Конспект урока "Лазеры и их применение" скачать


Конспект урока "Лазеры и их применение"

Тема урока: Лазеры и их применение.
Автор: Маликова Любовь Ивановна,
учитель физики
МОУ- «СОШ пос. Гидроузел»
Тип урока: урок изучения нового материала.
Цели урока:
- изучить устройство и принцип действия лазера, его применение в науке
и технике;
- развивать умение сравнивать, анализировать, строить аналогии,
обобщать; расширить кругозор обучающихся;
- воспитывать патриотизм и гордость за открытия, сделанные учеными
нашей страны.
Оборудование: ПК, мультимедиапректор, компьютерная презентация урока,
экран, полупроводниковый лазер.
.
План урока.
I. Оргмомент.
II. Актуализация знаний.
III. Изучение нового материала.
IV. Закрепление.
V. Итог урока и домашнее задание.
I. 1) Приветствие.
2) Проверка готовности учеников к работе.
3) Организация внимания.
В 2010 году исполнилось ровно полвека с момента создания
первого в мире лазера. Вторая половина XX-го века ознаменовалась
яркими достижениями научно-технического прогресса: овладение
ядерной энергией, освоение космоса, развитие радиолокационной
техники, производство компьютеров... Среди этих достижений
достойное место занимает создание лазеров и развитие лазерной
техники.
4) Сообщение темы и целей урока.
II. Вопросы классу:
1. Что представляет собой атом согласно планетарной модели атома
Резерфорда?
2. Почему эта модель атома не согласуется с законами классической
физики?
3. Как был найден выход из сложившегося противоречия между теорией
и практикой?
4. Сформулируйте постулаты Бора.
2
III.
Введение.
Лазер - оптический квантовый генератор, создающий мощный
пусконаправленный когерентный монохроматический луч света. (слайды 1,
2)
LASER сочетание первых букв слов английского выражения «Light Ampli-
fication by Stimulated Emission of Radiation» усиление света при помощи
индуцированного излучения»).
Основные идеи, положенные в работу лазера:
В 1917 г А.Эйнштейн предсказал возможность индуцированного
(вынужденного) излучения света атомами.
В 1940 г советский физик В.А.Фабрикант указал на возможность
использования активных сред с инверсной заселенностью уровней, где
возможно не поглощение, а усиление электромагнитных волн.
Использование положительно обратной связи, при которой часть
сигнала с выхода устройства подается на его вход. (слайд 3)
В создании лазера принимали участие советские физики Н.Г.Басов и
А.М.Прохоров, американский физик Ч.Таунс. В 1963 г. они были удостоены
Нобелевской премии. Первый лазер создан в США в 1960 г. (слайды 4, 5)
Жорес Иванович Алферов наш соотечественник, автор основополагающих
работ в области многослойных гетероструктур, ставших основой
современных полупроводниковых лазеров. Жорес Алфёров лауреат
Нобелевской премии в области физики за 2000 год.
1. Спонтанное и вынужденное излучение.
Если электрон находится на нижнем уровне, то
атом поглотит падающий фотон, и электрон
перейдет с уровня Е
1
на уровень Е
2
. Это
состояние неустойчивое, электрон
самопроизвольно перейдет на уровень Е
1
с
испусканием фотона. Спонтанное излучение происходит самопроизвольно,
следовательно, атом будет испускать свет несогласованно, хаотично, поэтому
световые волны несогласованны друг с другом ни по фазе, ни по
поляризации, ни по направлению. Это естественный свет.
Но возможно и индуцированное
(вынужденное) излучение. Если электрон
находится на верхнем уровне Е
2
(атом в
возбужденном состоянии), то при падении
фотона может произойти вынужденный
3
переход электрона на нижний уровень испусканием второго фотона. (слайд
6)
Излучение при переходе электрона в атоме с верхнего энергетического
уровня на нижний с испусканием фотона под влиянием внешнего
электромагнитного поля (падающего фотона) называют вынужденным, или
индуцированным. (слайд 7)
Свойства вынужденного излучения:
одинаковая частота и фаза фотонов первичного и вторичного;
одинаковое направление распространения;
одинаковая поляризация.
Следовательно, при вынужденном излучении образуются два
одинаковых фотона-близнеца.
2. Использование активных сред.
Состояние вещества среды, в котором меньше половины атомов
находится в возбужденном состоянии, называется состоянием с нормальной
заселенностью энергетических уровней. Это обычное состояние среды.
(слайд 8)
Среду, в которой больше половины атомов находится в возбужденном
состоянии, называют активной средой с инверсной заселенностью
энергетических уровней. (слайд 9)
В среде с инверсной заселенностью энергетических уровней
обеспечивается усиление световой волны. Это активная среда.
Усиление света можно сравнить с нарастанием лавины.
Для получения активной среды используют трехуровневую систему.
(слайд 10)