CC BY
14
СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X № 4 / 2018.
УДК 378.14 Филипов Евгений Леонидович студент биохимфака БФ БГУ
г. Бирск, РФ Каримов Марат Фаритович
канд. физ.-мат. наук, доцент БФ БГУ
г. Бирск, РФ E-mail: [email protected]
ЭЛЕМЕНТЫ КВАНТОВОЙ ТЕОРИИ АТОМОВ ВЕЩЕСТВА В ШКОЛЬНОМ КУРСЕ ХИМИИ
Аннотация
Приведены спроектированные и реализованные на междисциплинарной основе элементы дидактики изучения учащимися средней общеобразовательной школы начал квантовой теории атомов вещества.
Ключевые слова
Основы квантовой теории, модель атома вещества, квантовый генератор.
Квантовая физика, возникшая в первой четверти двадцатого века [1], имеет описательную, объяснительную и предсказательную функцию и вносит основной вклад в научно-технический прогресс современного общества.
Основными достижениями квантовой физики являются:
1. Описание, объяснение и предсказание физических свойств элементарных частиц, атомов, молекул, кристаллических и аморфных тел, способствующие появлению новых материалов микроэлектроники и нанотехнологий..
2. Становление и развитие физики и техники полупроводников, позволившей инженерам создать современные компьютерные и телекоммуникационные технологии информационного общества.
3. Теоретическое проектирование и практическая реализация квантовых генераторов излучения -мазеров и лазеров разной мощности, прочно вошедших в производство и повседневную жизнь людей.
Перечисленное выше актуализирует постановку и решение дидактической задачи изучения элементов квантовой теории атомов вещества в школьном курсе химии.
Обязательное и факультативное освоение на лекционных, практических и лабораторных занятиях по химии и физике в средних общеобразовательных школах основ квантовой теории атомов вещества [2] включает в себя нижеследующие учебные темы.
1. Законы теплового излучения абсолютно черного тела.
2. Трудности классической физики, выражаемые «ультрафиолетовой катастрофой» при объяснении теплового излучения тел.
3. Излучение атомами вещества согласно Максу Планку (1858, Киль - 1947, Геттинген) энергии отдельными порциями - квантами.
4. Законы внешнего фотоэффекта и их объяснение Альбертом Эйнштейном (1879, Ульм - 1955, Принстон) на основе квантовых представлений и собственного уравнения.
5. Планетарная модель атома вещества, построенная на основе опытов Эрнеста Резерфорда (1871, Брайтуотер - 1937, Кембридж) по рассеянию альфа-частиц.
6. Постулаты Нильса Бора (1885, Копенгаген - 1962, Вальбю) о квантовых свойствах атомов вещества.
7. Непрерывные и линейчатые спектры излучения атомов вещества, находящего в твердом, жидком и газообразном состояниях.
8. Физические свойства альфа, бета и гамма - излучения атомов радиоактивных веществ [3].
9. Экспериментальное установление волновых свойств микрочастиц на опыте по дифракции электронов на кристаллах. Клинтоном Джозефом Дэвиссоном (1881, Блумингтон - 1958, Шарлотсвилл) и
СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X № 4 / 2018.
Лестером Хэлбертом Джермером (1896, Чикаго - 1971, Шаванганк Маунтинс).
10. Предложение Эрвином Шредингером (1887, Вена - 1961, Вена) линейного дифференциального уравнения в частных производных для описания изменения в пространстве и во времени задаваемого волновой функцией состояния микрочастицы.
11. Решения уравнения Шредингера для свободной микрочастицы и для атома водорода и объяснение с их помощью квантовых свойств элементарных объектов микромира.
12. Зонная энергетическая модель твердого тела, получаемая при решении уравнения Шредингера для атомов, расположенных в узлах кристаллической решетки.
13. Зонная структура энергетического спектра электронов диэлектриков, полупроводников и проводников.
14. Основы теории и практики проектирования и реализации квантовых устройств современной микроэлектроники.
15. Развитие квантовой электроники, изучающей методы генерации и усиления электромагнитного излучения атомов вещества, применяемых в создании квантовых генераторов, усилителей и электронных приборов.
Дидактический опыт свидетельствует о положительном влиянии изучения начал квантовой теории атомов вещества на повышение уровня интеллектуального и творческого потенциала учащейся молодежи.
Анализ и обобщение приведенного выше краткого материала позволяют сформулировать вывод о необходимости углубленного изучения основ квантовой теории атомов вещества для повышения качества образования старшеклассников средних общеобразовательных школ. Список использованной литературы:
1. Каримов М.Ф. Начала электронной теории химической связи и их научное и дидактическое значения // Башкирский химический журнал. - 2010. - Т. 17. - № 4. - С. 88 - 92.
2. Каримов М.Ф. Фундаментальные труды по квантовой химии в свободном компьютерном доступе для настоящих и будущих исследователей природной и технической действительности // Башкирский химический журнал. - 2011. - Т.18. - № 3. - С. 83 - 89.
3. Каримов М.Ф. Научные труды основоположников радиохимии - А.Беккереля, П.Кюри и М.Склодовской - Кюри и их значение в дидактике // Башкирский химический журнал. - 2007. - Т.14. - № 5. - С. 80 - 86.
© Филипов Е.Л., Каримов М.Ф., 2018
