Дистанційне навчання з фізики для учнів 11 кл. (2021/2022 н.р.)

                    

                                                                     Фізика 11 кл.

Дата уроку:28

Дата : 15.04.21

Тема уроку : Протонно - нейтронна модель атомного ядра. Ядерні сили . Енергія зв"язку атомних ядер.

1. Опрацювати теоретичний матеріал :

Відкриття у 1896 р. французьким фізиком А. Беккерелем природної радіоактивності солей урану та подальше дослідження цього явища П. Кюрі і М. Склодовською-Кюрі поклали початок розвитку ядерної фізики. Загалом цей розділ фізики вивчає структуру атомного ядра, процеси радіоактивного розпаду і механізми ядерних реакцій. Інколи сюди відносять також фізику елементарних частинок.

Для ядерної фізики характерні відстані, сумірні з розміром ядра (~ 10^-15 м), та енергії від мегаелектрон-вольт (МеВ) до гігаелектрон-вольт(ГеВ)

СКЛАД АТОМНИХ ЯДЕР

Досліди Е. Резерфорда, які утвердили ядерну модель атома, показали, що практично вся маса атома зосереджена в його ядрі, який має позитивний заряд. Подальші його дослідження взаємодії альфа-частинок з атомами Нітрогену увінчалися відкриттям протона — другої елементарної частинки, відкритої після електрона.

Вивчення властивостей протона показало, що він має позитивний заряд, який чисельно дорівнює заряду електрона е = 1,602 • 10^-19 Кл; його маса значно більша: m_р = 1,6726485 • 10^-27 кг. Оскільки в ядерній фізиці прийнято користуватися атомною одиницею маси (а.о.м.) та її енергетичним еквівалентом — електрон-вольтом (еВ), маса спокою протона дорівнює m_p = 1,007276470 а. о. м., що відповідає 938,2796 МеВ.

Протон (від грец. рг>tos — перший) — елементарна частинка, що є ядром атома Гідрогену; має позитивний заряд, що чисельно дорівнює заряду електрона

Відкриття на початку XX ст. ізотопів засвідчило, що їхні атомні маси кратні масі ядра атома Гідрогену. Тому Е. Резерфорд припустив, що ядра всіх хімічних елементів складаються із протонів. Протонно-електронна модель атома добре узгоджувалася з експериментальними даними щодо властивостей Гідрогену. Проте вона зіткнулася з низкою труднощів у поясненні будови ядер важчих хімічних елементів. Тому він висунув припущення про існування нейтронів — елементарних частинок, які також входять до складу ядра.

У 1932 р. англійський фізик Дж. Чедвік, досліджуючи властивості випромінювання, яке виникає під час бомбардування Берилію альфа-частинками, встановив, що це потік нейтральних частинок, маса яких приблизно дорівнює масі протона. Вимірювання показали, що маса спокою нейтрона m_n = = 1,6749543 • 10^-27 кг= 1,008665012 а.о.м., що відповідає 939,5731 МеВ.

Ізотопи (від грец. isos — однаковий і topos — місце) — різновиди одного й того самого хімічного елемента, що відрізняються за атомними масами

Нейтрон (від лат. пеШгит — ні те, ні інше) — нестабільна електрично нейтральна, тобто така, що не має ні позитивного, ні негативного заряду, елементарна частинка

У сучасній фізиці протони і нейтрони в ядрі називають нуклонами (від лат. шкіеш — ядро)

Число нуклонів у ядрі атома дорівнює його масовому числу А. Число протонів у ядрі атома дорівнює заряду ядра 2. Число нейтронів N = А-Z

У тому ж році радянський вчений Д. Д. Іваненко (українець за походженням, народився в Полтаві) і німецький фізик В. Гейзенберг незалежно один від одного запропонували оболонкову протонно-нейтронну модель ядра атома. Вони припустили, що атомне ядро складається з нуклонів — протонів і нейтронів, які розміщуються певними групами й утворюють ядерні оболонки. Кожен нуклон перебуває в певному квантовому стані, який характеризується енергією та набором інших квантових величин.

Згідно з цією моделлю, загальне число нуклонів, тобто сума протонів і нейтронів у ядрі атома, дорівнює масовому числу атома А; число протонів дорівнює заряду ядра атома Z, число нейтронів N = А — Z. В ядерній фізиці ізотоп хімічного елемента X прийнято позначати відповідним символом із зазначенням його масового числа А (зліва вгорі) і зарядового числа Z (зліва внизу), тобто у вигляді ^A_ZХ. Наприклад, найлегший ізотоп Гідрогену — протій, ядро якого складається з одного протона, позначають ¹₁Н, альфа-частинку, що є ядром атома Гелію, ⁴₂Не тощо.

Заповнення ядерних оболонок підлягає певній закономірності — принципу Паулі: два тотожні нуклони не можуть одночасно перебувати в однаковому квантовому стані, тобто характеризуватися одним і тим самим набором квантових чисел. Тому існує ряд чисел — 2, 8, 20, 28, 40, 50, 82, 126, названих магічними, які визначають максимальне число нуклонів у заповнених оболонках.

Перехід ядра атома з одного стану в інший, наприклад із стабільного у збуджений чи навпаки, за оболонковою моделлю пояснюють як квантовий перехід нуклона з однієї оболонки на іншу. Щоразу, коли число протонів чи нейтронів стає магічним, відбувається стрибкоподібна зміна величин, які характеризують властивості ядра. Цим, зокрема, пояснюють фізичну причину існування періодичності у властивостях хімічних елементів, відображену періодичною системою Д. І. Менделєєва.

Принцип Паулі спочатку був сфор мульований для пояснення зако номірностей у заповненні елект-ронних орбіталей в атомі; згодом він був поширений на всі елемен тарні частинки з напівцілим спіном

Принцип Паулі є фізичною суттю періодичного закону Д. І. Менделєєва

Оболонкова модель атомного ядра є однією з найпродуктивніших у ядерній фізиці, зокрема в поясненні періодичності власти-востей ядер і механізму ядерних реакцій. Проте вона також має свої обмеження, оскільки неспроможна розтлумачити властивості важких ядер і пояснити всі типи взаємодії нуклонів у ядрі. Тому існують також інші моделі атомних ядер, наприклад, крапельна, згідно з якою атомне ядро уявляють у формі краплі особливої квантової рідини.

ЯДЕРНІ СИЛИ ТА ЕНЕРГІЯ ЗВ'ЯЗКУ АТОМНИХ ЯДЕР

Нуклони в ядрі атома утримуються завдяки ядерним силам, які є проявом однієї з чотирьох фундаментальних взаємодій — сильної взаємодії. За своєю природою вони короткодіючі (г~ 10^-15 м), але дуже інтенсивні. У межах атомного ядра вони майже у 100 разів переважають сили електростатичної взаємодії двох протонів і в 1038 разів — силу їхньої гравітаційної взаємодії. Проте на відстанях, більших за розміри ядер, вони настільки малі, що їхньою дією можна знехтувати.

Ядерні сили діють незалежно від наявності в нуклонах електричного заряду. Внаслідок цього в атомному ядрі утримуються електронейтральні нейтрони і не розлітаються однойменно заряджені протони. Експериментальні дослідження сил ядерної взаємодії протон-протонних, протон-нейтронних і нейтрон-нейтронних пар показали, що в усіх випадках вони однакові і не залежать від типу нуклона.

Ядерні сили — короткодіючі, оскільки проявляють себе на відстанях у межах атомного ядра (10^-15 м)

Обмінний характер ядерної взаємодії подібний до ковалентного зв'язку між атомами в молекулі, де роль такого «посередника» відіграють валентні електрони

У 1935 р. японський фізик X. Юкава висунув припущення, що природа ядерних сил полягає в їхньому обмінному характері, тобто, за його передбаченням, наявність ядерних сил зумовлює гіпотетична частинка ненульової маси, якою обмінюються між собою нуклони під час взаємодії.

Пізніше, у 1947 р. така частинка була експериментально виявлена і названа пі-мезоном. Встановлено, що залежно від типу взаємодіючої пари нуклонів (протон—протон, нейтрон—нейтрон, протон—нейтрон, нейтрон—протон) існує три види пі-мезонів: позитивний (п⁺), негативний (п^-) і нейтральний (п⁰). Перші два мають масу спокою, яка дорівнює 274 масам електрона те, що відповідає приблизно 140 МеВ; маса спокою третього дорівнює 264 те, що відповідає приблизно 135 МеВ.

Пі-мезони не входять до складу протонів і нейтронів. Вони лише виявляють себе в ядерній взаємодії як обмінні частинки, завдяки яким відбувається сильна взаємодія в атомному ядрі. Ця взаємодія є чинником об'єднання нуклонів у стабільне атомне ядро. Зв 'язаний стан нуклонів у ядрі характеризується енергією зв'язку, яка витрачається на те, щоб утримувати протони і нейтрони у такому стані. Тобто це енергія, потрібна для виконання роботи проти дії ядерних сил, що утримують нуклони в ядрі у зв'язаному стані.

Якщо порівняти масу атомних ядер із сумою мас нуклонів, які їх складають, то з'ясується, що вони не збігаються: маса ядра завжди менша за масу її складових. Тому кажуть, що існує дефект мас Δm, який визначається різницею суми мас Z протонів і N нейтронів та маси ядра m_я:

Пі-мезони — це кванти ядерного поля, подібні до фотонів, які є квантами електромагнітного поля

Пі-мезони інколи називають піонами

Енергія зв'язку ядра атома — це та мінімальна енергія, яку треба затратити, щоб роз'єднати ядро на окремі нуклони, що входять до його складу

Точні вимірювання мас атомних ядер показали, що т_я < Zт_р + Nт_п

Причина виникнення дефекту мас полягає в тому, що для утворення ядра з вільних протонів і нейтронів потрібно виконати роботу, яка чисельно дорівнює енергії зв'язку. Отже, дефект мас визначає енергію зв'язку ядра. Взявши до уваги формулу взаємозв'язку маси та енергії, отримаємо:

Природно, що енергія зв'язку різних ядер може бути різною. Проте якщо віднести її до числа нуклонів, то спостерігається певна іалежність питомої енергії зв'язку нуклона в ядрі від масового числа атома А (мал. 8.1).

Розглянемо графік такої залежності. Спочатку крива різко зростає і досягає максимуму  в ізотопів елементів з нуклон масовим числом від 50 до 60 (Ферум і близькі до нього елементи).

Відношення  називається питомою енергією зв'язку

У міру подальшого збільшення масового числа атома крива починає плавно спадати, посягаючи значення  в Урану ²³⁸₉₂U. Такий вигляд кривої зумовлений закономірностями забудови ядерних оболонок протонами і нейтронами. Проте оболонкова модель ядра неспроможна пояснити характер забудови всіх елементів. Зокрема, вона непридатна для важких елементів, де істотними стають електростатичні сили взаємодії протонів.

2. Домашнє завдання: зробити конспект та дати відповіді на тести.

Дата : 13.04.21

Тема уроку :Квантово - оптичні генератори ( лазери).

Завдання : підготувати цікаві факти з даної теми ( доповідь)!!!

Дата : 12.04.21

Тема уроку : Види спектрів.Основи спектрального аналізу.

1. Переглянути відео :

https://youtu.be/EXfS-y98gpo

2. Теоретичний матеріал :

Ми знаємо, що спектральний склад світла вивчають за допомогою спектральних апаратів. Що ми можемо дізнатися про тіло завдяки його спектральному аналізу?

1. Лінійчасті спектри

Якщо кинути дрібочку кухонної солі в полум’я газового пальника, воно забарвлюється в жовтий колір.

Проблемні питання

• Яка причина цього явища?

До складу кухонної солі входить Натрій, і саме атоми цього елемента зумовлюють характерне жовте випромінювання.

• Який механізм появи цього випромінювання?

У полум’ї пальника натрій нагрівається, і атоми Натрію переходять у збуджений стан. Повертаючись в основний стан, атоми випромінюють електромагнітні хвилі, причому відповідно до постулатів Бора – чітко визначених частот, а отже, і довжин. Для Натрію найбільша інтенсивність випромінювання припадає на довжини хвиль, які відповідають світлу жовтого кольору. Численні дослідження довели, що за нагрівання до дуже високої температури атоми будь-якого хімічного елемента можуть випромінювати світло, вузький пучок якого розкладається призмою на кілька пучків.

Лінійчастий спектр випромінювання –це різнокольорові лінії, розділені широкими темними смугами.

Такі спектри дають речовини в газоподібному атомарному (не молекулярному) стані за високої температури.

Лінійчастий спектр поглинання – це темні лінії на фоні неперервного спектра. Спостерігається коли біле світло пропускають через речовину в газоподібному стані. Розташування темних ліній у спектрі поглинання речовини за даної температури точно збігаються з розташуванням світлих ліній у спектрі випромінювання цієї самої речовини за тієї самої температури. Речовина в атомарному газуватому стані за даної температури випускає і поглинає хвилі однакових частот (правило Кірхгофа).

Лінійчастий спектр будь-якого конкретного хімічного елемента не збігається з лінійчастим спектром інших хімічних елементів, а отже, є своєрідною «візитівкою» елемента.

Смугастий спектр випромінювання – це система смуг із численних і дуже близько розташованих одна до одної ліній.

Такі спектри утворюються молекулами, що слабо зв`язані або зовсім не зв`зані між собою. Така спектральна картина пояснюється тим, що при збудженні молекули відбуваються як енергетичні переходи в атомах (атоми переходять у стани з більшим рівнем енергії), так і збудження коливань атомів усередині молекули й обертання молекули. Енергія коливального руху атомів усередині молекули та енергія обертального руху молекули теж підпорядковуються законам квантової фізики і мають низку дискретних значень. Таким чином, один енергетичний рівень розбивається на безліч коливальних підрівнів. Кількість можливих переходів (повернень в основний стан) різко збільшується, що зумовлює виникнення величезної кількості ліній спектра, які зливаються в широкі смуги.

Неперервний спектр випромінювання –це спектр, в якому представлені всі довжини хвиль від червоного до фіолетового.

Неперервний спектр випромінюють стиснені гази, рідини і тверді тіла нагріті до високої температури. Існування неперервного спектра зумовлене не тільки властивостями окремих випромінюючих атомів, а й значно залежить від взаємодії атомів між собою.

2. Основи спектрального аналізу

Спектральний аналіз – це метод якісного і кількісного визначення складу речовини за її спектром.

Дослідження спектрів випромінювання дозволяє одержати інформацію про елементний склад речовин. Зараз визначено спектри всіх атомів й складено таблиці спектрів. Дослідження спектрів поглинання зір та інших астрономічних об’єктів дозволяє дізнатися про їх хімічний склад, температуру, тиск, швидкість та інші важливі параметри. Якщо сфотографувати спектр сонячного світла, отриманий за допомогою якісного спектроскопа, то на знімку будуть спостерігатися чіткі лінії поглинання. Уперше ці лінії описав німецький фізик Йозеф Фраунгофер (1787-1826), тому вони отримали назву – лінії Фраунгофера. Поява цих ліній пов’язана з проходженням сонячного світла через атмосферу Сонця і частково з проходженням через атмосферу Землі. Таким чином, лінії Фраунгофера – це спектр поглинання. За цими лініями було встановлено, що на Сонці є Гідроген, Кальцій, Натрій, Ферум та інші хімічні елемент.

3.Д/З.Зробити конспект та пройти тест з даної теми на сайті На урок.

https://naurok.com.ua/test/vidi-spektriv-osnovi-spektralnogo-analizu-76362.html

Зробити скрін тесту та надіслати мені особисто!.

Дата : 08.04.21

Тема уроку : Розв"язування задач.

1. Переглянути відео : https://youtu.be/m97QGuyHCeo

2. Написати задачі  запропоновані у відео.

3. Виконати завдання на онлайн платформі ,прислати фотозвіт : https://learningapps.org/9549394

Дата : 06.04.21

Тема уроку :Дослід Резерфорда. Постулати Бора. 

Енергетичні рівні атома.

1. Переглянути відео : https://youtu.be/m97QGuyHCeo

2. Ознайомитись  з матеріалом :

1. Модель атома Томсона. До 1902року було здійснено достатньо експериментів, які переконливо довели, що електрон є однією з основних складових частий будь-якої речовини.

Дж. Дж. Томсон показав на основі класичної електромагнітної теорії, що розміри електрона мають бути порядку 10^-15 м. Крім того, було відомо, що розміри атома становлять кілька ангстрем (один ангстрем дорівнює 10^-10 м). На цій підставі Томсон 1903 року запропонував свою модель атома, відповідно до якої атоми являють собою однорідні кулі з позитивно зарядженої речовини, у якій містяться електрони (рис. 142). Сумарний заряд електронів дорівнює позитивному зарядові атома. Тому атом у цілому електрично нейтральний.

Рис. 142

Ця модель дістала назву «пудинг», оскільки електрони були вкраплені в позитивно заряджене середовище, немов ізюм у пудинг.

Відхилення електрона в атомі від положення рівноваги приводить до виникнення повертаючої сили. А отже, електрон, виведений яким-небудь способом із положення рівноваги, здійснює коливання й тому є джерелом електромагнітного випромінювання.

Модель Томсона здавалася привабливою з тієї точки зору, що передбачала наявність електронів в атомі. Однак вона проіснувала тільки до 1911 року.

2. Досліди Резерфорда.У 1911році Е. Резерфорд запропонував своїм співробітникам (жсперимеїггально перевірити переконливість моделі атома Томсона. Ідея досліду була проста. Якщо модель атома Томсона відповідає дійсності, то експериментатори, пропускаючи крізь дуже тонку металеву плівку вузький пучок швидких α -частинок, не повинні виявити скільки-небудь помітного відхилення цих частинок.

Резерфорд установив, що кожна α-частинка, потрапляючи на екран із сірчистого цинку, викликає спалах світла. Зазнавши розсіювання в золотій фользі, α -частинки вдарялися потім в екран і реєструвалися за допомогою мікроскопа.

Очікувалося, що пучок α -частинок під час проходження крізь тонку фольгу злегка розсіюється на невеликі кути. Це дійсно спостерігалося. Але несподівано з'ясувалося, що приблизно одна α -частинка з 20 000,які падають на золоту фольгу завтовшки усього лише 4 · 10^-5 см, повертається назад у бік джерела.

Рис. 143

Резерфордові знадобилося кілька років, щоб остаточно зрозуміти таке несподіване розсіювання а-частинок на великі кути. Він дійшов висновку, що позитивний заряд атома зосереджений у дуже малому об'ємі в центрі атома, а не розподілений по всьому атому, як у моделі Томсона.

3. Ядерна модель атома Резерфорда.Резерфорд запропонував ядерну («планетарну») модель атома:

1)атоми будь-якого елемента складаються з позитивно зарядженої частинки, що дістала назву ядра;

2)до складу ядра входять позитивно заряджені елементарні частинки — протони (пізніше було встановлено, що й нейтральні нейтрони);

3)навколо ядра рухаються електрони, що утворюють так звану електронну оболонку.

Користуючись схемою (рис. 143), можна пояснити спочатку будову атома Гідрогену, що має тільки один протон і один електрон. Потім розглядаємо ядерну модель будови більш складних атомів — Гелію й Літію. Як вправа може бути розглянута будова атомів низки більш складних елементів.

Необхідно зазначити, що атом, який утратив (чи набув) один або кілька електронів, уже не буде нейтральним, а матиме позитивний (або негативний) заряд. Його називають позитивним (або негативним) іоном.

4. Непереконливість класичної теорії в поясненні випромінювання та поглинання енергії атомом.За всієї переконливості планетарної моделі виникла ціла низка нездоланних перешкод під час пояснення будови атома. Відповідно до класичної теорії, система, що складається з масивного позитивно зарядженого ядра та легких, негативно заряджених електронів, буде стійкою тільки в тому випадку, коли електрони перебувають у русі. Таким чином, атом має бути подібний до мініатюрної Сонячної системи, у якій роль Сонця відіграє ядро, а планет — електрони.

Аналогія була б досить повною (адже електричні й гравітаційні сили залежать від відстані, як 1/r²), якби не один прогноз класичної теорії. Відповідно до нього електричні заряди, які прискорено рухаються, мають випромінювати енергію у вигляді електромагнітних хвиль. Тому електрони, які рухаються по «планетарних» орбітах, мали б шляхом випромінювання втрачати енергію руху й у результаті швидко наближатися до ядра. Розрахунки показували, що електрон в атомі Гідрогену мав би випроменити всю свою енергію за малу частку секунди. Однак в атомі цього не стається.

Більш того, спектральні лінії, відповідно до класичних уявлейь, не повинні існувати, а має бути тільки неперервний спектр.

Отже, на початку XX століття серед довжелезної низки нерозв'язаних проблем фізики атома однією з найбільш гострих було пояснення оптичних спектрів атома. Теорія атома мала визначити положення кожної спектральної лінії в спектрах усіх елементів.

У 1885 році швейцарський фізик І. Бальмер довів, що всі частоти видимої частини спектра випромінювання атома Гідрогену можуть бути обчислені за дуже простою формулою (серія Бальмера):

,

де-R — величина стала, а m = 3, 4, 5, ..., ∞.

Пізніше, 1906 року, англійським фізиком Лайманом була відкрита серія ліній в ультрафіолетовій частині спектра Гідрогену (серія Лаймана):

.

У 1908 році німецьким фізиком Пашеном була відкрита серія ліній в інфрачервоній частині спектра Гідрогену (серія Пашена):

.

Отже, частоту будь-якої лінії в спектрі атома Гідрогену можна подати у вигляді:

.

Із цієї формули видно, що в спектральних закономірностях особливо важливу роль відіграють цілі числа т і п, так звані головні квантові числа.

Усі наведені вище формули є чисто емпіричними. Пояснити лінійчастий спектр випромінювання атомів Гідрогену вдалося лише після створення 1913 року Н. Бором квантової теорії будови атома Гідрогену.

5. Квантові постулати Бора.В основі теорії Бора лежать такі положення:

• у стійкому атомі електрон може рухатися лише по особливих, стаціонарних орбітах, не випромінюючи при цьому електромагнітної енергії;

• атом може переходити з одного стаціонарного стану до іншого. Під час переходу атома зі стаціонарного стану з більшою енергією до стану з меншою енергією атом випромінює квант енергії, якому відповідає частота

;

• у стаціонарному стані атома електрон, рухаючись по коловій орбіті, повинен мати дискретні, квантові значення моменту імпульсу ħ, де п = 1 , 2, 3 — номер орбіти; r — радіус орбіти:

.

Постулати Бора пояснюють походження лінійчастих спектрів і їх закономірності.

Перший постулат називається постулатом стаціонарних станів.Цей постулат суперечить класичній механіці та електродинаміці Максвелла.

Другий постулат називається правилом частот.Якщо електрон перескакує на іншу орбіту, де його енергія менша, то куди дівається надлишок енергії? Адже зникнути, перетворитися на ніщо енергія не може. «Шукайте її поза атомом!» — заявляє Бор. Вона виділяється з атома у вигляді кванта світлової енергії (поняття про який було уведено Планком), а електрон, який випроменив, рухається по орбіті, тепер вже іншій, і знову не випромінює.

Третій постулат називається правилом квантування орбіт.Виявилося, що можна одержати низку дискретних розділених стаціонарних станів тільки за того припущення, що момент імпульсу електрона квантується. Звідси дістаємо вираз для радіусів орбіт:

,

де т_е й е — маса та заряд електрона.

Фізики до появи теорії Бора не могли розшифрувати складні спектри. Коли ж Бор довів, що «спектр — це біографія атомів, точніше атомних електронів», учені змогли, комбінуючи різні орбіти електронів в атомі, обчислити всі лінії, що спостерігаються у спектрі. Таким чином, джерелом світла є збуджений атом, світло генерується під час переходу атома з одного збудженого стану в інший, частота світла, що генерується, пропорційна ΔЕ, світло випромінюється й поглинається у вигляді квантів.

Слід звернути увагу учнів на половинчастість теорії Бора, її внутрішню суперечливість. У ній поряд із законами класичної фізики (закони Ньютона й Кулона, формули кінетичної й потенціальної енергій) уводяться квантові постулати, які зовсім не випливають із законів класичної фізики. Тому теорія Вора змогла пояснити закономірності будови тільки найпростішого атома — атома Гідрогену. Пояснити ж закономірності будови складних атомів вдалося тільки після створення більш послідовної теорії — квантової механіки й квантової електродинаміки.

6.Експериментальне підтвердження постулатів Бора.Ідеї Н.Бора були підтверджені експериментально 1913року в досліді Д. Франка та Г. Герца. Ідея цього досліду полягала у вимірюванні кількості енергії, що передається атомом під час зіткнення з електроном.

Із досліду Франка й Герца випливає, що енергія атома може мати лише дискретні значення Е₁, Е₂, Е₃, ..., Е_п , де Е₁ — енергія нормального (не-збудженого) стану атома.

7.Енергія атома Гідрогену.Повну енергію атома Е можна подати у вигляді суми кінетичних енергій електрона й атомного ядра та потенціальної енергії їх взаємодії. Будемо вважати ядро нерухомим. Тоді в енергію атома ввійде тільки кінетична енергія електрона і потенціальна енергія кулонівської взаємодії .

Таким чином .

Ми бачимо, що енергія атома від'ємна й зі збільшенням радіуса орбіти r зростає. Визначимо радіус орбіти в атомі Гідрогену.

Оскільки кулонівська сила надає електронові доцентрового прискорення а = υ²r, то за другим законом Ньютона .

Із третього постулату Бора mυ_nr_n = nħ швидкість, з якою рухається електрон по орбіті, дорівнює  . Застосовуючи ці формули, дістаємо радіус орбіти: .

Здобута формула показує, що радіуси стаціонарних орбіт мають дискретні значення, пропорційні квадратові цілого числа п. В основному (не-збудженому) стані (п = 1) атом має мінімальні розміри r₁ = 0,53·10^-10 м. Підчас переходу атома в збуджені стани (п = 2, 3,...) його радіус збільшується за законом r = r₁п².

Підставляючи вираз для радіуса орбіти до формули для енергії, остаточно дістаємо:

.

Повна енергія атома є величиною від'ємною, і тільки у разі іонізації повна енергія атома дорівнює нулю. Це рівносильно твердженню: у нормальному стані атом має мінімальну енергію, а у разі іонізації — максимум, енергії, яка дорівнює нулю.

Для атома Гідрогену енергія іонізації дорівнює 13,6 еВ. Оскільки , то .

 Для незбудженого стану при п = 1 Е₁ = -13,6 еВ; при п = 2 Е₂ = -3,4еВ; при n = 3E₃ =-1,5еВ; при п = ∞ Е = 0.

8. Спектр випромінювання атома Гідрогену.Відповідно до другого постулату Бора, випромінювання відбувається під час переходу атома з верхніх енергетичних рівнів на нижні.

Випромінювані при цьому фотони будуть мати частоти, які визначаються формулою: .

Переходи в перший збуджений стан із верхніх рівнів утворюють серію Бальмера, що спостерігається у видимому світлі. На рис. 144 показані серії випромінювання атома Гідрогену в різних діапазонах.

Під час випускання світла атом може переходити з будь-якого стану в незбуджений відразу, наприклад, Е₅ – Е₁, = hv_5,1, або послідовно, через проміжні стани:

E₅ - E₄ = hv_{5, 4}

E₄ - E₃ = hv_4, 3

E₃ - E₂ = hv_3, 2

E₂ – E₁ = hv_{2, 1}

Усі ці переходи здійснюються відповідно до закону збереження й перетворення енергії: hv_{5, 1} = hv_{5, 4} + hv_4, 3 + hv_{3, 2} + hv_{2, 1}.

3. Домашнє завдання. Підготовити конспект з даної теми  та вивчити його.

Дата : 05.04.21

Тема уроку :Захист навчальних проектів з теми :"Оптика".

Любі друзі! Чекаю на ваші звіти з даного проекту, дякую!!!

Дата : 01.04.21

Тема уроку :Навчальний проект з теми :"Оптика".

Пропоную вам теми !

• Багатоярусне вирощування рослин за допомогою відбитого сонячного світла.
• Вивчення властивостей зображень, що отримуються за допомогою збираючої лінзи.
• Виготовлення приладів для спостереження інтерференції і дифракції світла.
• Визначення жирності молока методом розсіяння світлового променя на жирових кульках.
• Використання сонячної енергії.
• Вимір довжин світлової хвилі усього спектру.
• Вимір коефіцієнта пульсації ламп освітлення при роботі з ПЕОМ.
• Відображення предметів в дзеркалах.
• Відображення світла очима кішки.
• Відображення світла. Перископ і його застосування.
• Вклад М.В. Ломоносова у винахід і удосконалення оптичних приладів.
• Вплив зовнішніх чинників на зір школяра.
• Вплив різних ділянок спектру видимого світла на швидкість зростання рослин.
• Вплив сонячного світла на зростання рослин.
• Дисперсія світла.
• Дослідження властивостей світла.
• Дослідження модуляції випромінювання світлодіодів і напівпровідникового лазера.
• Дослідження штучних джерел світла, вживаних в школі.
• Дослідний зразок сонячної батареї із застарілих кремнієвих транзисторів і діодів.
• Загадки полярних сяйв
• Загадки увігнутих дзеркал.
• Залежність відбивних здібностей матеріалу від його кольору.
• Залежність ростових процесів у рослин від якості світла.
• Захід як фізичне явище.
• Зір в століття технічного прогресу.
• Зір у сучасному світі.
• Зорові ілюзії
• Ілюзії і парадокси зору, або обмани, викликані прагненням до істини.
• Ілюзія, міраж або парадокси зору.
• Інфрачервоне випромінювання і його деякі властивості.
• Легенда або бувальщина "Промені Архімеда"?
• Лінзи.
• Люмінесценція.
• Майбутнє за світлодіодами.
• Моріус Корнеліус Ешер. Інструменти обману.
• Нове покоління освітлювальних ламп.
• Оптика і образотворче мистецтво.
• Оптика. Світло
• Оптика. Телескоп.
• Оптична система ока.
• Оптичне мистецтво (оп-арт) як синтез науки і мистецтва.
• Оптичні ілюзії
• Оптичні ілюзії або обман зору.
• Оптичні ілюзії і отримання стереоскопічних зображень.
• Оптичні прилади і їх застосування в медицині.
• Оптичні прилади, винайдені і вдосконалені М.В. Ломоносовим.
• Оптичні системи
• Оптичні явища в природі
• Оптичні явища навколо нас
• Особливості поширення світла
• Отримання веселки в домашніх умовах.
• Оцінка значення швидкості світла в речовині.
• Полярне сяйво
• Світло і його властивості
• Світло і колір в природі
• Світлові явища навколо нас
• Світлодіоди - сучасні джерела світла.
• Технічне застосування лінз
• У світі дзеркальних поверхонь.
• У світі мильних бульбашок
• У світі поляризованого світла.
• Формування світлових візерунків за допомогою світлодіодних випромінювачів.
• Хемілюмінесценція
• Хімічна історія дзеркал.
• Як відбивається світло?

Дата : 31.03.21

Тема уроку :  Контрольна робота з теми : Оптика

Варіант №1

1.     (1б.) Що таке квант світла? Назвіть властивості квантів.

2.     (1б.) Запишіть формулу для знаходження тиску світла

3.     (1б.) Сформулюйте закони фотоефекту

4.     (1б.) Запишіть рівняння Ейнштейна для зовнішнього фотоефекту

5.     (1,5 б.) Що називають червоною межею фотоефекту? Чи залежить вона від міри освітленості матеріалу?

6.     (1,5 б.) Як Ви розумієте поняття «корпускулярно-хвильовий дуалізм»

7.     (2б.) Потік монохроматичного світла λ =5*10^-7 

^{м падає нормально на плоску дзеркальну поверхню і тисне на неї з силою 1*10-7} Н. Визначити кількість фотонів. Які щосекунди падають на цю поверхню.

8.     (2б.) Чи відбудеться фотоефект уразі опромінення цинкової пластинки ультрафіолетовим світлом довжиною хвилі 400 нм? Яку максимальну швидкість можуть мати фотоелектрони при цьому? Робота виходу електрона для цинку 8,48 еВ?

9.     (2б.) У якого металу – цезію чи вольфраму – червона межа фотоефекту вища? Роботи виходу цих металів дорівнюють відповідно, 1,8 та 4,54 еВ?

Варіант №2

1.     (1б.) Що таке фотоефект?

2.     (1б.) Запишіть формулу для обчислення енергії кванта

3.     (1б.) Сформулюйте закони фотоефекту

4.     (1б.) Застосування фотоефекту. Наведіть приклади.

5.     (1,5 б.) Що називають червоною межею фотоефекту? Чи залежить вона від міри освітленості матеріалу?

6.      (1,5 б.) Як Ви розумієте поняття «корпускулярно-хвильовий дуалізм»

7.     (2б.) Який імпульс фотона, енергія якого дорівнює 6*10^-19 Дж?

8.     (2б.) У якого металу – цезію чи вольфраму – червона межа фотоефекту вища? Роботи виходу цих металів дорівнюють відповідно, 1,8 та 4,54 еВ?

9.     (2б.) Чи відбудеться фотоефект уразі опромінення цинкової пластинки ультрафіолетовим світлом довжиною хвилі 400 нм? Яку максимальну швидкість можуть мати фотоелектрони при цьому? Робота виходу електрона для цинку 8,48 еВ?

Дата : 20.01.21

Тема уроку : Розв"язування задач.

Ознайомитись та написати класну роботу, виконати домашнє завдання : 12.12, 12.16

Дата : 19.01.21

Тема уроку : Повне відбивання світла.

Опрацювати теорію та написати конспект

По́вне вну́трішнє відбиття́ (англ. total internal reflection) — явище, що спостерігається при поширенні хвиль різної фізичної природи в середовищах, фізичні властивості яких змінюються в просторі. Для ілюстрації змісту явища часто використовують дані про поширення хвиль в кусково неоднорідному середовищі. Для простоти із різних можливих типів хвиль вибирають плоскі хвилі. В цьому випадку хвильова картина може наочно відображатися певною геометричною картиною. Розглянемо спочатку приклад, що показує сутність явища, стосовно плоских електромагнітних хвиль. Конкретно мова йде про падіння косих світлових променів із середовища із більшою оптичною густиною в середовище із меншою оптичною густиною.

На малюнку 1 показані дві можливі ситуації, які виникають при падінні світла із оптично густішого середовища. При малих кутах падіння (ця ситуація зображена червоним) світло частково проникає в інше середовище, частково відбивається на границі розділу. Кут заломлення визначається законом Снеліуса і є більшим за кут падіння.

Синім показана ситуація, яка виникає тоді, коли

${\displaystyle {\frac {n_{1}}{n_{2}}}\sin \theta >1\,}$,

де n₁ та n₂ — показники заломлення середовищ (n₁ > n₂). В такому випадку світловий промінь не проникає далі й повністю відбивається від границі.

Повне внутрішнє відбиття спостерігається для великих кутів падіння, які перевищують критичний кут

${\displaystyle \theta _{c}={\text{arcsin}}\,{\frac {n_{2}}{n_{1}}}}$.

Світло все ж таки проникає в середовище із меншим показником заломлення на незначну глибину. Це явище використовується в методі порушеного повного внутрішнього відбиття для дослідження приповерхневих шарів тіл.

Явище повного внутрішнього відбиття легко спостерігати, якщо пірнути у воду й глянути вгору. Синє небо над головою буде видно лише в межах певного кола.

Практично така ж картина спостерігається при падінні акустичної (звукової) хвилі на границю між двома акустичними середовищами з різними величинами хвильового опору^[1].

У випадку пружних тіл ситуація виглядає дещо складніше, оскільки в них можуть поширюватися поздовжні та поперечні хвилі, які передають енергію від одного типу хвиль до іншого при проходженні границі між двома середовищами^[2].

Явище використовується у хвилеводах, зокрема оптичних волоконних лініях, де світло запускається в оптичне волокно із доволі високими показником заломлення. Світло не може вирватися із волокна, навіть якщо це волокно зігнути чи скрутити в бухту, бо кут падіння залишається меншим за критичний кут повного внутрішнього відбиття.

Явищем повного внутрішнього відбиття зумовлено також існування в океані підводного звукового каналу, в якому хвилі поширюються без взаємодії з поверхнею океану та дном. Така поведінка звукових хвиль зумовлена суттєвою залежністю акустичних властивостей водного середовища від глибини. Ця зміна по глибині в океані таких характеристик, як температура, солоність, стисливість характеризується терміном стратифікація.

мал.1

Дата : 18.01.21

Тема уроку : Заломлення світла. Закони заломлення світла.

Опрацювати теорію та написати конспект

 1. Явище заломлення світла

З дослідів випливає, що під час падіння вузького пучка світла на границю розділу двох середовищ пучок розділяється: одна його частина повертається в перше середовище (і це явище називається відбиттям світла), а інша — проникає в друге середовище, змінивши свій напрямок (це явище називається заломленням світла).

У разі зміни кута падіння пучка спостерігається зміна яскравості відбитого й заломленого пучків: яскравість одного збільшується, а іншого — зменшується. За нормального падіння пучка світла на плоску границю заломлення немає. Відповідно до збільшення кута падіння збільшується й кут заломлення.

Кількісний закон, що описує заломлення світла, був установлений 1621 року голландським ученим Снелліусом.

    2. Закон заломлення світла

Розглянемо падіння світла із середовища 1 на границю розділу із прозорим середовищем 2 (наприклад, із повітря на поверхню води). Якщо кут   падіння променя на границю розділу відмінний від нуля, то після переходу в середовище 2 напрямок променя змінюється.

Кутом заломлення γ називається кут між заломленим променем і перпендикуляром до границі розділу двох середовищ.

На початку XVII ст. було відкрито закон заломлення світла:

vпромінь падаючий, промінь заломлений і перпендикуляр до поверхні в точці падіння променя лежать в одній площині.

vВідношення синуса кута падіння променя до синуса кута заломлення є величиною постійною для двох певних середовищ:

.

Величина nназивається відносним показником заломлення двох певних середовищ. Якщо середовище 1 є вакуумом, то n називають абсолютним показником заломлення середовища 2.

    3. Принцип Гюйгенса й закон заломлення світла

Розглянемо плоску хвилю, що падає на границю розділу MN двох середовищ.

Напрямок поширення хвилі задамо променями A1A і B1B, які паралельні один до одного й перпендикулярні до хвильової поверхні AC.

Зрозуміло, що спочатку поверхні MNдосягне промінь A1A.Промінь B1B досягне її через час  , де   — швидкість світла в першому середовищі. У момент, коли вторинна хвиля в точці B тільки почне збуджуватися, хвиля від точки Aвже пошириться в іншому середовищі на відстань   , де   — швидкість світла в другому середовищі. Провівши площину BD, дотичну до всіх вторинних хвиль, одержимо хвильову поверхню заломленої хвилі.

Розглянемо прямокутні трикутники ACBі ADB. У трикутнику ACBкут CAB дорівнює куту падіння  , отже,  . З огляду на те, що  ,знаходимо AB:

.                                                           (1)

Аналогічно в трикутнику ADB кут ABD дорівнює куту заломлення γ, отже,  . З огляду на те, що  , знаходимо AB:

.                                                            (2)

Порівнюючи вираження (1) і (2), знаходимо:

.

    4. Показник заломлення

Фізична величина n21називається відносним показником заломлення, або показником заломлення другого середовища відносно першого. Відносний показник заломлення показує, у скільки разів швидкість світла    в першому середовищі більше швидкості світла   в другому середовищі:  .

Саме зміна швидкості поширення світла у випадку його переходу з одного прозорого середовища в інше є причиною заломлення світла.

Уведемо поняття оптичної густини середовища: чим менше швидкість світла в середовищі, тим більша її оптична густина.

Фізичну величину, що визначає, у скільки разів швидкість світла в середовищі менше, ніж у вакуумі, називають абсолютним показником заломлення середовища.

ØАбсолютний показник заломлення середовища n — це фізична величина, що характеризує оптичну густину середовища й дорівнює відношенню швидкості світла c у вакуумі до швидкості світла   в середовищі:

.

Абсолютний показник заломлення залежить від фізичного стану середовища (температури, густини й ін.) і від властивостей світлової хвилі (довжини або частоти).

Необхідно звернути увагу: відносний показник заломлення дорівнює n21 = n2/n1.

 
Source: https://fizmat.7mile.net/hvilova-ta-kvantova-optika-11-klas/zalomlennya-svitla-povne-vidbittya.html

Дата : 13.01.21

Тема уроку : Розв"язвування задач.

Ознайомитись та написати класну роботу, виконати домашнє завдання!

Дата : 12.01.21

Тема уроку :Відбивання світла. Закон відбивання світла.

Опрацювати теорію та написати конспект

Відбиття – це такий фізичний процес взаємодії хвиль або частинок із поверхнею, при якому відбувається зміна напрямку хвильового фронту на межі двох середовищ з різними оптичними властивостями, і хвильовий фронт повертається в середу, з якої він прийшов.

Якщо уявити, що ви за допомогою лазерної вказівки направили тонкий промiнь на відбивальну поверхню, то в результаті цей промiнь відіб’ється від такої поверхнi і почне пoширюватися в певнoму напрямку.

Кутом падіння називають такий кут, що утворюється між перпендикулярoм до поверхнi і вихідним променем, а така поверхня, в свою чергу, називається нормаллю. Щодо кута відбиття – то це кут між відбитим променем i нормаллю.

Згідно закону вiдбиття відомо, кут вiдбиття рівний куту падiння і навпаки. Що насправді то інтуїтивно зрозуміло. Якщо поглянути на картинку нижче, то стають наочно більш зрозумілими наступні ствердження:

• Якщо промінь падає практично паралельно до поверхні, то він її лише торкнеться та відіб’ється під тупим кутом, щоб продовжити свій шлях по такій самій, але дзеркальній щодо нормалі, траєкторії, дуже близько до поверхні.
• Якщо ж промiнь падає майже перпендикулярно, то з іншoго боку нормалі він відіб’ється під гострим кутом, і його напрямок також буде дзеркально повторений відносно нормалі, що повністю відповідає закoну вiдбиття свiтла.

Як будь-який інший фізичний закoн, закoн відбиття свiтла був відкритий на основі дослiдів та спостережень за природою, хоча зараз вчені можуть його вивести навіть теоретичнo.

Одним із основних моментів цього закону є той факт, що кути відбиття відшуковуються від перпендикуляру до поверхні в тoчці падіння променя. Цей момент не дуже важливий для плоских поверхонь, наприклад, для плoских дзеркал, потому що до неї перпендикуляр буде спрямований абсолютно однаково в усіх точках. Такі повсякденні речі, як світло від автомобільних фар або ліхтаря розглядаються, як щільний пучок паралельних прoменів світла і називаються паралельно-сфокусованим світловим сигналом. Якщо такий світловий сигнал, або пучок, відбивається від плоскої поверхні, то всі його промені відіб’ються під одним і тим самим кутом i залишаться паралельними в пучку. Оcь чому, наприклад, пряме дзеркало не викривляє наше візуальне зображення.

Проте всім вам відомо про існування кривих дзеркал. Їх принцип в тому, що різноманітні геометричні конфігурації їх поверхонь абсолютно по-рiзному викривлюють та змінюють відбите зображення. Це допомагає досягати різноманітних та ефективних результатів. Такі увігнуті дзеркала використовуються, наприклад, в телескопах-рефлекторах, де вони фокусують в окулярі відбите світло віддалених космічних тіл. Також вигнуті дзеркала ви можете зустріти майже щодня, адже вони використовуються в автомобілях, як дзеркала заднього виду, та розширюють водію кут огляду. Ну і звичайно криві дзеркала в кімнатах сміху, що наповнюють нашу душу добрим сміхом, поки ми роздивляємося химерні викривлені віддзеркалення себе чи свого друга.

А чи задумувалися ви, чому наприклад, «тарiлки» cупутникового телебачення чи антени радіотелескопів мають увігнуту форму дзеркала? Та тому, що закону вiдбиття підпорядковується не лише світло, але й всі електромагнiтні хвилі, чи то CBЧ промені, чи радiо, або рентгенівські, всі вони живуть за законом відбиття світла та мають такі ж властивості в поведінці. І в роботі «тарілок» чи антени використовуєтьcя той самий принцип відбиття пучка паралельних променiв в точці.

Дата : 11.01.21

Тема уроку : Розвиток уявлень про природу світла.

Опрацювати теорію та написати конспект

11.Ідеї стародавніх філософів. Стародавні філософи висунули кілька гіпотез відносно природи світла. За однією з них світло це щось таке,що витікає з наших очей,наче вода із шлангу. При цьому малось на увазі,що ми бачимо речі, направляючи на них потік світла. Очі сліпої людини не випускають такого світла,тому він не може бачити. Інші вважали,що з кожного предмета неначе зриваються оболонки,подібні до самих предметів. Ці «образи»,потрапляючи до ока,викликали відчуття форми й кольору предмета. Проти таких теорій ніхто особливо не заперечував аж до епохи Відродження. Одним з перших,хто висунув послідовну теорію світла,засновану на спостереженнях і дослідах,був знаменитий англійський математик і фізик І.Ньютон.

   2. Корпускулярна теорія світла. Згідно цієї теорії світло складається з маленьких частинок (корпускул) речовини,які випускаються в усіх напрямках по прямих лініях – променях. Якщо ці промені попадають в наше око,то ми можемо бачити їх джерело. Виходячи з корпускулярних уявлень,Ньютон пояснив більшість відомих тоді оптичних явищ: прямолінійне поширення світла в однорідному середовищі,відбивання та заломлення світла.

   3. Хвильова теорія світла. Приблизно в той же час Христіан Гюйгенс, нідерландський астроном і фізик,висунув хвильову теорію світла. За цією теорією світло – це хвилі,які поширюються в особливому,гіпотетичному середовищі – ефірі,який заповнює весь простір і проникає всередину всіх тіл. Гюйгенс математично описав явища відбивання і заломлення хвиль і показав,що швидкість світла в оптично більш густому середовищі має бути меншою,ніж у повітрі. Досліди Т.Юнга, Ж.Фуко та докладна теорія О.Френеля завдали відчутного удару по корпускулярній теорії світла. І все ж більше ста років корпускулярна й хвильова гіпотези про природу світла існували паралельно. Жодна з них не могла здобути якусь перевагу. Більшість учених віддали перевагу корпускулярній теорії лише завдяки авторитету І.Ньютона. 

   4. Електромагнітна теорія світла. На питання про природу світла й механізм його поширення давала відповідь гіпотеза Д.Максвелла. Так як експериментально виміряне значення швидкості світла у вакуумі співпало із значенням швидкості поширення електромагнітних хвиль,Максвелл висунув гіпотезу,що світло є окремим видом електромагнітного випромінювання. Після виявлення електромагнітних хвиль Г.Герцем не залишилось жодних сумнівів у тому,що під час поширення світло «поводить» себе як хвиля. Пізніше П.Лебедєв навів новий доказ тотожності світла і електромагнітних хвиль. Він дослідним шляхом виявив,що світло тисне на тіла,на які падає,й виміряв цей тиск. За теорією Максвелла електромагнітні хвилі теж чинять подібний тиск. Таким чином,у другій половині ХІХ століття була заснована електромагнітна теорія світла.

   5. Квантова теорія світла.  На початку ХХ століття уявлення про природу світла почали швидко й докорінно змінюватися. Раптом з’ясувалося,що корпускулярна теорія,яку вже почали забувати,все ж таки має відношення до реальності. У 1900 році М.Планк висунув гіпотезу про те,що атоми тіл поглинають і випромінюють енергію скінченними порціями – квантами. В 1905 році А.Айнштайн припустив,що світло поширюється в просторі у вигляді дискретних об’єктів – квантів світла. Таким чином була заснована ще й квантова теорія світла.

   6.Корпускулярно-хвильовий дуалізм. Виникла досить таки цікава ситуація:явища інтерференції й дифракції можна було пояснити хвильовою теорією,а явища випромінювання й поглинання – корпускулярною. В результаті численних пошуків і досліджень виникла сучасна теорія світла,що є синтезом корпускулярної й хвильової теорій. В основі цієї теорії лежить думка про те,що світло одночасно має як хвильові,так і корпускулярні властивості.

   7.Джерела і приймачі світла.  Джерелами світла називають тіла,здатні випромінювати світло. Будь-яке тіло,що світиться,складається з величезної кількості «елементарних» випромінювачів. Таким чином,оптичне випромінювання джерел світла є набором випромінювань окремих атомів і молекул. В усіх джерелах світла відбувається перетворення якогось виду енергії на енергію світла. За механізмом випромінювання розрізняють теплові та люмінесцентні джерела світла. У перших світіння досягається за рахунок внутрішньої енергії,збільшеної під час нагрівання до високої температури (Сонце,зорі,лампа розжарювання). У других світло випромінюють атоми чи молекули газів або твердих тіл за рахунок енергії,отриманої від потоку електронів,електричного поля,струму,хімічної реакції тощо (неонова,дугова,ртутна,галогенна лампи,лампа денного світла).

   Залежно від походження розрізняють природні та штучні (створені людиною) джерела світла. До природних джерел світла належать, наприклад, Сонце й зорі, розпечена лава та полярні сяйва, деякі світні об'єкти з-поміж тварин і рослин: глибоководна каракатиця, радіолярія, світні бактерії тощо.  Природні джерела не можуть повністю задовольнити дедалі більшу потребу людини у світлі. І тому ще в давнину люди почали створювати штучні джерела світла. Спочатку це були вогнище й каганець, пізніше з'явилися свічки, оливні та гасові лампи. Наприкінці XIX століття винайдено електричну лампу. У помешканнях ми зазвичай використовуємо лампи розжарювання. На жаль, вони не є досить економними: у таких лампах більша частина електричної енергії йде на нагрівання самої лампи та повітря навколо і тільки 3-4 % енергії перетворюється на світлову. В останні роки, однак, з’явилися нові, у декілька разів економніші конструкції електричних ламп.
  Великі приміщення (супермаркети, цехи підприємств тощо) освітлюються джерелами світла у вигляді довгих трубок — лампами денного світла. Для різнобарвної ілюмінації, якою вночі підсвічено деякі будинки, торговельні центри тощо, використовують неонові, криптонові та інші лампи. 

   Залежно від співвідношення розміру джерела світла і відстані від нього до приймача світла розрізняють точкові та протяжні джерела світла. Джерело світла вважається точковим, якщо його розмір є відносно невеликим порівняно з відстанню від нього до приймача світла. У протилежному разі джерело вважається протяжним. Таким чином, те саме джерело світла залежно від умов може вважатися як протяжним, так і точковим.

   Пристрої, за допомогою яких можна виявити світлове випромінювання, називають приймачами світла.  Природними приймачами світла є очі живих істот.
Одержуючи за допомогою цих приймачів інформацію, організми певним чином реагують на зміни в довкіллі. Так, зайшовши з темряви до яскраво освітленої кімнати, ми, звичайно, замружимо очі, а побачивши вночі світло фар автомобіля поблизу, обов'язково зупинимося край дороги. Аналогічну очам функцію виконують штучні приймачі світла. Так, фотоелектричними приймачами світла — фотодіодами — обладнано, наприклад, турнікети для проходження пасажирів у метро, на вокзалах тощо. Штучні фотохімічні приймачі — це фото- й кіноплівка, фотопапір.

 8.Швидкість світла.  Проблема визначення швидкості світла стояла перед наукою дуже давно. Учені розуміли, що світло є певним фізичним об'єктом, що поширюється від джерела в просторі, і цей процес відбувається протягом певного часу. Хоча,скажімо,Аристотель вважав,що світло від точки до точки поширюється миттєво.  

   Перший відомий експеримент з вимірювання швидкості поширення світла виконав Г.Галілей. Він розмістив двох спостерігачів А і В на відстані кількох кілометрів один від одного і кожному дав ліхтар. В деякий час спостерігач А відкривав свій ліхтар і в той же момент вмикав секундомір. Коли спостерігач А бачив світло від ліхтаря спостерігача В,він зупиняв секундомір. За виміряним часом і подвійною відстанню між ліхтарями можна було знайти швидкість світла:     υ =  .   Однак ця спроба виявилася невдалою,що деякою мірою підтвердило думку Аристотеля.

   Вперше експериментально швидкість поширення світла вдалося виміряти данському астроному Олафу Ремеру в 1676 році. Він спостерігав затемнення одного із супутників Юпітера – Іо. Очевидно,що затемнення супутника має повторюватися строго періодично. Однак Ремер помітив,що коли Земля наближається до Юпітера,інтервали часу між затемненнями стають коротшими,а коли віддаляється, – довшими порівняно з розрахунковим часом. Ремер пояснив це тим,що протягом року змінюється відстань від Землі до Юпітера,а тому світло від супутника Юпітера до Землі йде різний час. Різниця між фактичним моментом виходу супутника Юпітера із затемнення і розрахованим значенням виявилась рівною 1320 с. Оскільки діаметр земної орбіти навколо Сонця дорівнює 229 млн. км,то для швидкості світла Ремер дістав значення 227 000  . Це значення не дуже точне,але цінність відкриття Ремера величезна,тому що він вперше показав,що швидкість поширення світла скінченна.

   У подальшому швидкість світла вимірювалась багато разів і в різних умовах. Один із найбільш точних результатів (299 700  )отримав американський фізик А.Майкельсон у 1926 році. Тепер існують інші,точніші способи вимірювання швидкості поширення світла. Зовсім недавно,скориставшись лазерним випромінюванням,вчені визначили швидкість світла з небаченою точністю: с = (299 792 456  1,1)  . А в 1983 році на засіданні сімнадцятої Генеральної конференції мір і ваг було надане таке значення швидкості поширення світла:

                                      c = 299 792 458  .

Дата : 02.11.20

Тема уроку :Розв"язування задач .

Задача 1. У вертикальному однорідному магнітному полі індукцією 0,5 Тл на двох тонких проводах горизонтально підвішений провідник довжиною 20 см і масою 20 г. На який кут β від вертикалі відхилиться провідник, якщо сила струму в ньому дорівнює 2 А?

Розв'язання. На провідник діють три сили: сила ваги, сила натягу проводів і сила Ампера, напрямок якої визначимо за правилом лівої руки (див. рисунок).

Запишемо другий закон Ньютона у векторній формі й у проекціях на осі координат: 

 

 

Розділивши перше рівняння системи на друге, одержуємо:

Відповідно до закону Ампера FA = BIlsin, де sin = 1, оскільки  = 90° (провідник горизонтальний, а вектор магнітної індукції вертикальний). Остаточно маємо:

Визначимо значення шуканої величини:

Відповідь: провідник відхиляється від вертикалі на кут 45°.

Задача 2. Електрон влітає в однорідне магнітне поле зі швидкістю  під кутом  до напрямку поля. Магнітна індукція поля B. За якою траєкторією рухатиметься електрон?

Відповідь: за гвинтовою лінією радіусом  і кроком 

Домашнє завдання: опрацювати поданий матеріал та написати конспект.

Дата : 28.10.20

Тема уроку : Сила Лоренца.

Повторити  конспект  за 26.10.20 та розвязати  задачі:

1.     На провідник завдовжки 0,8м, що міститься в однорідному магнетному полі перпендикулярно до силових ліній, діє сила в 5 Н, коли по провіднику проходить струм 5 А. Визначити магнетну індукцію поля.

2. До магнітного поля з індукцією 0,27Тл влітає позитивно заряджена частинка із зарядом, що дорівнює 2е, зі швидкістю 2,7 10³ км/с. Обчислити силу Лоренца. е - заряд електрона.

Дата : 27.10.20

Тема уроку : Розв"язування задач .

Дата уроку: 26.10.20

Тема уроку: Сила Ампера.

1. Сила Ампера

Сила, що діє на провідник зі струмом у магнітному полі, називається силою Ампера FA. З визначення модуля вектора магнітної індукції випливає, що якщо провідник розташований у магнітному полі перпендикулярно до вектора магнітної індукції, сила Ампера Fa = ІlВ, де I — сила струму в провіднику, l — довжина провідника, В — модуль вектора магнітної індукції.

Вираз для модуля сили FA, що діє на малий відрізок провідника l, через який тече струм І, з боку магнітного поля з індукцією , що становить із елементом струму кут α, має такий вигляд:FA = IlBsіnα. Це твердження називають законом Ампера.

Магнітне поле не діє на провідник зі струмом, якщо він паралельний до вектора магнітної індукції. Це випливає із закону Ампера, оскільки, якщо α = 0° або α = 180°, то FA = 0.

Напрямок сили Ампера визначається за правилом лівої руки:

Ø  якщо розкриту долоню лівої руки розташувати так, щоб вектор магнітної індукції входив у долоню, а чотири витягнутих пальці вказували напрямок струму в провіднику, то відігнутий на 90° в площині долоні великий палець покаже напрямок сили, що діє на провідник з боку магнітного поля.

Сила Ампера максимальна, коли провідник розташований перпендикулярно до ліній магнітної індукції.

2. Дія магнітного поля на рамку зі струмом

Помістимо між полюсами магніту дротяну рамку. Поки струму в рамці немає, вона може перебувати в будь-якому положенні, одне з яких показане, наприклад, на малюнку а. Після увімкнення струму рамка повернеться й займе положення, показане на малюнку б.

 

 

Поворот рамки зі струмом у магнітному полі пояснюється тим, що по протилежних сторонах рамки течуть протилежно спрямовані струми. Тому на протилежні сторони рамки зі струмом у магнітному полі діють протилежно напрямлені сили. Ці сили й повертають рамку зі струмом у магнітному полі.

Магнітне поле, діючи на вертикальні сторони рамки, змушує її повертатися так, що її площина розташовується перпендикулярно до силових ліній поля. При цьому за інерцією рамка щораз проходить трохи далі від положення рівноваги. Якщо в момент проходження рамкою положення рівноваги щораз змінювати напрямок струму в ній, то вона буде безупинно обертатися.

Необхідно звернути увагу учнів на те, що обертання рамки відбувається в результаті дії магнітного поля на провідники зі струмом і що в цьому процесі відбувається перетворення електричної енергії в механічну. На розглянутому явищі заснована будова електродвигунів. При цьому для посилення обертального ефекту в електродвигунах застосовують багато рамок.

3. Сила Лоренца

Дія магнітного поля на провідник зі струмом обумовлена тим, що це поле діє на заряджені рухомі частинки в провіднику. Силу, що діє з боку магнітного поля на заряджену частинку, називають силою Лоренца на честь голландського фізика X. Лоренца, що вивчав рух заряджених частинок в електричному й магнітному полях.

Розрахунки показують, що модуль сили Лоренца FЛ = qBsinα, де q — модуль заряду частинки,  — модуль її швидкості, В — модуль вектора магнітної індукції, α — кут між швидкістю частинки й вектором магнітної індукції.

Напрямок сили Лоренца, що діє на позитивно заряджену частинку, визначають за допомогою правила лівої руки:

Ø  якщо розкриту долоню лівої руки розташувати так, щоб вектор магнітної індукції входив у долоню, а чотири витягнутих пальці вказували напрямок швидкості позитивно зарядженої частинки, то відігнутий на 90° в площині долоні великий палець покаже напрямок сили, що діє на частинку.

На рухому негативно заряджену частинку (наприклад, електрон) сила Лоренца діє в протилежному напрямку.

Оскільки сила Лоренца спрямована перпендикулярно до швидкості частинки й вектора магнітної індукції, то робота сили Лоренца дорівнює нулю.

Якщо швидкість матеріальної точки перпендикулярна до сили, що діє на неї, то ця точка рухається по колу. Виходить, електричний заряд у магнітному полі буде рухатися по колу. Слід підкреслити, що магнітна сила при цьому є доцентровою силою, так що  де R — радіус кола. Звідси 

Таким чином,

Ø  магнітне поле хоча й діє на частинку з деякою силою, не змінює кінетичну енергію частинки, але змінює тільки напрямок її руху.

Дію магнітного поля на рухомий заряд широко використовують у сучасній техніці.

Дію магнітного поля застосовують й у приладах, що дозволяють розділяти заряджені частинки за їхніми питомими зарядами (q/m). Знаючи радіус, за яким рухається частинка, і її швидкість, можна знайти питомий заряд частинки. Такі прилади одержали назву мас-спектрографів.

Особливість руху частинок: те, що більш швидкі частинки рухаються по колу більшого радіуса, використовують під час прискорення заряджених частинок у циклотронах.

Також силу Лоренца можна використати для визначення знака заряду й для досліджень у ядерній фізиці.

 Домашнє завдання : Напсати та опрацювати конспект.

Дата уроку : 21.10.20

Тема уроку : Магнітне поле

   

 Магнітне поле.

Під час вивчення електричних явищ ми з’ясували, що електрична взаємодія здійснюється за допомогою електричного поля. Магнітна взаємодія так само, як і електрична, здійснюється за допомогою магнітного поля. Будь-який провідник зі струмом створює навколо себе магнітне поле, і це магнітне поле діє на інші провідники зі струмами.

Магнітне поле, утворюване також постійними магнітами, діє на постійні магніти. Нагадаємо, що, відповідно до гіпотези Ампера, магнітні властивості постійних магнітів також обумовлені мікроскопічними струмами, що циркулюють усередині них.

Магнітне поле зручно досліджувати за допомогою маленьких магнітів (наприклад, магнітних стрілок): у магнітному полі вони в певний спосіб повертаються.

Таким чином, у просторі навколо провідника зі струмом виникають сили, що діють на рухомі заряди і на магнітну стрілку.

Ці сили дістали назву магнітних. Отже, магнітним полем ми будемо називати той стан простору, що проявляє себе через дію магнітних сил.

Визначальні властивості магнітного поля такі:

·       магнітне поле породжують магніти й струми;

·       магнітне поле виявляють за дією на магніти й струми.

 Магнітна індукція

Для магнітного поля, так само як і для електричного, можна ввести векторну величину, що характеризує це поле в кожній точці. Цю величину називають вектором магнітної індукції й позначають .

Силовою характеристикою магнітного поля може служити сила, що діє в цьому полі на провідник зі струмом.

Дослід показує, що сила, яка діє з боку магнітного поля на прямолінійний провідник зі струмом, залежить не тільки від магнітного поля, але й від сили струму І в провіднику, довжини провідникаl й кута α між провідником і вектором магнітної індукції .

За заданих сили струму й довжини провідника ця сила максимальна, коли провідники розташований перпендикулярно до вектора магнітної індукції. Із цієї причини саме таке розташування провідника зі струмом було обрано для визначення модуля вектора магнітної індукції. Відповідно до досліду, сила F, що діє з боку магнітного поля на провідник, прямо пропорційна добутку Il.

Виходить, відношення F/Il не залежить ні від сили струму в провіднику, ні від довжини цього провідника й, отже, характеризує власне магнітне поле. Тому модуль вектора магнітної індукції можна визначити в такий спосіб:

Ø  модуль вектора магнітної індукції дорівнює відношенню сили, що діє на провідник зі струмом, розташований перпендикулярно до вектора магнітної індукції, до добутку сили струму в провіднику й довжини провідника:

Ø  За одиницю магнітної індукції приймають магнітну індукцію однорідного поля, у якому на ділянку провідника довжиною 1 м за сили струму в ньому 1 А діє з боку поля максимальна сила 1 Н:

 Лінії магнітної індукції

Лінії магнітної індукції можна зробити набагато більш наочними, якщо замість магнітних стрілок використати ошурки — у магнітному полі вони намагнічуються, стаючи малюсінькими магнітиками.

Лініями магнітної індукції є лінії, проведені так, що дотичні до них у кожній точці вказують на напрямок поля в цій точці.

Відзначимо, що лінії магнітної індукції реально не існують, вони всього лише зручний спосіб його опису.

Напрямок вектора магнітної індукції визначають, використовуючи орієнтувальну дію магнітного поля на магнітну стрілку або на рамку зі струмом.

Ø  За напрямок вектора магнітної індукції приймають напрямок, у якому вказано північний полюс вільно обертової магнітної стрілки.

Необхідно звернути увагу нате, що:

1) лінії магнітної індукції поля, створеного котушкою або магнітом, «виходять» з північного полюса і «входять» у південний полюс;

2) усередині котушки зі струмом лінії магнітної індукції спрямовані від південного полюса до північного;

3) досліди показують, що лінії магнітної індукції завжди замкнуті.

Напрямок ліній магнітної індукції поля, створеного провідником зі струмом, пов’язаний із напрямком струму в провіднику правилом, що називають правилом буравчика.

Ø  Напрямок ліній магнітної індукції поля, створюваного прямолінійним провідником зі струмом, збігається з напрямком обертання ручки буравчика (гвинта із правою нарізкою), коли напрямок поступального руху власне буравчика збігається з напрямком струму в провіднику.

Напрямок ліній магнітної індукції поля, створеного дротяним витком або котушкою зі струмом, пов’язаний із напрямком струму у витку або котушці також правилом буравчика.

Ø  Напрямок ліній магнітної індукції поля, створюваного струмом у дротяному витку або котушці, збігається з напрямком поступального руху буравчика (гвинта із правою нарізкою), коли напрямок обертання ручки буравчика збігається з напрямком струму.

Необхідно звернути увагу:

Ø  правила буравчика для прямолінійного провідника й для витка (котушки) зі струмом відрізняються тим, що в них «міняються місцями» напрямок силових ліній магнітного поля й напрямок струму.

Домашнє завдання : написати та вивчити конспект.

Дата уроку: 20.10.20

Тема уроку : Захист навчальних проектів.

Підготувати навчальний проект .

 Теми які можна обрати для проекту:

Актуальні проблеми споживання електроенергії в нашій школі.
Альтернативні джерела електроенергетики.
Альтернативні джерела енергії. Вітрові станції.
Асиметричний випрямляч
Асинхронний двигун (трифазний) змінного струму.
Атомні електростанції
Безпровідна передача струму
Безпровідна система передачі електричного струму.
Вивчення електропостачання квартири
Вивчення електропровідності різних рідин.
Вивчення магнітного поля струму.
Виготовлення приладу для вивчення електропровідності розчинів речовин.
Визначення ЕДС джерела струму за допомогою двох вольтметрів.
Визначення кількості нітратів в їжі.
Використання електроприладів в побуті і розрахунок вартості споживання електроенергії.
Вимір опору і питомого опору резистора з найбільшою точністю.
Вимір питомого опору розчину питної соди.
Винахід радіо А.С. Поповим
Випрямлення змінного струму
Вплив блукаючого струму на корозію металу.
Вплив електричного поля на схожість і зростання моркви.
Гальванічний елемент
Гальванічний елемент Калло.
Генератор коливань звукової частоти на транзисторах.
Гроза і блискавка
Двохкаскадний радіопередавач.
Де живе струм?
Джерела електричного струму.
Джерела електроживлення для електронних пристроїв.
Джерело струму - батарея
Дія електричного струму на рослинні клітини.
Дослідження гальванічного ефекту
Дослідження електропровідності води і водних розчинів.
Дослідження електропровідності снігу.
Дослідження фізичних і споживчих властивостей електроламп.
Досліди по вивченню впливу електричного поля на схожість насіння і урожай рослин.
Дослідний зразок сонячної батареї із застарілих кремнієвих транзисторів і діодів.
Електризація тіл тертям
Електрика в живій природі.
Електрика в житті рослин
Електричне поле. Спектри електричних полів.
Електричний сигналізатор рівня рідині
Електричний струм в напівпровідниках.
Електродвигун постійного струму.
Електроенергетика
Електроліз і його застосування в промисловості.
Електромагнетизм. Явище самоіндукції.
Електромагнітна рухова система.

Електромагнітне поле і здоров'я людини.
Електромагнітний СМОГ
Електромагнітні хвилі в нашому житті.
Електромагнітні явища
Електропровідність речовин.
Електроскоп
Електростанції. Яку електростанцію вибрати для рідного селища?
Електростатика
Енергозбереження в побуті
Енергозбереження для усіх і кожного.
Енергозберігаючі лампи в житті людини
Енергозберігаючі лампи і їх практичне застосування.
Життя Тесли
З історії вивчення електричних явищ
Загадки кулевидної блискавки
Закон Ома і його практичне застосування.
Залежність опору провідників від температури.
Застосування електролізу
Застосування цілющої електрики в медицині.
Індикатор полярності джерела постійного струму.
Історія винаходу і розвитку електричного освітлення.
Історія створення електрики
Картопля як джерело електричної енергії.
Корисні енергозберігаючі звички.
Кулеподібна блискавка: міф або реальність?
Лампи розжарювання і світлодіоди.
Луїджі Гальвані
Магнетизм і електричний струм.
Майбутнє за світлодіодами.
Напівпровідники
Незвичайні джерела енергії - "смачні" батареї.
Нетрадиційні джерела енергії.
Нікола Тесла
Нікола Тесла і загадка тунгуського метеорита.
Отримання гальванічного елементу в лабораторних умовах.
Оцінка добових енергетичних витрат учнів мого класу.
П'єзоелектричний ефект.

Передача енергії безпровідним способом.
Поновлювані джерела енергії.
Порівняння характеристик побутових люмінесцентних ламп і ламп розжарювання.
Пошук альтернативних джерел енергії.
Практичне використання нетрадиційних джерел електричної енергії.
Практичні застосування магнетизму.
Природа блискавки
Природа статичної електрики і його застосування.
Природна електрика
Провідність напівпровідників.
Розжарена стріла дуб звалила у села.
Розрахунок електропостачання квартири
Розумний світильник.
Роль статичного струму в живій природі.
Рух макротіл у високовольтних полях
Ручна динамо-машина - сучасна мала енергетика.
Сонячна батарея - енергія з комор Сонця.
Сонячна енергетика і сонячні батареї.
Сонячна енергія. Реальність і фантастика.
Сонячні батареї
Сонячно-вітрова електростанція.
Статична електрика
Статична електрика в нашому житті.
Створення і вивчення принципу роботи електродного нагрівального елементу.
Створення моделі екологічно чистого джерела енергії.
Термоелектричні джерела струму для освоєння планет.
Транзисторний перетворювач напруги.
Трифазна система.
Чарівна паличка, або Досвід із статичною електрикою.
Шлях в незвідане:електрика.
Як зберегти електроенергію в побуті?
Які речовини проводять електричний струм?

 Дата уроку : 19.10.20

Тема уроку :   Контрольна робота №1 з теми " Електродинаміка. 

                                   Частина 1. Електричний струм. "

 Доброго дня шановні здобувачі освіти! Розпочинаємо свою роботу з контролью знань з даного розділу. В своїх робочих зошитах ви повинні написати : число, Контрольна робота №1 ( онлайн) та варіант.

1 варіант - Семенчук Т., Кукурудза Д., Рангу Г..

2 варіант - Степаненко К., Чередніченко О., Соколовський В., Ткаченко Д.

                                                            Варіант 1

                      

1. Носіями електричного заряду в електролітах є…

а) позитивні іони,  негативні іони та електрони;   б) електрони;

в) позитивні та негативні іони;                 г) дірки та електрони.

2. Через резистор з опором 0,4 кОм тече струм силою 800 мА.  Визначити напругу на резисторі.

а) 0,32 В;                              б) 320 В;                                 в) 2 В.

 

3. Потужність нагрівального елемента 180 Вт. Якою повинна бути сила струму в ньому, якщо його опір 2 кОм?

 

4. Яку кількість теплоти випромінює провідник опором 50 Ом за 15 хвилин при силі  струму в ньому 3 А?

           

5. До джерела струму з ЕРС 36 В і внутрішнім опором 1 Ом підключили дві лампи, з’єднавши їх паралельно між собою. Опір ламп відповідно 15 Ом і 10 Ом. Визначити напругу на зовнішній ділянці кола.

                     

             

                                                              Варіант 2

                      

1. Носіями електричного заряду в газах є…

а) позитивні іони, негативні  іони та електрони ;       б) електрони;

в) позитивні та негативні іони;                      г) дірки та електрони.

 

2. Провідник з опором 0,012 кОм підключено у мережу з напругою 220 В. Визначити  потужність струму у провіднику.

а) 580 Вт;          б) 336 Вт;              в) 18 Вт;            г) вірної відповіді немає.       

 

                   

3. Яку кількість теплоти випромінює провідник опором 50 Ом за 15 хвилин при силі  струму в ньому 3 А?

         

4. До джерела струму з ЕРС 12 В і внутрішнім опором 1,5 Ом підключили два резистори, з’єднавши їх послідовно між собою. Опір резисторів 8,5 Ом і 10 Ом. Визначити напругу на зовнішній ділянці кола.

 5. Потужність нагрівального елемента 180 Вт. Якою повинна бути сила струму в ньому, якщо його опір 2 кОм? 

 Чекаю на фотозвіт!!!