Квантовая физика Фотоэффект Теория фотоэффекта 11 класс

2. Кто является основоположником 2. Кто является основоположником квантовой физики? квантовой физики? Макс Планк. Великий немецкий физик – теоретик, основатель квантовой теории Повторение 1. Какие из физических явлений не смогла объяснить классическая физика? классическая физика? строение атома, происхождение линейчатых спектров, тепловое излучение – современной теории движения, взаимодействия и взаимных превращений микроскопических частиц.

3. Как атомы испускают энергию согласно гипотезе Планка? Повторение отдельными порциями - квантами 4. Чему равна эта энергия? E = h v 5. Чему равна постоянная Планка? h = 6, Джс

Эксперимент 1. Цинковую пластину, соединенную с электроскопом, заряжают отрицательно и облучают ультрафиолетовым светом. Она быстро разряжается. Свет вырывает электроны с поверхности пластины 2. Если же её зарядить положительно, то заряд пластины не изменится. Вывод

Фотоэффект – это вырывание электронов из вещества под действием света Это явление было открыто немецким учёным Генрихом Герцем в 1887 году.

Эксперимент Этот факт нельзя объяснить на основе волновой теории света. Почему световые волны малой частоты не могут вырывать электроны, если даже амплитуда волны велика и, следовательно, велика сила, действующая на электрон? Количественные закономерности фотоэффекта были установлены русским физиком А. Г. Столетовым

Схема экспериментальной установки Катод K Стеклянный вакуумный баллон Двойной ключ для изменения полярности Кварцевое окошко Анод А Источник напряжения U Источник монохроматического света длины волны λ Потенциометр для регулирования напряжения Электроизмерительные приборы для снятия вольтамперной характеристики Кварцевое окошко

Законы фотоэффекта Пока ничего удивительного нет: чем больше энергия светового пучка, тем эффективнее его действие чем больше энергия светового пучка, тем эффективнее его действие Количество электронов, вырываемых светом с поверхности металла за 1 секунду, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

Максимальное значение силы тока называется током насыщения. Ток насыщения определяется количеством электронов, испущенных за 1 секунду освещенным электродом. По модулю задерживающего напряжения можно судить о скорости фотоэлектронов и об их кинетической энергии

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности. При < min ни при какой интенсивности волны падающего на фотокатод света фотоэффект не происходит. Законы фотоэффекта Почему энергия фотоэлектронов определяется только частотой света и почему лишь при малой длине волны свет вырывает электроны?

Теория фотоэффекта А. Эйнштейн 1905 год Поглотив квант света, электрон получает от него энергию и, совершая работу выхода, покидает вещество. 2 2 mυmυ Ah Свет имеет прерывистую структуру и поглощается отдельными порциями - квантами Фотоэффект практически безынерционен, так как с момента облучения металла светом до вылета электронов проходит время 10 с.

Красная граница фотоэффекта Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота min, при которой еще возможен фотоэффект. Минимальная частота света соответствует Wк = 0

Экспериментальное определение постоянной Планка Как следует из уравнения Эйнштейна, тангенс угла наклона прямой, выражающей зависимость запирающего потенциала Uз от частоты ν, равен отношению постоянной Планка h к заряду электрона e: тангенс угла наклона прямой, выражающей зависимость запирающего потенциала Uз от частоты ν, равен отношению постоянной Планка h к заряду электрона e: Это позволяет экспериментально определить значение постоянной Планка. Это позволяет экспериментально определить значение постоянной Планка..

1. В каком случае электроскоп, заряженный отрицательным зарядом, быстрее разрядится при освещении: 1. рентгеновским излучением; 2. ультрафиолетовым излучением? Одновременно. 4. Электроскоп не разрядится в обоих случаях. Решение задач

1. Увеличится. 3. Уменьшится. 2. Не изменится. 4. Ответ неоднозначен. 2. Как изменится скорость электронов при фотоэффекте, если увеличить частоту облучающего света, не изменяя общую мощность излучения?

3. На рисунке приведены графики зависимости максимальной энергии фотоэлектронов от энергии падающих на фотокатод фотонов. В каком случае материал катода фотоэлемента имеет меньшую работу выхода? 1. I. 2. II. 3. Одинаковую. 4. Ответ неоднозначен.

4. При освещении катода вакуумного фотоэлемента потоком монохроматического света происходит освобождение фотоэлектронов. Как изменится максимальная энергия фотоэлектронов при уменьшении частоты в 2 раза? 1. Не изменится. 2. Уменьшится в 2 раза. 3. Уменьшится более чем в 2 раза. 4. Уменьшится менее чем в 2 раза.

Длина волны рентгеновского излучения равна 10 м. Во сколько раз энергия одного фотона этого излучения превосходит энергию фотона видимого света c длиной волны 4 10 м?

6. Для опытов по фотоэффекту взяли пластину из металла с работой выхода 3,4 10 Дж и стали освещать ее светом частоты 6 10 Гц. Затем частоту уменьшили в 2 раза, одновременно увеличив в 1,5 раза число фотонов, падающих на пластину за 1 с. В результате этого число фотоэлектронов, покидающих пластину за 1 с, 1. увеличилось в 1,5 раза 2. стало равным нулю 3. уменьшилось в 2 раза 4. уменьшилось более чем в 2 раза

6. Один из способов измерения постоянной Планка основан на определении максимальной кинетической энергии электронов при фотоэффекте с помощью измерения напряжения, задерживающего их. В таблице представлены результаты одного из первых таких опытов. Задерживающее напряжение U, в 0, 40,9 Частота света, v 10, Гц 5, 56, 9 14 Постоянная Планка по результатам этого эксперимента равна 1. 6, 6 10 Дж с 2. 5, 7 10 Дж с , 3 10 Дж с 4. 6, 0 10 Дж с -34

Решение задачи 6 вычитаем hν 1 = А + hν 2 = А + = еU з h (v 2 – v 1 ) = е (Uз 2 – Uз 1 ) h = h = 5,7 · Дж·с

7. Фотоэффект наблюдают, освещая поверхность металла светом фиксированной частоты. При этом задерживающая разность потенциалов равна U. После изменения частоты света задерживающая разность потенциалов увеличилась на ΔU = 1,2 В. Насколько изменилась частота падающего света? 1. 1,8 · 10 Гц 2. 2,9 · 10 Гц 3. 6,1 · 10 Гц 4. 1,9 · 10 Гц

Решение задачи 7 вычитаем hν 1 = А + hν 2 = А + = еU з h (v 2 – v 1 ) = е (Uз 2 – Uз 1 ) 14 v 2 – v 1 = v 2 – v 1 = 2, 9 10 Гц

8. Красная граница фотоэффекта исследуемого металла соответствует длине волны кр = 600 нм. При освещении этого металла светом длиной волны максимальная кинетическая энергия выбитых из него фотоэлектронов в 3 раза меньше энергии падающего света нм нм нм нм Какова длина волны падающего света?

Решение задачи нм

9. Фотон с длиной волны, соответствующей красной границе фотоэффекта, выбивает электрон из металлической пластинки (катода) сосуда, из которого откачан воздух. Электрон разгоняется однородным электрическим полем напряженностью Е = 5·10 В/м. Какой путь пролетел в этом электрическом поле электрон, если он приобрел скорость 3·10 м/с. Релятивистские эффекты не учитывать. 4 6

Решение задачи 9 S 5 · 10 м – 4

10. Какова максимальная скорость электронов, выбиваемых из металлической пластины светом с длиной волны λ = 3 10 м, если красная граница фотоэффекта мкр = 540 нм? –7

Решение задачи 10

11. Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода кр = 290 нм. При облучении катода светом с длиной волны фототок прекращается при напряжении между анодом и катодом U = 1,5 В. Определите длину волны.

Решение задачи нм

Рефлексия. Учитель: Предлагает проанализировать свою деятельность на уроке. Учащиеся: Анализируют, записывают свои мысли на листочках, которые учитель заранее выдал им на парты. 1. Сегодня на уроке я научился: 2. Сегодня на уроке мне понравилось: 3. Сегодня на уроке мне не понравилось:

Презентация выполнена учителем физики МБОУ СОШ 12 Усть-Лабинского района Ст. Некрасовская Яковлевой Александрой Михайловной