Фотоэффект

Цель урока: подвести учащихся к пониманию, трудностей с которыми столкнулась теория теплового излучения; как М. Планк нашел путь преодоления этих проблем; как при этом пришлось отказаться от взглядов классической физики на микромир и излучения.

Ход урока

1. Анализ зачетной работы

2. Изучение нового материала

1. Вступление к квантовой физике.

В начале 20 века в развитии физики появилась проблема: никак не могли объяснить распределение энергии в спектре теплового

излучения. Проверенные законы Максвелла приводили, в этом случае, к бессмысленному выводу: нагретое тело, постоянно теряет энергию и охлаждается до абсолютного нуля. Ничего подобного в действительности не происходит – не расходует нагретое тело всю энергию на излучение электромагнитных волн.

Данную проблему удалось решить Максу Планку –немецкому физику.

Он предложил считать, что атомы излучают электромагнитную энергию отдельными порциями – квантами. Энергия каждого кванта прямо пропорциональна частоте излучения – ν. E = h ν — формула Планка.

Где коэффициент пропорциональности h назвали постоянной Планка.

Введение этой формулы означало, что законы классической физики нельзя применять для объяснения процессов, происходящих в микромире.

Теория теплового излучения согласовывалась с экспериментом в работе Планка.

Планк вычислил коэффициент пропорциональности: h= 6,63· 10-34 Дж·с

Впоследствии постоянная Планка была вычислена другим способом, а результат получился таким же.

Квантовая теория стала развиваться после открытия Планка, и развитие ее не завершено.

Поведение микрочастиц подчиняется квантовым законам.

2. Фотоэффект.

Первые квантовые законы были открыты при изучении излучения и поглощения света

Явление фотоэффекта было открыто Г.Герцем, а изучено А. Г. Столетовым.

Фотоэффект – это явление вырывания электронов из вещества под действием света.

Пронаблюдать фотоэффект можно с помощью простого опыта. К электрометру подсоединим цинковую пластинку, заряженную положительным зарядом, и осветим ее электрической дугой. Разряда электрометра не произойдет. Сообщим пластине отрицательный заряд и снова направим на нее свет электрической дуги, электрометр моментально теряет заряд.

Объяснение: свет дуги вырывает электроны, если на пластине отрицательный заряд, то электроны отталкиваются от пластины, и происходит разряд электрометра; если на пластине положительный заряд, то электроны, вырванные с пластины, снова притягиваются к ней и разряда электрометра не происходит.

Если на пути лучей расположить обычное стекло, то отрицательно заряженная пластина не потеряет свой заряд. Вывод: стекло поглощает ультрафиолетовые лучи, значит, именно они вызывают фотоэффект.

3. Законы фотоэффекта.

На рисунке мы видим, прибор с помощью которого были получены законы фотоэффекта.

А) Устройство прибора. Б) Кварцевое окно. В) Полюс батареи. Г) Условия роста силы тока. Д) Рассмотреть график. Е) Вывод: ток насыщения определяется числом электронов, испущенных за 1 с освещаемым электродом.

Изменяя интенсивность излучения, установили 1- ый закон фотоэффекта:

Количество электронов, вырванных светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

Вернемся к графику и посмотрим , что происходит с кинетической энергией.

Почему сила фототока существует при U=0? Что, случится, если поменять полярность батареи? (I=0) Электрическое поле тормозит электроны и может возвращать их на электрод. U3 – задерживающее напряжение.

Задерживающее напряжение не меняется при изменении интенсивности света.

Экспериментально установлено, что кинетическая энергия вырванных светом электронов зависит только от частоты света.

Второй закон фотоэффекта формулируется так: максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.

Фотоэффект не происходит , если частота света меньше определенной для данного вещества минимальной частоты – νmin.

3. Закрепление изученного материала

1) Какую проблему решил М. Планк?

2) Что называется фотоэффектом?

3) В чем суть первого закона фотоэффекта?

4) Сформулировать второй закон фотоэффекта

5) От чего зависит задерживающее напряжение?

Подведем итоги урока

Домашнее задание: §88, упр. 12 № 2.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 votes, average: 5,00 out of 5)

Фотоэффект