Фотоэффект, 11 класс
методическая разработка по физике (11 класс) на тему

Урок в 11 классе по теме: «Фотоэффект»

Трифанюк Валентина Ивановна,

учитель физики высшей квалификационной категории, почетный работник общего образования РФ

МНБОУ «Лицей №76» г. Новокузнецка

        Гордиться славою

Своих предков не только

Можно, но и должно.

        А.С. Пушкин                

Цель: формирование у учащихся знаний о фотоэффекте и его законах

Задачи: 

Продолжить формирование знаний о свойствах света.

Ознакомить с научной деятельностью А.Г. Столетова

Сформировать знания о фотоэффекте и его законах.

Уметь решать задачи с использованием уравнения Эйнштейна для фотоэффекта.

Развить познавательную активность школьников с помощью исторического материала.

Основные виды деятельности учащихся (на уровне учебных действий):

Познавательная:

ориентироваться в системе своих знаний и осознавать необходимость новых знаний;

перерабатывать информацию (анализ, выделять причины и следствия, обобщать, сравнивать, классифицировать);

преобразовывать информацию из одной формы в другую (текст, таблица, схема, график), выбирать для себя наиболее удобную форму.

Информационно – коммуникативная:

доносить свою позицию до других, владея приемами монологической и диалогической речи;

понимать другие позиции (взгляды, интересы).

Регулятивная:

определять и формулировать цели деятельности;

соотносить результат своей деятельности с целью и оценивать его;

Рефлексивная:

Поиск и устранение причин возникших трудностей.

 Оценивание своих учебных достижений.

Тип урока: совершенствование и применение теоретических знаний.

Метод познания – частично-поисковый.

Структура урока:

Мы продолжаем изучать свет и его свойства.

1. Организационный момент

Задача: организовать условия для благоприятного протекания урока

2. Актуализация знаний

Задача: в ходе обсуждения отрывков из стихотворений, высказываний ученых повторить волновые свойства света,  прийти к выводу о том, что свет обладает и корпускулярными свойствами

Работа в парах. Каждая пара получает карточку с отрывком литературного произведения и должны сказать, о каком свойстве света идет речь.

Карточки:

Какая теория может объяснить свойства света? (работа по заполнению таблицы).

Вывод: обе теории частично объясняют свойства света.

3.  Постановка цели и задачи урока

Демонстрация: уменьшение заряда отрицательно заряженной металлической пластины при облучении ее ультрафиолетовым светом.

Какая теория (корпускулярная или волновая) объясняет это явление?

4.  Изучение нового материала.

Задача: Ознакомить учащихся с научной деятельностью А.Г. Столетова.

Сформировать знания о фотоэффекте и его законах.

Фотоэлектрический эффект явление вырывания электронов из вещества под действием света был открыт в 1887 году немецким физиком Г. Герцем и в 1888–1889 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 (1898 г., Дж. Томсон), и стало ясно, что фотоэффект (или точнее – внешний фотоэффект) можно объяснить вырыванием электронов из вещества под действием падающего на него света.

Изучение закономерностей фотоэффекта с помощью установки, схема которой изображена на рис . 1.

Из рис. 2 видно, что

Перечисленные экспериментальные факты позволили сформулировать законы фотоэффекта:

1. Число электронов, вырываемых светом с поверхности металла за 1 с (т.е. сила тока насыщения), пропорционально интенсивности света.
2. Максимальная кинетическая энергия выбитых светом электронов пропорциональна частоте света и не зависит от его интенсивности.
3. Для каждого вещества существует минимальная частота, ниже которой фотоэффект не наблюдается. Эту частоту назвали красной границей фотоэффекта.

(первый закон установил А. Г. Столетов, второй и третий – Ф. Ленард)

Второй и третий законы фотоэффекта нельзя объяснить на основе электромагнитной теории света. Нельзя объяснить и существование красной границы фотоэффекта. Эти трудности в объяснении законов фотоэффекта были преодолены после того, как была предложении квантовая теория света.

Согласно гипотезе М. Планка, электромагнитная волна состоит из отдельных фотонов, их излучение происходит прерывно – квантами, фотонами. Таким образом, и поглощение света должно происходить также прерывно – фотоны передают свою энергию атомам и молекулам вещества целиком. Энергия фотона пропорциональна частоте излучения: E = hν,

h = 6,62*10-34 Дж*с – постоянная Планка.

Одним из подтверждений правильности квантовой теории было объяснение Альбертом Эйнштейном явления фотоэффекта. Каждый фотон передает свою энергию Е электрону целиком. Эта энергия расходуется на то, чтобы электрон мог покинуть металл, т.е. на совершение работы выхода Авых и на сообщение ему кинетической энергии.

hν = Авых + Ек

На использовании явления фотоэффекта работают фотоэлементы – приборы, преобразующие световые сигналы в электрические. Фотоэлементы используют в фототелеграфии (передача изображения по проводам), телевидении и звуковом кино.

(Можно показать видеофильм из ППС “Физика 7-11 класс” (разработаны компаниями “Кирилл и Мефодий”, “Нью Медиа Дженерейшн” и “Дрофа” – Фотоэффект.)

Вывод: Явление фотоэффекта экспериментально доказывает квантовую природу света.

5. Динамическая пауза.

Задача: Коррекция осанки и зрения учащихся.

1. Встали, руки опустили. Поднялись на цыпочки, потянулись вверх, опустились. Еще раз вверх, опустились и еще раз вверх и опустились.

2. Завели руки назад, расправили плечи, опустили руки. Снова завели руки назад, расправили плечи, опустили руки и еще один раз.

3. Вытянули правую руку, большой палец вытянули вверх, а остальные пальцы сжали в кулак. Смотрим на большой палец и медленно подносим его к носу. Закрыли глаза. Подняли левую руку. Смотрим на большой палец и медленно приближаем его к носу. Еще раз правой рукой и левой рукой.

6. Закрепление знаний

Способ наблюдения фотонов невооруженным глазом, предложенный Вавиловым С. И. основан на свойстве зрительного восприятия: если энергия излучения, попадающего на сетчатку, меньше некоторого определенного значения (порога зрительного ощущения), то глаз совсем не ощущает свет (сообщение ученика).

Решение задач:

1.Работы выхода электрона из натрия  4*10-19 Дж. Определите максимальную длину волны света, при облучении которым возникает фотоэффект из натрия.

2.Какой максимальной скоростью обладают электроны, вырванные из цезия при облучении светом, длина волны которого 50 нм? Работа выхода электрона из цезия равна 3*10-19 Дж.

3.Работа выхода электрона из цинка равна 6*10-19 Дж. Определить красную границу фотоэффекта для цинка. Какую максимальную скорость приобретают электроны, вырванные из цинка ультрафиолетовым излучением длиной волны 200 нм?

VII. Домашнее задание: соответствующий параграф по УМК

ПРИЛОЖЕНИЕ

http://class-fizika.spb.ru/index.php/vu/512-vu11-35

http://img-fotki.yandex.ru/get/9107/213062326.10/0_cb267_a06f50c7_XXL.jpg

http://files.school-collection.edu.ru/

Рис. 3. Зависимость запирающего потенциала от частоты падающего света