СДЕЛАЙТЕ СВОИ УРОКИ ЕЩЁ ЭФФЕКТИВНЕЕ, А ЖИЗНЬ СВОБОДНЕЕ

Благодаря готовым учебным материалам для работы в классе и дистанционно

Скидки до 50 % на комплекты
только до 08.04.2025

Готовые ключевые этапы урока всегда будут у вас под рукой

Организационный момент

Проверка знаний

Объяснение материала

Закрепление изученного

Итоги урока

План - конспект урока по теме "Фотоэффект"

Категория: Физика

Нажмите, чтобы узнать подробности

Разработка содержит план-конспект урока и презетнацию к нему.

Просмотр содержимого документа
«Урок 57»

Урок 57. Фотоэффект. Теория фотоэффекта.


Цель: дать понятие явления фотоэффекта; рассмотреть зарождение новой КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ и ее влияние на современную картину мира.


Ход урока:


Итак, мы с вами уже знаем, что существует две теории света.

Вопрос: Какие теории света мы изучили?

Ответ: волновая и корпускулярная.

Вопрос: в чем состоит суть этих теорий?





До сегодняшнего дня мы с вами рассматривали и изучали явления, подтверждающие именно волновую теорию света, т.е. его волновые свойства. Но как уже не раз было сказано, существуют и явления, которые подтверждают и корпускулярную теорию света, т.е. поведение света, как потока частиц.

Одним из таких явлений является ФОТОЭФФЕКТ.


ВИДЫ ФОТОЭФФЕКТА


Внешний Внутренний

Перераспределение электронов по энергетическим состояниям в твердых и жидких полупроводниках и диэлектриках, происходящее под действием света.

Рассмотрим установку для наблюдения фотоэффекта.






Объяснение: отрицательно заряженная пластина электрометра под действием УФ разряжается. Положительно заряженная пластина не теряет заряд под действием УФ. Если на пути УФ поставить обыкновенное стекло, то отрицательно заряженная пластина не разряжается. Вывод: стекло поглощает УФ, следовательно именно УФ вызывает появление фотоэффекта.


Возникла проблема: теория Максвелла (законы электромагнетизма) не смогли объяснить данного явления.

При попытке применить их к проблеме излучения веществами коротких ЭМВ, законы «забуксовали». Было непонятно, почему световые волны малой частоты не могут вырывать электроны, если даже амплитуда волны велика и, следовательно, велика сила, действующая на электроны.

Классическая волновая теория приводила к заключению, что энергия излучения должна возрастать непрерывно при передвижении по спектру от красной части к фиолетовой. Но опыты показали, что в фиолетовой и особенно ультрафиолетовой частях спектра энергии не возрастает, а резко падает. Создалось совершенно нетерпимое противоречие между теорией и опытом. Этот кризис в теории получил у физиков название «ультрафиолетовой катастрофы».



Вывод: электродинамика Максвелла приводила к бессмысленному выводу, согласно которому нагретое тело, непрерывно теряя энергию вследствие излучения ЭМВ, должно охлаждаться до абсолютного нуля. То есть тепловое равновесие между веществом и излучением невозможно. Однако ничего такого в действительности не происходит. Нагретое тело не расходует всю свою энергию на излучение ЭМВ.


В поисках выхода из этого противоречия между теорией и практикой немецкий физик Макс Планк предположил, что атомы испускают электромагнитную энергию отдельными порциями – квантами.



Сообщение о Планке.


Е = h ν – энергия кванта.


h = 6,63*10-34 Дж*с – постоянная Планка.


После открытия Планка начала развиваться новая самая современная и глубокая физическая теория – квантовая теория.


Итак, вернемся к явлению фотоэффекта. Для того, чтобы получить о нем более полное представление, нужно выяснить, от чего зависит число вырванных светом с поверхности вещества электронов (фотоэлектронов) и чем определяется их скорость (кинетическая энергия).

Исследованием этих вопросов занимался русский физик Александр Григорьевич Столетов.


Сообщение о Столетове.


На основе своих исследований он сформулировал законы фотоэффекта, получившие название законы Столетова. В своих опытах Столетов использовал вакуумный стеклянный баллон с двумя электродами, один из которых освещался УФ.


Первый закон. Фототок насыщения пропорционален световому потоку, падающему на металл.

Iн ~ Ф


Число электронов, выбиваемых за 1с из вещества пропорционально интенсивности света, падающего на вещество.

N ~ I



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: 2/2 = Uзе.



Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света.





Третий закон. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта.

νmin


То есть существует наименьшая частота, при которой еще возможен фотоэффект. При меньшей частоте ни при какой интенсивности волны падающего света на фотокатод фотоэффект не произойдет.


Четвертый закон. Фотоэффект практически безынерционен. (t = 10-9с)




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 + 2/2 – уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.







Задания с ЕГЭ.



  1. поверхность металла освещают светом, длина которого меньше длины волны, соответствующей «красной границе» фотоэффекта для данного вещества. При увеличении интенсивности света:

  1. ФЭ не будет происходить при любой интенсивности света

  2. Будет увеличиваться количество фотоэлектронов

  3. Будет увеличиваться кинетическая энергия фотоэлектронов

  4. Будет увеличиваться кинетическая энергия и число фотоэлектронов.


  1. Какую кинетическую энергию имеют вырванные из лития электроны (А = 2,4эВ) при облучении светом с частотой 1015Гц? 1эВ = 1,6*10-19Дж.





Заключение





Тестирование






Дом. Зад. А) §87, 88 Б)упр 12 № 1,2 В) упр 12 № 3,4.




Просмотр содержимого презентации
«fef1»

Фотоэффект

Фотоэффект

Квантовая физика изучает  свойства,  строение атомов и молекул, движение и взаимодействие микрочастиц

Квантовая физика изучает свойства, строение атомов и молекул, движение и взаимодействие микрочастиц

1 8 86 – 1889 года, наблюдение фотоэффекта Немецкий физик Генрих Герц
  • 1 8 86 – 1889 года, наблюдение фотоэффекта
  • Немецкий физик
  • Генрих Герц
  • Обнаружил фотоэффект
Явление выхода (вырывания) электронов из вещества под действием света получило название фотоэлектрического эффекта -фотоэффекта
  • Явление выхода (вырывания) электронов из вещества под действием света получило название фотоэлектрического эффекта -фотоэффекта
Законы фотоэффекта Количественные  закономерности фотоэффекта (1888 - 1889) были установлены Русским физиком А.Г. Столетовым

Законы фотоэффекта

Количественные

закономерности фотоэффекта (1888 - 1889) были установлены

Русским физиком

А.Г. Столетовым

Первый закон фотоэффекта Фототок насыщения пропорционален световому потоку, падающему на металл.  Т.к. сила тока  определяется величиной заряда, а световой поток - энергией светового пучка, то можно сказать:

Первый закон фотоэффекта

  • Фототок насыщения пропорционален световому потоку, падающему на металл.
  • Т.к. сила тока

определяется величиной заряда, а световой поток - энергией светового пучка, то можно сказать:

  • число электронов, выбиваемых за 1 с из вещества, пропорционально интенсивности света, падающего на это вещество
Кинетическая энергия фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а зависит от его частоты.

Кинетическая энергия фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а зависит от его частоты.

Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект

Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота min , при которой еще возможен фотоэффект

Немецкий физик Макс Планк 1900 г. Гипотеза:   Тела испускают свет порциями- квантами.  . Где h = 6,63·10 –34 Дж·с постоянная Планка

Немецкий физик

Макс Планк

1900 г. Гипотеза:

Тела испускают свет порциями- квантами.

.

Где h = 6,63·10 –34 Дж·с

постоянная Планка

Альберт Эйнштейн  1905 г. Развитие идеи Планка : Свет не только излучается и поглощается , но и существует в виде отдельных квантов. Объяснение законов фотоэффекта  .

Альберт Эйнштейн

1905 г.

Развитие идеи Планка :

Свет не только излучается и поглощается , но и существует в виде отдельных квантов.

Объяснение законов фотоэффекта

.

Вопросы: 1. Почему выход фотоэлектронов при возникновении фотоэффекта не зависит от освещенности металла? 2. Как изменяется кинетическая энергия электронов при фотоэффекте, если, не изменяя частоту, увеличить световой поток в 2 раза? 3. Как зависит запирающее напряжение от длины волны освещающего света? 4. Как изменится скорость вылетающих электронов при увеличении частоты освещающего света? 5. Как изменится работа выхода электрона из вещества при уменьшении частоты облучения в 3 раза?

Вопросы:

1. Почему выход фотоэлектронов при возникновении фотоэффекта не зависит от освещенности металла?

2. Как изменяется кинетическая энергия электронов при фотоэффекте, если, не изменяя частоту, увеличить световой поток в 2 раза?

3. Как зависит запирающее напряжение от длины волны освещающего света?

4. Как изменится скорость вылетающих электронов при увеличении частоты освещающего света?

5. Как изменится работа выхода электрона из вещества при уменьшении частоты облучения в 3 раза?

Вопросы: 1. Как изменится кинетическая энергия электронов при фотоэффекте, если увеличить частоту облучающего света, не изменяя общую мощность излучения?    •  Увеличится  •  Уменьшится  •  Не изменится  •  Ответ не однозначен

Вопросы:

1. Как изменится кинетическая энергия электронов при фотоэффекте, если увеличить частоту облучающего света, не изменяя общую мощность излучения?

Увеличится

Уменьшится

Не изменится

Ответ не однозначен

Вопросы:  Какие из перечисленных ниже приборов основаны на волновых свойствах света?   1. Дифракционная решетка   2. Фотоэлемент А) Только 1 Б) Только 2 В) 1 и 2 Г) Ни 1, ни 2

Вопросы:

Какие из перечисленных ниже приборов основаны на волновых свойствах света?

1. Дифракционная решетка

2. Фотоэлемент

А) Только 1

Б) Только 2

В) 1 и 2

Г) Ни 1, ни 2

Вопросы:  В каком случае электроскоп, заряженный отрицательным зарядом, быстрее разрядится?   • При освещении инфракрасным излучением  • При освещении ультрафиолетовым    излучением

Вопросы:

В каком случае электроскоп, заряженный отрицательным зарядом, быстрее разрядится?

При освещении инфракрасным излучением

При освещении ультрафиолетовым излучением

Вопросы:  На рисунке приведены графики зависимости запирающего напряжения фотоэлемента от частоты облучающего света. В каком случае материал катода фотоэлемента имеет большую работу выхода?   •  I  •  II  •  Одинаковую  •  Ответ не однозначен

Вопросы:

На рисунке приведены графики зависимости запирающего напряжения фотоэлемента от частоты облучающего света. В каком случае материал катода фотоэлемента имеет большую работу выхода?

I

II

Одинаковую

Ответ не однозначен

 ν min" width="640"

Основные закономерности:

  • Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с увеличением частоты света ν и не зависит от его интенсивности.

2. Для каждого вещества существует так называемая красная граница фотоэффекта , то есть наименьшая частота ν min , при которой еще возможен внешний фотоэффект.

3. Число фотоэлектронов, вырываемых светом из катода за 1 с, прямо пропорционально интенсивности света.

4. Фотоэффект практически безынерционен, фототок возникает мгновенно после начала освещения катода при условии, что частота света ν  ν min

Применение фотоэффекта

Применение фотоэффекта


Скачать

Рекомендуем курсы ПК и ППК для учителей

Вебинар для учителей

Свидетельство об участии БЕСПЛАТНО!