Презентация на тему "Законы фотоэффекта" 11 класс

Содержание

• 
  Слайд 1

  Законы фотоэффекта

  Упхоева Галина Федоровна, учитель физики МБОУ Аларская СОШ

• 
  Слайд 2

  Корпускулярно-волновой дуализм – двойственность природы света:

  при распространении свет- электромагнитная волна (с=300000 км/с, поперечность световых волн, явления интерференции и дифракции света) при взаимодействии с веществом эл/м излучение ведет себя как поток особых частиц – фотонов (фотоэффект, эффект Комптона, фотохимические реакции, давление света)

• 
  Слайд 3
  

  Анализ трудностей электродинамики Максвелла при объяснении законов теплового излучения:

  Объясняет излучение макроскопическими излучателями – антеннами электромагнитных волн с большой длиной волны; Неспособна объяснить излучение коротких электромагнитных волн микроскопическими излучателями – атомами и молекулами.

• 
  Слайд 4

  Квантовая физика

  Раздел современной физики, в котором изучаются свойства строения атомов и молекул, движение и взаимодействие микрочастиц.

• 
  Слайд 5

  Выход из указанной трудности был найден М. Планком в 1900 г:

  Энергия атомов может меняться отдельными порциями – квантами; Если собственная частота атома , то его энергия может измениться лишь скачком на величину,равную или кратную Е= h;

• 
  Слайд 6

  Идея А. Эйнштейна (1905 г):

  Само излучение состоит из отдельных порций – квантов излучения (названных впоследствии фотонами); Применил к объяснению ряда явлений, в том числе и к фотоэффекту; За эту работу он был удостоен Нобелевской премии.

• 
  Слайд 7
  

  Существуют ли экспериментальные основания для утверждения о дискретной структуре излучения, в частности о том, что энергия кванта излучения Е= h?

  Таким основанием служит явление фотоэффекта, открытое А.Г. Столетовым

• 
  Слайд 8

  Фотоэффект

  Явление вырывания электронов из металла под действием света

• 
  Слайд 9
  

  Под действием света разряжаются только отрицательно заряженные металлы. Разряд начинается одновременно с началом освещения => фотоэффект безынерционен. Зависит от рода освещаемого металла. Скорость разряда зависит от падающей за единицу времени световой энергии

• 
  Слайд 10

  ..\..\Рабочийстол\ОткрытаяФизика 1.1

• 
  Слайд 11

  Первый закон:

  Фототок насыщения прямо пропорционален интенсивности излучения, падающего на катод (т.е. интенсивности поглощенной световой волны); I ∆q Ne ∆t ∆t => I~P N ~ P

• 
  Слайд 12
  

  Чтобы ток стал равным 0, необходимо подать напряжение противоположного знака- запирающее напряжение

• 
  Слайд 13
  

  По величине тормозящего поля можно определить максимальное значение скорости фотоэлектронов:

• 
  Слайд 14

  Второй закон:

  Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от интенсивности света.

• 
  Слайд 15

  Третий закон:

  Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т.е. наименьшая частота min , при которой еще возможен фотоэффект; При всех 

• 
  Слайд 16

  «Красная граница»?

  Красный свет лежит в области меньших частот, чем синий или фиолетовый, а «красная граница» все же ближе к красному участку, чем все другие частоты, вызывающие фотоэффект; Квант энергии, соответствующий волне с малой частотой, может оказаться меньше энергии, необходимой для вырывания фотоэлектрона из катода «красная граница» может, в зависимости от вещества катода, находиться в любой области спектра (н-р, для цинка – в ультрафиолетовой)

• 
  Слайд 17

  Расчет энергии кванта излучения для некоторых частот (длин волн):

  Инфракрасного (λ=3 мкм; Красного (λ=600 нм); Ультрафиолетового (λ=300 нм); Рентгеновского (λ=03 нм).

• 
  Слайд 18

  Работа выхода электрона:

  При выходе электрона из металла в нем образуется индуцированный положительный заряд, он притягивает электрон к металлу; Электроны могут выйти из металла и удалиться от его поверхности на малые расстояния; над металлом создается тонкий отрицательно заряженный электронный слой, который вместе с положительными ионами поверхности металла образует своеобразный заряженный конденсатор, поле которого препятствует выходу новых электронов.

• 
  Слайд 19
  

  Для вырывания электрона из металла нужно совершить работу против сил, препятствующих выходу электронов из поверхности тела. Минимальная дополнительная энергия, которую надо сообщить электрону для его удаления с поверхности тела в вакуум, называется работой выхода. Работа выхода для различных веществ неодинакова и зависит от чистоты поверхности.

• 
  Слайд 20

  Основная идея элементарного фотоэффекта:

  За счет действия одного кванта излучения из катода вырывается каждый электрон и сообщается кинетическая энергия:h=Aв+mvm²/2 Квант энергии, соответствующей длине волны с малой частотой, может оказаться меньше энергии, необходимой для вырывания фотоэлектрона из катода.

• 
  Слайд 21

  Объяснение законов фотоэффекта:

  Число фотоэлектронов должно быть ~ числу квантов излучения, а не равно, потому что часть квантов поглощается кристаллической решеткой, и их энергия переходит во внутреннюю энергию металла. Формула Эйнштейна определяет максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов, вылетающих с поверхности катода. Электроны же, вырываемые изнутри металла, могут потерять часть энергии, и их скорость окажется меньше максимальной. Фотоэффект могут вызвать лишь кванты, энергия которых не меньше работы выхода, т.е. h≥A=>=_hλ=c_A

• 
  Слайд 22

  Применение фотоэффекта:

  Внешний (вакуумный и газонаполненные фотоэлементы в схемах световой сигнализации, для воспроизведения звука на фотопленке); Внутренний фотоэффект (фоторезистор: «солнечные батареи» на космических кораблях, фотоэкспонометры, люксметры)

• 
  Слайд 23

  Механизм внутреннего фотоэффекта:

  При попадании излучения внутрь вещества происходят два явления: Одни кванты излучения, поглощаясь атомами, увеличивают кинетическую энергию их движения, поэтому вещество нагревается. Другие кванты излучения, поглощаясь атомами, производят фотоионизацию, в результате чего в веществе образуются дополнительные носители заряда - электроны проводимости и дырки, что приводит к увеличению электрической проводимости. В отличие от внешнего фотоэффекта здесь фотоэлектроны не выходят за пределы п/п, а накапливаются между узлами кристаллической решетки. Электроны и дырки в п/п при встрече рекомбинируют и для того, чтобы сила тока в нем оставалась постоянной, п/п непрерывно облучают источником излучения.

• 
  Слайд 24
  
• 
  Слайд 25
  

  На явлении внутреннего фотоэффекта основано действие вентильных фотоэлементов. Это устройство, в котором энергия световой волны превращается в энергию электрического тока. Такие источники тока используют в солнечных батареях, устанавливаемых на всех космических кораблях. Вентильные фотоэлементы являются основной частью люксметров – приборов для измерения освещенности, а так же фотоэкспонометров.

• 
  Слайд 26

  Применение фотоэффекта

• 
  Слайд 27
  
• 
  Слайд 28
  
• 
  Слайд 29
  
• 
  Слайд 30
  

  ..\Тест квант физика.doc

• 
  Слайд 31

  Решите задачи:

  На металлическую пластину с работой выхода А = 2 эВ падает излучение, имеющее три частоты различной интенсивности. Определите максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов. 2 4 6 8 10 , 10 Гц I 14

• 
  Слайд 32
  

  Фотокатод облучают светом с длиной волны λ=300 нм. Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода λкр=450 нм. Какое напряжение U нужно создать между анодом и катодом, чтобы фототок прекратился? При облучении катода светом с длиной волны λ=300 нм фототок прекращается, когда напряжение между анодом и катодом U=1,4 В. Определите красную границу фотоэффекта λкр для вещества фотокатода.

• 
  Слайд 33
  

  Фотокатод, покрытый кальцием (работа выхода А=4,42*10-19Дж), освещается светом с длиной волны λ=300 нм. Вылетевшие из катода электроны попадают в однородное магнитное поле с индукцией 8,3 * 1о – 4 Тл перпендикулярно линиям индукции этого поля. Рассчитайте максимальный радиус окружности R, по которой движутся электроны. В вакууме находятся два покрытых кальцием электрода, к которым подключен конденсатор емкостью С=8000 пФ. При длительном освещении катода светом фототок, возникший вначале, прекращается, а на конденсаторе появляется заряд q=11*10-9Кл. работа выхода электронов из кальция А=4,42*10-19 Дж. Определите длину волны λ света, освещающего катод.