Теория фотоэффекта. Применение фотоэффекта Урок в 11 классе

Цель урока: - Объяснение явления фотоэффекта, практическое применение фотоэффекта.

История изучения явления фотоэффекта Определение фотоэффекта 1 закон фотоэффекта 2 закон фотоэффекта 3 закон фотоэффекта Постоянная Планка

Объяснение явления фотоэффекта было сделано А.Эйнштейном в 1905 году. Он увидел убедительное доказательство, что свет имеет прерывистую структуру.

Если Планк выдвинул гипотезу о том, что свет излучается фотонами, то Эйнштейн развив его идеи, выдвинул гипотезу, что свет и поглощается отдельными порциями.

Лишь явление фотоэффекта показало, что свет имеет прерывистую структуру: излученная порция световой энергии E=hυ сохраняет свою индивидуальность и в дальнейшем.

И поглотиться эта порция может только целиком. Применяя закон сохранения энергии он написал уравнение, которое называют уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.

Энергия порции света hυ идет на совершение работы выхода (т.е. работы, которую нужно совершить для извлечения электрона из металла) и на сообщение электрону кинетической энергии.

Законы фотоэффекта

1 закон фотоэффекта Чем интенсивнее световой поток, тем больше квантов световой энергии, тем естественно больше число вырванных электронов.

2 закон фотоэффекта линейно зависит от частоты и не зависит от интенсивности светового потока.

3 закон фотоэффекта Для каждого вещества существует минимальная (предельная) частота, ее назвали красной границей фотоэффекта.

Энергии такого фотона хватало лишь на совершение работы выхода.

Работа выхода зависит от рода вещества. Поэтому и предельная частота (красная граница) для разных веществ различна.

Для цинка она лежит в ультрафиолетовой области. Для щелочных металлов работа выхода меньше чем у цинка, энергии света достаточно для проведения фотоэффекта.

Для алюминия и железа нужно более высокочастотное излучение чем ультрафиолетовое (рентгеновское или γ- излучение).

Новое определение фотоэффекта Это явление взаимодействия коротковолнового электромагнитного излучения с веществом, в результате которого энергия квантов электромагнитного излучения передается электронам вещества.

Для твердых и жидких тел различают внешний и внутренний фотоэффект.

При внешнем фотоэффекте поглощение фотонов сопровождается вылетом электронов за пределы тела.

При внутреннем фотоэффекте электроны вырванные из атомов, остаются внутри вещества, проводимость улучшается, сопротивление падает. Это наглядно проявляется в полупроводниках.

Применение фотоэффекта

Вакуумные фотоэлементы (внешний фотоэффект). В них происходит изменение электропроводимости под действием света, применяется во всевозможных фотореле (для автоматизации производства, для контроля качества продукции, в фототелеграфе, звуковом кино).

Полупроводниковые фотоэлементы и резисторы (внутренний фотоэффект) Полупроводниковые фоторезисторы работают аналогично вакуумному фотоэлементу. В фотоэлементе происходит преобразование энергии света в электрическую энергию.

Применение: в солнечных батареях (ИСЗ, гелиоцентрических установках, фотоэлектрических экспонометрах, телевизионной связи).

Фотосинтез Фотография Явление Комптона

Вопросы Для объяснения какого явления было впервые введено понятие «квант энергии»? От чего при фотоэффекте зависит работа выхода электрона из металла?

Как зависит от интенсивности падающего света (при неизменной длине волны) энергия фотоэлектронов? Число фотоэлектронов? Как зависит запирающее напряжение от длины волны освещающего света?

Как изменится скорость вылетающих электронов при увеличении частоты освещающего света? Как изменится работа выхода электрона из вещества при уменьшении частоты облучения в 3 раза?

Скорость фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности металла, при увеличении частоты света увеличилась в 2 раза. Как изменился задерживающий потенциал?

Домашнее задание §25; самостоятельная работа 19 Подготовка к зачету