Фундаментальные эксперименты и фундаментальные

Кафедра естествознания
Элективный курс
Фундаментальные эксперименты и
фундаментальные константы в физике
(элективный курс для 10 класса, преп. И.Л. Клюкач, кандидат физ.-мат. наук,
доцент кафедры оптики и спектроскопии Самарского госуниверситета)
В ходе изучения данного элективного курса учащимся создаются условия для решения
следующих образовательных задач:
1) приобретение знания об этапах научного познания и развития физической картины
мира, о месте фундаментальных опытов и роли важнейших физических постоянных в истории развития физической науки;
2) приобретение предметных умений в планировании и проведении эксперимента, в
применении математических методов для решения теоретических задач;
3) дальнейшее развитие навыков в работе с различными источниками информации
(учебной, справочной и научно-популярной литературой, средствами дистанционного образования).
Программа курса.
1. Фундаментальные опыты в механике и первые модели мироздания. У истоков зарождения
метода эксперимента в физике. Мысленный эксперимент Галилея. Закон всемирного тяготения
(Ньютон) и опыты Кавендиша. Гравитационная постоянная - важнейшая константа фундаментальной физики. Как Кавендиш взвесил Землю. Пространство и время в механике Ньютона. Лаплас и
“черные дыры” в нашей Вселенной.
2. Фундаментальные эксперименты в физике молекул и первые представления о мире микр очастиц. Тепловое движение молекул. Опыты Броуна. Размеры молекул (Релей). Опыты Перрена по
измерению массы молекул и постоянной Авогадро. Измерение скорости движения молекул
(Штерн). Молекулярно-кинетическая теория строения вещества.
Фундаментальный эксперимент в электродинамике. Взаимодействие электрических зарядов
(Кулон). Электронная теория проводимости. Электромагнетизм и опыты Ампера, Эрстеда и Фарадея. Получение и обнаружение электромагнитных волн (опыты Герца). Максвелловская теория
электромагнитного поля и её несовместимость с классическими представлениями о пространстве и
времени.
Роль фундаментальных опытов в становлении физической оптики. Возникновение волновой
теории света. Дифракция света (опыты Юнга и Френеля). Опыты Физо по определению скорости
света. Роль скорости света как фундаментальной константы в формировании нового облика физич еской науки в начале 20 века. Опыты с интерферометром Майкельсона. Мысленные опыты Эйнштейна, принципы относительности, новые пространственно - временные отношения.
Квантовая физика в фундаментальных опытах. Экспериментальные законы теплового излучения. Постоянная Планка. Фотоэффект и его квантовое объяснение фотоэффекта (Эйнштейн). Фотоны. Опыты Резерфорда и модель внутреннего строения атома. Первая квантовая модель атома (Бор)
и опыты Франка и Герца. Роль постоянной Планка в построении боровской модели атома. Лазеры и
мазеры. Фотонные ракеты и разделение изотопов.
Фундаментальные опыты в физике микромира.
Открытие естественной радиоактивности (Беккерель). Искусственная радиоактивность (Резерфорд
и др.). Открытие протона. Открытие нейтрона. Опыты Хана по делению ядра урана. Ядерный взрыв.
Управляемая реакция ядерного деления урана. Атомные станции. Ядерный синтез.
Роль фундаментальных постоянных и фундаментальных опытов в построении современных
физических теорий и в их практических приложениях. Дифракция электронов в опытах Дэвисона и Джермера. Корпускулярно-волновой дуализм. Соотношение неопределённости Гейзенберга.
Принцип дополнительности. Волновое уравнение Шредингера. Физический вакуум и его влияние
на электроны в атоме. Три вида взаимодействия в микромире. Бозоны и фермионы. Барионы и лептоны. Экспериментальное подтверждение существования кварков. Физика микромира объясняет
процессы эволюции в наблюдаемой нами Вселенной.