Явление Фотоэффекта Презентация 9 Класс

Явление Фотоэффекта Презентация 9 Класс.rar
Закачек 1833
Средняя скорость 4290 Kb/s

Явление Фотоэффекта Презентация 9 Класс

Явление фотоэффекта Выполнила: учитель физики МОУ «СОШ №32» г.Перми Пермский КрайЗлобина Людмила Леонидовна

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

Открытие фотоэффекта 1886 – 1889 года, наблюдение фотоэффекта Немецкий физик Генрих ГерцОбнаружил фотоэффект

Наблюдение 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 физикомА.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: число электронов, выбиваемых за 1 с из вещества, пропорционально интенсивности света, падающего на это вещество

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

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

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

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

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?

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

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

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

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

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

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 νmin, 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 > νmin

Урок в 9 классе по физике

«Явление фотоэффекта. Формула Эйнштейна»

Цель: Образовательная: Изучить явление фотоэффекта, формулу Эйнштейна для объяснения данного эффекта и ее практическое применение для решения задач.

Развивающая: Продолжить развитие логического мышления и познавательной активности.

Воспитательная: Продолжить воспитание взаимоуважения и трудолюбия.

Ход урока (слайд № 3)

Изложение нового материала

1. Организационный момент. Сегодня на уроке мы с вами изучим новую тему Явление фотоэффекта. Формула Эйнштейна. Но прежде чем приступить к новой теме, повторим тему прошлого урока (Тепловое излучение. Гипотеза Планка).

2. Повторение (слайд № 4)

Какое излучение называют тепловым?

Что называют абсолютно черным телом?

Как записать закон Стефана-Больцмана?

Что не смогла объяснить классическая теория в теории излучения?

Какое предположение сделал Планк?

Как записать формулу Планка, какие величины в нее входят?

3. Изложение нового материала (слайд с 5 по 11)

Фотоэлектрический эффект был открыт в 1887 году немецким физиком Г. Герцем и в 1888-1890 годах экспериментально исследован А. Г. Столетовым. Наиболее полное исследование явления фотоэффекта было выполнено Ф. Ленардом в 1900 г. К этому времени уже был открыт электрон (Д. Томсон, 1897 г.), и стало ясно, что фотоэффект (или точнее — внешний фотоэффект) состоит в вырывании электронов из вещества под действием падающего на него света.

Схема экспериментальной установки для исследования фотоэффекта изображена на рис.

В экспериментах использовался стеклянный вакуумный баллон с двумя металлическими электродами, поверхность которых была тщательно очищена. К электродам прикладывалось некоторое напряжение U, полярность которого можно было изменять с помощью двойного ключа. Один из электродов (катод K) через кварцевое окошко освещался монохроматическим светом некоторой длины волны λ, и при неизменном световом потоке снималась зависимость силы фототока I от приложенного напряжения. Кривые показывают, что при достаточно больших положительных напряжениях на аноде A фототок достигает насыщения, так как все электроны, вырванные светом из катода, достигают анода. Тщательные измерения показали, что ток насыщения Iн прямо пропорционален интенсивности падающего света. Когда напряжение на аноде отрицательно, электрическое поле между катодом и анодом тормозит электроны. Анода могут достичь только те электроны, кинетическая энергия которых превышает |eU|. Если напряжение на аноде меньше, чем —Uз, фототок прекращается. Измеряя Uз, можно определить максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов:

К удивлению ученых, величина Uз оказалась не зависящей от интенсивности падающего светового потока. Тщательные измерения показали, что запирающий потенциал линейно возрастает с увеличением частоты ν света.

Многочисленными экспериментаторами были установлены следующие основные закономерности фотоэффекта:

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

Для каждого вещества существует так называемая красная граница фотоэффекта, т. е. наименьшая частота νmin, при которой еще возможен внешний фотоэффект.

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

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

Все эти закономерности фотоэффекта в корне противоречили представлениям классической физики о взаимодействии света с веществом. Согласно волновым представлениям электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной должен был бы постепенно накапливать энергию, и потребовалось бы значительное время, зависящее от интенсивности света, чтобы электрон накопил достаточно энергии для того, чтобы вылететь из катода. Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами. Однако, опыт показывает, что фотоэлектроны появляются немедленно после начала освещения катода. В этой модели невозможно было также понять существование красной границы фотоэффекта. Волновая теория света не могла объяснить независимость энергии фотоэлектронов от интенсивности светового потока, пропорциональность максимальной кинетической энергии частоте света.

Выход был найден А. Эйнштейном в 1905 г. Теоретическое объяснение наблюдаемых закономерностей фотоэффекта было дано Эйнштейном на основе гипотезы М. Планка о том, что свет излучается и поглощается определенными порциями, причем энергия каждой такой порции определяется формулой E = hν, где h — постоянная Планка h = 6,63 * 10 -34 Дж*с. Эйнштейн сделал следующий шаг в развитии квантовых представлений. Он пришел к выводу, что и свет имеет прерывистую дискретную структуру. Электромагнитная волна состоит из отдельных порций — квантов, впоследствии названных фотонами. Наибольшая кинетическая энергия, которую может иметь вылетевший из катода фотоэлектрон, определяется законом сохранения энергии:

Эту формулу принято называть уравнением Эйнштейна для фотоэффекта.

Общее число фотоэлектронов, покидающих за 1 с поверхность катода, должно быть пропорционально числу фотонов, падающих за то же время на поверхность. Из этого следует, что ток насыщения должен быть прямо пропорционален интенсивности светового потока.

Это позволяет экспериментально определить значение постоянной Планка. Такие измерения были выполнены Р. Милликеном (1914 г.) и дали хорошее согласие со значением, найденным Планком. Эти измерения позволили также определить работу выхода A:

где c — скорость света, λкр — длина волны, соответствующая красной границе фотоэффекта. (1 эВ = 1,602·10-19 Дж)

Среди металлов наименьшей работой выхода обладают щелочные металлы. Например, у натрия A = 1,9 эВ, что соответствует красной границе фотоэффекта λкр ≈ 680 нм. Поэтому соединения щелочных металлов используют для создания катодов в фотоэлементах, предназначенных для регистрации видимого света.

Итак, законы фотоэффекта свидетельствуют, что свет при испускании и поглощении ведет себя подобно потоку частиц, получивших название фотонов или световых квантов.

Энергия фотонов равна E = hν.

Фотон обладает импульсом

В начале XX века стало ясно, что свет обладает двойственной природой. При распространении света проявляются его волновые свойства (интерференция, дифракция, поляризация), а при взаимодействии с веществом — корпускулярные (фотоэффект). Эта двойственная природа света получила название корпускулярно-волнового дуализма.

5. Закрепление (слайд № 13)

Упражнение 39, стр 176.

4. Рефлексия (слайд № 12)

Что такое фотоэффект?

Каковы условия возникновения фотоэффекта?

Почему фотоэффект не смогла объяснить волновая теория?

Как записывается формула Эйнштейна?

Что такое красная граница фотоэффекта?

Обладает ли фотон импульсом и энергией?

От каких параметров зависит фотоэффект?

6. Домашнее задание: (слайд № 13) § 50-51,

Описание разработки

Цель урока:

— сформировать у учащихся представления о фотоэффекте и изучить его законы; развивать познавательную активность школьников

— сформировать понятие кванта энергии, расширить представления учащихся об области применения закона сохранения энергии;

— привести в систему представления о корпускулярной теории света и углубить знания корпускулярно-волнового дуализма;

— продолжить формирование познавательного интереса к предмету.

План урока:

1. Проблемная ситуация.

2. Гипотеза Планка.

3. Явление фотоэффекта.

4. Эксперимент по исследованию фотоэффекта.

5. Законы фотоэффекта.

6. Объяснение фотоэффекта с помощью волновой теории.

7. Квантовое объяснение фотоэффекта.

8. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.

9. Красная граница фотоэффекта.

11. Применение фотоэффекта.

12. Решение проблемной ситуации.

Ход урока

1. Проблемная ситуация.

1. Какие факты свидетельствуют о наличии у света корпускулярных свойств?

2. Какие факты свидетельствуют о наличии у света волновых свойств?

3. Почему при частотах, меньших красной границы, фотоэффект не наблюдается?


Статьи по теме