Відкритий урок - фотоефект
У 1865 році Максвелл показав теоретично, що світло являє собою електромагнітні хвилі порядку 400-800 нм. Теорія Максвелла, підтверджена дослідами Генріха Герца, пов'язує оптичні, електричні та магнітні властивості речовини.
Згідно квантової теорії кожен фотон (квант) має енергію:
Явище ж фотоефекту було відкрито Генріхом Герцем. Однак вУкаіни дослідженням цього явища займався Олександр Григорович Столєтов. Його ім'я по праву стоїть в числі першовідкривачів фотоефекту.
А тепер давайте з'ясуємо на дослідах в чому суть цього явища.
Досвід №1. Цинкову пластину зарядили негативно від ебонітовою палички. Засікти час розрядки електрометрії і занести дані в таблицю.
Досвід №2. Цинкову пластину зарядити позитивно від скляної палички. При опроміненні світлом пластинки, стрілка електрометрії не рухомий.
Чому платівка не втрачає заряд під дією світла?
Досвід 3. Мідний пластинку зарядимо негативно. Записати час розрядки електрометрії в таблицю. Давайте порівняємо результати.
Чому час не однакове, в чому може бути причина?
Отже, а тепер давайте підведемо підсумок нашим дослідам і міркуванням і зробимо висновки:- Тіло втрачає заряд тільки в тому випадку, якщо вона заряджена негативно.
- Причиною відходу зарядів в цинковій пластині є світло, причому під дією квантів світла вибиваються лише електрони.
- Інтенсивність вибивання електронів залежить від роду металу.
І на основі даних висновків можна дати визначення фотоефекту.
Фотоефект - явище виривання електронів з речовини під дією світла.
За часів перших досліджень фотоефекту його природа була невідомою, так як самі електрони в той час ще не були відкриті. Втрату заряду при цьому намагалися пояснити вириванням світлом найдрібніших металевих частинок.
Однак в 1987 р Томсон відкрив електрон і через 2 роки в 1989 році німецький фізик Філіп Ленард довів, що найдрібніші металеві частинки вирвані світлом і є електрони.
Розвиток науки показало, що гіпотеза Бланка опинилася передвісником революції у фізиці. Вона прищепила до народження нової теорії світла і речовини - квантової механіки.
Фізичний сенс гіпотези Бланка розкрив А. Ейнштейн, припустивши, що світло має корпускулярним властивостями, тобто властивостями частинок. Частинки світла в наслідку назвали фотонами. Припущення Ейнштейна дозволило пояснити вже знайомі нам явища фотоефекту, про що ми поговоримо трохи пізніше.
А зараз нам належить дізнатися від чого залежить кількість вирваних світлом з поверхні речовини фотоелектронів, яка залежність кількості електронів від інтенсивності світлової хвилі.
І Відразу давайте звернемося до малюнка 244 на сторінці 314 в підручнику. На малюнки зображена схема установки для дослідження фотоефекту.
У балон, з якого відвалений повітря, помішані електроди. Потік світла падає на електрод 1 і вириває з нього електрони. Частина цих електронів потрапляє на електрод 2, в результаті між анодом і катодом виникає струм, який називається фотострумом.
Перш ніж дати визначення фотоструму, давайте згадаємо, що називають електрично струмом?
Електричний струм - це впорядкований рух заряджених частіц.Соответственно, що називають фотострумом?
Фотострум - рух вирваних світлом з катода електронів.
Силу фототока вимірюють міліампер або гальванометром; напруга між електродами вимірюється вольтметром.
За допомогою такої установки можна виміряти число щомиті вирваних світлом електронів, а так само максимальну кінетичну енергію вирваних електронів.
Досліджуючи залежність фотоструму від прикладеної напруги, А.Г. Столетов встановив, що він не підкоряється закону Ома. На малюнки 244 б зображений графік залежності фотоструму від напруги між електродами при незмінному освітленні пластинки.
З графіка видно, що фотострум спочатку росте, а потім при порівняно не великій напрузі перестає рости.
Максимальне значення фотоструму називають фотострумом насичення.
Еcли змінити полярність джерела напруги, то сила струму зменшиться і прі не які затримують напрузі вона стане рівною нулю. У цьому випадку електричний струм гальмує фотоелектрони до повної зупинки, а потім повертає їх на катод.
Фотоелектрон - електрон, вирваний світлом з речовини.
І ще одне дуже важливе зауваження, на яке я хочу звернути вашу увагу.
Якщо електрони, вирвані світлом, залишають речовина, то такий фотоефект називають зовнішнім.
- фототок
- фотоелектрон
- фототок насичення
- фотоефект
- в якому випадку тіло втрачає заряд.
Хочу звернути вашу увагу, що в фільмі використані справжні прилади А.Г.Столетова.
Провести опитування по питанням і в підручнику на с. 315 прочитати закони вголос і записати їх в зошит.
Пояснення законів фотоефекту дав в 1905 році Альберт Ейнштейн на основі гіпотези Планка.
1905 р Ейнштейн - пояснив закони фотоефекту
Виходячи із закону збереження і перетворення енергії, Ейнштейн математично записав рівняння для енергетичного балансу при зовнішньому фотоефекті:
- енергія фотона, яка йде на роботу виходу А електрона з металу і повідомлення йому кінетичної енергії.
Робота виходу - мінімальна робота, яку потрібно зробити для виходу електрона з речовини.
За рівняння для фотоефекту в 1921 році Ейнштейну було присуджено Нобелівську премію.
Квантова теорія дає наступні пояснення законам фотоефекту.
При збільшенні інтенсивності монохрамотіческого випромінювання зростає число поглинання металом квантів, а отже і число що вилітають з нього електронів, тому фототок прямо пропорційний інтенсивності випромінювання (1 закон).
Що називають фотострумом?
Що називають фотострумом насичення?
З рівняння Ейнштейна видно, що кінетична енергія електронів, що вилітають залежить тільки від роду металу, стану його поверхні і частоти (або довжини хвилі) випромінювання, тобто величини енергії квантів і не залежить від інтенсивності випромінювання (2 закон).
Що називають фотоелектронна?
Якщо величина енергії квантів менше роботи виходу, то при будь-якої інтенсивності випромінювання електрони вилітати НЕ будуть (3 закон).
Що називають роботою виходу?
Зі сказаного випливає, що фотоефект спостерігається лише при опроміненні речовини світлом з частотою більшою або рівною критичної? Min.
Червоної кордоном 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.
А тепер ви виступите в ролі А.Г.Столетова і самостійно досліджуєте закони фотоефекту, використовую комп'ютерну модель. По ходу виконання роботи ви повинні будете заповнити бланк, який я зараз вам дам. Після закінчення роботи, свої бланки ви здаєте мені на стіл.
- Дякую всім за роботу на уроці.