Дедовец

18.02.09
План урока по физике
Тема урока: Фотоэлектрический эффект и его законы.
Цели урока:
Развивающая: Способствовать формированию понятия фотоэффекта,
объяснению его законов.
Обучающая: Усвоение понятия фотоэффекта и его законов, уравнения
Эйнштейна.
Воспитывающая: Формирование познавательных интересов, памяти.
Тип урока: изучение нового материала
Вид урока: урок-лекция
Этапы урока:
1. Организационный момент
2. Актуализация опорных знаний
3. Формирование новых знаний
4. Закрепление полученных знаний
5. Организация домашней работы
6. Подведение итогов урока
(1-2 мин)
(5 мин)
(20 мин)
(12 мин)
(2-3 мин)
(2-3 мин)
Методы обучения: словесные: рассказ, беседа.
ТСО: учебное пособие для 11 класса под редакцией Жилко В. В.
План-конспект
1. Организационный момент.
Здравствуйте, ребята!
Проверить готовность класса к уроку. Отметить отсутствующих.
2. Актуализация опорных знаний.
Учитель. Какую тему мы с вами изучали на прошлом уроке?
Ученики. Тема нашего прошлого урока - «Закон взаимосвязи массы и
энергии».
Учитель. Правильно. Давайте с вами вспомним основные идеи.
Как же зависит масса от энергии?
Ученики. Взаимосвязь представляет собой следующее равенство
Δm = ΔE / c2
Учитель. Верно. Из этой формулы видно, что при изменении энергии
системы, изменяется и ее масса.
Какие два вида материи определяет классическая теория?
Ученики. Вещество и поле.
Учитель. Что является необходимым атрибутом вещества и поля?
Ученики. Вещество имеет массу и обладает энергией, а поле имеет энергию
и обладает массой.
Учитель. Молодцы. Спасибо всем за ответы. А сейчас приступим к
изучению новой темы.
3.Формирование новых знаний.
Учитель. Тема сегодняшнего урока - Фотоэлектрический эффект и его законы
(слайд 2). (Ученики записывают дату, тему урока)
Мы с вами рассмотрим понятия фотоэффекта, основные законы фотоэффекта,
уравнение Эйнштейна (слайд 3).
Явление фотоэффект было открыто в 1887 году Генрихом Герцем (слайд 1).
Г. Герц наблюдал, что при облучении светом, электроскоп заряжается
положительно.
Фотоэффект – взаимодействие электромагнитного излучения с веществом,
вследствие которого энергия излучения передается электронам вещества.
Фотоэффект — это явление выбивания электронов вещества под действием
света.
Фотоэффект бывает внешним (электроны вылетают с поверхности) и
внутренним (электроны накапливаются внутри вещества).
(показывается слайд 5)
Систематическое изучение фотоэффекта было проведено в 1888-1889 гг. А. Г.
Столетовым.
Схема установки для изучения внешнего фотоэффекта представлена на рисунке
(слайд 6). В опытах Столетова в электрическую цепь был включен конденсатор,
одна из обкладок которого (отрицательно заряженная) была изготовлена из
медной сетки, а вторая (положительно заряженная) – представляла собой
цинковую пластину. Наблюдения показали, что даже при отсутствии
напряжения между пластинами под действием падающего ультрафиолетового
излучения в цепи возникает электрический ток. Этот ток называется фототоком
(Iф).
Измеряя напряжение U между пластинами А и В с помощью реостата R,
Столетов исследовал зависимость фототока Iф от U (см. слайд 6).
Как видно из рисунка при увеличении напряжения фототок растет до значения
Iн, которое называется фототоком насыщения. Дальнейшее увеличение
напряжения не приводит к росту фототока. Изменение полярности напряжения
приводит к исчезновению фототока при напряжении Uз, которое называется
задерживающим напряжением.
Для большинства веществ фотоэффект возникает только под действием
ультрафиолетового излучения. Однако некоторые металлы, например литий,
натрий и калий, испускает электроны и при облучении видимым светом.
Столетовым экспериментально были установлены законы внешнего
фотоэффекта.
• Сила фототока насыщения прямо пропорциональна интенсивности
падающего излучения
• Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно
возрастает с частотой излучения и не зависит от его интенсивности.
• Для каждого вещества существует минимальная частота, ниже которой
фотоэффект не возможен.
(показывается слайд 7)
Учитель. Объясните, пожалуйста, законы фотоэффекта, используя знания из
электродинамики (слайд 8).
Ученики. …
Учитель. 14 декабря 1900 г. Макс Планк предложил гипотезу, что излучение
света веществом происходит не непрерывно, а порциями, или квантами (слайд
9).
Согласно гипотезе Планка наименьшая порция энергии, которую несет
излучение частотой v, определяется по формуле (формула Планка)
Е = hv, где
h — постоянная Планка, v — частота света.
Постоянная Планка h = 6,625·10-34 Дж·с.
Часто используют ħ = h/2π = 1,05·10-34 Дж·с.
Согласно теории Эйнштейна, свет не только излучается, но и распростаняется и
поглощается отдельными порциями, т. е. является “набором” движущихся
элементарных частиц (корпускул) – фотонов.
Фотон обладает и волновыми, и корпускулярными свойствами:
1. Не имеет состояния покоя
2. Не имеет массу
3. Не имеет заряд
4. Движется со скоростью света
5. Обладает энергией Е = hv
6. Обладает импульсам р = Е/c = hv/c = h/λ
(слайд 10)
Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта является следствием закона
изменения энергии в этом процессе:
mv 2
h  Aвых 
2
.
Учитель. Объясните, пожалуйста, законы фотоэффекта, используя теорию
Эйнштейна.
Ученики. Первый закон: фототок насыщения пропорционален общему числу
фотоэлектронов, покидающих поверхность металла за единицу времени. Их
число пропорционально числу фотонов, падающих на поверхность за это же
время. Увеличение интенсивности света означает увеличение числа падающих
фотонов, которое выбивают с поверхности металла больше электронов.
Второй: при увеличении частоты v падающего света максимальная
кинетическая энергия Е kmax возрастает линейно согласно формуле
E kmax  h  Aвых .
Третий закон: если частота v меньше граничной частоты vmin (v < vmin), при
которой h  Aвых , то выбивания электронов не происходит.
Красная граница фотоэффекта определяется по формуле:
h  Aвых 
mv 2
,при условии, что v=0
2
A
 min  вых .
h
Применение фотоэффекта представлена на слайде 14
фотоэлектрического умножителя.
в
виде
схемы
4. Закрепление полученных знаний.
Учитель. Давайте вместе решим следующие задачи.
Ученики слушают и записывают условие задачи.
Задача 1. Определить наибольшую длину волны света, при которой может
происходить фотоэффект для пластины.
Вызывается ученик для решения задачи у доски.
Решение.
h min  Aвых .
 max 
c
 min
;
 max 
ch
Aвых
м
3 *10 8 с * 6,6,*10 34 Дж * с
 2,34 *10 7 м.
19
8,5 *10 Дж
Ответ: max = 2,34 *107 м .
max 
Учитель. Следующая задача звучит
Задача 2. Определить наибольшую скорость электрона, вылетевшего из цезия,
при освещении его светом с частотой 7,5*1014 Гц.
Решение.
h  Aвых 
mv 2
2
2
* (h  Aвых )
me
2
м
vmax 
* (6.63 *10 34 7.5 *1014  3.2 *10 19 )  6.2 *10 5
31
19
с
9.1*10 *1.9 *10
м
Ответ: vmax = 6.2 *105
с
vmax 
Задача 3. Наибольшая длина волны света, при которой происходит
фотоэффект для вольфрама, 0,275 мкм.
Найти: 1) работу выхода электронов из вольфрама;
2) наибольшую скорость электронов, вырываемых из вольфрама светом
длиной волны 0,18 мкм;
3) наибольшую энергию этих элементов.
Решение.
Aв ых 
hс
 max
;
2
2
mvmax
mvmax
c
;   ; E max 
h  Aвых 

2
2
c
c
h  Aв ых  E max ; E max  h  Aвых


34
8
6.63 *10 * 3 *10
Aвых 
 7.2 *10 19 Дж ;
7
2.75 *10
3 *108
Emax  6,63 *10 34 *
 7,2 *10 19  3,85 *10 19 Дж
1,8 *10 7
м
v max  9.2 *10 5
с
Ответы: Aвых  7.2 *10 19 Дж ;
E max  3,85 *10 19 Дж
м
v max  9.2 *10 5
с
5. Организация домашней работы.
Откройте свои дневники и запишите домашнее задание: §1,3. Решить задачу
№3.
6. Подведение итогов урока.
На сегодняшнем уроке мы с вами определили понятие фотоэффекта.
Сформулировали законы фотоэффекта и применили их на практике.
Хотелось бы еще отметить, что в 1921 г. Альберт Эйнштейн был
награжден Нобелевской премией по физике «за вклад в теоретическую физику,
особенно за открытие закона фотоэлектрического эффекта».
Записи на доске.
18.02.2009
Фотоэлектрический
законы.
эффект
и
Домашнее задание.
его
§1,3
Записи учеников в тетради.
Дата, тема урока, определение фотоэффекта, законы фотоэффекта, уравнение
Эйнштейна.