Урок усвоения знаний по физике тема Теория фотоэффекта

Урок усвоения новых знаний в 11 классе.

Тема: Теория фотоэффекта.

Задачи урока:

1. Проверить усвоение учащимися учебного материала предыдущего урока. Путем создания проблемной ситуации подвести учащихся к мысли о невозможности волновой теории света; объяснить законы фотоэффекта, используя квантовую теорию М.Планка и А. Эйнштейна. Количественно описать явление фотоэффекта, используя закон сохранения и превращения энергии. Дать определение красной границы фотоэффекта и записать формулу для ее определения.

2. Развивать умение учащихся самостоятельно получать знания в ходе решения проблемной ситуации; аргументировано объяснять закономерности природы, развивать логическое и творческое мышление.

3. Формирование материалистического мировоззрения.

Приборы и оборудование: плакаты и таблицы по теме, тестовые задания, задания для самостоятельной работы.

Эпиграф: «Учение без размышления - пустая трата времени…»

Конфуций.

План урока.

1. Актуализация опорных знаний.

11. Мотивация.

111. Изучение нового материала:

1. О невозможности волновой теории объяснить законы фотоэффекта.

2. Постановка проблемы урока.

3. Самостоятельная работа учащихся.

4. Анализ самостоятельной работы.

5. Вывод уравнения Эйнштейна.

1V.Закрепление.

V. Тест с самопроверкой знаний. Подведение итогов урока.

V1.Домашнее задание: парагр. 53, упр.7(1,3)

Ход урока.

1.Актуализация опорных знаний (фронтальный опрос по опорным конспектам).

1. С каким явлением мы познакомились на прошлом уроке? Как оно называется?

2. Кем и когда были открыты законы фотоэффекта?

3. Какую гипотезу о природе света высказал Макс Планк?

4. сформулировать1-й закон фотоэффекта.

5. В чем заключается 2-й закон фотоэффекта?

6. В чем состоит условие фотоэффекта?

Прежде чем мы перейдем к изучению нашей следующей темы, давайте вспомним волновую теорию света.

1. Что такое свет согласно волновой теории?

2. Какие явления доказывают волновую природу света?

11. Мотивация.

Итак, на первом уроке мы познакомились с явлением фотоэффекта, изучая которое, ученые впервые столкнулись с дискретной( квантовой) природой света.

Можно ли законы фотоэффекта объяснить, пользуясь классической электродинамикой Максвелла? Нет, так как, согласно этой теории, ультрафиолетовое излучение (УФИ), которое падает на вещество, передает электронам этого вещества энергию. Если электроны получают определенную энергию, то они вылетают из вещества.

При малой интенсивности падающего излучения, согласно волновой теории должно пройти определенное время, чтобы электроны приобрели энергию, достаточную для их выхода из вещества.

- Требуется ли время для наступления разряда на электрометре?

Но это противоречит опыту. Задержки во времени для фотоэффекта не существует. Фотоэффект безинерционен!

Это первое противоречие.

Волновая теория не может объяснить наличие красной границы фотоэффекта - это второе противоречие.

Термин «красная граница» говорит о том, что фотоэффект ограничен со стороны длинноволновой части спектра ЭМВ.

Так как все волны могут передавать энергию, то любая из них должна вызывать фотоэффект не зависимо от частоты и рода вещества.

Получается, что ученым была нужна новая теория, новые уравнения для объяснения полученных опытных фактов.

111. Изучение нового материала.

- Кем и когда была предложена эта теория?

Тема урока « Теория фотоэффекта»

Выступление докладчика

1. В 1905 г. А. Эйнштейн предложил теорию, которая объясняла сразу всю совокупность экспериментальных сведений о фотоэффекте. Эта теория на удивление проста и красива!

А.Эйнштейн предложил, основываясь на гипотезе М. Планка об «элементах энергии», что любое электромагнитное излучение существует в форме дискретных сгустков электромагнитной энергии, называемых квантами или фотонами.

При взаимодействии с веществом фотон ведет себя как частица и передает свою энергию не телу, даже не атому в целом, а только отдельному электрону. Эти кванты имеют энергию:

Е = hv

Излучение и поглощение света происходит только всей порцией целиком.

Постановка проблемы урока:

Прежде, чем мы получим уравнение А. Эйнштейна для фотоэффекта, мы должны ответить на такие вопросы:

1. На что расходуется энергия каждого кванта?

2. Что такое работа выхода электрона из вещества?

3. От чего зависит работа выхода?

4. Почему существует красная граница фотоэффекта?

5. Как ее определить?

Сейчас вы должны выполнить такую работу:

У каждого на столе лежит таблица, которую необходимо заполнить, выполняя задания. Вы работаете в группах по 2-3 чел., поэтому можно обсудить результаты своих экспериментов. Ответы на вопросы кратко отметить в тетрадях. Работа рассчитана на 15 мин..

Задание 1

Будет ли происходить фотоэффект в алюминиевой пластине, если ее освещать: а) синим цветом, U=10 В; б) фиолетовым светом, U = 10 В; в) УФ 300 нм светом, U = - 5В.

Задание 2

Будет ли происходить фотоэффект в пластине из цезия, если ее освещать: а) красным светом,U = 10В; б) зеленым светом, U = 10 В; в) зеленым светом U = - 1В.

Задание 3

Будет ли происходить фотоэффект в цинковой пластине, если ее освещать: а) фиолетовым светом,U = 10В; б) УФ 100 нм светом, U = 1В; в) УФ 100 нм светом, U = -10В.

Выполняя задание, учащиеся заполняют таблицу (прил. 1)

Анализ результатов:

1. На что расходуется энергия кванта?

Ответ: На тепловое излучение.

Вопросы:

- Что такое А вых.?

- На что расходуется энергия каждого кванта, если есть фотоэффект?

Вывод:

- Фотоэффект не возникает, если Е ? А вых.

- Фотоэффект возникает, если Е ?А вых.

-Фотоэффект не возникает, если приложено U, т.е. электроны отталкиваются от пластины.

Работа выхода - это работа, которую нужно совершить для извлечения электрона из металла.

Энергия фотона идет на выполнение работы выхода электрона из поверхности металла.

Энергия Е = hv идет на выполнение работы выхода электрона из поверхности металла (А вых.) и на кинетическую энергию движения электрона: если есть фотоэффект, то

W = Mv²/2

Итак мы пришли к выводу, к которому пришел А.Эйнштейн, используя закон сохранения энергии:

hv=А_вых.+ Mv²/2

Это уравнение получило название уравнение А.Эйнштейна для фотоэффекта.

Закрепление:

1. Как читается уравнение А.Эйнштейна для фотоэффекта?

2. Что такое работа выхода? Отчего она зависит?

3. Будет ли происходить явление фотоэффекта, если металл облучать не УФ светом, а каким - либо другим светом?

4. Что такое красная граница фотоэффекта?

V Тест самопроверки на рабочем месте: 10 мин.

1.Внешним фотоэффектом называется:

а) излучение электронов под воздействием света;

б)вырывание заряженных частиц из вещества светом;

в)излучение заряженных частиц веществом.

2.Чему равна частота света, если энергия фотона равна Е?

3.«+» - заряженная пластинка, которая изолирована от других тел, освещается УФ лучами. Что будет с зарядом пластинки?

а) будет уменьшаться; б) будет увеличиваться; в) не изменится.

4. Как изменится количество и W к. фотоэлектронов с увеличением интенсивности потока света, который падает на металл?

а) количество и W к. фотоэлектронов увеличится с ростом интенсивности потока;

б) W к. увеличится, а количество фотоэлектронов будет постоянным;

в) W к не зависит от интенсивности потока, а количество фотоэлектронов увеличится с ростом интенсивности потока;

5.Почему катод фотоэлементов покрывают натрием, калием, цезием?

а)эти вещества имеют маленькую А вых.;

б) для уменьшения эмиссии электронов и продления службы фотоэлемента;

в) чтобы поверхность электрода не окислялась.

6.Какой из графиков отражает зависимость фототока от U для фотоэлемента? (на доске)

V1. Рефлексия