5. Свет как поток частиц.
Определение Фотона. Фотон - материальная, электрически нейтральная частица, квант электромагнитного поля (переносчик электромагнитного взаимодействия).
Энергия и масса фотона. Энергия фотона – квант света.
где h - постоянная Планка; v - частота волны; λ - длина волны; с - скорость фотона: 3 · 108 . Масса фотона m = 0.
Основные физические свойства фотона. Является частицей электромагнитного поля. Движется со скоростью света. Существует только в движении. Остановить фотон нельзя: он либо движется со скоростью, равной скорости света, либо не существует; следовательно, масса покоя фотона равна нулю.
Явление фотоэффекта – открытие и определение. Фотоэффектом называют вырывание электронов из вещества под действием света.
Демонстрация явления фотоэффекта.
«Красная» граница фотоэффекта. «Красная» граница фотоэффекта – это минимальная частота νmin или максимальная λmax длина волны света при которой ещё возможен внешний фотоэффект, т.е. начальная кинетическая энергия фотоэлектронов больше нуля.
А. Эйнштейн и его научные открытия. Альберт Эйнште́йн (1879 – 1955). Физик-теоретик, один из основателей современной теоретической физики, лауреат Нобелевской премии по физике 1921 года. Почётный доктор около 20 ведущих университетов мира, член многих Академий наук, в том числе иностранный почётный член АН СССР (1926). Разработал несколько значительных физических теорий: Специальная теория относительности (1905). В её рамках - закон взаимосвязи массы и энергии; Общая теория относительности (1916). Квантовая теория фотоэффекта. Квантовая теория теплоёмкости. Квантовая статистика Бозе-Эйнштейна. Статистическая теория броуновского движения, заложившая основы теории флуктуаций. Теория индуцированного излучения. Теория рассеяния света на термодинамических флуктуациях в среде.
Демонстрации:
Опыт Армана Физо.
Световой луч.
Закон прямолинейного распространения света.
Закон отражения света.
Закон преломления света.
Явление полного внутреннего отражения света.
Дисперсия света в природе.
Опыты И. Ньютона по определению дисперсии.
Интерференция механической волны.
Опыт интерференции света Т. Юнга.
Работа интерферометра при тестировании пачкордов.
Дифракция механической волны.
Опыты Т.Юнга по изучению дифракции света.
Явление фотоэффекта.
Контрольные вопросы:
Назовите основные этапы в развитии представлений о физической природе света.
Расскажите о первых попытках исследовать свет. Пифагор Самосский и его теория света.
Назовите две «взаимоисключающие» гипотезы о природе света в 17 в.
Назовите основные этапы развития корпускулярной теории света.
Назовите основные события развития волновой теории света.
Назовите значение скорости света в вакууме.
Сформулируйте понятие скорости света в свободном пространстве (вакууме).
Назовите показатель скорости света в опытах Армана Физо.
Сформулируйте диалектические аспекты научных представлений о природе света.
Сформулируйте свойства света в современном естествознании.
Сформулируйте законы прямолинейного распространения света.
Сформулируйте общепринятое в науке определение света.
Раскройте понятие и свойства фотона.
Покажите на примере особенности распространения света в однородной прозрачной среде.
Сформулируйте понятие : «луч света».
Сформулируйте закон прямолинейного распространения света.
Раскройте понятие рефракции света.
Сформулируйте закон отражения света.
Сформулируйте закон преломления света.
Воспроизведите математическую формулу закона преломления света.
Объясните на практических примерах явление полного внутреннего отражения света.
Раскройте понятие дисперсии света.
Расскажите о значении опытов И. Ньютона по определению дисперсии.
Раскройте понятие спектра.
Назовите 7 основных цветов радужного спектра, определенных И. Ньютоном.
Сформулируйте и назовите волновые свойства света.
Раскройте понятие интерференции световых волн.
Раскройте понятие когерентности волн.
Раскройте значение для науки открытий Т. Юнга.
Приведите примеры использования интерференции света в технике.
Раскройте понятие и дайте определение дифракции.
Расскажите об открытии дифракции света физиками 17 в.
Объясните свойства света, как потока частиц.
Дайте определение энергии фотона.
Объясните понятие массы фотона.
Назовите основные физические свойства фотона.
Объясните явление фотоэффекта.
Объясните, что такое «красная граница фотоэффекта».
Расскажите об исследованиях света А. Эйнштейном.
Литература:
1. Ахмедова Т.И., Мосягина О.В. Естествознание: Учебное пособие / Т.И. Ахмедова, О.В. Мосягина. – М.: РАП, 2012. – С. 86-101.