План - конспект урока «Фотоэффект»
план-конспект урока по физике

ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКА

«ФОТОЭФФЕКТ»

1. Цель  урока: формирование знаний о квантовой природе света на примере явления - фотоэффект.
2. Задачи:

- обучающие: формировать у учащихся понятие о  явлении фотоэффекта, познакомить с опытами по наблюдению фотоэффекта, его законов.

- воспитательные: способствовать формированию коммуникативной культуры учащихся.  

-развивающие: способствовать формированию информационной культуры учащихся и развитию умения анализировать, сравнивать, делать выводы.

Тип урока:   изложение нового материала

Формы работы учащихся: индивидуальная, фронтальная

Структура и ход  урока

Конспект урока:

Мы знаем, что физика – наука о природе. Вспомним Ф.И.Тютчева:

Не то, что мните вы,  природа:

Не слепок, не бездушен лик, -

В ней есть душа, в ней есть свобода.

В ней есть любовь, в ней есть язык.

1. Актуализация знаний

Телевидение ( передача движений , звук в кино )

Контроль размеров изделий

Автоматическое включение и выключение маяков и уличного освещения

Автоматизация станков на заводах

«Видящие» автоматы метро

Солнечные батареи

Как все эти понятия связаны ?

ФОТОЭЛЕМЕНТЫ  ,   а  значит ФОТОЭФФЕКТ ……

Устная работа и решение задач

  2.Введение нового материала

       В 1865 году Максвелл показал теоретически, что свет представляет собой электромагнитные волны порядка 400-800 нм. Теория Максвелла, подтвержденная опытами Генриха Герца, связывает  оптические, электрические и магнитные свойства вещества.  Однако по мере развития физики стали накапливаться и такие факты, которые не согласовывались не с классической теорией излучения, ни с волновыми представлениями о природе света.    Одно из таких явлений, фотоэффект,   был открыто Генрихом Герцем.  Фотоэффект - явление вырывания электронов из металла под действием света.     В  России исследованием этого явления занимался   Столетов.
 А теперь давайте выясним на опытах в чем суть этого явления. (Просматриваются видеоролики).  

Выводы.

1. Тело теряет заряд только в том случае, если оно заряжено отрицательно.
2. Причиной ухода зарядов в цинковой пластине является свет, причём под действием квантов света выбиваются только электроны.
3. Интенсивность выбивания электронов зависит от рода металла.

      3. Выполнение заданий учащимися 

  А сейчас нам предстоит узнать,  от чего зависит число вырванных светом с поверхности вещества фотоэлектронов, какова зависимость количества электронов от интенсивности световой волны.

     Я предлагаю  провести компьютерный эксперимент  и ответить на вопросы после его просмотра:

1. Как двигаются фотоэлектроны.
2. От чего зависит величина фототока.
3. Какие лучи вызывают фотоэффект.
4. От чего зависит кинетическая энергия фотоэлектронов.
5. Что называется красной границей фотоэффекта.

         В результате фотоэффекта возникает ток, который называется фототоком.   Фототок – движение вырванных светом из катода электронов.

   Силу фототока измеряют миллиампером или гальванометром; напряжение между электродами измеряется вольтметром.
      С помощью такой установки можно измерить число ежесекундно вырванных светом электронов, а так же максимальную кинетическую энергию вырванных электронов.    
Исследуя зависимость фототока от приложенного напряжения, А.Г. Столетов установил, что он не подчиняется закону Ома.  Из графика видно, что фототок сначала растёт, а затем при сравнительно не большом напряжении перестаёт расти.

Максимальное значение фототока называют фототоком  насыщения.

          Если изменить полярность источника напряжения, то сила тока уменьшится и при не котором задерживающем напряжении она станет равной нулю. В этом случае электрический ток тормозит фотоэлектроны до полной остановки, а затем возвращает их на катод.
Фотоэлектрон – электрон, вырванный светом из вещества.   

  И еще одно очень важное замечание, на которое я хочу обратить ваше внимание.
Если электроны, вырванные светом, покидают вещество, то такой фотоэффект называют внешним.  

Выводы

Законы фотоэффекта

1. Фототок насыщения прямо пропорционален интенсивности света , падающего на катод

2. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов прямо пропорциональна

частоте света и не зависит от его интенсивности

3. Для каждого вещества существует минимальная частота света, называемая красной границей фотоэффекта, ниже которой фотоэффект невозможен.

  Объяснение законов фотоэффекта дал в 1905 году Альберт Эйнштейн на основе гипотезы Планка.

1905 г. Эйнштейн – объяснил законы фотоэффекта

Исходя из закона сохранения и превращения энергии, Эйнштейн математически записал уравнение для энергетического баланса при внешнем фотоэффекте:

– энергия фотона, которая идет на работу выхода А электрона из металла и сообщение ему кинетической энергии.
Работа выхода – минимальная работа, которую нужно совершить для выхода электрона из вещества.

За уравнение для фотоэффекта в 1921 году Эйнштейну была присуждена Нобелевская премия.

Квантовая теория дает следующие объяснения законам фотоэффекта.

При увеличении интенсивности монохроматического излучения растет число поглощенных металлом квантов, а следовательно и число вылетающих из него электронов, поэтому фототок прямо пропорционален интенсивности излучения (1 закон).

  Из уравнения Эйнштейна видно, что кинетическая энергия вылетающих электронов зависит только от рода металла, состояния его поверхности и частоты (или длины волны) излучения, то есть величины энергии квантов и не зависит от интенсивности излучения (2 закон).   Если величина энергии квантов меньше работы выхода, то при любой интенсивности излучения электроны вылетать не будут (3 закон).

Красной границей фотоэффекта называют минимальную частоту света, ниже которой фотоэффект не наблюдается:

Эта граница для разных веществ различна, так как работа выхода зависит от рода вещества. При этом кинетическая энергия электронов равна нулю.
А теперь вы выступите в роли А.Г.Столетова и самостоятельно исследуете законы фотоэффекта, использую компьютерную модель.  

4. Первичный контроль знаний учащихся

Сопоставить тексты столбцов:

5. Решение задач

А) Электрон выходит из цезия с кинетической энергией 3,2·10-19 Дж. Какова максимальная длина волны света, вызывающего фотоэффект, если работа выхода равна 2,88·10-19 Дж?

Б ) Какова кинетическая энергия и скорость фотоэлектрона, вылетевшего из натрия при облучении его ультрафиолетовым светом с длиной волны 200 нм?
Работа выхода электрона из натрия 4·10-19 Дж.

В ) Какое запирающее напряжение надо подать на вакуумный фотоэлемент, чтобы электроны, вырванные ультрафиолетовым светом с длиной волны 100 нм из вольфрамового катода, не могли создать ток в цепи?   Работа выхода вольфрама  равна

7,2 ·10-19 Дж

   6.  Итог урока.

      Вопросы:   Что узнали?

                       Какую оценку  можете себе поставить.

7. . Домашнее задание:

А ) §87, 88, стр 270 упражнение 12 № 3 или № 4 .