Законы Фотоэффекта Презентация 11 Класс

Законы Фотоэффекта Презентация 11 Класс.rar
Закачек 1990
Средняя скорость 6069 Kb/s
Скачать

Законы Фотоэффекта Презентация 11 Класс

Успейте воспользоваться скидками до 70% на курсы «Инфоурок»

Описание презентации по отдельным слайдам:

Фотоэффект и его законы.

Что изучает квантовая физика? Что не смогла объяснить электродинамика Максвелла? Какой выход из создавшегося противоречия между теорией и опытом по объяснению теплового (электромагнитного) излучения предложил Макс Планк? Объясните причину нагревания вещества при поглощении света с энергетической точки зрения.

Свет излучается и поглощается отдельными порциями – квантами. Энергия E каждого кванта пропорциональна частоте излучения: E = hν Здесь h – постоянная Планка, равная h = 6,63·10–34 Дж·с. Предположение Планка означало, что законы классической физики неприменимы к явлениям микромира. Построенная Планком теория теплового излучения превосходно согласовалась с экспериментом.

Планк Макс Карл Эрнст Людвиг (23.04.1858 — 03.10.1947) выдающийся немецкий физик, основоположник квантовой теории.

Явление фотоэффекта экспериментально доказывает квантовую природу света. Классическая волновая теория света оказалась неспособной объяснить закономерности этого явления. Фотоэффект был открыт Г. Герцем (1887 г.) Герц Генрих Рудольф (22.02.1857 – 1.01.1894) выдающийся немецкий физик.

Фотоэффектом называют вырывание электронов из вещества под действием света. Опыт Герца: К электрометру присоединена цинковая пластинка. Если зарядить пластинку положительно, то ее освещение, напр. эл. дугой, не влияет на быстроту разрядки электрометра. Но если пластину зарядить отрицательно, то пластина разрядиться очень быстро.

Большой вклад в изучение законов фотоэффекта внес русский физик А.Г. Столетов. Столетов Александр Григорьевич (10.08.1839 – 4.05.1896) выдающийся русский физик.

Рисунок 1. Схема экспериментальной установки для изучения фотоэффекта.

Рисунок 2. Зависимость силы фототока от приложенного напряжения.

Если между фотокатодом и анодом вакуумного фотоэлемента создать электрическое поле, тормозящее движение электронов к аноду, то при некотором значении задерживающего напряжения Uз анодный ток прекращается. Величина Uз определяется соотношением:

Рисунок 3. Зависимость запирающего потенциала от частоты падающего света.

Законы фотоэффекта: Количество электронов, вырываемых светом с поверхности металла в секунду, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности. Если частота света меньше некоторой определенной для данного вещества минимальной частоты νmin, то фотоэффект не происходит («красная граница фотоэффекта»)

Объясните наличие отличной от нуля силы фототока при U=0. Почему при некотором напряжении фототок перестает расти? Как можно увеличить силу фототока насыщения? Почему фототок не сразу достигает нулевого значения в случае приложения обратного напряжения? Одинаковую ли работу совершает электрическое поле электромагнитной световой волны при вырывании электронов из разных металлов? Если неодинаковую, то почему? Что понимают под работой выхода электрона из металла?

Таблица. Работа выхода электронов из металлов. Металл W, эВ Алюминий 4,25 Вольфрам 4,54 Железо 4,31 Медь 4,4 Никель 4,5 Олово 4,39 Платина 5,32 Ртуть 4,52 Серебро 4,3 Цинк 4,24

ЗАДАЧА 1: Четырех учеников попросили нарисовать общий вид графика зависимости максимальной энергии Е электронов, вылетевших из пластины в результате фотоэффекта, от интенсивности падающего света. Какой из приведенных рисунков выполнен правильно?

ЗАДАЧА 2: Фотоэлемент освещают светом определенной частоты и интенсивности. На рисунке представлен график зависимости силы фототока фотоэлемента от приложенного к нему напряжения. В случае увеличения частоты без изменения интенсивности падающего света график изменится. На каком из приведенных рисунков правильно отмечено изменение данного графика?

ЗАДАЧА 3: Фотоэлемент освещают светом определенной частоты и интенсивности. На рисунке представлен график зависимости силы фототока фотоэлемента от приложенного к нему напряжения. В случае увеличения интенсивности падающего света график изменится. На каком из приведенных рисунков правильно отмечено изменение данного графика?

фотоэффект Урок физики в 11 классе Колмакова Надежда Константиновна МОУ «Кожевниковская СОШ №2» С.Кожевниково Томская область 900igr.net

Столетов Александр Григорьевич 1839-1896 Выдающийся русский физик Исследовал свойства ферромагнетиков, несамостоятельный газовый разряд. Опытным путем выяснил и сформулировал законы фотоэффекта.

Альберт Эйнштейн 1879-1955 Выдающийся физик-теоретик, один из создателей современной физики. Создал квантовую теорию света. Объяснил явление фотоэффекта.

Макс Планк 1858-1947 Немецкий физик-теоретик Основоположник квантовой теории света Исследовал излучение абсолютно черного тела Выдвинул гипотезу о квантовании энергии

Постоянная Планка h = 6,62 ∙ 10 -34 Дж∙с E = h ν

Закон сохранения энергии для фотоэффекта Формула Эйнштейна hν = А вых. + mv2 / 2

Фотоэлектрический эффект Явление вырывания электронов из металла под действием света 1887г. Генрих Герц

Внешний фотоэффект 1988г А.Г.Столетов 1-вакуумнаяя камера 2-металлическая сетка 3-электрод 4-гальванометр 5- источник напряжения

Работа выхода Минимальная работа , которую нужно совершить фотону для вырывания электронов из металла

Красная граница фотоэффекта Предельная минимальная частота νmin , ниже которой фотоэффект невозможен. Максимальная длина световой волны λmax , при которой еще возможен фотоэффект hνmin = А вых hc / λ = А вых

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.

Цели урока. Сформировать у учащихся представление о фотоэффекте, знакомство учащихся с компьютерной установкой для изучения законов фотоэффекта; проверить законы фотоэффекта с помощью виртуального эксперимента; расширить представления учащихся об области применения закона сохранения энергии, ознакомить с научной деятельностью А.Г. Столетова, подготовка к ЕНТ.

Просмотр содержимого документа
«Мастер-класс «Фотоэффект», с презентацией Prezi, 11 класс»

Тема урока: Фотоэффект.

Образовательные: Сформировать у учащихся представление о фотоэффекте, знакомство учащихся с компьютерной установкой для изучения законов фотоэффекта; проверить законы фотоэффекта с помощью виртуального эксперимента; расширить представления учащихся об области применения закона сохранения энергии, ознакомить с научной деятельностью А.Г. Столетова, подготовка к ЕНТ.

Развивающие: подготовить обучающихся к пониманию процессов и явлений, происходящих по законам квантовой физики; учить систематизировать учебный материал, выделяя доминирующие элементы знания; развивать умение работать с формулами при решении задач;

Воспитательные: Воспитывать внимание, чувство ответственности, терпимости к суждениям товарищей, прививать интерес к предмету.

Оборудование: презентация PREZI

Искусство экспериментатора состоит в том,

чтобы уметь задавать природе вопросы и понимать её ответы”
М. Фарадей

Организационный момент. Создание коллаборативной среды.

Мы продолжаем изучать раздел “Квантовая физика”, постараемся выяснить какое действие оказывает свет на вещество и от чего зависит это действие. Но сначала мы повторим материал, пройденный на прошлом уроке: тепловое излучение и гипотезу Планка.

Повторение по пройденной теме “Квантовая физика”.

Давайте ответим на следующие вопросы.

Что называется тепловым излучением?

С какими трудностями столкнулась теория теплового излучения?

Кто указал путь выхода из этих трудностей?

В чем суть гипотезы Макса Планка?

От чего зависит энергия кванта излучения и чему она равна?

Чему равна постоянная Планка?

Изучение нового материала.

-Стремление доказать правоту квантовой идеи побудило А. Эйнштейна поискать в материалах, накопленных физиками-экспериментаторами такие факты, которые не находили объяснение в рамках классических представлений. Помимо проблем, связанных с тепловым излучением, столь же загадочным оказались закономерности, проявляющиеся в явлении «фотоэффекта», которое было открыто случайно в 1887 году немецким физиком Генрихом Герцем, когда он исследовал электрические колебания. Для проведения опыта он использовал электроскоп с присоединённой к нему цинковой пластинкой. Заряженную пластинку он освещал мощным источником света и обнаружил интересные моменты. Сейчас и мы, благодаря видеофрагменту, сможем увидеть то, что в те далёкие годы увидел Герц.

Что вы наблюдаете?

Пластинка из какого была металла использована в опыте?

Что происходило с цинковой пластинкой, заряженной отрицательно, при облучении ее ультрафиолетовым светом?

Наблюдалось ли подобное явление при облучении пластины ультрафиолетовым

светом, проходящим через стекло?

Как называется явление, которое вы пронаблюдали?

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

(1897 г., Дж. Томсон), и стало ясно, что фотоэффект (или точнее – внешний фотоэффект) состоит в вырывании электронов из вещества под действием падающего на него света.

Согласно гипотезе М. Планка, электромагнитная волна состоит из отдельных фотонов и излучение происходит прерывно – квантами, фотонами. Таким образом и поглощение света должно происходить также прерывно – фотоны передают свою энергию атомам и молекулам вещества целиком.

Одним из подтверждений правильности квантовой теории было объяснение

Альбертом Эйнштейном явления фотоэффекта.

Демонстрация явления на интерактивной модели «Фотоэффект»

Явление фотоэффекта и поведение электронов объясняется на модели установки и по рисунку.

Фототок есть при отсутствии напряжения между катодом и анодом.

Чтобы фототок прекратился, надо приложить задерживающее напряжение, (изменив полярность).

(На интерактивной модели учитель демонстрирует ситуации наличия и отсутствия фототока, меняя полярность, меняя частоту и освещенность, обращая внимание учащихся на поведение электронов.)

Количественные закономерности фотоэффекта:

Сила тока насыщения (фактически, число выбиваемых с поверхности электронов за единицу времени) прямо пропорциональна интенсивности светового излучения, падающего на поверхность тела.

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.

Если частота света меньше некоторой определенной для данного вещества минимальной частоты νкр, то фотоэффект не наблюдается (достигается т. н. красная граница фотоэффекта).

1905 г. Эйнштейн – объяснил законы фотоэффекта
Исходя из закона сохранения и превращения энергии, Эйнштейн математически записал уравнение для энергетического баланса при внешнем фотоэффекте:

Задерживающее напряжение:
Работа выхода – минимальная работа, которую нужно совершить для выхода электрона из вещества.
За уравнение для фотоэффекта в 1921 году Эйнштейну была присуждена Нобелевская премия.

Если величина энергии квантов меньше работы выхода, то при любой интенсивности излучения электроны вылетать не будут (3 закон).

Открытие фотоэффекта имело очень большое значение для более глубокого понимания природы света. Но ценность науки состоит не только в том, что она выясняет сложное и многообразное строения окружающего нас мира, но и в том, что она даёт нам в руки средства, используя которые можно совершенствовать производство. Улучшать условия материальной и культурной жизни общества.

2) полупроводниковые фотоэлементы

В чем заключается явление фотоэффекта?

Сформулируйте экспериментальные законы фотоэффекта

Что такое красная граница фотоэффекта?

Напишите уравнение Эйнштейна для фотоэффекта и условие его выполнения.

Решение задачи у доски.

Излучение с длиной волны λ= 300 нм падает на вещество, для которого красная граница фотоэффекта νmin = 4,3·10 14 Гц. Определите кинетическую энергию фотоэлектронов.

Первичный контроль знаний учащихся:

Сопоставить тексты столбцов
1 вариант


Статьи по теме