Презентація: " Фотоефект. Закони фотоефекту"

Мета: Пояснити закони фотоефекту на основі квантових уявлень, рівняння фотоефекту, межі застосування фотоефекту. Тема уроку: Фотоефект. Рівняння фотоефекту. Застосування фотоефекту. Корпускулярно-хвильовий дуалізм.

Розглянемо такі питання: Досліди Г. Герца і О. Г. Столєтова. Закони фотоефекту. Червона межа фотоефекту. Рівняння Ейнштейна для фотоефекту. Корпускулярно-хвильовий дуалізм. Застосування фотоефекту

Німецький фізик Генріх Герц1887р

У 1888 р російський вчений Олександр Григорович Столєтовнаочно продемонстрував зовнішній фотоефект і показав характер та вплив світла на електрику, відкривши закони фотоефекту. УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОВЕДЕННЯ ЕКСПЕРИМЕНТУ

Зі збільшенням енергії випромінювання струм насичення зростає

Задачі, які ставив перед собою Столєтов…1. Потрібно було встановити, від чого залежить кількість електронів, що вириваються із металу, за 1 с? 2. Від чого залежить швидкість фотоелектронів, а отже, і кінетична енергія фотоелектронів?

ЗАКОНИ ФОТОЕФЕКТУ

Перший закон фотоефекту Сила струму насичення (фактично, число вирваних з поверхні електронів за одиницю часу) прямо пропорційна інтенсивності світлового випромінювання,що падаює на поверхю тіла. Iнас ˜ світловому потоку Р! Увага!Світловий потік, щопадає на фотокатод,збільшується, а його спектральний склад залишається незмінним: Ф2 > Ф1style.colorfillcolorfill.typestyle.colorfillcolorfill.typestyle.colorfillcolorfill.typestyle.colorfillcolorfill.typestyle.colorfillcolorfill.typestyle.colorfillcolorfill.typestyle.colorfillcolorfill.typestyle.colorfillcolorfill.type

Другий закон фотоефекту Якщо частоту світла збільшити, то при незмінному світловому потоці затримуюча напруга збільшується, а, як наслідок, збільшується і кінетична енергія фотоелектронів. Максимальна швидкість фотоелектронів залежить тільки від частоти падаючого світла і не залежить від його інтенсивності. Важливо!За модулем затримуючої напруги можна говорити прошвидкість фотоелектронів і про їх кінетичну енергию!

Третій закон фотоефекту Для кожної речовини існує мінімальна частота (так звана червона межа фотоефекту), нижче якоїфотоефект невиникає.

Червона межа фотоефекту. При  < min ні при якій інтенсивностіхвилі падаючого нафотокатод світлафотоефект не виникає! Для кожної речовинисвоя!!!

Висновок, який зробив Столєтов……при освітленні цинкової пластиниультрафіолетовими променями із неївириваються електрони. Вони направляються до сітки і в колі виникає електричний струм, якийназивається фотострумом.

1905р

Світло веде себе як сукупність частинок-світлових квантів фотонів

НАПРИКЛАД

1е. В=1.6*𝟏𝟎−𝟏𝟗 Дж К

ВИСНОВОК

розрізняють: Внутрішній фотоефект – це збільшення кількості вільних носіїв заряду в напівпровідниках та діелектриках під дією світла” Зовнішній фотоефект – це явище втрати речовинами електронів під дією світла або іншого електромагнітного випромінювання. У газах – фотоіонізація. Виривання електронів з атомів та молекул газів під дією світла. ФОТОЕФЕКТ

Вакуумний фотоелемент. Найпростішим фотоелементоміз зовнішнім фотоефектом є вакуумний фотоелемент. Він являє собою відкачаний скляний балон, внутрішня поверхня якого (за винятком віконця для доступу випромінювання) вкрита фоточутливим шаром. Ця поверхня є фотокатодом. У центрі балона міститься кільце або сітка - анод

Внутрішній фотоефект

Фоторезистори Основою принципу дії напівпровідникових фотоелементів або фотоопорів (фоторезисторів) є внутрішній фотоефект. Фоторезистори мають набагато більшу інтегральну чутливість, ніж вакуумні. Недоліком фотоопорів є їх помітна інерційність. З цієї причини вони для реєстрації непридатні швидкоплинних світлових потоків.

Вентильні фотоелементи Фотоелементи з вентильним фотоефектом подібно до елементів із зовнішнім фотоефектом мають строгу пропорційність фотостуму інтенсивності випромінювання. Їх перевагою є порівняно більша інтегральна чутливість і не потребують зовнішнього джерела струму. Кремнієві та інші вентильні фотоелементи застосовують для створення сонячних батарей, які безпосередньо перетворюють світлову енергію в електричну.

Сонцемобіль, сонячна станція

Задача №1 Визначити енергію падаючого випромінювання, якщо довжина хвилі дорівнює 5*𝟏𝟎𝟕м 

Відповідь

Задача№2 В якого металу – цезію чи вольфраму – червона межа фотоефекту вища?Роботи виходу цих металів дорівнюють, відповідно 1.8 та 4.54 е. В

Відповідь

тести. Контрольний блок

№1

{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}Фотоефект. Електрон, вирваний світлом з катоду. Фотоелектрон. Напруга,при якій величина фотоструму дорівнює нулю. Фотострум насичення. Явище виривання електронів з речовини під дією світла. Затримуюча напруга. Рух вирваних світлом з катода електронів. Фотострум. Максимальне значення фотоструму№2 Знайдіть відповідність

№3: Якому із нижчеприведених виразів відповідає одиниця вимірювання постійної Планка в СІ? а) Джс б) кгм/c2 в) кгм/c г) Нм д) кг/м3

№4 Як зміниться робота виходу, при збільшенні довжини хвилі падачого випромінювання на катод в чотири рази? А)  Збільшиться в чотири рази. B)  Зменшиться в чотири рази. C)  Збільшиться в два рази. D)  Зменшиться в два рази. E)  Не зміниться.

№5 Яке із нижчеприведених тверджень ( для даного електроду) справедливе? А)  Робота виходу залежить від довжини хвилі падаючого випромінювання. B)  «Затримуюча» напруга залежить від роботи виходу. C) Збільшення довжини хвилі падаючого випромінювання приводить до збільшення швидкості вилітаючих фотоелектронів. D)  Максимальна швидкість вилітаючих фотоелектронів, залежить тільки від роботи виходу. E)  Збільшення частоти падаючого випромінювання, приводить до збільшення швидкості фотоелектронів.

№6: Як зміниться робота виходу, при збільшенні частоти хвилі падаючого випромінювання на катод, в чотири рази? А) Збільшиться в чотири рази. B)  Зменшиться в чотири рази. C)  Збільшиться в два рази. D)  Зменшиться в два рази. E)  Не зміниться.

№7 Яке з нижчеприведених виразів правильне? Кінетична енергія вилітаючих фотоелектронів залежить від: А) Тільки від частоти падаючого випроміню -вання. B)   Тільки від температури металу. C)  Тільки від інтенсивності випроміню -вання. D) Від частоти і інтенсивності падаючого випромінювання. E) Від температури металу і інтенсивності випромінювання.

№ 8 На поверхню тіла падає світлове випромінювання з частотою. А) hν/2 Б) 2 hνВ) 3,5 hν

Задача На поверхню вольфраму падають рентгенівські промені з частотою 1 ПГц?. Обчислити кінетичну енергію фотоелектронів.

Обов’язкове нагородження

ВІДПОВІДІ

ВІДПОВІДІ{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}3 А4 В5 А,Д6 А7 Д8 Б

Д/з : стр.196-197( фізика11 клас, Коршак,Савченко,Ляшенко)Яку максимальну швидкість мають електрони, вирвані з оксиду барію, у випадку опромінювання світла з частотою 1*1015 Гц?Цезій освітлений жовтим світлом з довжиною хвилі 0,589 мкм. Визначити максимальну кінетичну енергію фотоелектронів.

Запам‘ятай!!!«Здібності, як і мускули, ростуть підчас тренування». (Академік В. Обручєв)