Урок физики "Лазеры"
методическая разработка по физике (11 класс) по теме

Урок физики 11 класс по теме: «Лазеры»

Учитель: Здравствуйте, ребята, уважаемые коллеги! Я очень рада приветствовать Вас на уроке физики.  Физики, которую вы очень любите, и на уроке, которого так ждали с нетерпением.

Мы сегодня с вами в очередной раз попытаемся приоткрыть одну из тайн, которую дарит нам наука.

Этот урок посвящен изучению технического устройства, являющегося одним из важнейших достижений 20 века. 

Создание проблемной ситуации. 
Учитель:  - Удивительно то,, что часть технических устройств была описана, до их создания в научно-фантастической литературе или показана в фильмах. Одним из таких является фильм 1965 г по роману А. Толстого «Гиперболоид инженера Гарина».  Я предлагаю Вам сейчас просмотреть фрагмент этого фильма.

Главный герой так описывал своё устройство: «Вы не представляете, какие открываются возможности? В природе не существует ничего, чтобы могло сопротивляться силе «лучевого шнура»… Здания, воздушные корабли, скалы, кора земли – все пронижет, разрушит, разрежет мой луч…..» 
 

Учитель:

-  Как вы думаете, а каком луче идёт речь?

 - Сформулируйте тему нашего урока.   (Лазер)

 - Действительно ли является гиперболоид инженера Гарина есть лазер? 
Ответы учащихся. 
(Кажется, мнения нашей аудитории разделились: часть считает, что да, потому что работающий лазер высокой мощности, действительно дает узкий световой луч способный резать металлы, но часть сомневается. Почему? 
Ответы учащихся. Есть учащиеся, предполагающие, что их принцип действия может оказаться разным) 

Сформулируем задачи урока:

1. Изучить понятие лазера.
2. Выяснить принцип действия лазера.
3. Познакомиться с устройством гиперболоида инженера Гарина.
4. Привести примеры применения лазера в повседневной жизни.

Изучение нового материала

Учитель: У вас на столах имеются рабочие карты урока. По ходу урока я прошу вас их заполнять.

Лазер – важнейшее открытие 20 века. Какое устройство получило название лазер?

Лазер – это устройство преобразующее энергию (тепловую, электрическую, химическую) в энергию эл/маг поля (лазерный луч).

Учитель: Какими свойствами обладает лазерный луч?  Каковы преимущества луча по сравнению с дневным светом. Я предлагаю Вам провести эксперимент.

Задание 1 (Эксперимент)

В каждой группе имеется один источник света, но он может испускать луч дневного света и лазерный луч. Направьте эти лучи по очерёдно на экран. Дайте им характеристику в соответствии с критериями, указанными в задании 1 рабочей карты.

Свойства лазерного луча: монохроматичность, когерентность, малый угол расхождения светового пучка, высокая мощность.

Учитель: Конечно же созданию лазера предшествовало много важных событий.

Задание 2 Хронология событий

Я предлагаю Вам восстановить хронологию этих событий.

В рабочей карте у вас имеется задание 2 и необходимая информация.

Сделайте вывод на интерактивной доске.

История открытия лазера (Установить соответствие на интерактивной доске)

В 1917 г А. Эйнштейн предсказал возможность так называемого индуцированного излучения света атомами.

В 1940 г сов. физик Валентин Александрович Фабрикант указал на возможность использования явления индуцированного излучения для усиления электромагнитных волн.

В 1954 г советские физики Николай Геннадьевич Басов и Александр Михайлович Прохоров использовали явление индуцированного излучения для создания микроволнового генератора радиоволн.

В 1960 году в США был создан первый лазер – квантовый генератор в видимом диапазоне спектра.

Учитель:

С какими новыми терминами вы встретились выполняя задание 2? А каком индуцированном и спонтанном излучении идёт речь? В чём их смысл?

Задание 3 Интерактивный модуль

Познакомится с этими видами излучений вам поможет интерактивный модуль, который вы найдёте в папке «Лазеры». Просмотрите модуль и сделайте соответствующий вывод.

Учитель: На экране вы видите модель, с помощью которой можно продемонстрировать излучение света атомами. Сейчас нужно будет выйти к доске и с помощью этой модели показать спонтанное и вынужденное излучение света атомами.

Работа с анимацией «Спонтанное и вынужденное излучение».  (Модель «Живая физика» на интерактивной доске).

Спонтанное излучение различных атомов — это некогерентное излучение, так как каждый атом излучает независимо от других.

 Индуцированное излучение - это излучение возбуждённых атомов под действием падающего на них света.

Здесь необходимо добавить, что при вынужденном излучении, излученный фотон имеет точно такую же частоту и направление движения, что и падающий на атом фотон. Поэтому такое излучение считается когерентным.

На модели мы видим два рабочих уровня атома. Двух уровней для работы лазера не достаточно. Каким бы мощным не был свет лампы-вспышки, число возбуждённых атомов не будет больше числа невозбуждённых.

В лазерах используется трёхуровневая система.

На слайде представлены три стационарных состояния атома: основное, с минимальной энергией, возбуждённое, с повышенной энергией и метастабильное состояние. Конечно, таких состояний у атома гораздо больше, но здесь речь идёт о рабочих состояниях.

Метастабильное -  это состояние, которое отличается от двух других не только энергией, но и временем жизни атома.

Первоначально атомы находятся в основном стационарном состоянии. После вспышки мощной лампы атомы поглощают фотоны и переходят в возбуждённое состояние 3. Время жизни в этом состоянии невелико, около 10-8 с, поэтому спустя этот промежуток атомы самопроизвольно переходят в метастабильное состояние без излучения света. Время жизни в этом состоянии в 100 00 раз больше, чем в 3, около 10-3 с, что позволяет создать инверсию населённости, т.е. сделать это состояние перенаселённым. Переход из состояния 2 в состояние 1 под действием внешней электромагнитной волны сопровождается мощным излучением.

Ну а теперь каждой группе предлагаю создать свой мини проект по темам:

1. Рубиновый лазер, его устройство и принцип работы.(красный стикер)
2. Гелий-неоновый лазер, его устройство и принцип работы. (зелёный стикер)
3. Гиперболоид Гарина и его принцип работы. (жёлтый стикер)
4. Применение лазеров в разных областях повседневной жизни. (оранжевый стикер)

Для работы над проектами в папке «Лазеры» имеется необходимая информация.

Учитель: Модераторы групп защитите проект.

Учитель: Ребята возвращаюсь к вопросу, заданному в начале урока: Гиперболоид инженера Гарина есть лазер?

 - Нет.

- Почему?

Принцип работы разный.

Рефлексия

Перед Вами «Мишень успешности», и с помощью лазерного луча вы можете ставите метки в определённой области мишени. Оцените, пожалуйста, по 5-ти бальной шкале уровень успешность своей деятельности на уроке, уровень погружения в тему, эмоциональное состояние.

Я благодарю Вас за урок, мне было приятно с вами работать.

И в завершении урока хочется сказать: Физик видит то, что видят все: предметы и явления. Он, так же как все восхищается красотой и величием мира, но за этой, всем доступной красотой, ему открывается еще одна: красота закономерностей в бесконечном разнообразии вещей и событий. Физику доступна редкая радость – понимать Природу и даже беседовать с ней. Мне хочется пожелать вам, любите природу, учитесь понимать её, и разговаривайте с ней на одном языке. 

РАБОЧАЯ КАРТА УРОКА УЧЕНИКА(ЦЫ) 11 А КЛАССА

Фамилия, имя___________________________________________________

Тема урока: _______________________________________________________

I Постановка учебной задачи

Проблема: _______________________________________________________________________

II Открытие «нового знания»

Задание 1.  Мини-эксперимент.

Имеется два источника света и экран. Направьте свет от источников на экран и дайте ему характеристику по следующим критериям:

1. монохроматичность
2. мощность
3. угол расхождения
4. когерентность

Заполните таблицу.

Задание 2 Восстановите хронологию событий.

Приведите в соответствие даты и важнейшие события, связанные с фамилиями великих учёных-физиков.

Задание 3   Сформулировать понятия спонтанного и индуцированного излучения.

(Работа с интерактивно моделью)

Спонтанное(самопроизвольное) излучение____________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

Индуцированное(вынужденное)излучение______________________________________________________________________________________________________________________________________________

III Закрепление

Задание 4 Создание и защита мини-проекта

IV Рефлексия «Мишень успешности»

Оцените по 5-ти бальной шкале уровень успешность своей деятельности на уроке, уровень погружения в тему, эмоциональное состояние. С помощью лазерного луча поставьте метку в соответствующей области мишени.

Самоанализ урока

Вашему вниманию был представлен урок физики в 11 классе физико-математического профиля по теме «Лазеры».

Этот урок предусмотрен программой Министерства образования и науки РФ и проведен в соответствии с календарно-тематическим планированием.

Ему предшествовали уроки, на которых рассматривались строение атома, постулаты Бора. Поэтому учащиеся знакомы с понятиями поглощения и излучения света атомами. Кроме того, они знакомы с основными характеристиками света, с его свойствами.

Тип урока определяю, как деятельностный урок открытия новых знаний. Форма пространства учебной деятельности – мини-исследование, групповой мини-проект. Форма деятельности на уроке – индивидуальная работа, работа в парах, группах. Характер учебных заданий определяю как проблемный, поисковый, творческий.

Цель урока: создать условия для формирования понятия «Лазер»

Считаю, что материал урока логично выстроен, доступен, соответствует уровню подготовленности учащихся и их возрасту. Задания построены с опорой на учебный опыт детей; актуальны для них.

В ходе урока для достижения поставленных задач я использовала следующие методы и приемы обучения:

Методы организации и осуществления  учебной  – познавательной деятельности учащихся:

а). Метод словесной передачи информации и слухового восприятия информации (беседа, объяснение);

б). Метод наглядной передачи информации и зрительного восприятия информации (иллюстрации ,  видеофрагмент, демонстрация интерактивных моделей);

в). Проблемно-поисковый метод (поиск решения поставленных перед учащимися проблем).

Интерактивные  приемы позволили мне вовлечь большинство учащихся в работу, а ученикам дали возможность почувствовать свою успешность, интеллектуальную состоятельность.

Методы контроля

          Рефлексия

Инновациями в уроке считаю следующее:

• ИКТ-технологию и метод проектов.

• успешное контактирование учащихся друг с другом и со мной;

• через эту деятельность формировала метапредметность (универсальные учебные действия), она же помогла мне создать условия для мотивации действий;

• через  использование проблемных ситуаций побудила интерес к получению информации и знаний;

Работоспособность учащихся в течение всего занятия была высокой. Этому во много способствовало хорошее владение учениками теоретическими знаниями и навыками работы с интерактивными модулями и моделями, соответствующее деловое и эмоциональное состояние, которое я стремилась сохранить на протяжении всего урока.

Обучающиеся показали умение аргументировано выражать свое мнение, легко шли на контакт со мной, в общении проявляли деликатность. Они достаточно самостоятельны в экспериментальной и учебной деятельности, в должной мере владеют специальными и общеучебными умениями. Работу я стимулировала положительной словесной оценкой.

Психологическая атмосфера на уроке была благоприятной, доброжелательной. Ученики чувствовали себя комфортно. Этап рефлексии свидетельствует, что ребята ушли с урока удовлетворенные своей работой.