Конспект урока

Решение задач по теме «Фотоэффект»

Задачи:

обучающая: научить решать задачи различной сложности на фотоэффект;

развивающая: развивать логику и творческое мышление, формировать навыки исследовательской деятельности; развивать возможность работать в группе

воспитывающая: воспитывать добросовестное отношение к предмету.

Оборудование : компьютер, проектор, экран.

План урока.

1.Организационный момент. (Учащиеся формулируют цель урока.)

2.Краткое повторение теории по фотоэффекту.

3. Решение задач.

4. Задание на дом.

5. Итоги урока.

1. Сопоставить тексты столбцов:

ПРОВЕРЬ СЕБЯ
			Электрон, вырванный светом из катода
	Фотоэлектрон		Максимальное значение фототока
	Фототок насыщения		Минимальная частота света, ниже которой фотоэффект не наблюдается
	Задерживающее напряжение		Движение вырванных светом из катода электронов
	Красная граница фотоэффекта		Минимальная работа, которую нужно совершить для выхода электрона из вещества
	Работа выхода		Напряжение, при котором величина фототока равна нулю

2. Разбор алгоритма применения уравнения Эйнштейна для фотоэффекта к решению задач

1. Фотоэффект описывается уравнением Эйнштейна:

в котором - - энергия светового кванта (фотона),

Работа выхода электрона из металла,

Кинетическая энергия фотоэлектрона.

2. Нахождение энергии фотона.

2.1. Если в задаче приводится значение длины волны, используйте формулу связи длины волны и скорости её распространения с частотой .

2.2. Энергию одного фотона можно найти, зная энергию излучения:

где N – число фотонов.

2.3. Энергия фотона связана с собственными характеристиками фотона как световой частицы. Формула связи импульса и энергии фотона:

3. Нахождение работы выхода электрона из металла.

Значение работы выхода электрона может быть определено:

3.1. с помощью справочной таблицы «Работа выхода электрона из металла», если известен металл и нет усложняющих нахождение работы выхода величин.

3.2. через значение красной границы фотоэффекта для данного металла в данном состоянии .

4. Поведение фотоэлектрона после вылета из металла может быть описано из следующих соображений:

4.1. В задерживающем однородном электрическом поле, согласно теореме о кинетической энергии, изменение кинетической энергии фотоэлектрона равно работе сил поля , т. е.

4.2. Следует помнить, что движение фотоэлектронов вдоль силовых линий однородного электрического поля – движение с постоянным ускорением .

4.3. Если фотоэлектроны попадают в однородное магнитное поле, то в зависимости от угла между вектором скорости и вектором магнитной индукции они движутся прямолинейно (= 0º, = 180º), по окружности (= 90º) или по спирали (90º 0º).

Например, при = 90º фотоэлектрон движется под действием силы Лоренца с ускорением по окружности радиуса , при этом период обращения фотоэлектрона равен

3. Решение задач в группах с последующей защитой решения

Задачи для решения в группах:

I . Условия возникновения фотоэффекта.

II . Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.

Уровень А.

Какой энергией обладают электроны, вырванные из оксида бария светом с длиной волны 600 нм?

Найдите частоту света, вызывающего фотоэффект в серебре, если максимальная скорость фотоэлектронов 600 км/с.

Уровень В.

Уровень С.

4. Домашнее задание: необходимо выбрать задачи по данной теме в материалах ЕГЭ, составить алгоритм их решения и оформить решение в виде презентации.

Список литературы

1. Мякишев Г.Я. Физика: Учебник для 11 кл. общеобразовательных учреждений – М.: Просвещение, 2012.-399 с.

2. Ханнанов Н.К., Г.Г. Никифоров, В.А. Орлов Единый государственный экзамен 2015. Физика. Сборник заданий / Москва: Эксмо, 2014.- 240с./

3. Н.И. Зорин ЕГЭ 2015 Физика. Решение задач. / Москва: Эксмо, 2014.- 320с./

4. Интернет ресурсы http :// www . ege . ru http :// fipi . ru

Задачи для подготовки к ЕГЭ по теме «Фотоэффект»

Задачи типа В (нужно решить на черновике и правильно оформить ответ) задачи типа С (требуют подробного развернутого решения)

В1. При облучении катода светом с частотой 1,2 1015Гц фототок прекращается при приложении между катодом и анодом напряжения 1,65В. Чему равна частота соответствующая красной границе фотоэффекта для вещества катода? Полученный числовой ответ умножьте на 10 -13 , затем округлите до целых и запишите в бланк ответов.

В2. На рисунке представлен спектр излучения натрия. Цифры на числовой оси - длины волн в нм (10 - 9 м . )Оцените частоту фотонов, составляющих излучение, зафиксированное в приведенном спектре. Ответ округлите до двух значащих цифр, умножьте на 10 -13 и запишите в бланк ответов.

В3. Фотокатод, покрытый кальцием (работа выхода А = 4,42 1О 19 Дж), освещается светом частотой равной 2 IО 15 Гц. Вылетевшие из катода электроны попадают в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции этого поля и движутся по окружности, у которой максимальный радиус 10 мм. Чему равна индукция магнитного поля В? Ответ выразите в миллитеслах и округлите до одного знака после запятой.(Ответ: 0,8 Тл)

В4. При облучении металлической пластинки фотоэффект имеет место только в том случае, если импульс р падающих на нее фотонов превышает 3,6 10 - 27 кг м/с. С какой скоростью будут покидать пластинку электроны, если облучать ее светом, частота которого вдвое больше? Числовой ответ выразите в км/с и округлите до целых.

С1. Фотокатод облучают светом, длина волны которого 300 нм. Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода400 нм. Какое напряжение U нужно приложить между анодом и катодом, чтобы фототок прекратился?

С2. В вакууме находятся два покрытых кальцием электрода, к которым подключен конденсатор емкостью С 1 = 10 000 пФ. При длительном освещении катода светом фототок, возникший вначале, прекращается, а на конденсаторе появляется заряд q = 10 -8 Кл. Работа выхода электронов из кальция А = 4,42 10 -19 Дж. Определите длину волны света, освещающего катод.

С3. Для разгона космических аппаратов и коррекции их орбит предложено использовать солнечный парус - скрепленный с аппаратом легкий экран большой площади из тонкой пленки, которая зеркально отражает солнечный свет. Чему равно добавочное изменение скорости космического аппарата массой 1000 кг (включая массу паруса) за 24 часа, если размеры паруса 200 м х 200 м? Мощность W солнечного излучения, падающего на 1 м 2 поверхности, перпендикулярной солнечным лучам, составляет 1370 Вт/м 2 .

В5.Фотоны, имеющие энергию 6 эВ, выбивают электроны с поверхности металла. Работа выхода электронов из металла равна 5,7 эВ. Какой импульс приобретает электрон при вылете с поверхности металла? Числовой ответ умножьте на 10 25 и внесите в бланк ответов, округлив до целых.

С4. Чему равна длина волны, соответствующая красной границе фотоэффекта, если при облучении металлической пластинки светом длиной волныλ = 3,3. 10 -7 м максимальная скорость выбиваемых электронов составляет 800 км/с?

С5. Фотоэффект у данного металла начинается при частоте излучения= 6 10 14 Гц. Найдите частоту падающего света, если вылетающие с поверхности металла фотоэлектроны полностью задерживаются сеткой, потенциал которой относительно металла составляет U = 4 B

С4(2003г

С4(2003г) При облучении металла светом с длиной волны 245 нм наблюдается фотоэффект. Работа выхода электрона из металла равна 2,4 эВ. Рассчитайте величину напряжения, которое нужно приложить к металлу, чтобы уменьшить максимальную скорость вылетающих фотоэлектронов в 2 раза.

Задача С5(2005)

Фотоны, имеющие энергию 5 эВ, выбивают электроны с поверхности металла. Работа выхода электронов из металла равна 4,7 эВ. Какой импульс приобретает электрон при вылете с поверхности металла?

С5 (2007)

Фотокатод, покрытый кальцием (работа выхода4,42 × 10 –19 Дж), освещается светом с длиной волны 300 нм. Вылетевшие из катода электроны попадают в однородное магнитное поле с индукцией8,3 × 10 –4 Тл перпендикулярно линиям индукции этого поля. Каков максимальный радиус окружности, по которой движутся электроны?

Тема урока : Решение задач по теме «Фотоэффект»

Тип урока : Урок – практикум

Цели:

Отработка навыка решения задач разного типа и уровня в соответствии с материалами ЕГЭ

Задачи:

обучающая : закрепить умение решать задачи по теме, научить решать задачи повышенной сложности на фотоэффект;

развивающая : продолжить формирование умения анализировать, обобщать, применять полученные знания при решении задач (качественных, графических, расчетных), умения работать в группе, развитие самостоятельности.

воспитывающая : воспитывать внимание, чувство ответственности,

воспитывать добросовестное отношение к предмету.

Оборудование : компьютер, проектор, интерактивная доска, раздаточный материал

План урока:

Орг момент.

Проверка домашнего задания.

Решение задач части А,В,С ЕГЭ

Релаксация

Подведение итогов. Дом. Задание.

Рефлексия

1.Организационный момент

2..Сопоставить тексты столбцов:

Уровень А.

Какой энергией обладают электроны, вырванные из оксида бария светом с длиной волны 600 нм?

Найдите частоту света, вызывающего фотоэффект в серебре, если максимальная скорость фотоэлектронов 600 км/с.

Уровень В.

Уровень С.

Задачи для работы в группах

Группа А

При освещении поверхности металла светом с частотой 5·10 14 Гц освобождаются фотоэлектроны. Какова работа выхода фотоэлектронов из металла при максимальной кинетической энергии электронов 1,2 эВ?

Задачи для работы в группах

Группа В

Работа выхода электрона из бария равна 3,9·10 -19 Дж. Скорость фотоэлектронов 3·10 5 м/с. Определить длину световой волны и красную границу фотоэффекта.

Задачи для работы в группах

Группа С

В явлении фотоэффекта электроны, вырванные с поверхности металла излучением частотой 2·10 15 Гц, полностью задерживаются тормозящим полем при напряжении 7 В, а при частоте 4·10 15 Гц – при напряжении 15 В. По этим данным вычислите постоянную Планка.

5. Подведение итогов. Домашняя работа:

Домашние задачи

Найти частоту света, вырывающего из металла электроны, которые полностью задерживаются разностью потенциалов 3 В. Красная граница фотоэффекта для данного металла 6·10 14 Гц.

Красная граница фотоэффекта для некоторого металла равна 0,5 мкм. При какой частоте падающего света оторвавшиеся с его поверхности электроны будут полностью задерживаться потенциалом в 3 B

Энергия фотона равна кинетической энергии электрона, имевшего начальную скорость 106 м/с и ускорение разностью потенциалов 4 B. Найти длину волны фотона.

(С6) В вакууме находятся две покрытые кальцием пластинки, к которым подключен конденсатор емкостью С=8000пФ. При длительном освещении одной из пластинок светом фототок, возникший вначале, прекращается, а на конденсаторе появляется заряд q=11·10 -9 Кл. Работа выхода электронов из кальция А=4,42·10 -19 Дж. Определите длину волны света, освещающего пластинку?

6.Рефлексия: заполните опросники, которые лежат у вас на партах.

Отметьте знаком «+» утверждения, с которыми вы согласны и знаком «-», с которыми не согласны:

Я сегодня узнал много нового;

Мне было на уроке интересно;

Мне было скучно;

Кое-что было непонятно, но я смогу разобраться, когда прочитаю учебник;

Не все пока понятно, потребуется помощь учителя

Я ничего не понял;