«ФОТОЭФФЕКТ» урок

ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКА

«ФОТОЭФФЕКТ»

1. Цель урока: формирование знаний о квантовой природе света на примере явления - фотоэффект.

2. Задачи:

- обучающие: формировать у учащихся понятие о явлении фотоэффекта, познакомить с опытами по наблюдению фотоэффекта, его законов.

- воспитательные: способствовать формированию коммуникативной культуры учащихся.

-развивающие: способствовать формированию информационной культуры учащихся и развитию умения анализировать, сравнивать, делать выводы.

Тип урока: изложение нового материала

Формы работы учащихся: индивидуальная, фронтальная

Структура и ход урока

Конспект урока:

Мы знаем, что физика – наука о природе. Вспомним Ф.И.Тютчева:

Не то, что мните вы, природа:

Не слепок, не бездушен лик, -

В ней есть душа, в ней есть свобода.

В ней есть любовь, в ней есть язык.

1. Актуализация знаний

Телевидение ( передача движений , звук в кино )

Контроль размеров изделий

Автоматическое включение и выключение маяков и уличного освещения

Автоматизация станков на заводах

«Видящие» автоматы метро

Солнечные батареи

Как все эти понятия связаны ?

ФОТОЭЛЕМЕНТЫ , а значит ФОТОЭФФЕКТ ……

Устная работа и решение задач

2.Введение нового материала

В 1865 году Максвелл показал теоретически, что свет представляет собой электромагнитные волны порядка 400-800 нм. Теория Максвелла, подтвержденная опытами Генриха Герца, связывает оптические, электрические и магнитные свойства вещества. Однако по мере развития физики стали накапливаться и такие факты, которые не согласовывались не с классической теорией излучения, ни с волновыми представлениями о природе света. Одно из таких явлений, фотоэффект, был открыто Генрихом Герцем. Фотоэффект - явление вырывания электронов из металла под действием света. В России исследованием этого явления занимался Столетов.
А теперь давайте выясним на опытах в чем суть этого явления. (Просматриваются видеоролики).

Выводы.

1. Тело теряет заряд только в том случае, если оно заряжено отрицательно.

2. Причиной ухода зарядов в цинковой пластине является свет, причём под действием квантов света выбиваются только электроны.

3. Интенсивность выбивания электронов зависит от рода металла.

3. Выполнение заданий учащимися

А сейчас нам предстоит узнать, от чего зависит число вырванных светом с поверхности вещества фотоэлектронов, какова зависимость количества электронов от интенсивности световой волны.

Я предлагаю провести компьютерный эксперимент и ответить на вопросы после его просмотра:

1. Как двигаются фотоэлектроны.

2. От чего зависит величина фототока.

3. Какие лучи вызывают фотоэффект.

4. От чего зависит кинетическая энергия фотоэлектронов.

5. Что называется красной границей фотоэффекта.

В результате фотоэффекта возникает ток, который называется фототоком. Фототок – движение вырванных светом из катода электронов.

Силу фототока измеряют миллиампером или гальванометром; напряжение между электродами измеряется вольтметром.
С помощью такой установки можно измерить число ежесекундно вырванных светом электронов, а так же максимальную кинетическую энергию вырванных электронов.    
Исследуя зависимость фототока от приложенного напряжения, А.Г. Столетов установил, что он не подчиняется закону Ома. Из графика видно, что фототок сначала растёт, а затем при сравнительно не большом напряжении перестаёт расти.

Максимальное значение фототока называют фототоком  насыщения.

Если изменить полярность источника напряжения, то сила тока уменьшится и при не котором задерживающем напряжении она станет равной нулю. В этом случае электрический ток тормозит фотоэлектроны до полной остановки, а затем возвращает их на катод.
Фотоэлектрон – электрон, вырванный светом из вещества.   

И еще одно очень важное замечание, на которое я хочу обратить ваше внимание.
Если электроны, вырванные светом, покидают вещество, то такой фотоэффект называют внешним.

Выводы

Законы фотоэффекта

1. Фототок насыщения прямо пропорционален интенсивности света , падающего на катод

2. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов прямо пропорциональна

частоте света и не зависит от его интенсивности

3. Для каждого вещества существует минимальная частота света, называемая красной границей фотоэффекта, ниже которой фотоэффект невозможен.

Объяснение законов фотоэффекта дал в 1905 году Альберт Эйнштейн на основе гипотезы Планка.

1905 г. Эйнштейн – объяснил законы фотоэффекта

Исходя из закона сохранения и превращения энергии, Эйнштейн математически записал уравнение для энергетического баланса при внешнем фотоэффекте:

– энергия фотона, которая идет на работу выхода А электрона из металла и сообщение ему кинетической энергии.
Работа выхода – минимальная работа, которую нужно совершить для выхода электрона из вещества.

За уравнение для фотоэффекта в 1921 году Эйнштейну была присуждена Нобелевская премия.

Квантовая теория дает следующие объяснения законам фотоэффекта.

При увеличении интенсивности монохроматического излучения растет число поглощенных металлом квантов, а следовательно и число вылетающих из него электронов, поэтому фототок прямо пропорционален интенсивности излучения (1 закон).

Из уравнения Эйнштейна видно, что кинетическая энергия вылетающих электронов зависит только от рода металла, состояния его поверхности и частоты (или длины волны) излучения, то есть величины энергии квантов и не зависит от интенсивности излучения (2 закон). Если величина энергии квантов меньше работы выхода, то при любой интенсивности излучения электроны вылетать не будут (3 закон).

К расной границей фотоэффекта называют минимальную частоту света, ниже которой фотоэффект не наблюдается:

Эта граница для разных веществ различна, так как работа выхода зависит от рода вещества. При этом кинетическая энергия электронов равна нулю.
А теперь вы выступите в роли А.Г.Столетова и самостоятельно исследуете законы фотоэффекта, использую компьютерную модель.

4. Первичный контроль знаний учащихся

Сопоставить тексты столбцов:

5. Решение задач

А) Электрон выходит из цезия с кинетической энергией 3,2·10^-19 Дж. Какова максимальная длина волны света, вызывающего фотоэффект, если работа выхода равна 2,88·10^-19 Дж?

Б ) Какова кинетическая энергия и скорость фотоэлектрона, вылетевшего из натрия при облучении его ультрафиолетовым светом с длиной волны 200 нм?
Работа выхода электрона из натрия 4·10^-19 Дж.

В ) Какое запирающее напряжение надо подать на вакуумный фотоэлемент, чтобы электроны, вырванные ультрафиолетовым светом с длиной волны 100 нм из вольфрамового катода, не могли создать ток в цепи? Работа выхода вольфрама равна

7,2 ·10^-19 Дж

6. Итог урока.

Вопросы: Что узнали?

Какую оценку можете себе поставить.

1. . Домашнее задание:

А ) §87, 88, стр 270 упражнение 12 № 3 или № 4 .