Физика 11 класс (Урок№22 - Фотоэффект.)
Описание
Физика 11 класс (Урок№22 - Фотоэффект.)
Цель: формирование представления о явлении фотоэффекта, гипотезе М. Планка о квантах, опытах А.Г. Столетова, уравнении А. Эйнштейна для фотоэффекта.
Задачи:
- научиться применять знания о фотоэффекте в типовых и нестандартных ситуациях;
- рассмотреть решение задач на применение знаний о фотоэффекте в формате заданий ЕГЭ.
мы узнаем:
- о предмете и задаче квантовой физики;
- гипотезу М. Планка о квантах;
- в чём заключались опыты А.Г. Столетова;
- определение фотоэффекта, кванта, тока насыщения, задерживающего напряжения, работы выхода, красной границы фотоэффекта;
- уравнение Эйнштейна для фотоэффекта;
- законы фотоэффекта;
мы научимся:
- распознавать, наблюдать явление фотоэффекта, анализировать законы фотоэффекта;
- записывать и составлять в конкретных ситуациях уравнение Эйнштейна для фотоэффекта и находить с его помощью неизвестные величины;
- вычислять в конкретных ситуациях значения максимальной кинетической энергии фотоэлектронов, скорости фотоэлектронов, работы выхода, запирающего напряжения, частоты и длины волны, соответствующих красной границе фотоэффекта;
мы сможем:
- применять законы Столетова при решении задач;
- находить информацию о работах Столетова.
Гипотеза Макса Планка формулируется следующим образом: атомы испускают электромагнитную энергию не непрерывно, а отдельными квантами (порциями).
Квантовая физика – раздел теоретической физики, в котором изучаются квантово-механические и квантово-полевые системы и законы их движения.
В 1886 году немецкий физик Герц обнаружил явление электризации металлов при их освещении.
Явление вырывания электронов из вещества под действием света называется внешним фотоэлектрическим эффектом.
Законы фотоэффекта были установлены в 1888 году профессором Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова Александром Григорьевичем Столетовым.
Первый закон фотоэффекта: фототок насыщения – максимальное число фотоэлектронов, вырываемых из вещества за единицу времени, – прямо пропорционален интенсивности падающего излучения.
Величина фототока насыщения, определяемая максимальным числом фотоэлектронов, вырываемых из вещества за единицу времени, прямо пропорциональна интенсивности падающего на вещество излучения.
Второй закон фотоэффекта: максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего излучения и линейно возрастает с увеличением частоты падающего излучения.
Третий закон фотоэффекта: для каждого вещества существует граничная такая, что излучение меньшей частоты не вызывает фотоэффекта, какой бы ни была интенсивность падающего излучения. Эта минимальная частота излучения называется красной границей фотоэффекта.
Работа выхода – это минимальная энергия, которую надо сообщить электрону, чтобы он покинул металл.
Задерживающее напряжение – минимальное обратное напряжение между анодом и катодом, при котором фототок равен нулю.
Теорию фотоэффекта на основе квантовых представлений разработал Альберт Эйнштейн.
Фотоэффект бывает внешним и внутренним.
Александр Григорьевич Столетов
Выдающийся русский физик Александр Григорьевич Столетов родился 29 июля (10 августа по новому стилю) 1839 года в городе Владимире, в многодетной семье купца Григория Михайловича Столетова.
Начальное образование А.Г. Столетов получил в семье под руководством матери – Александры Васильевны. В 1856 году с золотой медалью окончил Владимирскую гимназию, а в 1860 г. – университет с отличием. Осенью 1861 года Столетов успешно сдал экзамен на звание магистра физики, но защиту докторской диссертации пришлось отложить: летом 1862 года А.Г. Столетов отправляется в заграничную командировку как наиболее достойный и многообещающий кандидат.
За границей Столетов пробыл три года, упорно изучая физику в университетах Гейдельберга, Геттингена и Берлина. Впоследствии Густав Кирхгоф называл Столетова самым талантливым своим учеником.
В конце 1865 г. Столетов возвращается в Россию и начинает деятельность преподавателя математической физики и физической географии в Московском университете. В мае 1869 г. А.Г. Столетов блестяще защитил магистерскую диссертацию, посвящённую проблеме «общей задачи электростатики», и был утверждён в звании доцента.
Столетов создал собственную физическую лабораторию при университете и физический кружок – прообраз школы Столетова.
В 1874 году его приглашают на торжества по поводу открытия физической лаборатории при Кембриджском университете, а в 1881 г. он представляет российскую науку на I Всемирном конгрессе электриков в Париже. На конгрессе Столетов делает доклад о результатах своих исследований по определению коэффициентов пропорциональности между электростатическими и электромагнитными единицами. По его предложению была утверждена единица электрического сопротивления – ом, а также эталон сопротивления.
В 1888 г. Столетов начинает исследование фотоэффекта, открытого за год до этого Герцем. Двухлетние исследования принесли учёному мировую известность.
А. Г. Столетов умер 16 (28) мая 1896 года.