Фотонның энергиясы неге тең

Сабақтың тақырыбы: Фотоэффект тақырыбына есептер шығару.

Сабақтың мақсаты:

білім беру : Фотоэффектінің кванттық теориясына арналған заңдылықтар мен формулаларды талдай отырып, есеп шығаруға үйрету. Теориялық алған білімдерін практикалық түрде қолдануға үйрету.

дамыту: Фотоэффектінің заңдарын еске түсіріп, Эйнштейннің фотоэффект үшін жазған теңдеуінің физикалық мағынасын аша отырып, фотоэффектінің заңдарына, фотонның импульсін, массасын, энергиясын есептеуді үйрету.

тәрбиелеу: табиғат заңдарының жүйелілігін саралай келіп, басты мақсат ғылым жетістігін дұрыс ұғына отырып, оны пайдалана білуге тәрбиелеу. Мысалдар келтіру арқылы, фотоэффектінің қолданылуымен таныстырып, оқушыларды ізденімпаздыққа, мақсатқа жетуге ұмтылуға, ұқыптылыққа, тиянақтылыққа тәрбиелеу.

Көрнекілік құрал жабдықтар: Интерактивті тақта, сурет пен формулалар, үлестірмелі тапсырмалар, ActivOte құралдарымен жұмыс.

Сабақтың түрі: П рактикалық сабақ.

Болжап отырған нәтиже.

оқушы білуі тиіс: фотоэффектінің заңдарын, олардың ғылыми тұжырымдамасын оқи білуге және қолдана алуы тиіс. Фотондар мен оның энергиясы, импульсінің бар болуының ғылыми тұжырымдамасына баға бере алуы тиіс. Теориялық алған білімдерін практикалық түрде қолдануға үйренуі тиіс.

оқушылар үйренуі тиіс: фотоэффектінің заңдарын түрлендіре отырып жаза білуге, фотондар мен оның энергиясы, импульсін пайдаланып есеп шығара білуге тиіс.

Сабақтың жоспары:

Ұйымдастыру кезеңі. (1-2 мин)
Үй тапсырмасын тексеру. (8 мин)
Есептер шығару(20 мин)
Сабақты бекіту (10 мин)
Сабақтың қорытындылау (2 мин)
Оқушылар білімін бағалау. (2 мин)
Үйге тапсырма (1 мин)

І. Ұйымдастыру кезеңі.

Оқушылардың сабаққа дайындығын тексеру мен оны ұйымдастыру/1-2 мин. /

ІІ. Үй тапсырмасын тексеру. (8 мин)

Сұрақ-жауап әдісін пайдалана отырып, өткен сабақты, үй тапсырмасын тексеру.

Фотоэффект деп қандай құбылысты айтамыз?
Фотоэффектінің тәжірибелік заңдарын айтып беріңдер.
Фотон деген не?
Эйнштейнің фотоэффектіге арналған теңдеуі қандай?

Сабақтың барысы:

Фотоэффекттінің тәжірибелік заңдарын еске түсіре отырып, жарықтың корпускулалық қасиетінің дәлелдемесі жарық бөлшектерінің дискреттік қасиетінің Планк идеясы бойынша тасымалдау энергиясының мөлшерін пайдаланып есеп шығаруды бастаймыз.

Фотоэффект дегеніміз не?

Жарықтың әсерінен металдардан электрондардың ұшып шығу құбылысы.

2. Жапқыш кернеу:

eU _ж ;

3. Фотоэффектінің пайда болу шарттарының бірі:

hυ _мин = A _ш

υ _min = немесе λ = ;

3. Фотон дегеніміз- энергиясы болатын элементар бөлшек. Ол бөлшек болғандықтан оның массасы мен импульсі болады.

mc ² = hυ немесе m= Equation. 3 ; p = Equation. 3 = Equation. 3 ;

m ₀ =0

4. Фотоэффект үшін Эйнштейн теңдеуін жазыңдар.

Сабақты бекіту (10 мин)

Тестік тапсырма (15 сұрақ)

ActivOte құралдарымен жұмыс.

Сабақтың қорытындысы: (3 мин)

Не білуіміз керек еді?
Не білдік?
Не үйрендік?
Нені түсінбедік?

Оқушылар білімін бағалау (1 мин)

Үй тапсырмасына берген жауаптары бойынша;
Шығарылған есептер бойынша;
Тестік тапсырма бойынша.

Үйге тапсырма беру: § 6. 4 - 6. 6 Сұрақтарды талдау. Жаттығудың есептерін аяқтау. (1мин. )

Деңгейлік есептер шығару (15 мин)

1Д.

Энергиясы $2, 8*10^{- 19}Дж$ $2, 8*10^{- 19}Дж$ болатын фотонға сәйкес келетін электромагниттік толқынның ұзындығын тап.

E = hν; бұдан, E=h ; λ= = =710 нм.
1Д.

Толқын ұзындығы 720нм қызыл сәуле толық жұтылған кездегі фотонның иммульсі неге тең: (h=6, 62*10 ^-34 Дж. с)

$h\frac{c}{\lambda} = m*c^{2}$ $h\frac{c}{\lambda} = m*c^{2}$ ; $\frac{h}{\lambda} = p$ $\frac{h}{\lambda} = p$ ;

$p = \frac{6, 62*10^{- 34}Дж. с}{720*10^{- 9}} = 0, 009*10^{- 25} = 9, 2*{10^{- 28}}_{\frac{кг*м}{с}}$

1Д . Толық жұтылған кездегі фотондардың иммульсі $3*10^{- 27}н. с$ $3*10^{- 27}н. с$ болатын ультракүлгін сәулесінің толқын ұзындығы қандай? (h = 6, 63 *10 ^-34 Дж. с)

$p = \frac{h}{\lambda}$

$\lambda = \frac{h}{p} = \frac{6, 63\ *10 - 34\ Дж. с}{\ 3*10^{- 27}н. с} = \ 2, 21*10^{- 7}м = 221*10^{- 9}м = 221нм;$

1Д. (қордағы тапсырма)

Электронның тыныштық массасына ( $m_{e} = 9, 1*10^{- 31}кг$ $m_{e} = 9, 1*10^{- 31}кг$ ) тең массаға ие болу үшін, фотонның энергиясы қандай болу керек?( $3*10^{8}м/с$ $3*10^{8}м/с$ )

$E = m_{0}c^{2} = \ 9, 1*10^{- 31}кг*9*10^{16}m^{2}/c^{2} = 81, 9*\ 10^{- 15}Дж = \ 82*\ 10^{- 15}Дж;$

1 Д’

4. Фотоэффекттінің қандай түрлерін білесіңдер? Түсіндір.

Дұрыс жауабының мазмұны:

2 түрі бар: 1. Сыртқы фотоэффект - фотоэлементтер деп аталады. Олпрға -

Фотореле
Люксометрлер
Фотоэлектрлік экспонометрлер т. б. жатады.

2. Ішкі фотоэффект - сәулеленудің әсерінен жартылай өткізгіштегі еркін зарядтардың арту құбылысынан болады. Оларды -

Фоторезисторлар
Вентильді фотоэлемент
Күн батареялары
Сигнал тарату
Локация құралдары ретінде қолданылады.

5. Фотонның импульсі қалай өрнектеледі?

m= ; р= mc = = = ;

2Д.

Энергиясы тыныштық күйден 3, 3В потенциалдар айырмасы арқылы үдетілген электронның кенетикалық энергиясына тең болатын фатонның толқын ұзындығын тап. (h=6, 6*10 ^-34 Дж. с; e=1, 6*10 ^-19 кл. )

E=M; $h\frac{c}{\lambda} = e*U$ $h\frac{c}{\lambda} = e*U$ ;

$\lambda = \frac{h*c}{e*U} = \frac{6, 6*10^{- 34}*3*10^{8}}{1, 6*10^{- 19}кл*3, 3В} = \frac{19, 8*10^{- 26}}{5, 28*10^{- 19}} = 3, 75*10^{- 7}м;$

2Д.

Қызыл түсті сәуле толқын ұзындығы 0, 7*10 ^-6 м үшін фотон массасын тыбыңыз.

(c =3*10 ⁸ м/с; h=6, 63 *10 ^-34 Дж. с)

$E = mc^{2}$ $E = mc^{2}$ ; $mc^{2} = h\vartheta$ $mc^{2} = h\vartheta$ ; $m = \ \frac{h\vartheta}{c^{2}}$ $m = \ \frac{h\vartheta}{c^{2}}$ ;

$E = h\vartheta$ $E = h\vartheta$ ; $mc^{2} = h\frac{c}{\lambda}$ $mc^{2} = h\frac{c}{\lambda}$ ; $m = \ \frac{h}{c\lambda}$ $m = \ \frac{h}{c\lambda}$ ;

$m = \frac{6, 63*10^{- 34}Дж. с}{3*10^{8}м/с*0, 7*10^{- 6}м} = 3, 157*10^{- 36}\ Дж. с;$

$н*м^{2}*с^{2} = \ \frac{кг*м^{2}}{с^{2}}*с^{2};$

$m\ = \ \frac{Дж. с}{\frac{м}{с}*м} = \frac{Дж. с^{2}}{м^{2}} = \frac{кг*\frac{м}{с^{2}}*м*с^{2}}{м^{2}} = кг;$

2Д.

Фотонның массасы электронның тыныштық массасына тең болатын сәуленің толқын ұзындығын табыңыз.

(h = 6, 63*10 ^-34 Дж. с; m = 9, 1*10 ^-31 кг)

$h\vartheta = mc^{2};$ $h\vartheta = mc^{2};$ $mc^{2} = h\frac{c}{\lambda}$ $mc^{2} = h\frac{c}{\lambda}$ ; $m = \frac{h}{c\lambda}$ $m = \frac{h}{c\lambda}$ ;

$m = \frac{6, 63*10^{- 34}\ Дж. с}{3*10^{8}м/с*\lambda} = \ 9, 1*10^{- 31}кг;$

$\lambda = \frac{h}{mc} = \frac{6, 63*10^{- 34}\ Дж. с}{9, 1*10^{- 31}кг*3*10^{8}м/с} = \ \frac{\frac{кг*м^{2}}{с^{2}}*с}{кг*\ \frac{м}{с}} = м;$

2Д( қордағы тапсырма) .

Квант энергиясы электронның тыныштық энергиясяна тең электромагниттік сәуле шығарудың толқын ұзындығын тап.

(h = 6, 62*10 ^-34 Дж. с; m = 9, 1*10 ^-31 кг)

$E = mc^{2};$ $E = mc^{2};$ $E = h\vartheta;$ $E = h\vartheta;$

$h\frac{с}{\lambda} = \frac{mc^{2}}{1}; \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \lambda = \frac{h}{mc};$

$\lambda = \frac{6, 62*10^{- 34}}{\ 9, 1*10^{- 31}*3*10^{8}м/с} = 27, 3 = 0, 24*10^{- 11}м = 2, 4*10^{- 12}м;$

2Д’

Металға бір емес бірнеше фотон түскен жағдайда фотоэффект пайда бола ма?

Лазерлік сәулелермен жұмыс істегенде көпфотонды эффект пайда болған жағдайдағы Эйнштейн теңдеуінің жазылуы:

Фотоэффектінің шығу жұмысының

формуласы неге тең?

3д.

Электрондардың вольфрамнан шығу жұмысы 4, 50 ЭВ. Фотоэлектрондардың ең үлкен жылдамдығы 10 ³ км/c болу үшін вольфрам бетіне түсірілетін жарықтың жиілігін тап.

(1 эВ = 1, 6*10 ^-19 Дж; m=9, 1*10 ^-31 кг; h=6, 64*10 ^-34 Дж. с)

E = 4, 50 эВ*1, 6*10 ^-19 Дж = 7, 2*10 ^-19 Дж;

$h\vartheta = Аш + \frac{m*\vartheta^{2}}{2}$ $h\vartheta = Аш + \frac{m*\vartheta^{2}}{2}$ ;

$\vartheta = \frac{Аш + \frac{m*\vartheta^{2}}{2}; }{h} = \frac{2Аш + m*\vartheta^{2}}{2h};$

$\vartheta \approx 1, 8*10^{15}\ Гц$ $\vartheta \approx 1, 8*10^{15}\ Гц$ ;

3Д.

Потенциалы 600В өріс нүктесінен ұшып жыққан электронның жылдамдығы $10^{6}м/с$ $10^{6}м/с$ , ал бағыты өріс күш сызықтарымен бағыттас. Электрон келіп тоқтайтын нүктенің потенциалын анықтаңыз.

(e = 1, 6 * 10 ^-19 кл; m = 9, 1 * 10 ^-31 кг)

$e\ \left( U_{1} - U_{2} \right) = \frac{m\vartheta^{2}}{2}; \ \ \ \ \ \ \ \ \ eU_{1} - \ \frac{m\vartheta^{2}}{2} = e*U_{2}; \ \ \ \ \ \ \ \ \ U_{2} = \frac{2eU_{1} - m\vartheta^{2}}{2e};$

$U_{2} = \frac{2*1, 6*10^{- 19}кл*600В - 9, 1*10^{- 31}*10^{12}м^{2}/c^{2}}{2*1, 6*10^{- 19}кл} = \frac{1920*10^{- 19} - 9, 1*10^{- 19}}{3, 2*10^{- 19}} = 597В;$

3Д.

Толқын ұзындығы 450 нм сәуле әсерінен цинкте фотоэффект байқала ма? Цинктен электрондардың шығу жұмысын тап ( Аш = 4, 2 ЭВ; h = 4, 136 * 10 ^-14 ЭВ*с )

$h\frac{с}{\lambda} = Аш;$

$E = 4, 136*\ 10^{- 15}ЭВ*с*\frac{3*10^{8}м/с}{450*10^{- 9}м} = 0, 02757*10^{3} \approx 27, 6\ ЭВ\ \approx 28\ ЭВ\ \approx 0, 27*10^{- 1} = 2, 7\ ЭВ$

3Д(қордағы тапсырма) .

Электрон үндетуші өрісте потенциалы 200 В нүктеден потенциалы 300 В нүктеге орын ауыстырды. Бастапқы жылдамдығы нөлге тең болса, электронның соңғы алған жылдамдығын анықтаңыз.

(e= 1, 6 *10 ^-19 кл; m _э =9, 1*10 ^-31 кг; )

$eU = \frac{m\vartheta^{2}}{2}$ $eU = \frac{m\vartheta^{2}}{2}$ ; $eU_{1} - eU_{2} = eBU$ $eU_{1} - eU_{2} = eBU$ ;

$U = U_{1} + U_{2}; \ \ \ \ \ \ \ \ \ 2e\left( U_{1} - U_{2} \right) = m\vartheta^{2} - m\vartheta_{0}^{2\ }; \ \ \ \ \ \ \ \ \vartheta_{0} = 0; \ \ \ \ \$ $U = U_{1} + U_{2}; \ \ \ \ \ \ \ \ \ 2e\left( U_{1} - U_{2} \right) = m\vartheta^{2} - m\vartheta_{0}^{2\ }; \ \ \ \ \ \ \ \ \vartheta_{0} = 0; \ \ \ \ \$

$\vartheta^{2} = \sqrt{\frac{2e(U_{1} - U_{2}) }{m}} = \sqrt{\frac{2*\ 1, 6\ *10^{- 19}(100B) }{9, 1*10^{- 31}кг}} = \sqrt{0, 35*10^{14}м^{2}/c^{}}$

$\vartheta = 0, 59*10^{7} = 5, 9м*м/с\ = 5, 9*10^{6}м/с;$

3Д’ 4. Фотоэффектіні ашқан және оны зерттеген ғалым кім?

Фотоэффектіні ашқан ғалым - Генрих Герц болды.

Зерттеп, тәжірибе арқылы заңдарын тағайындаған ғалым - орыс ғалымы А. Г. Столетов . . .

Сонымен қатар, Генрих Герц шәкірті неміс ғалымы - Ф. Ленард, американ ғалымы- Р. Э. Милликен болды. Ол 1923 жылы элементар электр зарядтарын және фотоэффектіні зерттегені үшін Нобель сыйлығын иеленді.

5. Фотонның массасы неге тең?

E = mc ² ; E = hν; осыдан, энергияның сақталу заңы бойынша mc ² = hν;

олай болса,