Решение задач - Урок 8 - СВЕТОВЫЕ КВАНТЫ - КВАНТОВАЯ ФИЗИКА

Ход урока

I. В начале урока повторяют основные понятия и законы, формулы выписывают на доске. Проверяют домашнее задание: свойства фотона повторяют в беседе, на доске выполняют решение задачи.

II. Далее учитель организует работу по решению задач. Рассматривают решение задачи на определение постоянной Планка.

В таблице 40 даны экспериментальные значения “тормозящих” потенциалов для электронов, испускаемых под действием фотонов с разной длиной волны. На основании данных постройте график зависимости энергии электронов от частоты фотонов, определите значение постоянной Планка и работу выхода для данного металла.

Таблица 40

Длина волны, 10-10 м	5460	4920	4360	4050	3690	3130
Потенциал, В	0,40	0,60	0,90	1,20	1,50	2,10

Пояснение к решению. В задаче сказано, что на вылетающие под действием света электроны действует электрическое поле, которое тормозит их движение. Поэтому если конечная скорость электронов нулевая, то их кинетическая энергия равна работе электрического поля. Формула Эйнштейна приобретает вид

Для нахождения двух неизвестных (постоянной Планка и работы выхода) это уравнение необходимо записать для двух различных значений потенциала и соответствующей длины волны.

III. Примерные задачи для решения на уроке.

1. Оцените число фотонов видимого света, испускаемых за секунду 100-ваттной лампочкой, излучающей в видимой части спектра 1% своей электрической мощности. Считайте, что излучение происходит на длине волны λ = 5,6 ∙ 10^-7 м.

Пояснение к решению. Сначала нужно определить излучаемую энергию, затем энергию фотона (для длины волны 5,6 ∙ 10^-7 м), а по ней — число фотонов. Используют Справочник (с. 138).

2. Определите энергию фотона, длина волны которого соответствует: а) видимой части спектра (0,6 мкм); б) инфракрасному излучению (1,0 мкм); в) ультрафиолетовому излучению (0,3 мкм).

3. Определите частоту и импульс фотона энергией 1 эВ.

4. При взаимодействии фотона со слабо связанным электроном последнему может передаваться не вся энергия фотона, а только её часть. Значит ли это, что фотон поглощается частично?

5. Определите импульс фотона, длина волны которого 450 нм. Сравните его с импульсом молекулы водорода при комнатной температуре. Массу молекулы примите равной 2,4 ∙ 10^-27 кг.

IV. При подведении итогов урока учитель подчёркивает фундаментальное значение постоянной Планка в физике, говорит о том, что корпускулярные свойства света проявляются тогда, когда постоянную Планка нельзя принять равной нулю по сравнению с числовыми значениями энергий и импульсов, рассматриваемых в задаче.

Домашнее задание: § 73* (3); П., № 808.