Тема: «Лазер», 11 класс

№

п/п

Вводная часть:

1. Постановка задач и цели на урок.
2. Проверка домашнего задания: а). Задачи №4,5 – параграф 79;

б). Вопросы к параграфу.

Задачи решить письменно до начала урока.

Опрос устный.

Основная часть:

Тема занятия «Лазер»

Обобщающая часть: 1). – Что такое квантовая физика?

2). – Какие научно-технические направления?

3). Этапы зарождения квантовой физики:

а). Тепловое излучение-«Ультрафиолетовая катастрофа»-1900 (Гипотеза Планка)

б). Фотоэффект– в 1887 году открыли, объяснение Эйнштейном в 1905 году по закону сохранения энергии.

в). Корпускулярно– волновой дуализм– с 1909 по1923 (де Бройль).

г). Строение атома– опыты Резерфорда, 1910-1914гг.

д). Теория атома водорода -постулаты Бора, 1913 год.

е). «Год чудес», 1932 год.

4). Лазер:

а). Поглощение, спонтанное и вынужденные излучения. (на мультимедийном проекторе, Открытая физика– квантовая механика– лазер).

б). Первые создатели квантовых генераторов– наши соотечественники (Н. Г. Басов, А. М. Прохоров– лауреаты Нобелевской премий, биографии и портреты– интернет).

в). Устройство и принцип работы лазера:

Принципиальная схема лазера проста: см. рису­нок 1 (1 – активный элемент, 2 – устройство накачки активного элемента, 3 – зеркала, образующие резонатор; одно из них частич­но прозрачно – через него выходит лазерное излучение).

«Сердце» лазера – это его активный элемент. Он отдаленно напоминает кекс с изюмом. «Изюминками», или активными центра­ми, являются ионы (атомы, молекулы), обладающие следующим свойством: оказавшись на одном из своих возбужденных энергети­ческих уровней, они могут относительно долго оставаться там, не торопясь спонтанно соскочить на нижние уровни. Поэтому можно накопить достаточно много активных центров на таком уровне – так, что их станет там значительно больше, чем на нижних уров­нях. В результате будет создана инверсная заселенность уровней, что, как мы знаем, необходимо для преобладания вынужденного испускания света над поглощением.

Для примера рассмотрим конкретный активный элемент – гра­нат с неодимом. Гранат (точнее, иттриево-алюминиевый гранат) представляет собой прозрачный кристалл; активные центры – ионы неодима, они вводятся в кристалл в процессе изготовления активного элемента. На рисунке 2 показана упрощенно система уровней иона неодима в гранате. Поглощая излучение специаль­ной лампы-осветителя, ионы неодима возбуждаются: переходят на уровни 3. Затем они очень скоро соскакивают с этих уровней и на­капливаются на уровне 2, отдавая избыток энергии на нагревание кристалла. Активный элемент будет готов к работе тогда, когда науровне 2 накопится значительно больше ионов неодима, чем их имеется на уровне /. Теперь достаточно «сигнала», роль которого сыграет фотон с энергией, равной разности энергий уровней 2 и /, чтобы произошел дружный переход ионов неодима с уровня 2 на уровень /. В результате возникнет лавина фотонов, которая и будет представлять собой лазерное излучение.

рис 1

рис2

д). Применение лазеров: Выступления учащихся.

36 мин

Заключительная часть:

а). Итоги урока.

б). Д\з: Параграф 80, вопросы.