Фотоэффект. Применение фотоэффекта

Тема урока

Фотоэффект. Применение фотоэффекта

Каждый век, приобретая новые идеи, приобретает и новые глаза.

Генрих Гейне

Квантовая физика – это раздел теоретической физики изучающий поведение вещества и энергии на атомном и субатомном уровне.

Квантовая механика - современная теория движения и взаимодействия микрочастиц.

Ответьте на вопросы

1. В чем состоит гипотеза Планка?

2. Что такое фотоэффект?

3. Что такое фотоэлектроны?

4. В чем отличие внешнего фотоэффекта от внутреннего?

5. От чего зависит количество фотоэлектронов выбиваемых светом?

6. От чего зависит скорость вырванных из вещества фотоэлектронов?

7. При каком условии возникает фотоэффект для данного вещества?

8. Что называется работой выхода?

9. Как формула Эйнштейна объясняет законы фотоэффекта?

Гипотеза Планка

Атомы излучают энергию не непрерывно, а отдельными порциями – квантами световой энергии

Е = nh ν

Постоянная Планка - основная константа квантовой теории, коэффициент, связывающий величину энергии кванта электромагнитного излучения с его частотой, так же как и вообще величину кванта энергии любой линейной колебательной физической системы с её частотой

h= 6,63 · Дж· с

Фотоэффект – явление взаимодействия электромагнитного излучения с веществом, в результате которого энергия излучения передается электронам вещества

Внешний фотоэффект – фотоэффект, сопровождающийся вылетом электронов с поверхности вещества

Фотоэлектроны - электроны, вылетающие с поверхности вещества под действием света

Внутренний фотоэффект – фотоэффект, сопровождающийся увеличением концентрации носителей заряда в веществе.

Первый закон фотоэффекта

Сила фототока насыщения, определяемая максимальным числом фотоэлектронов, вырываемых из катода за единицу времени, прямо пропорциональна интенсивности падающего излучения.

Количество электронов, вырываемых из вещества за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой энергии световой волны.

Фототок – электрический ток, возникающий в цепи под действием падающего ультрафиолетового излучения, при отсутствии напряжения между электродами.

Второй закон фотоэффекта

Максимальная кинетическая энергия выбиваемых светом электронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его энергии

Третий закон фотоэффекта

Для каждого вещества существует минимальная частота света, ниже которой фотоэффект не наблюдается

= =

Минимальная частота и соответствующая ей максимальная длина световой волны называется красной границей фотоэффекта

Формула Эйнштейна для фотоэффекта

E =

Сообщение электрону кинетической энергии

Совершение работы по вырыванию электрона из вещества

Энергия поглощенного фотона

Е=h ν

идет

и

=

+

1 закон фотоэффекта. Один фотон энергией Е=hν выбивает один электрон, чем больше фотонов, тем больше энергия светового луча, тем больше количество фотоэлектронов.

2 закон фотоэффекта. = h ν-

3 закон фотоэффекта. h

Фотон – это квант электромагнитного излучения

Свойства фотона:

• Электрически нейтральная частица
• Движется со скоростью света
• Не имеет массы покоя
• Обладает энергией Е = nh ν
• Обладает импульсом p=

Ответьте на вопросы

2

3

1 уровень

1

4

6

5

2 уровень

9

8

7

3 уровень

Вопрос 1

Как изменится количество фотоэлектронов при увеличении частоты света в 4 раза, при постоянной освещённости?

Ответ

Не изменится

Потому что, количество электронов, вырываемых из вещества за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой энергии световой волны (1 закон фотоэффекта) и не зависит от частоты света.

Вопрос 2

Как изменится кинетическая энергия фотоэлектронов при увеличении частоты света в 2 раза и интенсивности в 5 раз?

Ответ

Увеличится в 2 раза

Максимальная кинетическая энергия выбиваемых светом электронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его энергии

(2 закон фотоэффекта)

Вопрос 3

Какой фотоэффект используется в вакуумных фотоэлементах?

Ответ

Внешний фотоэффект – это явление вырывания электронов из металла под действием света. Это явление применяется в вакуумных фотоэлементах.

Вопрос 4

Цинковая пластинка заряжена положительно. Как изменится заряд в результате фотоэффекта?

Ответ

Заряд не изменится

При положительном заряде пластины, вырванные светом электроны притягиваются к пластине.

Ответ

Катод

Вопрос 5

Какой электрод освещают в вакуумном фотоэлементе для возникновения фотоэффекта?

Вопрос 6

На незаряженную металлическую пластину падают рентгеновские лучи. Как изменится заряд пластины?

Ответ

Станет положительным

При падении на металлическую пластину рентгеновских лучей возникает внешний фотоэффект - вырывание электронов из металла.

Так как первоначально пластина была незаряженная, то при облучении рентгеновскими лучами пластина заряжается положительно.

Вопрос 7

Длина волны фиолетового света 400 нм, а желтого 600 нм.

Фотоны, какого света имеют большую энергию?

Ответ

Фиолетового света

Дано: СИ Решение

= 400 нм 4· Е=h

= 600 нм 6· ν=

С= 3· м/с Е=h·

h= 6,63· Дж· с 5,25·

Е=? 3,5·

Вопрос 8

Энергия фотона 5 эВ, работа выхода 2 эВ.

Определите кинетическую энергию фотоэлектрона.

Ответ

3 эВ

Дано: Решение

Е= 5 эВ E=

= E-

=? = 3 эВ

Вопрос 9

У какого вещества больше длина волны красной границы фотоэффекта, серебра или цинка?

Ответ

Цинка

Красная граница фотоэффекта

=

=

Чем больше работа выхода, тем меньше длина волны

Домашняя задача

Определите кинетическую энергию фотоэлектронов, вылетающих из калия при его освещении лучами частотой 8,7·Гц.

• Что нового вы узнали сегодня на уроке?

2) Что бы вы хотели еще узнать о фотоэффекте?

3) Что вам особенно запомнилось? Почему?