Ви вивчали фізику 6 років і ознайомились із основними розділами цієї науки — механікою, оптикою, електрикою та ін.; довідалися про те, що у фізиці називають законами; дізналися, як відбувається дослідження фізичних явищ. Ми постійно нагадували вам, яким чином досягнення вчених-фізиків втілювалися в приладах, машинах, обладнанні, значно підвищуючи якість життя людини. Проте бурхливий розвиток техніки має й негативні наслідки. Настав час обговорити питання еволюції фізичної картини світу та зв’язку фізики й суспільного розвитку.
Тема уроку
"Фізична картина світу як складова природничо-наукової картини світу. Роль науки і техніки в житті людини та суспільному розвитку."
Що таке картина світу? Картина світу — це систематизована інформація людини про світ. Зокрема, фізична картина світу — це здатність людини усвідомлювати контекст фізичних знань (сказати з внутрішнім переконанням, що цей факт узгоджується з моїми знаннями про світ).
Вивчення треків заряджених частинок за готовими фотографіями.
Мета: навчитися аналізувати фотографії із зображенням треків заряджених частинок, отриманих за допомогою камери Вільсона, та ідентифікувати ці частинки. Обладнання: ПК, http://eduplan.ho.ua/physics/tracker/
1 спосіб. З використанням створеного для цієї роботи web-ресурсу
Мета роботи: Вивчити явища поляризації світла. Перевірити закон Малюса, виходячи з експериментальних результатів роботи.
Обладнання: симуляція .
Вказівки до виконання роботи
Для виконання роботи потрібно засвоїти такий теоретичний матеріал: поляризація світла; поляризація світла під час відбивання та заломлення на межі двох діелектриків; подвійне променезаломлення у кристалах; закон Малюса; поляризаційні прилади.
Дія світла на середовище зумовлена переважно вектором напруженості електричного поля електромагнітної хвилі, тому в оптиці цей вектор називають світловим. Якщо світловий вектор в кожному цугі хвиль має переважний напрямок коливань, то світло називають поляризованим, на відміну від неполяризованого, або природного, світла, для якого будь-який напрямок коливань світлового вектора трапляється з однаковою ймовірністю.
Найбільш поширеними є поляризатори, принцип дії яких базується на явищі анізотропії та оптичного дихроїзму. Як відомо, в анізотропних кристалах можуть поширюватись лише лінійно поляризовані у взаємно перпендикулярних площинах звичайний і незвичайний промені. В оптично-дихроїчних кристалах коефіцієнт поглинання одного з променів такий великий, що цей промінь практично повністю поглинається на шляху порядку десяти мікрон і з кристала виходить фактично лінійно.
Оптичний прилад, під час проходження через який неполяризоване світло стає поляризованим, називається поляризатором. Площина поляризатора – це площина, у якій коливається світловий вектор пучка на виході з поляризатора. Поляризатор використовують також для аналізу стану поляризації світла. У цьому випадку його називають аналізатором.
Якщо площини поляризатора й аналізатора утворюють кут α, то в разі падіння на аналізатор світла інтенсивністю І0 з нього вийде світловий пучок інтенсивністю (закон Малюса):
.
Нехай на аналізатор падає частково (еліптично) поляризоване світло. Тоді під час обертання аналізатора за законом Малюса інтенсивність світла на виході буде змінюватись від Іmax (площина поляризації світла паралельна до площини аналізатора) до Imin (площина аналізатора перпендикулярна до площини поляризації світла). Стан поляризації світла характеризують ступенем поляризації:
.
Для лінійно поляризованого світла k = 1, для природного світла k = 0, а в разі частково поляризованого світла 0 < k < 1.
поляризоване світло. Поляроїд – це два скла, між якими розміщено тонкий шар оптично-дихроїчних мікрокристалів, орієнтованих в одному
напрямі.
Закон Малюса вивчають на установці, схему якої наведено на рис. 5.3.2. Джерело лінійно поляризованого світла – лазер, одним з елементів якого є встановлений під кутом Брюстера поляризатор. Лазерний промінь проходить крізь аналізатор (поляроїд) А і потрапляє на фото-приймач Ф. Під дією світла у фотоприймачі генерується фото-ЕРС, а тому з’єднаний з ним гальванометр Г фіксує струм, пропорційний інтенсивності світла.
Мета: Визначити довжину світлової хвилі по положенню головних максимумів в дифракційному спектрі першого порядку.
Обладнання та наочність: симуляція Phet Source: https://fizmat.7mile.net/blanki-laboratornih-robit-11-kl.-iii-kurs/lpr-1-viznachennya-dovzhini-svitlovoji-khvili.html
ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ
При проходженні хвиль через середовища з різкими неоднорідностями, спостерігається явище дифракції, яке полягає у відхиленні хвиль від прямолінійного напрямку поширення і не пов'язане з їх відбиванням або заломленням. Дифракція світла охоплює сукупність явищ, які спостерігаються, коли світло проходить через малі отвори або зустрічає перешкоди. Внаслідок дифракції світло потрапляє в область геометричної тіні. Для практичного спостереження дифракції необхідно, щоб розміри перешкод або отворів були одного порядку з довжиною хвилі.
Дифракцію, як явище, властиве хвильовим процесам, пояснює принцип Гюйгенса; згідно з ним кожна точка, до якої доходить хвиля, стає джерелом вторинних хвиль; їх обвідна утворює фронт хвилі в наступні моменти часу.
Рис. 1. ілюструє принцип Гюйгенса та пояснює появу світла в області геометричної тіні у випадку дифракції плоскої хвилі на малому отворі. Кожна точка виділеної отвором ділянки фронту хвилі стає центром вторинних хвиль, які в однорідному та ізотропному середовищі є сферичними. Побудувавши обвідну вторинних хвиль, переконуємося у тому, що поза отвором світло поширюється у напрямках, які не збігаються з попереднім, проникаючи в область геометричної тіні. Межі цієї області вказані штриховою лінією.
З точки зору практичного застосування найцікавішим є випадок дифракції світла на так званій дифракційній гратці, що є системою тонких паралельних щілин, розділених непрозорими проміжками однакової ширини. Найпростіша дифракційна гратка — це скляна пластинка, на яку тонким різцем наносяться паралельні подряпини — штрихи, непрозорі для світла. Непошкоджені ділянки скла між подряпинами залишаються прозорими, утворюючи систему паралеьних щілин. Чим більше загальне число штрихів N , тим контрастнішою і чіткішою буде картина, що спостерігається. Сучасні дифракційні ґратки мають до декількох тисяч штрихів на 1 мм.
Розглянемо дифракцію плоскої світлової хвилі при її нормальному падінні на дифракційну гратку Dз трьох щілин. Якщо ширина непрозорої ділянки дорівнює а (рис. 2), ширина прозорої (ширина щілини) — bто, d = a+bназивається періодом ( або постійною) гтатки.
Різниця ходу 5 між двома променями від .сусідніх, щілин, які внаслідок дифракції поширюються у напрямі, заданому кутом дифракції (р , дорівнює dsinφ. Зібрані лінзою Lв одну точку на екрані
Е у фокальній площині лінзи, ці промені будуть інтерферувати — взаємно підсилюватися або гаситися.
Отже, довжина хвилі визначається за формулою: .
Якщо отриманий результат відрізняється від табличного, то обчисліть відносну похибку за формулою% , де: lт = (0,38 мкм ÷ 0,45 мкм) - для фіолетових променів, lт = (0,62 мкм ÷ 0,76 мкм) – для червоних променів.
Визначення прискорення вільного
падіння за допомогою математичного маятника.
Мета: визначити
прискорення вільного падіння за допомогою математичного маятника.
Обладнання: симуляція phet або годинник, нитка, кулька(або важок).
Експеримент
Результати вимірювань відразу ж заносьте до табл. 1.
Виміряйте довжину нитки маятника.
Відхиліть маятник від положення рівноваги на 5-8 см і відпустіть його.
Виміряйте час, за який маятник здійснює 20 коливань.
Повторіть дослід ще тричі, щоразу зменшуючи довжину нитки маятника.
Опрацювання результатів експерименту
1. Визначення періоду коливань маятника. Перевірка формули Гюйгенса
1. Для кожного досліду обчисліть період коливань маятника двома способами: спочатку скориставшись формулою , потім — формулою Гюйгенса . Вважайте, що прискорення вільного падіння дорівнює 9,8 м/с2.
2. Закінчіть заповнення таблиці
Таблиця 1
Номер досліду
Кількість коливань
N
Час коливань
t, с
Період коливань
, c
Довжина нитки
1, м
Період коливань
T, c
1
2
3
4
2. Вимірювання прискорення вільного падіння за допомогою маятника
Результати, отримані після вимірювання довжини нитки маятника і при обчисленні періоду коливань за формулою
Скориставшись формулою обчисліть за результатами кожного досліду прискорення вільного падіння.
Обчисліть середнє значення прискорення вільного падіння, отримане за результатами чотирьох дослідів:
Визначте відносну похибку експерименту:
Проаналізуйте експеримент і його результати. Сформулюйте висновок, у якому зазначте: які величини ви сьогодні вимірювали; якими є результати вимірювання; чи залежать значення цих величин від довжини нитки маятника, і якщо залежать, то як; у чому причина похибки вимірювання.
Сьогодні згідно розкладу у нас контрольна робота. Виконуємо завдання в зошиті та надсилаємо для перевірки. Якщо у вас виникли запитання пишіть у групі або консультації по телефону. Успіхів !!!
Сьогодні згідно розкладу у нас перевірна контрольна робота. Виконуємо завдання в зошиті, заповнюємо форму та надсилаємо для перевірки. Якщо у вас виникли запитання пишіть у групі або консультації по телефону. Успіхів !!!
Ми вже говорили про «відкриття на кінчику пера». Прикладом такого відкриття для
людей, що жили в XIX ст., було виявлення нової планети — Нептуна. Квантова механіка і теорія відносності дали фізикам у руки «чарівне перо», дозволивши масово
передбачати існування нових об’єктів. Про те, які елементарні частинки було відкрито
фізиками-теоретиками, йтитеметься в цьому уроці.
Теоретичні розробки в галузі квантової механіки дозволили передбачити існування багатьох елементарних частинок (позитрона, нейтрино), які
потім були відкриті в результаті експериментальних досліджень.
Елементарні частинки можна поділити на декілька груп, зокрема:
фотон; лептони; адрони. До адронів відносять частинки, здатні до сильної
взаємодії, до лептонів — частинки, не здатні до сильної взаємодії.
Для пояснення експериментів із розсіювання на адронах (протонах
і нейтронах) високоенергетичних електронів було висунуто гіпотезу про
існування нового типу елементарних частинок — кварків.
Виконаємо тест для закріплення натиснувши 👉тут або за посиланням join.naurok.ua . Код доступ 491419
Домашнє завдання
Опрацювати § 43
Питання, які виникають у Вас та фото виконаних завдань очікую у VIBER !!!! УСПІХІВ!!!
Наприкінці 1938 р. було виявлено, що ядро Урану (важке ядро), поглинаючи нейтрон, «лускає» — розпадається на два осколки (на два легші ядра). У січні 1939 р. Енріко Фермі звернув увагу на те, що, за разрахунками, під час поділу ядра Урану повинні утворюватися нейтрони, які можуть знову захопитися ядрами Урану, тому можлива ланцюгова ядерна реакція. Згадаємо, як ці два відкриття привели до створення ядерного реактора
Під час перебігу ядерних реакцій може відбуватися злиття ядер (реакція синтезу) чи їх поділ. Реакцію синтезу легких ядер називають термоядерною. Щоб сталася «перебудова» легких ядер внаслідок їх парних зіткнень, необхідно подолати електростатичне відштовхування між ними і зблизити їх на відстані дії ядерних сил. Тому термоядерні реакції потребують високих енергій взаємодіючих ядер, яких можна досягати, наприклад, за високих температур (108 К і вище). У земних умовах досягти таких температур можна лише за допомогою ядерного вибуху (на цьому ґрунтується принцип дії водневої бомби) або в потужному імпульсі лазерного випромінювання (керована термоядерна реакція синтезу).
У природних умовах термоядерні реакції синтезу відбуваються в надрах зірок і є основним джерелом їхньої енергії. Для Сонця основною реакцією є перетворення чотирьох протонів на ядро атома Гелію, що супроводжується виділенням енергії понад 26 МеВ за один цикл:
Перша термоядерна реакція була здійснена в 1932 році на швидких протонах
Ядерну реакцію поділу атомних ядер уперше спостерігали у 1939 р. німецькі вчені О. Ган і Ф. Штрасман. Вони встановили, що під час бомбардування ядер атомів Урану нейтронами вони діляться на дві приблизно однакові частинки (мал. 8.5).
Внаслідок кожного такого поділу вивільняється 2—3 нейтрони і близько 200 МеВ енергії. Ф. Жоліо-Кюрі висловив думку, що під впливом потоку вивільнених нейтронів ядерна реакція поділу ядер атомів Урану може розвиватися як ланцюгова.
Щоб ланцюгова реакція розвивалася, потрібно підтримувати незмінним потік нейтронів і створити умови для їх проникнення в ядра атомів Урану. З цією метою треба достатню масу Урану вміщувати в обмеженому просторі, створювати так звані критичні умови. Тоді нейтрони потраплятимуть в ядра, викликаючи подальший їх поділ. Мінімальну масу, за якої ланцюгова реакція відбувається самочинно, називають критичною.
Здійснення ланцюгової реакції поділу ядер атомів Урану — досить складний процес. Адже повільні нейтрони, що вивільняються в процесі ядерної реакції, можуть викликати поділ лише ядер 23592U; для поділу ядер 23892U потрібні швидкі нейтрони з енергією понад 1 МеВ. Оскільки природний Уран складається з двох нуклонів — 99,3 % Урану-238 і лише 0,7 % Урану-235, то для підтримання ланцюгової ядерної реакції необхідно задовольнити принаймні дві умови: досягти критичної маси і забезпечити достатнє число вивільнених нейтронів для підтримання реакції, яке б не зменшувалося з часом.
Трансуранові елементи — це хімічні елементи, розміщені в таблиці Менделєєва за Ураном (Z > 92)
Повільні нейтрони не викликають поділу ядра 23892U. Проте їх захоплення цим нуклідом веде до цікавих наслідків — утворення трансуранових елементів. Спочатку виникає короткоживучий радіоактивний нуклід 23992U, період піврозпаду якого Т = 23 хв (мал. 8.6), який внаслідок бета-розпаду перетворюється на новий елемент — Нептуній:
У свою чергу, нестійкий нуклід нептунію перетворюється на відносно стабільний Плутоній Т = 24 000 років:
Ядерну реакцію одержання Плутонію нині широко використовують у сучасних ядерних реакторах-розмножувачах.
ЯДЕРНИЙ РЕАКТОР. ЯДЕРНА ЕНЕРГЕТИКА ТА ЕКОЛОГІЧНА БЕЗПЕКА
Людство зробило істотний крок уперед, освоївши ядерну енергію. У 1942 р. під керівництвом Е. Фермі в США було збудовано перший ядерний реактор, в якому ланцюгова реакція поділу ядер атомів Урану стала керованою. Це дало поштовх бурхливому розвитку атомної (ядерної) енергетики.
Перший в Європі ядерний реактор було збудовано в 1946 році під керівництвом І. В. Курчатова в Обнінську (Росія)
Ядерний реактор складається з: активної зони, де відбувається ядерна реакція, поглиначів нейтронів, захисного кожуха, парогенератора, турбіни та електричного генератора (мал. 8.7).
Принцип його дії полягає у використанні вивільненої внаслідок ядерної реакції енергії для здобуття електричної напруги.
В активну зону завантажують ядерне паливо — збагачений Уран у вигляді тепловидільних елементів (ТВЕЛів), які утворюють правильну ґратку, і речовину, що гальмує нейтрони (графіт або так звану важку воду), оскільки ядра нукліда урану-235 краще захоплюють повільні нейтрони.
Щоб ланцюгова реакція була керованою, необхідно регулювати число нейтронів в активній зоні. З цією метою до неї вводять регулювальні стрижні з матеріалу, який добре вбирає нейтрони (Кадмій, Бор). Зміною глибини їх введення регулюють потік нейтронів, а отже, керують перебігом ланцюгової реакції.
Енергія, що виділяється в результаті поділу ядер атомів Урану, за допомогою теплоносія передається парогенератору.
Вироблена ним водяна пара спрямовується на лопатки парової турбіни, сполученої з генератором, який виробляє електроенергію. Так після кількох перетворень енергія, що вивільняється внаслідок поділу атомних ядер, стає електричною. Електромережами вона потрапляє до споживачів.
Потужність ядерного реактора в 1 МВт відповідає ланцюговій реакції, за якої відбувається 3-Ю16 актів поділу ядер Урану за 1 с
Ядерні реактори є основою атомних електростанцій (АЕС). Нині у світі налічується понад 1000 ядерних енергетичних установок. Атомна енергетика вважається економічно найвигіднішою і високотехнологічною. Вона використовує останні досягнення науки, сучасні автоматизовані системи керування технологічним процесом на основі ЕОМ, потребує високої кваліфікації працівників.
Експлуатація АЕС потребує запровадження широкого спектра засобів контролю і радіаційної безпеки, оскільки в разі нехтування ними наслідки можуть бути катастрофічними. 26 квітня 1986 р. внаслідок грубого порушення технологічного циклу роботи ядерного реактора на Чорнобильській АЕС сталася аварія. Загинули люди, наслідки цієї трагедії відчуваються досі.
Виконаємо тест для закріплення натиснувши 👉тут або за посиланням join.naurok.ua . Код доступ 582957
Домашнє завдання
Опрацювати § 40
Вправа 42 № 2
Питання, які виникають у Вас та фото виконаних завдань очікую у VIBER !!!! УСПІХІВ!!!
Вивчаючи попередні уроки, ви з’ясували, що ядра деяких хімічних елементів можуть самовільно перетворюватися на інші ядра і що на
швидкість цього перетворення не впливають ані тиск, ані температура, ані найпотужніші електромагнітні поля. Дізнаємось,
як змусити ядро перетворитися на інше ядро, які ядра при
цьому можна отримати, як їх ідентифікувати і де застосувати.
Тема уроку
"Отримання і застосування радіонуклідів."
Радіонуклі́д — атом з нестійким ядром, що характеризується додатковою енергією, яка доступна для передачі до створеної радіаційної частинки, або до одного з електронів атома в процесі внутрішньої конверсії. При вивільненні енергії радіонуклід проходить через процес радіоактивного розпаду, і зазвичай випускає один або більше фотонів, гамма-променів, або субатомні частинки. Ці частинки складають іонізуюче випромінювання. Радіонукліди утворюються в природних умовах, але також можуть бути отримані штучно при бомбардуванні стабільного елемента нейтронами в ядерному реакторі.
Радіонукліди часто також називаються радіоактивними ізотопами або радіоізотопами. Вони використовуються в атомній енергетиці, промисловості, медицині, сільському господарстві і грають важливу роль в дослідженнях з фізики, хімії та біології. Проте, вони можуть представляти собою значну небезпеку через руйнівний вплив іонізуючого випромінювання на живі організми.
Виконаємо тест для закріплення натиснувши 👉тут або за посиланням join.naurok.ua . Код доступ 487993
Домашнє завдання
Опрацювати § 41
Вправа 41 № 2
Питання, які виникають у Вас та фото виконаних завдань очікую у VIBER !!!! УСПІХІВ!!!
Досліджуючи перетворення радіоактивних речовин, Резерфорд експериментально встановив, що їх активність з часом зменшується. Так, активність радону зменшується в два рази вже через 1 хв. Активність таких елементів, як Уран, Торій і Радій, також з часом зменшується, але значно повільніше. Для кожної радіоактивної речовини є певний інтервал часу, протягом якого активність зменшується у два рази.Сьогодні ми поговоримо про закон який це описує.
Тема уроку "Період напіврозпаду. Закон радіоактивного розпаду."
Період піврозпаду Т —це час, протягом якого розпадається половина наявної кількості радіоактивних атомів.
Наприклад, для ядра період піврозпаду (становить) близько 1600 років. Отже, якщо взяти 1 градію, то через 1600 років його буде 0,5 г, а через 3200 років — 0,25 г. Таким чином, вихідна кількість радію повинна обернутися на нуль через нескінченний проміжок часу.
Нехай кількість радіоактивних атомів у початковий момент часу () дорівнює.
Момент часу
Формула
, враховуючи, що , отримаємо
За цією формулою можна знайти у будь-який момент часу кількість атомів, що не розпалися. Період піврозпаду — стала величина, яка не може бути змінена такими доступними впливами, як охолодження, нагрівання, тиск і т. д. Для Урану-238 період піврозпаду дорівнює 4,5 млрд років, для Радію-226 — 1620 років, для Радону-222 — 3,825 доби, для Радію-С— 1,5∙10-4 с.
3. Закон радіоактивного розпаду як статистична закономірність.
Закон розпаду атомів не є законом, який керує розпадом одного атома, оскільки не можна передбачити, коли відбудеться цей розпад.
Розпад атома не залежить від віку атома, тобто атоми «не старіють».Розпад будь-якого атомного ядра — це, так би мовити, не «смерть від старості», а «нещасний випадок» у житті атома. Для радіоактивних атомів не існує поняття віку. Можна знайти лише середній час життя :
Середній час життя— це просто середнє арифметичне часу життя досить значної кількості атомів певного сорту. Передбачити, коли відбудеться розпад даного атома, неможливо. Використовуючи закон радіоактивного розпаду, можна визначити середню кількість атомів, які розпадаються за певний інтервал часу. Закон радіоактивного розпаду є статистичним законом.
Виконаємо тест для закріплення натиснувши 👉тут або за посиланням join.naurok.ua . Код доступ 487758
Домашнє завдання
Опрацювати § 40
Вправа 40 № 3
Питання, які виникають у Вас та фото виконаних завдань очікую у VIBER !!!! УСПІХІВ!!!
.
. 
,град
, мА
точки зору практичного застосування найцікавішим є випадок дифракції світла на так званій дифракційній гратці, що є системою тонких паралельних щілин, розділених непрозорими проміжками однакової ширини. Найпростіша дифракційна гратка — це скляна пластинка, на яку тонким різцем наносяться паралельні подряпини — штрихи, непрозорі для світла. Непошкоджені ділянки скла між подряпинами залишаються прозорими, утворюючи систему паралеьних щілин. Чим більше загальне число штрихів N , тим контрастнішою і чіткішою буде картина, що спостерігається. Сучасні дифракційні ґратки мають до декількох тисяч штрихів на 1 мм.
, потім — формулою Гюйгенса 
. Вважайте, що прискорення вільного падіння дорівнює 9,8 м/с2.
, c
обчисліть за результатами кожного досліду прискорення вільного падіння.
