Решение задач по теме: Световые кванты. Теория фотоэффекта

Урок 4. Решение задач по теме: Световые кванты. Теория фотоэффекта.

(Квантовая физика. 11 класс)

Задачи урока:

• сформировать умение решать задачи с использованием уравнения Эйнштейна и представлений о квантах света.

• развивать умение решать задачи в рамках общего алгоритма решения физических задач.

Этап I. Повторение. Проверка домашнего задания.

Вопросы:

• Что понимают под фотоэффектом?

• Сформулируйте законы фотоэффекта.

• Напишите и объясните формулу Эйнштейна для фотоэффекта.

• Как можно рассчитать скорость фотоэлектронов?

• Что нужно знать, чтобы вычислить постоянную Планка?

• Какую частицу называют фотоном?

• Каковы основные свойства фотона?

Этап II. Углубление знаний о фотоэффекте.

На данном этапе для большей наглядности, поддержания интереса и познавательной активности учащихся используется фрагмент «Фотоэффект» из Лабораторий диска «Физикон».

Учащимся предлагается ответить на вопросы и решить задачи:

• Что называется работой выхода металла?

• Определите работу выхода материала катода. Какие данные для этого необходимы?

• Что такое красная граница фотоэффекта? Как можно ее определить? Как можно убедиться в существовании красной границы фотоэффекта с помощью модели?

• Найдите красную границу фотоэффекта в компьютерном эксперименте. Проверьте свои вычисления с помощью модели.

• Начнется ли фотоэффект при ν<ν_min, если увеличить мощность светового потока?

• Как зависит фототок насыщения от длины волны падающего света и от мощности светового потока?

• Как изменится фототок насыщения при изменении длины волны облучающего света при неизменном световом потоке?

• Как зависит количество электронов, вырываемых с поверхности материала катода за единицу времени от мощности светового потока?

Этап III

Решение задач с использованием моделей из «Курса физики для школьников и абитуриентов XXI века»

Задача №1

Задача решается одновременно у доски и одним из учащихся на компьютере в режиме «Профессор». При этом ход решения задачи выводится на экран с помощью проектора. Полученные результаты сравниваются.

Также проверку решения можно осуществить, запустив модель. При этом на графиках можно наблюдать зависимость p(t), E(t). ν(t), λ(t). При необходимости можно воспользоваться «лупой времени».

Задачи № 2 и № 3 решаются аналогично.

Для удобства тексты задач печатаются на карточках и раздаются по одной карточке на парту:

1. Задачи к уроку по теме «Световые кванты. Теория фотоэффекта»

   1. Фотон имеет энергию 2 эВ. Найти его частоту, длину волны и импульс фотона. Постоянная Планка 6,6*10^-34 Дж*c, элементарный заряд
      1,6*10^-19 Кл, скорость света 3*10⁸ м/с.

   2. Найти скорость фотоэлектронов при облучении катода светом с длиной волны 400 нм, если красная граница фотоэффекта для материала катода 680 нм. Масса электрона 9,1*10^-31 кг.

   3. Найти частоту и длину волны красной границы фотоэффекта для цезия. Работа выхода для цезия 1,8 эВ.

Этап IV. Подведение итогов урока.

Этап V. Домашнее задание.