3 түседі. Экранға түскен әрбір бөлшек экранда жарқыл шығарады (сцинтилляция), оның микроскоп 4 арқылы бақылауға болады. Осы құрылғылардың бәрі ауасы шығарылған ыдыс ішіне ораналасады.

α-бөлшектер дің ауытқуларын зерттей отырып олардың біразы (шамамен екі мыңнан бірі) 90⁰-тан артық бұрышқа ауытқитынын байқады. Олардың максимал тебілу күші Кулон заңы бойынша анықталады.

F_max= q_αq / 4πε₀R² ; q_α - α-бөлшектің заряды

q_α=2|е| ; q – атомның оң заряды.

R- атом радиусы; ε₀- электр тұрақтысы

Резерфорд мұнда, атомның оң заряды мен массасы кеңістігін өте кішкентай жеріне шоғырланған болса ғана α-бөлшектердың тебілуі мүмкін екенін түсінген болатын. Сөйтіп Резерфорд атомның түгелдей дерлік массасымен барлық оң заряды шоғырланған кішкентай дене идеясына – атом ядросы идеясына келеді. Ол ядроның өлшемдерін есептеді, Dя≈10^-12-10^-13 см (әр түрлі ядролардың диаметрі түрліше болады) D_ат ≈(10-100 мың)Dя

Ядроның заряды химиялық элементтің Менделеев кесетесіндегі реттік нөмірімен электрон зарядының модулі екеуінің көбейтінідісіне тең болады. Атом ішіндегі электронның саны мен ядроның заряды реттік нөмірге тең болады.

Қалыпты жағдайда атом –бейтарап бөлшек.

Сутегі атомының ядросын айнала тек бір ғана электрон қозғалады. Сутегі атомының ядросының модулі бойынша электронның тең оң заряды бар, ал массасы электронның массасынан шамалы 1836,1 есе көп. Бұл ядро протон деген атақ алып элементар бөлшек ретінде қарастырыла басатады.

Атомның ядролық моделi α-бөлшектердiң жұқа алтын фольгадан шашырауын дұрыс түсiндiргенiмен екiншi жағынан басқа қиындыққа жолықты. Оның мәнiсi мынада болатын. Классикалық электродинамика заңдары тұрғысынан атомның планетарлық моделi тәрiздес жүйелер орнықты болмауы тиiс едi. Себебi, электрон ядроны айнала үдей қозғалатын болғандықтан өзiнен электромагниттiк сәуле шығаруы тиiс. Ал бұлай сәуле шашу оның энергиясын кемiтедi де соның салдарынан электронның айналу радиусы бiрте-бiрте кемiп, түбiнде ол ядроға құлап түсуi тиiс болатын. Бiрақ тәжiрибе бұған мүлдем керi нәтиже бередi. Атом орнықты жүйе және ол қозбаған күйде болса өзiнен ешқандай да сәуле шығармайды.

Теория мен тәжiрибенiң арасындағы осындай қарама-қайшылықты шешу жолында ғалымдарға бiраз тер төгуге тура келдi. Бұл бағыттағы зерттеулер барысында алғашқы елерлiктей табысқа дат ғалымы Нильс Бор жеттi. Ол классикалық физиканың атомдық жүйеге қатысты барлық көзқарастарын қайта қарай келiп, оның атомдарға қатысты жаңа тәжiрибелiк деректердi түсiндiруде дәрменсiз екенiне көзi жеттi. Бұл жерде классикалық физика ұғымдарының ауқымынан тысқары шығу қажет болатын. Нильс Бор 1913 жылы солай жасады да, ол атомның жарықты шығаруы мен жұтуы жөнiндегi өзiнiң түсiнiгiн мынадай екi постулат түрiнде тұжырымдады :

1. Атомдар, тек стационарлық күйлер деп аталатын қандай да бiр күйлерде ғана бола алады. Бұл күйдегi электрондар ядроны айнала үдей қозғалғанымен өзiнен сәуле шығармайды.

2. Сәуле шығару немесе жұту тек бiр стационарлық күйден екiншi стационарлық күйге өткен кезде ғана болады. Ал шығарылған немесе жұтылған сәуленiң жиiлiгi мына шарттан анықталады

hv=E_n- E_m (1)

Мұндағы E_n және E_m осы стационар күйлердiң энергиясы, ал h – Планк тұрақтысы.

Атомдардың энергетикалық күйлерiн энергия деңгейлерi арқылы белгiлеп, сәуле шығару және жұту үрдiстерiн көрнектi түрде көрсету ыңғайлы.

Бордың постулаттарына сүйене отырып, Бальмер формуласын шығаруға болады (2)

Мұндағы, R_H = Ридберг тұрақтысы.

Сутегi атомы үшiн есептелген спектрлердiң тәжiрибе нәтижесiмен сәйкес келуi Бор теориясының үлкен табысы едi. Бiрақ бұл әлi де стационар күйлердiң болатындығының, атом энергиясының квантталатынының айқын дәлелi еместiн. Атомның энергетикалық күйiнiң дискреттi болатынын алғаш рет дәлелдеген тәжiрибе – Дж.Франк және Г.Герц тәжiрибесi. 1913 жылы орындалған бұл тәжiрибеде электрондардың сынап атомынан шашырауы зерттелген болатын.

Сутегі шығаратын сызықтық спектрдің барлық жиіліктері үшін Бор теориясы дұрыс мәндер береді. Сонымен қатар, ол сутегі атомының радиусы мен оның иондау энергиясын теория жүзінде анықтауға мүмкіндік береді.

Алайда Бор теориясы логикалық тұрғыдан жүйелі болмады. Оның негізде күрделірек атомдардың сандық теориясын жасау мүмкін болмады. Кванттық түсініктерді енгізу механика мен электординамиканы радикалды қайта құруды талап етті. Мұндай қайта құру біздің ғасырымыздың 20-жылдарында жүзеге асырылады. Кванттық механика және кванттық электродинамика құрылды.

ХХ ғасырдың екiншi жартысындағы физиканың iрi табыстарының бiрi оптикалық кванттық генератор, немесе басқаша айтқанда лазердiң ойлап табылуы. "Лазер" деген сөз ағылшынның "Light Amplificatoin by Stimulated Emission of Radiation" деген сөйлемiнiң алғашқы әрiптерiнен алынған (LASER). Бұл "мәжбүрленген сәуле шашудың көмегiмен жарықты күшейту" дегендi бiлдiредi. Мәжбүрленген сәуле шығару үрдiсi лазелердiң физикалық негiзi болып табылады. Атомдардағы электрондардың бiр деңгейден екiншi деңгейге еркiн өткен кездегi сәуле шығаруын өз еркiмен немесе спонтанды сәуле шығару деп атайды. Атомдар бұл жағдайда сәуленi бiр-бiрiнен тәуелсiз шығаратын болғандықтан ол сәуле толқындары когеренттi болмайды. 1916 жылы А.Эйнштейн, атом электрондарының жоғарғы деңгейден төменгi деңгейге өте отырып өзiнен сәуле шығаруы бұл атомға сырттан әсер ететiн электромагниттiк өрiстiң әсерiнен де болу мүмкiндiгiн болжады. Мұндай сәуле шығаруды мәжбүрленген немесе индуцирленген сәуле шығару деп атайды. Егер сыртқы өрiстiң жиiлiгi қозған атомның өзiндiк жиiлiгiмен сәйкес келсе, онда резонанстық эффекттiң салдарынан мәжбүрленген сәуле шығарудың ықтималдылығы күрт өседi. Яғни, жиiлiгi қозған атомның өзiндiк жиiлiгiмен дәл келетiн фотон осы атомның электронымен әсерлескен кезде ол атом қозған күйден төменгi энергетикалық күйге өтедi де бiр фотонның қасында жиiлiгi тура сондай екiншi фотон пайда болады. Бұл үрдiс бұдан әрi басқа атомдармен де қайталанып тасқынды түрде өтедi де жарық күрт күшейедi. Бұл жөнiнде мына жерден қарап көруге болады.

7.5 – сурет

Әдетте жарық зат арқылы өткен кезде заттағы негiзгi күйде тұрған атомдар жарықты жұтады да, қозған атомдар өзiнен мәжбүрленген сәуле шығарады. Сондықтан жарық зат арқылы өткен кезде күшею үшiн заттағы атомдардың тең жартысынан көбi қозған күйде болуы тиiс. Заттардың мұндай күйi - деңгейлерi инверсиялы қоныстанған күй деп аталады (inversio – латынша «төңкерiлген» деген ұғымды бiлдiредi). Атомдар әдетте қозған күйде өте аз, 10^-9 – 10^-7 с уақыт ғана болатындықтан деңгейлерi инверсиялы қоныстанған күйлердi алу оңай шаруа емес. Бiрақ кейбiр атомдардың қозған күйде ұзақ, шамамен 10^-3 с бола алатын күйлерi болады. Ондай күйлердi метатұрақты күйлер деп атайды. Осындай метатұрақты күйлерi бар заттарды жарықты күшейтуге қолданады. Алғашқы лазерлер ретiнде рубиннiң кристаллдары пайдаланылды. Ондағы атомдарды қоздыру үшiн рубин бiлiктi сыртынан импульстi түрде жұмыс iстейтiн, спираль шаммен орады. Шам жарқ етiп жанған кездегi шыққан энергияны рубин атомдары жұтып, метатұрақты күйлерге өтедi. Атомдарды бұлай қоздыру оларды үрлеу деп аталады. Бүкiл қозған атомдардың сәуле шығаруы бар болғаны 10^-8 – 10^-10 с уақытқа созылады. Осы кездегi жарық сәулесiнiң қуаты өте үлкен 10⁹ Вт-қа дейiн жетуi мүмкiн. Бұл үлкен электростанциялардың қуатынан да үлкен. Лазер сәулесiнiң негiзгi қасиеттерi оның аса жоғарғы монохроматтылығы, шашырамайтын сәуле түрiнде алу мүмкiндiгi және аса қуаттылығы. Бүгiнгi күнде кристаллдардағы лазерден өзгеше, газдағы және сұйықтардағы (бояғыштардағы) лазерлер жасалған. Бояғыштағы лазерлердiң ерекшелiгi, олардың шығаратын сәулелерiнiң жиiлiгiн кең ауқымда өзгертудiң мүмкiндiгi бар. Лазерлер бүгiнгi күнде сан алуан салада қолданылады. Олар заттарды өңдеу, медицина және голография. Монохроматты когеренттi лазерлiк сәуленiң көмегiмен волоконды оптикада кабельдiк, телефондық және теледидарлық байланысты жүзеге асыруға болады. Тасымалдаушы жиiлiктiң аса жоғары (10¹³ – 10¹⁴ Гц) болуы бiр жарыққұбыры арқылы миллиардқа дейiнгi музыкалық хабарды немесе миллионға дейiнгi телехабарды бiрмезгiлде тасымалдауға мүмкiндiк бередi. Бұл күндерi лазерлiк термоядролық синтездi жүзеге асыру мүмкiндiктерi зерттелуде. Жарық шығарудың кванттық теориясы негізінде радиотолқындардың кванттық генераторлары және көрінетін жарық генраторлар- лазерлер жасалып шығарылды. Лазерлер аса қуатты когренттік сәулелер шығарады. Лазердің шығарған сәулелері ғылым мен техниканың әр түрлі салаларында кең түрде қолданыс тауып отыр.

10. Оқушылардың өз бетінше атқаратын жұмысы: 40 мин(45%)

№1138- 1145 (А.П.Рымкевич, физика есептрінің жинағы, Алматы, «Рауан», 1998);№№1140-1149 есептерді шығару түрінде өткізіледі.(А.П. Рымевич, физика есептрінің жинағы, Алматы, «Рауан», 1998);

Өзіндік жұмысқа арналған тапсырмалар 1-10.

11. Жаңа тақырыпты бекіту; 10 мин(10%)

- атомның құрылысы;

- атомның алғашқы моделі;

- Резерфордтың атомдық моделі;

- атом ядросы;

- электрон саны және ядро заряды;

- Бор постулаттары;

12. Сабақты қорытындылау. 2 мин (2%)

Оқушылардың білімін бағалау.

13. Үйге тапсырма беру. 2 мин(2%)

§§ 75-76 ( Физика-11. Мякишев Г.Я, Буховцев Б.Б, Алматы, «Рауан», 1996),

№1151- 1153 (А.П.Рымкевич, физика есептрінің жинағы, Алматы, «Рауан», 1996).

№ 31 сабақ жоспары

1. Сабақтың тақырыбы:Радиоактивтілік α, β және γ – сәулеленулер. Радиоактивтік ыдырау заңы. Радиоактивті сәулелердің биологиялық әсері.

2. Сағат саны: 2 90 мин (100%)

3. Сабақтың түрі: аралас сабақ

4. Сабақтың мақсаты:

• оқыту: Оқушыларды атом ядросының құрылымын радиоактивтік,изотоптар,ядролық күштер және сол сияқты ұғымдар негізіне сүйене отырып,түсіндіру.

• тәрбиелік:

• дамыту:

5. Материалды-техникалық жабдықталуы:

а) техникалық құралдар: компьютер, интерактивті тақта

ә) көрнекі және дидактикалық құралдар: демонстрациялық құралдар.

б) оқыту орны: 516 бөлме

6. Әдебиеттер:

• негізгі: 11 класс физика оқулығы (Мякишев Г.Я, Буховцев Б.Б);

Физикадан есептер жинағы (А.П.Рымкевич);

• қосымша:

7. Ұйымдастыру кезеңі: 5 мин(5%)

• Оқушылардың сабаққа қатысуын тексеру.

• Оқушылардың сабаққа дайындығын тексеру.

• Сабақтың мақсаты мен міндеті.

8. Оқушылардың өтілген тақырып бойынша білімін тексеру. 8 мин (9%)

- атомның құрылысы;

- атомның алғашқы моделі;

- Резерфордтың атомдық моделі;

- атом ядросы;

- электрон саны және ядро заряды;

- Бор постулаттары;

9. Жаңа сабақты түсіндіру: 23 мин(25%)

1896 жылы Француз физигі А.Беккерель алдын ала Күн жарығынан сәулелендірілген заттардың соңыннан сәуле шығаруын зерттеумен шұғылдана жүріп, кездейсоқ заттардың радиоактивтілік құбылысын ашты. Мұндай заттарға, мысалы, Беккерель эксперимент жүргізген уран тұздары жатады. Оның ойында мынадай сұрақ пайда болды: уран тұздарын сәулелендіргеннен кейін көрінетін жарықпен қатар рентген сәулесі де пайда болмай ма екен? Беккерель фотопластинаны тығыз қара қағазға орап, үстіне уран тұзының қиыршықтарын сеуіп, ашық Күн сәулесіне қойды. Айқындағанан кейін пластинаның тұз жатқан бөліктері қарайғанын көрген. Ендеше, уран рентген сәулесі сияқты, мөлдір емес денелерден өтіп, фотопластинаға әсер ететін белгісіз сәуле шығарады екен. Беккерель бұл сәуле шығару Күнсәулелерінің әсерінен пайда болады деп ойлады. Бірақ ауа райы бұлтты болғандықтан, бір күні кезекті тәжрибені өткізу сәті түспеді де, Беккерель үсітіне уранның тұзы себілген мыс крест жатқан плстинаны үстелдің суырмасына салып қойған. Екі күн өткен соң плстинаны алып айқындаған кезде , онда крестің айқын көлеңкесі түрінде дақ пайда болғанын байқаған.

Бұл –уран тұздарының сыртқы факторлардың әсерінсіз –ақ өздігінен белгісіз сәуле шығаратынын көрсетеді. Қауырт зертулер басталды.

Кеішпей Беккерель, уран тұздарының шығарған сәулесі, рентген сәулелері сияқты, ауаны иондайтын, соның салдарынан электорскоп разрядталатынын байқаған.

Сонымен бірге ол мынадай маңызды фактыны анықтады: сәуле шығарудың интенсивтігі тек препараттағы уранның мөлшерімен анықталады.

1898 жылы францияда Мария Складовская-Кюри және басқа да ғалымдар торийдің сәуле шығаратынын байқаған. Бұдан әрі жаңа элементтерді іздеуде негізгі күш салған Мария Складовская –Кюри мен оның ері Пьер Кюри болды және олар мынадай жаңа элементерді ашты: полоний (Польша) және радий (сәулелі).

XIX ғасырдың аяғында реттік номері 83-тен жоғары химиялық элементтердің бәрі де радиоактивті болатындығы анықталды.

Радиоактивтілік – кейбір өздігінен сәуле шығаруы.

Радиоактивтік табиғатын зертеумен Беккерель, ерлі- зайыпты Кюрилер және Резерфорд айналысты. Магнит өрісінде радиоактивті шоқ үш топқа бөлінген:

1) α-сәулелену- гелий атомы ядросының ағыны,

m α=8000 m_c , q α=2|e|;

2) β-сәулелену –электрондар ағыны;

3) λ- сәулелену – кіші ұзындықтағы 10^-10-10^-13 м элетромагинттік толқындар.

Ядролардың түрленуі тұңғыш рет Содди тұжырымдаған ығысу ережесі деп аталатын ережеге бағынады:

^MX →^M-2 Y+ ⁴He α-ыдырау; (1)

^MX →^M-2 Y+ ⁰ e β--ыдырау; (2)

Λ-ыдырау зарядты өзгертпейді, ядроның массасы болмашы аз өзгереді.

Радиоактивті ыдырау заңы: әрбір радиоактивті зат үшін белгілі бір уақыт интервалы бар, сол уақыт ішінде оның активтігі екі есе кемиді. Бұл интервал жартылай ыдрау периоды деп аталады.

Жартылай ыдырау периоды Т- бұл қолда бар радиоактивті атомдар санының жартысы ыдырайтын уақыт.

N=N_O2 (3)

1919 ж Резерфорд 1-ші рет ядроның жасанды түрленуін іске асырды, яғни оларды α- бөлшектермен соқылау арқыл.

1932 жылы Резерфордтың шәкірті ағылшын физигі Д.Чедвиг жаңа э леметар бөлшек - нейторнды ашты. Нейтрон заряды 0-ге тең , ал массасы шамамен пратон массасына тең, m_n=18386,6 m_e. Чедвигтің тәжрибелерінде нейтрон ашылғаннан соң іле шала 1932 жылы бұрынға Кеңес физигі Д. Иваненко мен неміс ғалымы В.Гейзенберг ядроның пратон – нейтронды моделін ұсынды.

Протон-нейтронды моделге сәйкес ядролар екі сортты элементар бөлшектерден: протондар мен нейтрондардан тұрады (нуклондар).

Ядродағы протондардың Z саны мен нейтрондардың N санының қосындысын масалақ сан деп атап, А әрпімен белгілейді:

A=Z+N (4)

Изотоптар дегеніміз –ядродағы протондар саны. Z бірдей шамада, бірақ массалық сандары А түрліше, яғни нейтрондар саны N түрліше ядролар болып келеді. Олар химиялық қасиеті жағынан бірдей, бірақ түрліше радиоактивті қасиетке ие. Изотоптардың атом ядроларының зарядтары бірдей, бірақ массалары түрліше. Қазіргі кезде барлық химиялық элементердің изотоптары бар екендігі анықталған. Мысалы, сутегінің екі изотобы бар: дейтерий, тритий.

Ядролық бөлшектердің протондар мен нейтрондардың арасында ерекше күштер әсер етеді, оларды ядролық күштер деп аталады. Бұл табиғатта кездесетін күштердің ең қуаттысы. Содықтан ядролық бөлшектердің өзара әсерін көбнесе күшті өзара әсерлер деп атайды.

Ядроның байланыс энергиясы дегеніміз-ядроны түгелімен жеке нуклондарға ыдратушы қажет энергия.

E=mc² ; (5) M_я<Zm_p+Nm_n ; (6) ∆M=Zm_p+ Nm_n - M_я (7)

∆M- массалар ақауы, E_бай=∆Mс² (8)

Меншікті байланыс энергиясы деп- ядроның бір нуклонына сәйкес келетін байланыс энергиясын айтады.

10. Оқушылардың өз бетінше атқаратын жұмысы: 40 мин(45%)

№№1160-1176 есептерді шығару түрінде өткізіледі.(А.П. Рымевич, физика есептрінің жинағы, Алматы, «Рауан», 1998).

Өзіндік жұмысқа арналған тапсырмалар 1-10.

11. Жаңа тақырыпты бекіту; 10 мин(10%)

- радиоактивтілік;

- радиоактивтік ыдырау заңы;

- радиоактивті сәулелердің биологиялық әсері;

12. Сабақты қорытындылау. 2 мин (2%)

Оқушылардың білімін бағалау.

13. Үйге тапсырма беру. 2 мин(2%)

§§ 77-82 ( Физика-11. Мякишев Г.Я, Буховцев Б.Б, Алматы, «Рауан», 1996),

№1171- 1177 (А.П.Рымкевич, физика есептрінің жинағы, Алматы, «Рауан», 1998).

№ 33 сабақ жоспары

1. Сабақтың тақырыбы: Термоядролық синтез және оның бар болуы үшін қажетті шарттар. Термоядролық энергетиканың промлемасы. Ядролық реактор

2. Сағат саны: 2 90 мин (100%)

3. Сабақтың түрі: аралас сабақ.

4. Сабақтың мақсаты:

• оқыту:Оқушыларға термоядролық синтезді оқып үйренуді, оның бар болу шарттарымен таныстыру және космология, космос сәулелері туралы түсінік беру. Оларды жұлдыздардың құрылысымен таныстыру.

• тәрбиелік:оқушыларды тәртіпке тәрбиелеу

• дамыту:

5. Материалды-техникалық жабдықталуы:

а) техникалық құралдар: компьютер, интерактивті тақта

ә) көрнекі және дидактикалық құралдар: демонстрациялық құралдар.

б) оқыту орны: 516 бөлме

6. Әдебиеттер:

• негізгі: 11 класс физика оқулығы (Мякишев Г.Я, Буховцев Б.Б);

Физикадан есептер жинағы (А.П.Рымкевич);

• қосымша:

7. Ұйымдастыру кезеңі: 5 мин(5%)

• Оқушылардың сабаққа қатысуын тексеру.

• Оқушылардың сабаққа дайындығын тексеру.

• Сабақтың мақсаты мен міндеті.

8. Оқушылардың өтілген тақырып бойынша білімін тексеру. 8 мин (9%)

-  - , β – және λ – сәулелену дегеніміз не ?

- радиоактифті түрлену кезінде өздеріңе белгілі қандай сақталу заңдары

орындалады ?

- изотоптар дегеніміз не ?

- атом ядросының құрылысы қандай ?

- атомдағы элементар бөлшектердің саны;

- зарядталған бөлшектердің өзара әсерлесуі.

- фотон энергиясы.

9. Жаңа сабақты түсіндіру: 23 мин(25%)

Тыныштықтағы уран ядросының массасы, ядро бөлінетін жарықшақтардың тыныштықтағы массалары қосындысынан артық. Жеңіл ядролар үшін керісінше. Бұл – екі жеңіл ядро біріккенде тыныштық массасы азаяды, ендеше, көп мөлшерде энергия бөлініп шығады деген сөз. Жеңіл ядролардың бірігуіндегі мұндай реакциялар термоядролық реакциялар немесе термоядролық синтез деп аталады. Себебі олар тек өте жоғары температураларда ғана жүре алады.

Термоядролық синтез – бұл жеңіл ядролардың өте жоғары температураларда бірігу реакциясы.

Атом ядроларының элементар бөлшектерімен немесе бір-бірімен өзара әсерлесу кезінде болатын өзгерістер ядролық реакциялар деп аталады.

Уран ядросы бөлінгенде екі-үш нейторн босап шығады. Бөліну просесінде ядродан ұшып шығатын нейтрондардың кез-келгені көрші ядроны бөлуі мүмкін, ол да бөліну туғаза алатын нейтрондар шығара алады. Осылайша тізбекті ядролық реакция пайда болады.

Тізбеекті ядролық реакция деп оны туындататын бөлшектер (нейтрондар) осы реакцияның өнімі ретінде пйда болатын реакцияны атайды. Тізбекті ядролық реакция кезінде орасан көп мөлшердегі энергия бөлінеді.

Ядролық реактор деп – ядролардың басқарылатын бөліну реакциясын жүзеге асыратын құрылғыны атайды.

Ядролық реактордың негізгі элементі мыналар: Ядролық отын ( U, Pu , U ), нейтрондарды баяулатқыш ( ауыр су немесе кәдімгі су, графит т.б.) реактор жұмыс істеген кезде пайда болатын энергияны әкетуге арналган жылу тасмалдағыш ( су сұйық натри т.б.), реакциялардың жылдамдығын реттеуші құрылғылар.

Реактордың өлшемдері , оған сәйкес уранның массасы белгілі бір кризистік мәндерінен арқан жағдайда ғана көбею коэффициенті бірге тең болады. Кризистік масса деп бөлінетін заттың тізбекті ядролық реакция жүре алатындай ең кіші массасын айтады.

Ядролардың бірігуі үшін олардың 10^-12 см шамасына жақындауы, яғни олардың ядролық күш әсерінің сферасына түсуі қажет.

Термоядролық реакцияларда бөлініп шығатын бір нуклонға есептелген энергия , ядролардың тізбекті реакциясы кезінде бөлініп шығатын меншікті энергиядан артық кетеді.

Термоядролық реакциялар әлемнің эволюциясында шешуші роль атқарады. Күн мен жұлдыздардың сәуле шығару энергиясының термоядролық тегі бар. Қазіргі болжамдар бойынша, алғашқы даму кезінде жұлдыздар негізінде сутегінен құралған. Жұлдыздардың ішіндегі температураның жоғары болатыны сонша, оның ішінде протондардың бірігуінің реакциясы гелий түзілуімен қатар жүреді.

Осы реакциялардың барлығы энергия бөліп шығарумен қатар, миллиардтаған жылдар бойына жұлдыздардың жарық шығаруын қамтамасыз етеді.

Басқарылатын термоядролық реакцияны алу жолында ғалымдар үлкен табыстарға қол жеткізді. Бұл жұмыстар Л. А. Арцимович пен М.А. Леонтовичтің басшылығымен басталған және олардың шәкірттері жалғастырып жүргізіп жатыр. Әзірше қопарылыс түріндегі басқарылмайтын синтез реакциясын ғана сутегі бомбасында жүзеге асыруға мүмкін болды.

Басқарылатын термоядролық реацияларды жүзеге асыру адамзаттың энергетикалық проблемасын шешуге қабілетті. Сутегі бомбаларындағы басқарылмайтын термоядролық реациялар адамзатты жойып жібере алады.

Жұлдыздар Әлемдегі аспан денелерінің ең көп тараған түріне жатады. 6-жұлдыздық шамаға дейінгі жұлдыздардың барлық саны аспанда 6000 шамалас, 11-жұлдыздық шамаға дейінгі миллионға жуық, ал 21-жұлдыздық шамаға дейінгі 2млр-қа жуық саны бар.

Олардың барлығы Күн тәрізді өздері жарық шығаратын газ шарлар болып табылады, олардың қойнауларынан орасан мол энергия шығарылып тұрады. Жарықтың бір жылдың ішінде өтетін қашықтығын жарық жылы деп атайды. Оны парсекпен өлшейді.

1 парсек=3.26 жарық жылы=206265 а. б=3*10¹³км.

Жұлдыздарды оның жарқырауы деген шама сипаттайды. Жұлдыздардың жарқырауы L деп Күннің жарық сәулелернің күшімен салыстырғандағы жарық энергиясы сәулелерінің күшін айтады. Жұлдыздардың түсі мен спектрі температураға байланысты болады.

Егер қосарлануы тікелей телескоппен қарағанда көрінетін болса, ондай қос жұлдыздарды визуаль-қос жұлдыздар деп атайды.

Егер жұлдыздарды бақылау кезінде олардың біріңғай жүйе түзіп, массалардың ортақ центрі төңірегінде өзара тартылыс күшінің әсерінен айналып жүретін анықталса, онда оларды физикалық қос жұлдыздар деп атайды. Белгілі орыс ғалымы В.Я. Струве көптеген қосжұлдыздарды ашып, зерттейді.

Жарқырауы өте үлкен жұлдыздарды ерекше алыптар деп атайды.

Периодты айнымалы жұлдыздардың ішіндегі бір тамашалары-цефеидтер. Олар-ақ не сарғыштау жұлдыздар. Цефеидтер толқымалы жұлдыздар. Себебі олар дүркін-дүркін ұлғайып немесе сығылып тұрады.

Жұлдыздардың жарқырауың мен температурасын және түсін салғастыру-ерекше маңызы зор мәселе. Нуғұрлым жұлдыз массалы болса, соғұрлым оның қойнауындағы температура жоғары болады.

Жұлдыздар Әлемінде вақырын өзгерістермен қатар шапшаң алапатты өзгерістер де жүріп жатады. Ақ ерегежейлілер, нейтрондық жұлдыздар және қара құрдымдар әр түрлі массадағы жұлдыздардың эволюциясының ақырғы кезеңдері болып табылады. Жұлдыздардан лақтырылып шығарылған заттардан кейінірек кездерде жұлдыздардың жаңа ұрпақтарының пайда болуы мүмкін.

10. Оқушылардың өз бетінше атқаратын жұмысы: 40 мин(45%)

№№1160-1176 есептерді шығару түрінде өткізіледі.(А.П. Рымевич, физика есептрінің жинағы, Алматы, «Рауан», 1998).

Өзіндік жұмысқа арналған тапсырмалар 1-10.

11. Жаңа тақырыпты бекіту; 10 мин(10%)

- термоядролық синтез реакциясын түсіндіріңіз ?

- эергияның сақталу заңын тұрғысынан ауыр ядролардың бірігуінен де энергия бөлініп шығатынын қалай түсіндіруге болады ?

-термоядролық синтездің бар болу шарттарын атап беріңіз ?

-термоядролық энергетиканың мәселелері;

12. Сабақты қорытындылау. 2 мин (2%)

Оқушылардың білімін бағалау.

13. Үйге тапсырма беру. 2 мин(2%)

§88- 89 (Физика-11. Мякишев Г.Я, Буховцев Б.Б, Алматы-Рауан-1996),

№34 сабақ жоспары

1. абақтың тақырыбы: Жұлдыздардың құрылысы. Біздің Галактика. Басқа Галактикалар. Галактиканың таралу қозғалысы.Квзарлар. Космология туралы түсінік.

2. Сағат саны: 2 45 мин (100%)

3. Сабақтың түрі: аралас сабақ.

4. Сабақтың мақсаты:

• оқыту:оқушыларға Галактика, космолсгия туралы түсінік беру.Оларды Галактика түрлерімен таныстыру.

• тәрбиелік: оқушыларды тәртіпке тәрбиелеу.

• дамыту: галактика туралы білімдерін дамыту.

5. Материалды-техникалық жабдықталуы:

а) техникалық құралдар: компьютер, интерактивті тақта

ә) көрнекі және дидактикалық құралдар: демонстрациялық құралдар.

б) оқыту орны: 516 бөлме

6. Әдебиеттер:

• негізгі: 11 класс физика оқулығы (Мякишев Г.Я, Буховцев Б.Б);

Физикадан есептер жинағы (А.П.Рымкевич);

• қосымша:

7. Ұйымдастыру кезеңі: 5 мин(5%)

• Оқушылардың сабаққа қатысуын тексеру.

• Оқушылардың сабаққа дайындығын тексеру.

• Сабақтың мақсаты мен міндеті.

8. Оқушылардың өтілген тақырып бойынша білімін тексеру. 8 мин (9%)

- термоядролық синтез дегеніміз не ?

- термоядролық синтездің бар болу шарттары;

- термоядролық энергетиканың мәселелері;

9. Жаңа сабақты түсіндіру: 23 мин(25%)

Бізді қоршаған әлемнің тұрпатын анықтағанға дейін ғылым ұзақ жол жүріп өтті. Тек 20-шы ғасырдың басында ғана аспанда көрінетін барлық жұлдыздардың жүйесін-галактиканы құрайтын дәйекті түрде дәлелденді. Құсжолының, яғнибүкіл аспанды белдеулеп тұрған бозарған жолақтың жұлдыздары біздің тым қабысып жатқан жұлдыздық жүйенің-Галактиканың негізгі бөлігі екені біртіндеп анықталды. Құсжолының жолағы аспанды үлкен дөңгелек бойымен белдеулеп тұрғандықтан, біз оның галактикалық деп аталатын жазықтығына жуық орналасқанбыз. Құсжолы дегеніміз-аспандағы бізге көрінетін бозарған сақина, ал біздің галактика-алып жұлдыздық арал. Галктикаға барлық шоқжұлдыздардың жұлдыздары енеді. Галактиканың өлшемдері қиан шалғайдан көрінетін жұлдыздардың орналасулары бойынша белгіленеді. Бұлар ыстық ерекше алыптар мен цефеидтер. Галактика диаметрін 30000 пк немесе 100000жарық жылы деп дөңгелектеп алуға болады, бірақ оның айқын шекарасы жоқ. Галактиканың центрінде диаметрі 1000-2000 пк ядро-жұлдыз шоғырының зор түйдегі орналасқан. Галактиканың ядродан басталып үштарында бірте-бірте жоққа айналатын спираль тармақтар болуы керек. Алайда біздің Галактикадағы спираль тармақтардың пішіні мен дәл орны әлі анықтала қойған жоқ. Галактикадағы жұлдыздардың барлығы оның центрін айналады. Галактиканың ішкі бөлігіндегі жұлдыздардың бұрыштық айналыс 250 км/с жылдамдықпен зымырап Галактика центрін 200млн. Жыл шамасында толық бір айналып шығады. Галактиканың айналуына қарап оның массасын шамалайды, ол Күн массасының 2+10¹¹-дей. Галактика ішінде жалпы магнит өрісі бар. Бұл өрістің индукция сызықтары галактикалық жазықтыққа параллель. Галактиканың магнит өрісінің индукциясы 10^-10 Тл маңында, албірақ газ бұлттарында одан күштірек. Галактиканың магнит өрісі жылусыз радиосәулелерді шығарады.

18-ші ғасырда В. Гершель аспандағы бақыланатын мыңдаған тұман тәрізді дақтарды ашып, оларды каталогқа тіркеді.

Американ астрономы Э. Хаббл Андромеда шоқжұлдызы ішіндегі тұмандықтың фотосуретін түсірді. Сонда оның сансыз көп жұлдыздардан тұратыны көрінген.

Астрономдар біздің Галактиканың шегінен тысқарыдағы, өте көп ғаламат зор жұлдыздық жүйелерін тапты. Оларға біздің Галактикадан айырып, галактика деген атау берді. Хаббл осыаспан әлемін зерттеп, мынадай заңдылық ашты:

Мұндағы Н-Хаббл тұрақтысы деп аталады, оның мәні шамамен 100 км/с*Мпк тең; D-галактикаларға дейінгі қашықтық, ал -жылдамдық.

Өздерінің сыртқы тұрпатына қарай галактикалар спиральды, қисық және эллипстік галактикалар болып бөлінеді. Бақыланатын галактикалардың көбі-спиральді галактикалар. Біздің галактик мен Адромеда шоқжұлдызындағы галактика ең ірі спиральді галактикаларға жатады. Олардың массалары жуықтап Күн массасына тең.

Қисық галактикалар спиральға қарағанда аз кездеседі, ал көп ұшырасатыны эллипстік галактикалар. Бұлардың түрі шар тәрізді жұлдыз шоғырына ұқсайды, бірақ өлшемдері анағұрлым олардан үлкен.

Кейбір галактикалар басқаларынан гөрі өте жедел электрондардың магнит өрісімен әрекеттеуі кезінде пайда болатын ерекше қуатты синхротрондық радиосәулелерімен айрықша көзге түседі. Оларды радиогалактикалар деп атайды. Оларда көбінесе галактиканың екі шетіне қарай орналасқан радиосәулелердің екі ошағы болады. Радиокөздердің орнында өте бәсең жұлдыздардан айнымайтын объектілер бар кекндігі фотосуреттерден табылған. Ерекшеліктеріне қарағанда бұлобъектілер жұлдыздар емес. Бұл объектілерді радиосәуле шығаратын квази-жұлдызды көздер немесе квазарлар деп атайды. Олар қашықтығын анықтауға қолымыз жеткен ең шалғайаспан денелері. Квазарлардың ең жарығырақ дегені 13-жұлдыздық шамадағы жұлдыздай болып көрінеді, бірақ жарқырауы жағынан кейбір квазарлар ең алып галактикаларданжүз есеплеп жарығырақ екен. Олардан жарық түрінде және радиотолқын түрінде тарайтын орасан мол энергия ағынының шығу тегі әлі де жұмбақ күйінде қалып отыр.

Галактикалар, жұлдыздар тәрізді, қос, еселі болып топтар мен шоғырлар құрайды. Ең ірі каталогта (СССР-де) 15-жұлдыздық шамадан жарығырақ 30000 галактикалар тіркелген.

Барлық бақыланған галактикалар жүйесі мен олардың шоғырлары Метагалактика деп аталады. Метагалактика-шексіз Әлемнің бөлігі. Метагалактика ішінде Хабблдың қызыл ығысу заңы күшін сақтайды.

Біртұтас Әлемді зерттейтін ғылымды космология деп атайды. Осы күнгі бар космологиялық теориялардың көпшілігі тартылыс теориясына және басқа да іргелі физикалық теорияларға, сонымен қатар, астрономиялық бақылауларға сүйенеді. Космологияда моделдеу әдісін кеңінен қолданады. Кеңейіп бара жатқан Әлем теориясы жұлдыздардағы сутегі мен гелийдің бақыланатын қатынасын түсіндіруге мүмкіндік береді. Миллиардтаған жылдар бұрын, галактикалардың пайда болуынан да бұрын ыстық газдың шығарған сәулелері өте шалғай қашықтықтардан бізге осы күндерге дейін келіп жатады. Міне сондықтан оларды реликтік деп атайды. Реликтік сәулелердің энергиясы өте қысқа радиотолқындар аймағында ең үлкен мән қабылдайды.

Жер цивилизациясының бүкіл Әлемде жалғыз ғана болып шығу мүмкіншілігі біздің планетаның табиғатын және ондағы тіршілікті бейбітшілік пен прогресс үшін сақтау жолындағы адамзаттың жауапкершілігін арттыра түседі.

10. Оқушылардың өз бетінше атқаратын жұмысы: 40 мин(45%)

№№1160-1176 есептерді шығару түрінде өткізіледі.(А.П. Рымевич, физика есептрінің жинағы, Алматы, «Рауан», 1998).

Өзіндік жұмысқа арналған тапсырмалар 1-10.

11. Жаңа тақырыпты бекіту; 10 мин(10%)

- термоядролық синтез реакциясын түсіндіріңіз ?

- эергияның сақталу заңын тұрғысынан ауыр ядролардың бірігуінен де энергия бөлініп шығатынын қалай түсіндіруге болады ?

-термоядролық синтездің бар болу шарттарын атап беріңіз ?

-термоядролық энергетиканың мәселелері;

Біздің Галактика, Құсжолыдегеніміз не?

Квазарлар дегеніміз қандай денелер?

Космология не туралы ғылым?

12. Сабақты қорытындылау. 2 мин (2%)

Оқушылардың білімін бағалау.

13. Үйге тапсырма беру. 2 мин(2%)

§88- 89 (Физика-11. Мякишев Г.Я, Буховцев Б.Б, Алматы-Рауан-1996),

№ 36 сабақ жоспары

1. Сабақтың тақырыбы: Екінші семестрдегі физика пәнінің теориялық материалдары бойынша қорытынды сабақ.

2. Сағат саны: 2 90 мин (100%)

3. Сабақтың түрі: аралас.

4. Сабақтың мақсаты:

• оқыту: көктемгі семестрде қарастырылған материалдарды меңгерудегі теориялық білім мен практикалық дағдыларды тексеру.

• тәрбиелік: оқушыларды білімдерін қортындылай білуге үйрету.

• дамыту: тест сұрақтарымен білімдерін қорытындылау.

5. Материалды-техникалық жабдықталуы:

а) техникалық құралдар: компьютер, интерактивті тақта

ә) көрнекі және дидактикалық құралдар: демонстрациялық құралдар.

б) оқыту орны: 516 бөлме

6. Әдебиеттер:

• негізгі: 11 класс физика оқулығы (Мякишев Г.Я, Буховцев Б.Б);

Физикадан есептер жинағы (А.П.Рымкевич);

• қосымша:

7. Ұйымдастыру кезеңі: 5 мин(5%)

• Оқушылардың сабаққа қатысуын тексеру.

• Оқушылардың сабаққа дайындығын тексеру.

• Сабақтың мақсаты мен міндеті.

8. Оқушылардың өтілген тақырып бойынша білімін тексеру. 8 мин (9%)

- термоядролық синтез дегеніміз не ?

- термоядролық синтездің бар болу шарттары;

- термоядролық энергетиканың мәселелері;

а) жеке тапсырмаларды орындау;

• Оқушылардың жалпы білім дәрежесін тексеру . 40 мин (45%)

а) әр оқушыға теориялық сұрақтарға және практикалық сабақтарға сәйкес қорытынды бағасы хабарланады;

б) өз бетінше тапсырмаларды орындау кезінде жіберілген қателіктері көрсетіледі. Мақсаты: оқушылардың іс-әрекетін бағалау және қателіктерін түзету;

132