Фотоэффект. Законы фотоэффекта. 11 класс Каюмова Г.К.. КГУ «Средняя школа № 8»

Каюмова Г.К..
КГУ «Средняя школа № 8»
Акмолинская область
г. Кокшетау
Фотоэффект. Законы фотоэффекта.
11 класс
Тема: Практическая работа: решение задач по теме: «Фотоэффект. Законы фотоэффекта.»
Цель: повторить законы фотоэффекта, уметь решать задачи на использование формулы
Эйнштейна.
Оформление: урок сопровождается показом презентации.
Ход урока:
1. Оргмомент.
2. Психологический настрой.
Притча «Секрет успеха»
— Сэр, в чем секрет вашего успеха? — спросил журналист успешного
предпринимателя. – Я понимаю, что это долгий разговор, но если кратко?
— Можно и кратко… Я могу ответить двумя словами.
— Всего два слова? И какие?
— Правильные решения.
— А как же вы принимаете правильные решения?
— Здесь хватит одного слова.
— Да? И что это за слово?
— Опыт!
— А… как вы получаете этот самый опыт?
Уже совсем рассмеявшись, предприниматель сказал:
— Всего два слова.
— И какие же?
— Неправильные решения…
Добиться успеха мы можем тогда, когда работаем практически.
Раздача листов оценивания, которые учащиеся заполняют на протяжении всего
урока.
3. Игра «Инфопати»
Учащиеся берут карточку и обмениваются ей с другими учащимися в течение 7
минут.
1. Фотоэффектом (внешним) называется явление испускания веществом электронов
под действием света. Фотоэффект был открыт Генрихом Герцем в 1887 году.
Первые экспериментальные исследования фотоэффекта были проведены русским
ученым Столетовым. В эвакуированный баллон помещены два электрода – анод А
и катод К. При освещении катода ультрафиолетовыми лучами )через кварцевое
окошко) из него вырываются фотоэлектроны и перемещаются под действием
электрического поля к аноду. Изменяя напряжение между анодом и катодом с
помощью потенциометра П можно получить зависимость силы фототока от
напряжения – вольт-амперную характеристику (ВАХ).
2. Законы фотоэффекта:
Первый закон Максимальная скорость фотоэлектронов не зависит от
интенсивности падающего излучения, а зависит только от его частоты. С
увеличением скорость фотоэлектронов возрастает. Число электронов,
выбиваемых за 1с из вещества пропорционально интенсивности света,
падающего на вещество.
Второй закон. Кинетическая энергия фотоэлектронов не зависит от интенсивности
падающего света, а зависит от его частоты. Если к освещенному электроду
подключить положительный полюс батареи, то при некотором U фототок
прекратится. Это явление не зависит от величины светового потока.
По закону сохранения энергии: mυ2/2 = Uзе.
Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света.
Законы фотоэффекта.
3. Третий закон. Для каждого металла существует красная граница фотоэффекта –
предельная наименьшая частота νmin (или наибольшая длина волны
), при
которой еще возможен фотоэффект. Частоту νmin называют красной границей
фотоэффекта.
При меньшей частоте ни при какой интенсивности волны падающего света на
фотокатод фотоэффект не произойдет.
Четвертый закон.
Фотоэффект практически безынерционен. (t = 10-9с)
4. Теория фотоэффекта.
Эйнштейн, развив теорию Планка (1905) показал, что законы фотоэффекта могут
быть объяснены при помощи квантовой теории.
Явление фотоэффекта экспериментально доказывает свет имеет прерывистую
структуру.
Излученная порция Е = h ν сохраняет свою индивидуальность и поглощается
веществом только целиком.
На основании закона сохранения энергии: h ν = А + mυ2/2 – уравнение Эйнштейна
для фотоэффекта.
Не все кванты энергии падающего излучения поглощаются электронами. Из тысячи
поглощенных квантов энергии в среднем лишь один вызывает фотоэффект, оставшаяся
часть энергии излучения идет на нагревание металла.
5. Из уравнения Эйнштейна следует , что для наблюдения фотоэффекта
необходимо, чтобы энергия кванта была хотя бы равна работе выхода, ииаче
нельзя вырвать электрон из металла, то есть h νmin = Авых . Отсюда
νmin = Авых / h.
Это и есть красная граница фотоэффекта.
6. Фотон – это элементарная частица, энергия которой h ν. Из формулы теории
относительности Е= mc2 , можно найти массу фотона mc2 = h ν.
m = h ν/ c2 .
Фотон не обладает массой покоя. Фотон существует только в движении со
скоростью с.
Импульс фотона равен p=h/λ. Направление импульса фотона совпадает с
направлением распространения света, которое характеризуется волновым вектором k, его
численное значение определяется выражением k= 2π/ λ.
7. Внутренний фотоэффект – явление увеличения концентрации свободных зарядов
в полупроводнике (электронов и дырок) под действием облучения.
Применение этого эффекта – фотосопротивление. При освещении у полупроводника
уменьшается сопротивление, причем чем интенсивнее освещение, тем меньше
сопротивление.
Второе применение – фотоэлемент с запирающим слоем или вентильный
фотоэлемент. Фотоэлементы могут быть применены в качестве источников
тока(солнечных батарей), фотоэкспонометров, приборов контроля, в военной
технике для сигнализации и локации невидимым излучением, космических
кораблях, искусственных спутниках.
8. Рентгеновские лучи были открыты в 1905 году Вильгельмом Рентгеном. Они
представляют собой электромагнитное излучение с очень короткой длиной волны
порядка (10-12 до 10-9 м) , которое возникает при торможении быстрых электронов в
веществе. Рентгеновское излучение имеет линейчатый спектр. Рентгеновские лучи
применяются в медицине для диагностики и лечения различных заболеваний.
4. Деление на группы.
Учащиеся делятся на группы по цифрам, указанным на карточках в предыдущем
задании.
5. Задание в группе: Установите соответствие.
1
Фотоэффект
6
Электрон, вырванный
светом из катода
2
Фотоэлектрон
7
Максимальное значение
фототока
3
Фототок насыщения
8
Явление вырывания электронов
из вещества под действием
света.
4
Задерживающее
напряжение
9
Движение вырванных
светом из катода электронов.
5
Фототок
10
Напряжение, при котором
величина фототока равна нулю.
После выполнения задания, группы обмениваются и взаимопроверяют.
6. Задание в группе: найди пару в таблице.
(Проверяются знания постоянных величин)
ћ
1,05· 10-34 Дж с
me
1,6· 10-19 Кл
h
9,1· 10-31 кг
c
e
6,62· 10-34 Дж с
7 -1
8
1,096· 10 м
3· 10 м/с
R
Правильные ответы показываются на слайде. Взаимооценивание.
7. Задание в группе:
Решить и оформить на флипчарте задачу.
1) Энергия фотона Е= 3,2 · 10-19 Дж . Какая длина волны ему соответствует?
2) Определите импульс фотона , энергия которого равна энергии покоя электрона?
3) Определите задерживающее напряжение для электронов, испускаемых с
поверхности натрия под действием монохроматического излучения с длиной
волны λ = 200 нм?
4) Определите работу выхода электронов из натрия, если красная граница
фотоэффекта λкр = 500 нм.
5) Найдите максимальную скорость электронов, освобождаемых при фотоэффекте
светом с длинной волны 4 * 10 (-7) м с поверхности материала с работой
выхода 1,9 эВ.
8. Проверка выполненного задания:
Прием «Автобусная остановка»
Спикеры групп переходят в другие группы и защищают свои задачи.
9. Индивидуальная работа.
Тест по теме: «Фотоэффект»
Взаимопроверка (ответы на слайде).
10. Рефлексия.
было интересно
безразлично
не интересно
Учащиеся на стикерах записывают 1 вопрос и 1 пожелание. И прикрепляют к
соответствующему смайлику.
9. Домашнее задание: § 7.3 повтор, № 27.6 с. 239
Карточка самоконтроля
Ф.И.
______
Количес
тво
баллов
1-5 б
ГР
ГР
Установите
Найди пару
соответствие
ГР
Решение
задачи
Автобусная
остановка
Тест
Итого