ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ЛАЗЕРЫ. ОСНОВЫ УСТРОЙСТВА И ПРИМЕНЕИЕ 5
1.1 Атом бора 6
1.2 Спонтанное и вынужденное излучение 8
1.3 Инверсия населенностей 9
1.4 Резонатор 10
1.5 Лазерные моды 12
1.6 Типы лазеров 14
1.7 Применение лазеров 24
ГЛАВА 2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ.
ВОЗДЕЙСТВИЕ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ВЕЩЕСТВО
2.1 Коэффициент теплопроводности 30
2.2 Дифференциальное уравнение теплопроводности 31
2.3 Граничные и начальные условия 35
2.4 Воздействие лазерного излучения на тонкие пленки вещества 36
2.5 Поглощательная способность металлической пленки 37
2.6 Теплоотвод в подложку 39
ГЛАВА 3. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ 40
ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ВЕЩЕСТВО
3.1 Компьютерный эксперимент 40
3.2 Этапы моделирования воздействия лазерного излучения на вещество
3.3 Лабораторная работа «Изучение воздействия лазерного
излучения на вещество»
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 52
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 53
ПРИЛОЖЕНИЕ 55
Взаимодействие лазерного излучения с веществом - одно из важнейших научных направлений современной физики. Благодаря высокой плотности и мощности лазерных пучков света, возможности фокусировать их в пятно малого диаметра, появился способ дополнить представления о фундаментальных тепловых процессах, происходящих в веществе. Что нашло свое отражение в самых различных областях - от коррекции зрения до космических полетов.
Изучение воздействия лазерного излучения на вещество является довольно сложным для студентов, не только из-за того, что теоретический материал довольно объемен, но и из-за того, что не всегда есть возможность проводить эксперименты по данному направлению с использованием лазерного оборудования. А ведь эксперимент представляет собой наглядное средство обучения, он способствует восприятию обучаемыми учебного материала, выполнение опытов позволяет формировать когнитивные и практические экспериментальные умения.
Отсюда вытекает проблема. Каким способом студенты могут изучить воздействие лазерного излучения на вещество.
Актуальность работы: Современный период информатизации общества определяет необходимость обновления и совершенствования методики обучения физике, о чем свидетельствует содержание всех обсуждаемых сегодня проектов Концепции развития физического образования в Российской Федерации.
Цель работы: Разработать методику обучения общим положениям воздействия лазерного излучения на вещество.
Поставленная цель достигается путем решения следующих задач:
1. Изучить научную литературу по теме исследования;
2. Разработать в среде MatLab программу, помогающую изучить воздействие лазерного излучения на вещество;
3. Разработать лабораторную работу с методическими указаниями по использованию программы.
Практическая значимость работы: заключается в возможности использования разработанной программы и лабораторной работы на уроках физики в высших учебных заведениях.
Структура работы: выпускная квалификационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы, восьми рисунков и семи приложений.
Использование в учебной деятельности лабораторной работы «Изучение воздействия лазерного излучения на вещество» имеет ряд преимуществ. Во-первых, студенты не ведут пассивную деятельность, просто получая теоретические знания от преподавателя о том, как воздействует лазерное излучение на вещество, а сами самостоятельно проводят компьютерный эксперимент, где наглядным образом описывается процесс воздействия. Во-вторых, лабораторная работа предполагает, что студент сможет любое количество раз повторить заданный опыт и подобрать нужные ему параметры физической модели, в целом, не потратив на это много времени. В-третьих, можно ожидать, что студенты, выполняя лабораторную работу, с интересом будут изучать материал по изучаемому предмету и постараются получить хорошие результаты при оценке знаний.
Задача учителя заключается в поэтапном объяснении работы самой программы, разработанной в среде MatLab, чтобы учащиеся могли понять, как она действует, если они до этого не изучали никаких языков программирования.
Подводя итоги, можно сказать, что лабораторная работа, в ходе выполнения которой учащимися предстоит выполнить компьютерный эксперимент, представляет собой наглядное средство обучения, она способствует восприятию обучаемыми учебного материала, а выполнение опытов, описанных в ней, позволяет формировать когнитивные и практические экспериментальные умения.
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы мной была разработана в среде MatLab программа, помогающая изучить воздействие лазерного излучения на вещество, разработана лабораторная работа с методическими указаниями по использованию программы. Данный разработанный материал можно использовать на уроках физики в высших учебных заведениях.
