ЕЛЕКТРОДИНАМІКА
Хвильова й квантова оптика
УРОК 9/46
Тема. Застосування фотоефекту
Мета уроку: закріпити знання учнів про закони фотоефекту під час розв’язання конкретних завдань; ознайомити їх із практичним застосуванням явища фотоефекту.
Тип уроку: урок закріплення знань.
ПЛАН УРОКУ
Контроль знань | 3 хв. | 1. Гіпотеза Планка. 2. Явище фотоефекту. 3. Закони фотоефекту |
Демонстрації | 5 хв. | Відео-фрагменти |
Вивчення нового матеріалу | 27 хв. | 1. Застосування фотоефекту. 2. Розв’язування задач |
Закріплення вивченого матеріалу | 10 хв. | 1. Навчаємося розв’язувати задачі. 2. Контрольні питання |
ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
1. Застосування фотоефекту
Явище фотоефекту широко застосовують у науці й техніці: воно дозволяє здійснити безпосереднє перетворення енергії світла в електричну енергію. Прилади, в основі принципу дії яких лежить явище фотоефекту, називають фотоелементами.
Фотоелементи, що використовують зовнішній фотоефект, перетворюють в електричну енергію лише незначну частину енергії випромінювання. Тому джерела електроенергії їх не використовують, зате широко застосовують у різних схемах автоматики для керування електричними колами за допомогою світлових пучків.
За допомогою фотоелементів здійснюється відтворення звуку, записаного на кіноплівці, а так само передання рухомих зображень (телебачення).
В аеронавігації, у військовій справі широко застосовують фотоелементи, чутливі до інфрачервоних променів. Інфрачервоні промені невидимі, хмари й туман для них прозорі.
З явищем фотоефекту пов’язані фотохімічні процеси, що протікають під дією світла у фотографічних матеріалах.
2. Розв’язування задач
1). Коли довжину хвилі випромінювання, що падає на катод фотоелемента, зменшили від?1 = 500 нм до?2 = 400 нм, максимальна швидкість фотоелектронів збільшилася в 2 рази. Визначте червону границю фотоефекту? mах для цього катода.
Розв’язання
Після зміни довжини хвилі випромінювання максимальна кінетична енергія фотоелектронів збільшилася в 4 рази. Відповідно до рівняння Ейнштейна для фотоефекту
Виключаючи із цих рівнянь Еk1, знайдемо 
Оскільки 
одержуємо 
Перевіривши одиниці величин і підставивши числові значення, знаходимо червону границю фотоефекту: 545 нм.
2. На рисунку наведено графік залежності затримувальної напруги від частоти електромагнітного випромінювання, що діє на катод вакуумного фотоелемента. Яка затримувальна напруга відповідає точці А на графіку?
(Відповідь: 1,25 В.)
3. На рисунку показана вольт-амперна характеристика вакуумного фотоелемента. На його катод діє світло, довжина хвилі якого 450 нм. Знайдіть червону границю фотоефекту для цього катода. (Відповідь: 0,55 мкм)
4. Якою найменшою напругою повністю утримуються електрони, вирвані із вольфрамової пластинки ультрафіолетовими променями, довжина хвилі яких 0,1 мкм? Робота виходу для вольфраму 4,5 еВ. (Відповідь: 8 В.)
5. Робота виходу електронів з калію дорівнює 2,25 еВ. З якою швидкістю вилітають електрони з калію, якщо його освітили монохроматичним світлом, довжина хвилі якого 365 нм?
(Відповідь: 6,4-105 м/с.)
6. Визначте сталу Планка, якщо зі збільшенням частоти електромагнітного випромінювання в процесі фотоефекту на 1,21-1011 кГц затримувальний потенціал збільшився на 0,5 В. (Відповідь: 6,61-10-34 Дж-с)
Дуже часто для вимірювання енергії заряджених частинок в атомній і ядерній фізиці застосовують одиницю, яка має назву електрон-вольт:
O 7 електрон-вольт (1 ев) – це енергія, яку здобуває частинка із зарядом, що дорівнює заряду електрона (q0 = 1,6-10-34 Кл) під час проходження різниці потенціалів в 1 В.
Домашнє завдання
1. Підр.: § 26 (п. 3).
2. 3б.:
Рів2 № 15.16; 15.17; 15.21; 15.22.
Рів3 № 15.36; 15.37.
3. Д: підготуватися до самостійної роботи № 11.
(1 votes, average: 5,00 out of 5)