Решение задач - Урок 7 - СВЕТОВЫЕ КВАНТЫ - КВАНТОВАЯ ФИЗИКА

Задачи урока: сформировать умение решать задачи с использованием уравнения Эйнштейна и представлений о квантах света.

Ход урока

I. С целью повторения можно разобрать следующие вопросы: раскрыть содержание уравнения Эйнштейна, сформулировать первый и второй законы фотоэффекта, предложить метод экспериментального определения постоянной Планка, используя явление фотоэффекта.

II. Углубление знаний школьников продолжается во фронтальном опросе: почему опыты Столетова называются фундаментальными? Ученик, объясняя уравнение Эйнштейна для фотоэффекта, сказал: “Энергия падающего света равна работе выхода электронов и кинетической энергии их движения”. В чём неточность ответа? (Ответ. Надо было сказать “энергия фотона”, а не “света”, и дальше говорить об одном электроне.) При каких условиях фотоэффект не будет наблюдаться, если даже освещённость будет большой?

Для активизации познавательной деятельности учащихся на уроке решают экспериментальную задачу.

Изменится ли быстрота разрядки электрометра, если цинковую пластинку заменить медной? После проведения опыта результат обоснуйте теоретически.

Работа выхода для цинка 5,6 ∙ 10^-19 Дж, а для меди 8,3 ∙ 10^-19 Дж. При одном и том же потоке излучения могут быть следующие результаты: а) электрометр не будет разряжаться, так как энергия фотонов может быть меньше работы выхода; б) фотоэффект происходит, но уже меньшее число фотонов из потока света различной частоты может выбивать электроны из меди.

III. При коллективном решении задач повторяют сведения о фотоэффекте: определение фотоэффекта, уравнение фотоэффекта, различие работы выхода у разных металлов.

Первую расчётную задачу целесообразно решить самому учителю с привлечением класса (она играет роль ориентировочной основы действия при решении аналогичных задач). Рассмотрим типичную задачу.

Определите длину волны света, которым освещается поверхность металла, если фотоэлектроны имеют кинетическую энергию 4,5 ∙ 10^-20 Дж. Работа выхода электронов из металла равна 7,6 ∙ 10^-19 Дж.

Решение. В задаче описан фотоэффект. Как об этом можно догадаться? По объектам, поведение которых и определяет явление. Это фотоны, металл, фотоэлектроны. После определения явления план решения задачи очевиден — описание фотоэффекта уравнением Эйнштейна. В качестве дополнительного соотношения используется уравнение связи частоты и длины волны:

При анализе решения задачи обсуждают вопросы: какие физические величины, характеризующие фотоэффект, можно определить из уравнения Эйнштейна? Можно ли решить задачу, если вместо кинетической энергии известна лишь скорость фотоэлектронов? Какому излучению соответствует вычисленная длина волны?

IV. Самостоятельное решение задач с учётом индивидуальной подготовки школьников учитель организует по учебнику, задачнику или дидактическим материалам (см., например: Мартынов И. M., Хозяинова Э. Н., Буров В. А. Дидактический материал по физике. 10 кл. / под ред. В. А. Бурова. — М.: Просвещение, 1980).

V. Домашнее задание: § 73* (1, 2); П., № 806, 807.