Законы фотоэффекта
Литература

Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Физика 11. М.: Просвещение, 2004.

Цели урока

Вывести законы фотоэффекта на основании проведенного компьютерного эксперимента.

Ввести понятие фотоэффекта и рассказать об опыте Герца по наблюдению фотоэффекта лучше на предыдущем уроке. Если по текущему планированию это не удается, необходимо спланировать время проведения работы таким образом, чтобы этот материал дать учащимся перед работой с моделью.

Перед началом работы учащихся с моделью, учитель рассказывает об установке, с помощью которой можно изучить законы фотоэффекта. Для этого можно использовать либо саму модель, либо плакат. После этого перед учащимися ставится задача: повторить исследования Столетова с помощью компьютерной модели и самим вывести законы фотоэффекта.

№ п/п Этапы урока Время, мин Приемы и методы
1 Организационный момент 2
2 Комментарий к выполнению работы 3
3 Изучение нового материала с помощью компьютерной модели «Фотоэффект» 39 Работа с рабочим листом и моделью
4 Объяснение домашнего задания 1

 

Домашнее задание: § 88.

 

Модель 1. Фотоэффект

Рабочий лист к уроку

Примерные ответы
Модель «Фотоэффект»

ФИО, класс___________________________________________________

1.

Что называется фотоэффектом?

Ответ: фотоэффектом называют вырывание электронов из вещества под действием света.

2.

Установите на компьютерной модели минимальную длину волны, напряжение равное 3 В. Изменяя мощность осветителя от 0 до максимального значения, пронаблюдайте, что происходит с максимальной силой тока в цепи. Заполните таблицу.

P, мВт
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
I, мА
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
3.

Максимальная сила тока в цепи, не изменяющаяся с увеличением напряжения, называется током насыщения. Постройте график зависимости тока насыщения от мощности источника света.

4.

Сделайте вывод о зависимости максимальной силы тока от поглощаемой энергии световой волны (мощности светового потока).

Ответ: максимальная сила тока (ток насыщения) прямо пропорциональна поглощаемой энергии световой волны (мощности светового потока).

5.

По определению сила тока I = Δq / t, т. к. электрический ток в цепи образуется электронами, то Δq = Ne. На основании этого и предыдущего пункта сделайте вывод о зависимости количества электронов, вырываемых светом с поверхности металла за 1 с.

Ответ: количество электронов, вырываемых светом с поверхности металла за 1 с прямо пропорционально поглощаемой энергии световой волны (мощности светового потока).

6.

Выставьте максимальную мощность источника света, минимальную длину волны и напряжение равное 0. Будет ли в цепи протекать электрический ток?

Ответ: да, в цепи будет протекать ток.

7.

Что нужно сделать, чтобы сила тока в цепи стала равна нулю?

Ответ: изменить полярность блока питания и подать соответствующее напряжение.

8.

При каком напряжении сила тока будет равна нулю? Напряжение, при котором фототок прекращается, называется задерживающим напряжением.

Ответ: –1,3 В.

9.

Обозначьте знаки зарядов на электродах. Нарисуйте силовые линии электрического поля. Нарисуйте вектор электрической силы, действующей на электрон со стороны электрического поля.

10.

В результате действия электрического поля, электроны, вылетевшие из металла со скоростью υ останавливаются. Чему равно изменение кинетической энергии электронов?

Ответ: изменение кинетической энергии электронов 

11.

Чему равна работа электрического поля?

Ответ: работа электрического поля равна произведению заряда на напряжение A = eU.

12.

Пользуясь теоремой о кинетической энергии, запишите, как максимальная кинетическая энергия электронов связана с задерживающим напряжением.

Ответ: 

13.

Изменяя длину волны, заполните таблицу.

λ, нм 400 500 550 600
ν, ТГц 750 600 545 500
Uз, В
–1,1 –0,5 –0,3 –0,1
14.

Постройте график зависимости кинетической энергии фотоэлектронов от частоты падающего на катод света.

15.

Сделайте вывод о зависимости максимальной кинетической энергии фотоэлектронов от: длины волны света; от частоты света.

Ответ: максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов прямо пропорциональна частоте света.

16. Сравните свои выводы с законами Столетова в ваших учебниках.
17.

При какой максимальной длине волны фотоэффект еще будет наблюдаться?

Ответ: λ = 622 нм.
Эта длина волны называется красной границей фотоэффекта. Она зависит от рода вещества, из которого вырываются фотоэлектроны.