Thiết kế, chế tạo thiết bị thí nghiệm về tính chất sóng – hạt của ánh sáng dùng trong dạy học Vật lí lớp 12 trường THPT

Mục tiêu của nghiên cứu Thiết kế, chế tạo thiết bị thí nghiệm về tính chất sóng – hạt của ánh sáng dùng trong dạy học Vật lí lớp 12 trường THPT là chế tạo được thiết bị thí nghiệm về lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng để sử dụng trong dạy học vật lí 12 THPT nhằm nâng cao chất lượng kiến thức và phát triển năng lực hoạt động thực nghiệm và năng lực sáng tạo của học sinh.

KỈ YẾU HỘI NGHỊ SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2013-2014 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM VỀ TÍNH CHẤT SĨNG – HẠT CỦA ÁNH SÁNG DÙNG TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ LỚP 12 TRƢỜNG THPT Vũ Thị Nguyệt Ánh, Đỗ Thị Huệ, Trần Việt Hùng Lớp K60A, Hoàng Ngọc Cầm, Đặng Thị Thu Hiền, Lớp K61A, Khoa Vật lí GVHD: TS Nguyễn Văn Biên, TS Dương Xuân Quý, TS Nguyễn Anh Thuấn Tóm tắt: Trong dạy học Bộ mơn vật lí trường THPT, số kiến thức đại quang học trình bày lớp 12 giúp tạo nên tranh trọn vẹn Ánh sáng cho học sinh Đây kiến thức truyền ánh sáng theo quy luật sóng với chất sóng điện từ tính chất lượng tử ánh sáng với mơ hình photon thể tính chất lưỡng tính sóng- hạt ánh sáng Thực tế dạy học phần kiến thức này, hầu hết truyền thụ chiều, học sinh tiếp thu kiến thức cách thụ động thiếu thiết bị thí nghiệm (hiện có 03 thiết bị thí nghiệm dùng thực 03 thí nghiệm dành cho việc dạy học chương này) Do khơng tạo điều kiện để thực việc dạy học theo định hướng phát triển hoạt động học tích cực sáng tạo học sinh Đề tài: “Thiết kế, chế tạo thiết bị thí nghiệm tính chất sóng – hạt ánh sáng dùng dạy học vật lí lớp 12 trường THPT…” chế tạo thiết bị thí nghiệm để thực 10 thí nghiệm dùng dạy học kiến thức tính chất sóng – hạt ánh sáng Cụ thể: Khảo sát tượng giao thoa ánh sáng; khảo sát tượng nhiễu xạ ánh sáng qua khe hẹp; khảo sát nhiễu xạ ánh sáng qua lỗ tròn; khảo sát hoạt động quang trở; khảo sát tượng phân cực ánh sáng ánh sáng LED trắng LASER, nghiệm lại biểu thức định luật Malus; xác định độ lưỡng chiết mica mỏng; khảo sát phụ thuộc góc quay mặt phẳng phân cực vào nồng độ dung dịch đường; xác định số Planck nhờ đèn LED ánh sáng dây tóc bóng đèn đốt nóng; khảo sát ba định luật quang điện Việc thực thí nghiệm tạo điều kiện cho học sinh chiếm lĩnh kiến thức xuyên suốt, sâu sắc tính chất sóng- hạt ánh sáng tạo hội phát triển lực thực nghiệm, lực hoạt động sáng tạo học sinh Thiết bị thí nghiệm chế tạo từ linh kiện, vật liệu có sẵn thị trường Việt Nam với giá thành rẻ sản xuất hàng loạt để cung cấp cho trường phổ thông (kể trường chuyên) tồn quốc Từ khóa: Phân cực, giao thoa, nhiễu xạ, ánh sáng, số Planck, định luật Malus I MỞ ĐẦU Trong dạy học Bộ mơn vật lí trƣờng THPT, số kiến thức đại quang học đƣợc trình bày lớp 12 giúp tạo nên tranh trọn vẹn Ánh sáng cho học sinh Đây kiến thức truyền ánh sáng theo quy luật sóng với chất sóng điện từ tính chất lƣợng tử ánh sáng với mơ hình photon thể tính chất lƣỡng tính sóng- hạt ánh sáng Thực tế dạy học phần kiến thức này, hầu hết truyền thụ chiều, học sinh tiếp thu kiến thức cách thụ động thiếu thiết bị thí nghiệm (hiện có 03 thiết bị thí nghiệm dùng thực đƣợc 03 thí nghiệm dành cho việc dạy học chƣơng này) Do khơng tạo điều kiện để thực việc dạy học theo định hƣớng phát triển hoạt động học tích cực sáng tạo học sinh 61 KỈ YẾU HỘI NGHỊ SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2013-2014 II NỘI DUNG Mục tiêu cơng trình Chế tạo đƣợc thiết bị thí nghiệm lƣỡng tính sóng hạt ánh sáng để sử dụng dạy học vật lí 12 THPT nhằm nâng cao chất lƣợng kiến thức phát triển lực hoạt động thực nghiệm lực sáng tạo học sinh Phƣơng pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp nghiên cứu lí thuyết: nghiên cứu giáo trình, tài liệu khoa học ánh sáng; nghiên cứu chƣơng trình SGK, sách giáo viên, sách tập vật lí lớp 12 THPT tài liệu liên quan đến việc khai thác sử dụng thí nghiệm dạy học vật lí - Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm: nghiên cứu thử nghiệm chế tạo thiết bị tiến hành thí nghiệm tƣơng ứng phịng thí nghiệm Nội dung nghiên cứu 3.1 Chức thiết bị thí nghiệm Thiết bị thí nghiệm đƣợc sử dụng để tiến hành thí nghiệm tính chất sóng tính chất hạt ánh sáng chƣơng trình vật lí lớp 12 THPT 3.2 Các phận thiết bị thí nghiệm Hình Dụng cụ thí nghiệm “Thiết kế, chế tạo thiết bị thí nghiệm tính chất sóng – hạt ánh sáng dùng dạy học vật lí lớp 12 trường THPT” 62 KỈ YẾU HỘI NGHỊ SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2013-2014 1: Ống đồng trục 20: Bình chia độ Ống ngắm 21 + 22: Chân đỡ Đĩa gắn lỗ tròn 23: Biến áp nguồn Đĩa có gắn khe hẹp 24: Dây nối que đo 5: Đĩa trịn có thấu kính hội tụ 25: Cân điện tử 6: Các lỗ tròn, khe hẹp khe giao thoa 7: Ống trụ rỗng 26: Đế gắn bóng đèn, kính lọc sắc quang trở 8: Bộ điều khiển đèn 27: Kính lọc sắc 9: Đèn LED có jack cắm 28: Kính xám 10: Đèn LASER có jack cắm 29: Biến trở 11: Dây nối 30: Đồng hồ đo điện đa số 12: Ống gắn đèn 31: Nắp hộp 13: Kính phân cực kính phân tích 32: Bảng mạch LED 14: Bản mica mỏng 33: Các bóng đèn LED 15: Màn chắn có gắn quang trở 34: Kẹp LED 16: Ống đựng dung dịch đƣờng 35: Điện trở 17: Nguồn sáng (LED + LASER) 36: Nguồn sáng đơn sắc 18: Giá quang học 37: Hộp thí nghiệm tƣợng quang điện 19: Đƣờng glucose 3.3 Các thí nghiệm tiến hành với thiết bị Thí nghiệm khảo sát tượng giao thoa ánh sáng xác định bước sóng ánh sáng Thí nghiệm khảo sát tượng nhiễu xạ ánh sáng qua lỗ trịn nhỏ Thí nghiệm khảo sát tượng nhiễu xạ qua khe hẹp Thí nghiệm khảo sát hoạt động quang trở Thí nghiệm khảo sát tượng phân cực ánh sáng trắng LASER Thí nghiệm kiểm nghiệm định luật Malus Thí nghiệm xác định độ lưỡng chiết mica mỏng Thí nghiệm xác định số Planck nhờ đèn LED Thí nghiệm xây dựng thiết bị thí nghiệm đo số Planck nhờ ánh sáng dây tóc bóng đèn đốt nóng 10 Thí nghiệm xác định số Planck phương pháp tĩnh điện III KẾT LUẬN 63 KỈ YẾU HỘI NGHỊ SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2013-2014 Thiết bị thí nghiệm đƣợc chế tạo từ linh kiện, vật liệu có sẵn thị trƣờng Việt Nam với giá thành rẻ sản xuất hàng loạt để cung cấp cho trƣờng phổ thơng (kể trƣờng chun) tồn quốc Bộ thiết bị thí nghiệm đƣợc chúng tơi nghiên cứu để tiến hành thêm số thí nghiệm khác TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ Giáo dục Đào tạo, Danh mục tối thiểu thiết bị dạy học mơn Vật lí – trường trung học phổ thơng chuyên, Thông tƣ số 38/2011/TT-BGDĐT ngày 29/8/2011 [2] Bộ Giáo dục Đào tạo, Chương trình chuyên sâu trung học phổ thơng Chun – mơn Vật lí, tháng 12 năm 2009 [3] Đặng Thị Mai, Quang học, NXB Giáo dục, 1999 [4] Nguyễn Thế Khơi, Vũ Thanh Khiết, Vật lí 12 nâng cao, NXB Giáo dục, 2008 [5] Dƣơng Xuân Quý, Vấn đề sử dụng thiết bị thí nghiệm dạy học vật lí trường phổ thơng: Thực trạng giải pháp, Tạp chí Thiết bị giáo dục, số 61, 34, 2010 [6] Cao Long Vân, Vật lí đại cương tập 2, NXB Giáo dục, 2012 [7] Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Vật lí phổ thơng, Khoa Vật lí, Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội [8] Planck’s constant in the light of an in candescent lamp, 36th IPhO Salamanca (Espana), 2005 [9] International young physicists’ tournament, Edited by Izadi and llya Martchenko, 2010-2011 [10] Web: http://www.scielo.org.mx/pdf/rmfe/v56n1/v56n1a17.pdf 64 ... lớp 12 THPT 3.2 Các phận thiết bị thí nghiệm Hình Dụng cụ thí nghiệm ? ?Thiết kế, chế tạo thiết bị thí nghiệm tính chất sóng – hạt ánh sáng dùng dạy học vật lí lớp 12 trường THPT? ?? 62 KỈ YẾU HỘI NGHỊ... phịng thí nghiệm Nội dung nghiên cứu 3.1 Chức thiết bị thí nghiệm Thiết bị thí nghiệm đƣợc sử dụng để tiến hành thí nghiệm tính chất sóng tính chất hạt ánh sáng chƣơng trình vật lí lớp 12 THPT. .. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2013-2014 II NỘI DUNG Mục tiêu cơng trình Chế tạo đƣợc thiết bị thí nghiệm lƣỡng tính sóng hạt ánh sáng để sử dụng dạy học vật lí 12 THPT nhằm nâng cao chất lƣợng kiến