Урок "Фотоефект. Досліди О.Г.Столєтова. Закони зовнішнього фотоефекту. Рівняння фотоефекту. Застосування фотоефекту.

Конспект уроку в 11 класі

Тема уроку: Фотоефект. Досліди О.Г.Столєтова. Закони зовнішнього фотоефекту. Рівняння фотоефекту. Застосування фотоефекту. 

Мета уроку:

Навчальна: сформувати в учнів уявлення про фотоефекті і вивчити закони, яким він підпорядковується; формування навичок дослідницької роботи; розширити уявлення учнів про сферу застосування закону збереження енергії;

Розвивальна: розвивати логічне мислення, формувати вміння спостерігати, порівнювати, робити висновки, аналізувати результати експерименту;

Виховна: формування наукового світогляду, виховання комунікабельності (вміння спілкуватися), уваги, активності, почуття відповідальності;

Тип уроку: комбінований

Обладнання: комп'ютер , мультимедійний проектор , відео «Фотоефект», електрометр, освітлювач, сонячна батарея, мікроамперметр, комп'ютерна презентація "Фотоефект"

Хід уроку

І. Організаціонний момент

ІІ. Мотивація навчальної діяльності

- На МКС працює велика кількість апаратури, але як на орбіті отримати таку кількість електроенергії?  Не потягнеш же дроти з Землі?

Експеримент: робота сонячної батареї (сонячна батарея, мікроамперметр).

- Як працює сонячна батарея? Чи зможете ви пояснити це явище?

 Висновок: Світло діє на поверхню і виробляє електричний струм.

Це явище фотоефекту. Отже, тема уроку «Фотоефект. Досліди О.Г.Столєтова. Закони зовнішнього фотоефекту. Рівняння фотоефекту. Застосування фотоефекту»

Постановка мети уроку: через обговорення з учнями схеми «Що потрібно знати про явище».

Мета: з'ясувати:

- який ефект може призвести світло з речовиною,

- від яких характеристик світла і речовини залежить,

- яким фізичним законам він підпорядковується,

- якими математичними формулами виражається.

ІІІ. Актуалізація опорних знань:

Але спочатку ми повторимо матеріал, пройдений на минулому уроці, без якого складно розібратися в тонкощах цього явища. Давайте відповімо на наступні питання.

1. З якими труднощами зіткнулася теорія теплового випромінювання? (Розподіл енергії в спектрах)

2. Як випромінюють енергію атоми, згідно гіпотези Макса Планка? (Атоми випромінюють енергію переривчасто, окремими порціямі- квантами)

3. Від чого залежить енергія кванта випромінювання і чому вона дорівнює? (Енергія кванта випромінювання прямо пропорційна частоті випромінювання)

4. Чому дорівнює постійна Планка? В яких одиницях вимірюється?

5. Як зміниться частота випромінювання, якщо енергію кванта збільшити в 2 рази?

ІV. Вивчення нового матеріалу

Історія відкриття фотоефекту

У виникненні квантової фізики найважливішу роль зіграло вивчення взаємодії електромагнітних хвиль з речовиною. У 1887 р німецький фізик Генріх Герц відкрив явище електризації металевих поверхонь при їх освітленні.

У 1888 р експериментально Олександр Столєтов з'ясував залежність інтенсивності фотоефекту від параметрів, створив закони фотоефекту.

У 1900р Макс Планк пояснив фотоефект, тіла випромінюють світло порціями, тобто квантами.

Створив теорію і склав формулу Альберт Ейнштейн в 1905 р припустивши, що світло має корпускулярні властивості, тобто властивості частинок. За це він отримав в 1921 році Нобелівську премію.

Демонстрація навчального фільму з подальшим обговоренням.

Робота з підручником

Завдання 1. Для характеристики явища ми зустрінемося з новими термінами, знайдіть їх значення в підручнику

• Фотоефект

• Фотострум насичення

• затримувати напруга

• Робота виходу

• Червона межа фотоефекту

Завдання 2. Продовжити речення

1. Явище випромінювання електронів речовиною під дією світла, називається ... (фотоефектом)

2. Число електронів, що вириваються світлом з поверхні речовини за 1с, прямо пропорційно ... (силі струму насичення)

3. Кінетична енергія фотоелектронів лінійно  зростає з частотою світла і не … (залежить від його інтенсивності0

4. Для кожної речовини існує найменша частота світла, при якій ще можливий фотоефект. Ця частота називається… (червона межа фотоефекту)

5. Робота, яку потрібно зробити для виривання електронів з поверхні речовини, називається  .... (робота виходу)

Якщо, не змінюючи інтенсивності випромінювання, збільшувати різницю потенціалів між електродами, то сила струму зростає. При деякому значенні напруги вона досягає максимального значення і припиняє збільшуватися. Максимальне значення струму називається струмом насичення.

Якщо змінити полярність джерела напруги, то сила струму зменшиться і при деякому затримувати напрузі вона стане рівною нулю. У цьому випадку електричний струм гальмує фотоелектрони до повної зупинки, а потім повертає їх на катод.

І останнє: математична залежність між параметрами, що характеризують явище фотоефекту.

Альберт Ейнштейн: Із закону збереження енергії випливає що вся енергія кванта йде на здійснення роботи виходу А і на повідомлення електрону кінетичної енергії.

Червоною межою фотоефекту називають мінімальну частоту світла, нижче якої фотоефект не спостерігається:

Ця межа для різних речовин різна, так як робота виходу залежить від роду речовини. При цьому кінетична енергія електронів дорівнює нулю.

ПІДСУМОК: Сукупність усіх відомих експериментальних фактів дозволяє зробити наступні висновки:

• Максимальна кінетична енергія фотоелектронів лінійно зростає з частотою світла і не залежить від падаючого світлового потоку.

• Кількість електронів, що вириваються з поверхні металу в секунду, прямо пропорційно потужності світлового потоку.

• Якщо частота світла менше деякої визначеної для даної речовини мінімальної частоти, то фотоефект не відбувається.

V. Закріплення вивченого

Розв’язок  графічних задач

1. За графіком визначити:

А) Величину струму насичення в Амперах        0,5 мА

Б) Величину сили струму при напрузі 0 Вольт.   0,2 мА

В) Величину затримуючої  напруги      -1,2В

 

2. На малюнку приведені графіки залежності затримуючої  напруги фотоелемента від частоти падаючого світла. В якому випадку матеріал катода фотоелемента має більшу роботу виходу?

3

3. Як зміниться кінетична енергія електронів при фотоефекті, якщо збільшити частоту падаючого світла, не змінюючи інтенсивність світла?

 

Рішення розрахункових задач

Задача1.  Яка найменша частота світла, при якій ще спостерігається фотоефект, якщо робота виходу електрона з металу 3,3*10^-19  Дж?

 

Задача 2. Визначте максимальну швидкість фотоелектронів, якщо фотострум припиняється при затримуючій різниці потенціалів 1В

(заряд електрона  - 1,6 * 10^-19 Кл; маса електрона - 9,1 * 10^-31кг)

 

3. Как изменится кинетическая энергия электронов при фотоэффекте, если увеличить частоту облучающего света, не меняя интенсивность света?

 

 VІ. Рефлексія

Кожен учень витягує собі листочок з фразою, яку треба продовжити

• Чи знадобиться мені в побуті вивчена тема?
• Як активно я працював?
• Чи було цікаво на уроці?
• Я на уроці відкрив для себе
• Що було найважчим?

 

VІІ. Домашнє завдання:

Вивчити § 62,62, розв’язати впр31.

Додаткове завдання:  приготувати презентація на тему «Застосування фотоефекту»