Де Бройль гипотезасы

Физика
Баймуханов Жанайбек Онаевич, Де Бройль гипотезасы

Мақала авторы: Баймуханов Жанайбек Онаевич
Жұмыс орны: ХББ НЗМ Атырау қаласы
Лауазымы: физика пәні мұғалімі
Порталға жариялану мерзімі: 06.04.2017


 

Ұзақ мерзімді жоспар бөлімі:

Кванттық физика

Мектеп: Атырау қаласы, ХББ НЗМ
Күні: Мұғалімнің аты-жөні: Баймуханов Ж.О.
Сынып: 12 Қатысқандар саны:

Қатыспағандар саны:

 
Сабақ тақырыбы Бөлшектердің толқындық қасиеті туралы де Бройль гипотезасы. Электрондардың дифракциясы.
Осы сабақта қол жеткізілетін оқу мақсаттары (оқу бағдарламасына сілтеме) ·         Электрондардың дифракциясы арқылы элементар бөлшектердің толқындық сипатының дәлелін сипаттау

·         λ= h/p толқын ұзындығын анықтауға арналған де Бройль формуласын білу және пайдалану

Сабақ мақсаттары ·      Толқын ұзындығын анықтауда де Бройль формуласын пайдалана алады.

·         Элементар бөлшектердің толқындық табиғатын электрондардың дифракциясы арқылы түсіндіре алады.

Жетістік критерийлері ·         Электрондардың дифракциясы кезінде туындаған бөлшектердің толқындық сипатына екі дәлелдемені дұрыс сипаттайды және түсіндіреді.

·         Сипаттау кезінде тиісті арнайы терминдерді пайдалана алады.

·         Де Бройль толқынының ұзындығының формуласы және сегіз сұрақтың алтауын шешу үшін осы формуладан туынды шамалар бойынша білімін дұрыс қолданады.

Тілдік  мақсаттар

 

Арнайы пәндік лексика және терминология:

Толқын ұзындығы – длина волны – wavelength

Бөлшектердің толқындық қасиеті – волновые свойство частицы — Wave properties of particles

Де Бройль гипотезасы – гипотеза де Бройля — de Broglie hypothesis

Электрон – электрон – electron

Электрондар дифракциясы – дифракция электронов — electron diffraction

Құндылықтарды дарыту

 

 

—           Оқушыларды академиялық адалдыққа тәрбиелеу (тапсырмаларды орындау барысында өз бетімен жұмыстануға үйрету)

—           Оқушыларың бойында жауапты азаматтық ұстанымды қалыптастыру.

—           Өмір бойы білім алу құндылығын сыни тұрғыдан ойлау арқылы білімге деген құштарлығын қалыптастыру

—           Оқушылар арасында ынтымақтастық ортаны қалыптастыру.

Пәнаралық байланыстар Геометрия, математика, география
АКТ қолдану дағдылары компьютер көмегімен модельдеу
Бастапқы білім

 

Атомдық физика
Сабақ барысы
Сабақтың жоспарланған кезеңдері Сабақтағы жоспарланған іс-әрекет 

 

Ресурстар
Сабақтың басы

 

Өткен сабақты шолу:
Суретті көрсете отырып оқушылардың айтатын ойын тыңдау. Мұғалім тыңдай және бақылай отырып, жетіспеген жерлерін толықтыру.
Оқушыларға сурет көрсету арқылы өткен сабақты қайталап, жаңа сабақтың тақырыбын ашып алу.

 

 

Сабақтың ортасы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Бекіту:

 

  Де Бройль гипотезасы. Де Бройль толқындары

Корпускулалық теория бойынша жарық фотонының εф энергиясы,mф массасы мен рф импульсы мынаған тең:ε=ħω , mф=εф/c²=ħω/c², pф=mфc=ħω/c=2πħ/λ.Сөйтіп жарық фотонының импульсы мен жарық толқыны ұзындығы арасындағы байланыс ħ Планк тұрақтысы арқылы өрнектеледі.Француз ғалымы Луи де Бройль (1892-1987) жарықтың осы корпускулалық-толқындық табиғаты жөніндегі түсініктерді дамыта келе,1924 ж. корпускулалық-толқындық дуализм тек оптикалық құбылыстарға тән ерекшелік емес, ол барлық микродүние физикасында жан-жақты қолданылуға тиіс деген батыл жорамал ұсынды. Бөлшектердің корпускулалық және толқындық қасиеттерін сипаттайтын шамаларды байланыстыратын математикалық өрнектер дәл фотондардікі сияқты, яғни ε=ħω, p=h/λ=2πħ/λ.Де Бройль жорамалының батылдығы мынада: теңдіктері тек фотондар үшін емес, басқа микробөлшектер үшін де, соның ішінде тыныштық массасы бар бөлшектер (электрон, протон, атом т.б.) үшін де постулат ретінде қабылданды. Сонымен қозғалыстағы кез келген бөлшекпен бір толқындық процесс байланысқан болады.Де-Бройльша бір көріністен екіншісіне көшудің жарық үшін дұрыс болатын ережелерін зат бөлшектері жағдайына пайдаланамыз: Ε=ħω, p=ħk=2πħ/λ.Оптикалық құбылыстар жағдайында  өрнек фотон импульсын анықтау үшін пайдаланылады; фотон-тыныштық массасы нөлге тең, с жарық жылдамдығымен қозғалатын бөлшек. Осы қатынас, де-Бройльша, зат бөлшектеріне салыстырылатын жазық монохромат толқын ұзындығын береді:λ=2πħ/p=2πħ/(mυ) Тыныштық массасы нөл емес бөлшектер үшін p=mυ. өрнектері де-Бройль теңдеулері деп аталады. өрнегімен анықталатын толқын ұзындығы де-Бройль толқын ұзындығы деп аталады.Де Бройль толқын ұзындығын энергияның функциясы ретінде табалық. Егер U потенциалдар айырмасы әсерінен электрон υ  жылдамдыққа ие болса, онда оның p импульсы p=mυ=√2eUm тең болады. Осы электронмен де Бройль толқыны байланысқан, оның толқын ұзындығы λ=2πħ/p=2πħ/√2eUm Электрон энергиясы Е=100 эВ болсын. Осындай электрон үшін де Бройль толқын ұзындығын есептейік. Электрон жылдамдығы мына теңдіктен еU=mυ²/2 анықталады: υ=5,93•10 5√U=5,93•10 6 м/c ал толқын ұзындығы λ=2πħ/mυ Яғни жоғарыда көрсетілгендей энергиясы бар электронның толқын ұзындығы рентген сәулелерінің толқын ұзындығымен шамалас болады.Осыдан егер де-Бройль жорамалы дұрыс болса, онда электрондар дифракциясы рентген сәулелерінің дифракциясына ұқсас кристалдық торларда байқалуға тиіс. Де Бройль жорамалы тәжірибе жүзінде дәлелденді. Енді осы тәжірибелерді қарастырайық.
2.  Зат бөлшектері толқындық қасиеттерінің тәжірибеде расталуы.Дэвиссон және Джермер тәжірибелері Бөлшектердің толқындық қасиеттері анық байқалған тәжірибелерге америка физиктері К.Дэвиссон (1881-1958) және Л.Джермер(1896-1971) тәжірибелері жатады (1927 ж.).формула бойынша есептелінген U=54 В үшін дебройльдық толқын ұзындығы 0,167 нм-ге тең. Осыған сәйкес (d=sinα=λ) формуладан табылған толқын ұзындығы болса, ол 0,165 нм-ге тең. Осы дәл келуден алынған нәтижені де Бройль жорамалының расталуы ретінде қабылдау керек.

Томсон және Тартаковский тәжірибелері Рентген сәулелері үшін Дебай және Шеррер ұсынған әдісті қолданып, Дж.Томсон және С.Тартаковский (1928 ж.) жұқа поликристалдық пленкалар арқылы электрондар өткенде пайда болатын дифракциялық көрініс дәл Дебай-Шеррер рентгенограммалары сияқты болатындығын көрсетті.Шапшаң электрондардың жіңішке шоғы жұқа поликрис-талдық пленканы атқылайды. Дифракцияланған электрондар шоғы  фотопластинкаға түседі. Сонда бұл пластинканың бетінде орталығында тұтасқан дағы бар бірнеше концентрлік шеңберлер (сақиналар) түріндегі көрініс пайда болады.
Сөйтіп Дж.Томсон тәжірибелерінің нәтижелері электронның толқындық табиғаты жөніндегі де Бройль гипотезасының дұрыс екендігін көрсетеді.Дж.Томсон тәжірибесінде шапшаң электрондар шоғы пайдаланғандығы айтылған болатын. Ал орыс физигі П.С.Тартаковский баяу қозғалатын электрондар шоғын жұқа слюда, алюминий пленкадан өткізіп, жоғарыда айтылғандай дифракция құбылысын байқады.Сонымен тәжірибе жүзінде электронның толқындық табиғаты толық дәлелденді.

Қалыптастырушы бағалау тапсырмалары.

ОМ-7

1.      Массасы 1 г бөлшек Ʋ=10 м/с жылдамдықпен қозғалатын болса, ол бөлшек үшін де Бройль толқынының ұзындығы қанша болады? h=6,63×10-34Дж×с деп алыңыз.

2.      Электрон 5,4*10-24кг*м/с-ке тең импульске ие болса, бұл электрон үшін де Бройль толқынының ұзындығы қанша болады? (h=6,63×10-34Дж×с).

3.      Бөлшек жылдамдығын 3 есе арттырғанда, де-Бройль толқынының жиілігі қалай өзгереді?

4.      ДеБройль толқын ұзындығын 100 нм-ден 50 нм-ге дейін кемітсек, электронның импульсі қалай өзгереді?

5.      Де Бройль толқын ұзындығы 50 нм-ден 100 нм-ге дейін артса, онда электрон энергиясы қалай өзгереді?

6.      103 температурадағы протонның де Бройль толқын ұзындығын анықтаңдар?

7.      Электрон 100 В кернеудегі электр өрісінде тыныштық күйден шығарылған. Осы электронның де Бройль толқын ұзындығы неге тең?

8.      3 МВ потенциалдар айырымын жүріп өткен протонның және электронның де Бройль толқын ұзындықтарын анықтаңыздар?

ОМ-6

Суретке қарай отырып шеңбердің диаметрін сызғышпен анықтап

толқын ұзындығының эксперименттік мәнін анықтайды және де Бройль формуласын пайдалана отырып толқын ұзындығын есептеп шығарады. Шыққан мәндерді кестеге толтырады.

 

 

 

 

 

λэ = d*D / 2kL – толқын ұзындығының эксперименттік мәні

λт= һ /√2me eU — толқын ұзындығының теориялық мәні

 

Шенбер реті d *

10-10 м

k L, м U, В D, м λэ, м λт, м
1 2,33 1 0,76        
1 2,33 1 0,76        
1 2,33 1 0,76        
 

 

Электрондардың дифракциясы:
http://www.nationalstemcentre.org.uk/elibrary/resource/2015/electron-diffraction-tube

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сабақтың соңы Сабақ соңында оқушылар рефлексия жүргізеді:

нені білдім, нені үйрендім

нені толық түсінбедім

немен жұмысты жалғастыру қажет

 
Саралау оқушыларға қалай  көбірек қолдау көрсетуді  жоспарлайсыз? Қабілеті жоғары оқушыларға қандай міндет қоюды жоспарлап отырсыз? Бағалауоқушылардың материалды меңгеру деңгейін қалай тексеруді жоспарлайсыз? Денсаулық және қауіпсіздік техникасының сақталуы

Өзінөзі бағалау,өзара бағалау Электростатика бөлімі бойынша қауіпсіздік техникасын сақтау
Сабақ бойынша рефлексия

 

 

 

 
Жалпы баға

Сабақтың жақсы өткен екі аспектісі (оқыту туралы да, оқу туралы да ойланыңыз)?

1:

 

2:

Сабақты жақсартуға не ықпал ете алады (оқыту туралы да, оқу туралы да ойланыңыз)?

1:

 

2:

Сабақ барысында сынып туралы немесе жекелеген оқушылардың жетістік/қиындықтары туралы нені білдім, келесі сабақтарда неге көңіл бөлу қажет?