Шайков

План-конспект урока физики в 11 «А» классе
Дата урока: 18 февраля 2009 года
Тема урока: «Фотоэлектрический эффект. Уравнение Эйнштейна»
Тип урока: изучение нового материала
Форма проведения урока: урок-лекция
Цели:
Образовательная: Создание условий для формирования знаний по квантовой
теории электромагнитного излучения на примере явления фотоэффекта;
Воспитательная: Воспитание внимания, чувства ответственности;
Развивающая: Привитие интереса к предмету.
Методы обучения: урок-лекция
План урока:
1. Оргмомент (2 минуты)
2. Объяснение нового материала(30 минут)
3. Задание на дом, подведение итогов урока (13 минут)
Ход урока
Объяснение нового материала
Повторение. Свет – электромагнитные волны, обладающие энергией и импульсом и распространяющиеся в вакууме со скоростью c  3  10 8
м
. Волновая природа
с
света подтверждается явлениями интерференции, дифракции, поляризации.
При падении света на границу раздела двух сред наблюдаются явления отражения
и преломления. Если свет падает на прозрачные среды (стекло, вода и т.п.), то его поглощение незначительно. При падении света на непрозрачные вещества (дерево, металл
и т.п.) часть света поглощается ими, а часть отражается от поверхности.
Взаимодействие электромагнитных волн с веществом приводит также и к другим
физическим явлениям, изучение которых помогло выяснить природу света.
В 1887 году Генрих Герц впервые обнаружил, что пробой воздушного промежутка между электродами наступает при меньшем напряжении, если промежуток между
электродами освещать ультрафиолетовым светом. Дальнейшие эксперименты показали,
что при освещении ультрафиолетовым светом цинковой пластинки она приобретает положительный электрический заряд. Оба эти явления можно объяснить, если предполо-
жить, что под действием падающего излучения из вещества вылетают отрицательно заряжённые частицы – электроны. Это явление получило название фотоэффекта.
Фотоэффектом (фотоэлектрическим эффектом) называется явление взаимодействия электромагнитного излучения с веществом, в результате которого энергия излучения передаётся электронам вещества.
Если фотоэффект сопровождается вылетом электронов с поверхности вещества,
то его называют внешним фотоэффектом, а вылетающие электроны – фотоэлектронами. Если фотоэффект не сопровождается вылетом электронов с поверхности вещества, то его называют внутренним.
Испускание веществом каких-либо частиц называется эмиссией. Поэтому внешний фотоэффект называют также фотоэлектронной эмиссией (фотоэмиссией).
«Фотос» по-гречески означает «свет».
Систематическое изучение фотоэффекта было проведено в 1888 – 1889 гг. А.Г.
Столетовым.
Для большинства веществ фотоэффект возникает только под действием ультрафиолетового излучения. Однако некоторые металлы, например литий, натрий и калий,
испускают электроны и при облучении видимым светом.
Столетовым экспериментально были установлены законы внешнего фотоэффекта.
1. Фототок насыщения  I н  - максимальное число фотоэлектронов, вырываемых из катода за единицу времени, – прямо пропорционален интенсивности падающего излучения (первый закон фотоэффекта).
2. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего излучения I и линейно возрастает с увеличением частоты
падающего излучения (второй закон фотоэффекта).
3. Для каждого вещества существует граничная частота v min такая, что излучение меньшей частоты не вызывает фотоэффекта, какой бы ни была интенсивность падающего излучения (третий закон фотоэффекта).
Эта минимальная частота излучения v min называется красной границей фотоэффекта.
Следует заметить, что к моменту открытия фотоэффекта ещё ничего не было известно об электроне, открытым Джозефом Джоном Томсоном только в 1897 году.
14 декабря 1900 года Макс Планк выдвинул революционную гипотезу, что излучение света веществом происходит не непрерывно, а порциями, или квантами.
Согласно гипотезе Планка наименьшая порция энергии, которую несёт излучение
частотой v , определяется по формуле (формула Планка)
E  h v,
где постоянная h называется постоянной Планка. Её значение
h   6 , 626176  0 , 000036   10  34 Дж  с .
Развивая идею Планка, Альберт Эйнштейн в 1905 году для объяснения внешнего
фотоэффекта предложил современную корпускулярную теорию света, предложив, что
свет не только излучается, но распространяется и поглощается отдельными порциями,
то есть является «набором» движущихся элементарных частиц (корпускул) – фотонов.
Благодаря Эйнштейну фотон встал в ряд с другими элементарными частицами,
только в отличие от них он не имеет массы и «обречён» всегда летать со скоростью света.
Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта является следствием закона
изменения энергии в этом процессе:
h v  A вых 
mv 2
.
2
Используя уравнение Эйнштейна, можно объяснить все экспериментальные законы фотоэффекта.
Красную границу фотоэффекта можно найти из условия
v min 
A вых
h
.
Она зависит только от работы выхода электронов, то есть определяется строением металла и состоянием его поверхности.
Задание на дом, подведение итогов урока
Д / З. Прочитать § 1 – 3. ответить на контрольные вопросы.