- Преподавателю
- Физика
- Урок физики в 11 кл на тему «Фотоэффект. Теория фотоэффекта. »
Урок физики в 11 кл на тему «Фотоэффект. Теория фотоэффекта. »
Раздел | Физика |
Класс | - |
Тип | Конспекты |
Автор | Храмцова Н.Ю. |
Дата | 28.03.2014 |
Формат | doc |
Изображения | Есть |
Фотоэффект. Теория фотоэффекта
(Урок физики в11 классе)
Автор-разработчик: Храмцова Надежда Юрьевна., учитель физики
1 категории, МБОУ "Мирнинская СОШ "
Цели: сформировать представление о фотоэффекте и изучить законы, которым он подчиняется; проверить законы фотоэффекта с помощью виртуального эксперимента; развивать логическое мышление, закрепить умение моделировать процессы на компьютере, анализировать результаты эксперимента; воспитание коммуникабельности (умения общаться), внимания, активности, чувство ответственности, привитие интереса к предмету.
Оборудование: ПК, интерактивная доска, презентация, диск «Открытая физика», текстовые файлы.
Тип урока: урок изучения нового материала, комбинированный урок.
Ход урока.
1.Актуализация знаний:
(слайд 1-2)
1.В чем состояла гипотеза М.Планка?
2.Что названо квантами?
3. Отчего зависит энергия кванта?
4.Какая величина была определена по распределению энергии по частотам?
5. Чему равна постоянная Планка?
-
Что такое электромагнитная волна?
-
Что такое свет? Какими свойствами обладает свет?
-
Что вы знаете о свете?
2. Изучение нового материала.
(Слайд3 )
Мы знаем, как ведет себя свет , падая на вещество. А вот, что происходит с веществом под действием света? Каковы ваши предположения?
(Слайд 4 )
1.Раз свет- это волна, а волна несет с собой энергию, значит, при поглощении света веществом вещество должно нагреваться.
2. Нам известно, что при падении света на полупроводники проводимость их
увеличивается.
3.Падая, свет передает энергию атомам вещества и может вырвать у них электроны.
(Слайд 5) Какое из предположений требует проверки и как это сделать?
Нужно проверить последнее предположение. Для этого будем освещать вещество светом и следить за тем, что происходит с зарядом. Для проведения опыта нам необходимы следующие приборы: источник света, электроскоп, металлическая пластина
(Слайд 6) 1.Освещаем металлическую пластинку, закрепленную на электроскопе, лампой накаливания. Стрелка электроскопа не отклоняется.
Объясните результат опыта.
(Источник света слабый, расстояние между пластиной и источником света большое)
2.Меняем расстояние, источник света. Результат тот же.
3.А теперь изменим опыт, зарядив предварительно пластину отрицательно и осветив ее ультрафиолетовой лампой. Объясните результат опыта.
(свет вырывает электроны, они отталкиваются от отрицательной пластины и поэтому заряд ее уменьшается. В предыдущем опыте заряд не менялся потому, что при вырывании электрона она заряжалась положительно
и притягивала к себе электроны.)
(Слайд 7) Наше предположение о том, что свет, падая на металл, вырывает с его поверхности электроны, подтвердилось.
Это явление получило название внешнего фотоэффекта.
(Слайд8 ) тема сегодняшнего урока: «Фотоэффект. Теория фотоэффекта»
Откройте тетради, запишите число и тему урока
(Слайд 9) Задачи урока: сформировать представление о фотоэффекте и изучить законы, которым он подчиняется; проверить законы фотоэффекта с помощью виртуального эксперимента; развивать логическое мышление, анализировать результаты эксперимента; воспитание коммуникабельности (умения общаться), внимания, активности, чувство ответственности, привитие интереса к предмету.
(Слайд 10) Фотоэффект - это вырывание электронов из вещества под действием света. (записать в тетрадь)
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).
(Слайд11 ) Явление фотоэффекта мы продолжим исследовать дальше.
Для того, чтобы получить о фотоэффекте более полное представление, нам нужно выяснить, от чего зависит число вырванных светом с поверхности вещества электронов (фотоэлектронов) и чем определяется их скорость или кинетическая энергия. Проверим это экспериментально.
Работа с диском «Открытая физика»
В стеклянный баллон, из которого выкачан воздух, помещаются два электрода. Внутрь баллона на один из электродов поступает свет через кварцевое окошко, прозрачное не только для видимого света, но и для ультрафиолетового излучения. На электроды подаётся напряжение, которое можно менять с помощью потенциометра и измерять вольтметром. К освещаемому электроду присоединяется отрицательный полюс батареи. Под действием света этот электрод испускает электроны, которые при движении в электрическом поле образуют электрический ток. При малых напряжениях не все вырванные светом электроны достигают другого электрода.
Не меняя интенсивности излучения, увеличиваем разность потенциалов между электродами. Делаем вывод: сила тока возрастает. При некотором напряжении она достигает максимального значения, после чего перестаёт увеличиваться.
Максимальное значение силы тока Iн называется током насыщения.
(Слайд 12) Ток насыщения - это максимальное значение силы тока. (записать в тетрадь)
Сила тока насыщения определяется числом электронов, испускаемых за 1с освещаемым электродом.
Работа с диском «Открытая физика»
Меняем интенсивность излучения. Что происходит с фототоком насыщения? Делаем вывод о том, что фототок насыщения пропорционален падающему световому потоку.
В этом и заключается первый закон фотоэффекта.
(Слайд13 ) Фототок насыщения прямо пропорционален падающему световому потоку. (записать в тетрадь)
Работа с диском «Открытая физика»
Посмотрите внимательно на вольтамперную характеристику фотоэффекта.
- Чему равна сила тока при нулевом значении силы тока?
(она неравна нулю)
- Что это означает?
Это значит, что часть вырванных светом электронов достигает левого электрода и при отсутствии напряжения.
Изменим полярность батареи и будем уменьшать напряжение.
- Что происходит с силой тока?
(она уменьшается и становится равной нулю при некотором напряжении обратной полярности.)
Это напряжение называется задерживающим и обозначается Uз.
Это означает, что электрическое поле тормозит вырванные электроны до полной остановки, а затем возвращает их на электрод.
(Слайд14 ) Задерживающее напряжение Uз зависит от максимальной кинетической энергии, которую имеют вырванные светом электроны
Измеряя задерживающее напряжение и применяя теорему о кинетической энергии, можно найти максимальное значение кинетической энергии электронов:
Работа с диском «Открытая физика»
Меняем интенсивность света. Делаем вывод, что задерживающее напряжение не меняется, а значит, не меняется и кинетическая энергия электронов.
Меняем частоту света (длину волны). Делаем вывод, что задерживающее напряжение меняется, а значит, меняется и кинетическая энергия электронов.
В этом и заключается второй закон фотоэффекта.
(Слайд 15) Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов прямо пропорциональна частоте света и не зависит от его интенсивности.(записать в тетрадь)
Работа с диском «Открытая физика»
Меняем длину волны. Делаем вывод, что при некоторой длине волны (частоте) фотоэффект прекращается. Это и есть третий закон фотоэффекта.
(Слайд 16) Каждому веществу соответствует минимальная частота излучения (красная граница), ниже которой фотоэффект невозможен(записать в тетрадь)
(Слайд 17) Объяснение фотоэффекта было дано в 1905 году А. Эйнштейном. В своих экспериментах он увидел, что свет имеет прерывистую структуру и поглощается отдельными порциями. Энергия каждой порции E = hn
(Слайд 18) Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
(Слайд19 )
-
Излученная порция световой энергии может поглотиться только целиком.
-
Из закона сохранения энергии следует что вся энергия порции идет на совершение работы выхода А и на сообщение электрону кинетической энергии.
-
Работа выхода - это минимальная энергия, которую надо сообщить электрону, чтобы он вырвался.
-
Работа выхода зависит от металла.
-
Интенсивность света пропорциональна числу квантов, и определяет число электронов вырванных из металла.
(Слайд 20)
(Слайд )
(Слайд21 ) Для каждого вещества фотоэффект будет наблюдаться только в том случае если частота ν света больше некоторого минимального значения min (0) , которая соответствует предельной длине волны λ кр ,называется красная граница фотоэффекта.
λ кр =h c / A
3.Закрепление изученного материала
(Слайд 22) (приложение)
-
Работа по закреплению полученных знаний.
Установите соответствие, обменяйтесь тетрадями с соседом по парте, проверьте и выставьте оценку,
используя предложенные критерии оценки.
Критерии оценки: Ответы::
«5»-5 верных ответов 1-8, 2- 6, 3-7, 4-10, 5-9.
«4»-4 верных ответов
«3»-3 верных ответа
-
1
Фотоэффект
6
Электрон, вырванный светом из катода
2
Фотоэлектрон
7
Максимальное значение фототока
3
Фототок насыщения
8
Явление вырывания электронов из вещества под действием света.
4
Задерживающее напряжение
9
Движение вырванных светом из катода электронов.
5
Фототок
10
Напряжение, при котором величина фототока равна нулю.
2. Решение задач
(Слайд 23)
Найдите энергию фотона с длиной волны 400 нм.
(Слайд 24)
Используя данные таблицы, найдите красную границу фотоэффекта для цинка.
(Слайд 25)
Найдите максимальную скорость электронов, освобождаемых при фотоэффекте светом с длинной волны 4 * 10 (-7) м с поверхности материала с работой выхода 1,9 эВ
4. Подведение итогов урока и постановка домашнего задания.
(Слайд 26-27)
Д. з:§ 87,88. Упр. 12 № 3
Оцените сегодняшний урок
Было интересно Безразлично Не интересно
5