Презентация к уроку. Физика 11 класс. Фотоэффект и его законы.

Фотоэффект и его законы.

Что изучает квантовая физика? Что не смогла объяснить электродинамика Максвелла? Какой выход из создавшегося противоречия между теорией и опытом по объяснению теплового (электромагнитного) излучения предложил Макс Планк? Объясните причину нагревания вещества при поглощении света с энергетической точки зрения.

Благодаря этой рекламе сайт может продолжать свое существование, спасибо за просмотр.

Свет излучается и поглощается отдельными порциями – квантами. Энергия E каждого кванта пропорциональна частоте излучения: E = hν Здесь h – постоянная Планка, равная h = 6,63·10–34 Дж·с. Предположение Планка означало, что законы классической физики неприменимы к явлениям микромира. Построенная Планком теория теплового излучения превосходно согласовалась с экспериментом.

Планк Макс Карл Эрнст Людвиг (23.04.1858 — 03.10.1947) выдающийся немецкий физик, основоположник квантовой теории.

Явление фотоэффекта экспериментально доказывает квантовую природу света. Классическая волновая теория света оказалась неспособной объяснить закономерности этого явления. Фотоэффект был открыт Г. Герцем (1887 г.) Герц Генрих Рудольф (22.02.1857 – 1.01.1894) выдающийся немецкий физик.

Фотоэффектом называют вырывание электронов из вещества под действием света. Опыт Герца: К электрометру присоединена цинковая пластинка. Если зарядить пластинку положительно, то ее освещение, напр. эл. дугой, не влияет на быстроту разрядки электрометра. Но если пластину зарядить отрицательно, то пластина разрядиться очень быстро.

Большой вклад в изучение законов фотоэффекта внес русский физик А.Г. Столетов. Столетов Александр Григорьевич (10.08.1839 – 4.05.1896) выдающийся русский физик.

Рисунок 1. Схема экспериментальной установки для изучения фотоэффекта.

Фотоэффект

Рисунок 2. Зависимость силы фототока от приложенного напряжения.

Если между фотокатодом и анодом вакуумного фотоэлемента создать электрическое поле, тормозящее движение электронов к аноду, то при некотором значении задерживающего напряжения Uз анодный ток прекращается. Величина Uз определяется соотношением:

Рисунок 3. Зависимость запирающего потенциала от частоты падающего света.

Законы фотоэффекта: Количество электронов, вырываемых светом с поверхности металла в секунду, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности. Если частота света меньше некоторой определенной для данного вещества минимальной частоты νmin, то фотоэффект не происходит («красная граница фотоэффекта»)

Объясните наличие отличной от нуля силы фототока при U=0. Почему при некотором напряжении фототок перестает расти? Как можно увеличить силу фототока насыщения? Почему фототок не сразу достигает нулевого значения в случае приложения обратного напряжения? Одинаковую ли работу совершает электрическое поле электромагнитной световой волны при вырывании электронов из разных металлов? Если неодинаковую, то почему? Что понимают под работой выхода электрона из металла?

Таблица. Работа выхода электронов из металлов. Металл W, эВ Алюминий 4,25 Вольфрам 4,54 Железо 4,31 Медь 4,4 Никель 4,5 Олово 4,39 Платина 5,32 Ртуть 4,52 Серебро 4,3 Цинк 4,24

ЗАДАЧА 1: Четырех учеников попросили нарисовать общий вид графика зависимости максимальной энергии Е электронов, вылетевших из пластины в результате фотоэффекта, от интенсивности падающего света. Какой из приведенных рисунков выполнен правильно?

ЗАДАЧА 2: Фотоэлемент освещают светом определенной частоты и интенсивности. На рисунке представлен график зависимости силы фототока фотоэлемента от приложенного к нему напряжения. В случае увеличения частоты без изменения интенсивности падающего света график изменится. На каком из приведенных рисунков правильно отмечено изменение данного графика?

ЗАДАЧА 3: Фотоэлемент освещают светом определенной частоты и интенсивности. На рисунке представлен график зависимости силы фототока фотоэлемента от приложенного к нему напряжения. В случае увеличения интенсивности падающего света график изменится. На каком из приведенных рисунков правильно отмечено изменение данного графика?