Методический материал к уроку "Лазеры"
методическая разработка по физике (11 класс) по теме

Урок по теме: «Лазеры»

Подготовила :Савина Анна Леонидовна

учитель физики МОБУ СОШ №19 МО Кореновский район

г. Кореновск, ул. Октябрьская, д.1, тел. 4-02-10

e-mail:school19@kor.kubannet.ru

Цель урока: На примере лазера показать, как развитие квантовой теории приводит к прогрессу в самых различных областях техники.

Задачи урока: сформировать у школьников представления о вынужденном излучении как квантовом явлении, изучить устройство и принцип действия лазера, рассмотреть свойства излучения лазера и примеры применения лазеров.

План урока

Содержание урока:

• Спонтанное и вынужденное излучение
• Принцип действия лазера, его устройство
• Виды лазеров
• Применение лазеров ( сообщение учащихся)
• Тестирование по теме 

Тема урока: Лазер.

Эпиграф урока: «Радость видеть и понимать есть самый прекрасный дар природы!» А.Эйнштейн.

2. Изучение нового материала. Рассказ учителя сопровождается показом презентации.

Слово «лазер» образовано из начальных букв длинной фразы на английском языке, означающей в дословном переводе: «усиление света с помощью вынужденного излучения».

 Учёные давно обратили внимание на самопроизвольное испускание света атомами, происходящее благодаря тому, что возбуждённых каким–то образом электрон вновь возвращается с верхних электронных оболочек атома на нижние. Именно явление люминесценции  вызвано такими переходами, которое привлекает своей красотой и необычностью. Но свет люминесценции очень слаб и рассеян, Луны ему не достичь….

    Каждый атом при люминесценции испускает свой свет в разное время, не согласованное с атомами–соседями. В результате возникает хаотичное вспышечное излучение.

В 1917 году А. Эйнштейн показал, что  согласовать вспышки излучения отдельных атомов между собой, позволило бы внешнее электромагнитное  излучение.  Оно может заставит электроны разных атомов одновременно взлететь на одинаково высокие возбуждённые уровни. Этому же излучению нетрудно сыграть роль и спускового крючка при «световом выстреле»: направленное на кристалл, оно может вызвать одновременное возвращение на исходные орбиты сразу несколько десятков тысяч возбуждённых электронов, что будет сопровождаться ослепительной вспышкой света, практически одной длины волны, т.е. монохроматического света.

Экспериментально явление усиление света при его прохождении через среду с инверсной населённостью уровней         было открыто в 1951г. В.А. Фабрикантом.

 Для получения мощного источника когерентного света необходимо, чтобы на верхних уровня электронов было больше, чем на нижних. Природа всегда стремится сделать наоборот- ведь нижние состояния более устойчивы и  обладают меньшей энергией. Это доказал ещё австрийский физик Больцман. Сильным возбуждением – интенсивным светом, мощным электрическим полем, потоком заряженных частиц- модно заставить электроны из нижнего спокойного положения перепрыгнуть на самый верхний уровень- своего рода перевалочный пункт.

Обычно электроны не могут долго находится в возбуждённом состоянии, они быстро переходят на прежнее место. Но здесь, в трёхуровневой системе, возвращающим ся электронам  подготовлена площадка для мягкого приземления». Время жизни на этом уровне в десятки тысяч раз больше. Таким оригинальным способом можно создать так называемую «инверсию населённостей, когда на верхних уровнях будет больше электронов, чем на нижних. Остаётся, кажется,  лишь немногое – включить вынуждающее излучение, которое заставит электроны по команде спуститься вниз – и новый ослепительный  яркий свет получен!

Описанные идеи позволили советским академикам Н.Г.Басову и А.М.Прохорову и американскому физику Ч.Таунсу в 1954г.разработать «мазар» - мощный излучатель радиоволн. Эта работа была заслуженно отмечена Нобелевской премией по физике.

В 60-х годах прошлого столетия были созданы лазеры из разных материалов. Внешне лазер устроен очень просто. Кристалл и лампа вспышка обвивает его в виде спирали, как змея , обвивает трость дрессировщика. Рассмотрим принцип действия лазера: устройство и механизм накачки.

Свойства лазера:

малая расходимость пучка,

когерентность,

большая мощность,

механическое,

тепловое и биологическое действие.

Сообщения учащихся "Применения лазеров: техника и технология, медицина, быт, наука и др".

Ученики делают сообщения.

3.Параллельно с объяснением учителя учащиеся заполняют схему

Структурная схема по теме: « Лазеры»

4. Интерактивное тестирование- 5-6 учащихся у доски

5. Подведение итогов.

 Проверка заполнения схемы.

6. Домашнее задание.

§96, Мякишев Г.Я. Закончить заполнение схемы дома.