Презентация по физике на тему "Фотоэффект. Законы фотоэффекта" (11 класс)

Слайд #1

Фотоэффект. Законы фотоэффекта

Слайд #2

В начале 20-го века в физике произошла величайшая революция. Попытки объяснить наблюдаемые на опытах закономерности распределения энергии в спектрах теплового излучения оказались несостоятельными. Законы электромагнетизма Максвелла неожиданно «забастовали». Противоречия между опытом и практикой были разрешены немецким физиком Максом Планком.
Макс Планк (1858-1947)

Слайд #3

Гипотеза Макса Планка
Атомы испускают электромагнитную энергию не непрерывно, а отдельными порциями – квантами. Энергия каждой порции прямо пропорциональна частоте излучения света.
E = hν
Е – энергия кванта
ν – частота излучения света
h – постоянная Планка, h ≈ 6,63 × 10−34 Дж·c

Слайд #4

После открытия Планка начала развиваться самая современная и глубокая физическая теория – квантовая физика. Поведение всех микрочастиц подчиняется квантовым законам. Но впервые квантовые свойства материи были обнаружены именно при исследовании излучения и поглощения света.
Квантовая физика - раздел теоретической физики, в котором изучаются квантово-механические и квантово-полевые системы и законы их движения.

Слайд #5

Фотоэффект – это явление вырывания электронов из вещества под действием света.

Слайд #6

Фотоэффект был открыт в 1887 году немецким физиком Г. Герцем и в 1888-1890 годах экспериментально исследован А. Г. Столетовым и в последствии установил законы фотоэффекта.
Генрих Герц (1857-1894)
Александр Столетов (1839-1896)

Слайд #7

Опыт Столетова
Александр Григорьевич Столетов провел свой знаменитый опыт и в последствии установил экспериментальные законы фотоэффекта.

Слайд #8

Первый закон фотоэффекта
Фототок насыщения - максимальное число фотоэлектронов, вырываемых из вещества за единицу времени, - прямо пропорционален интенсивности падающего излучения.
Зависимость силы тока от приложенного напряжения

Слайд #9

Второй закон фотоэффекта
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего излучения и линейно возрастает с увеличением частоты падающего излучения.
Зависимость силы тока от приложенного напряжения

Слайд #10

Третий закон фотоэффекта
Для каждого вещества существует граничная частота такая, что излучение меньшей частоты не вызывает фотоэффекта, какой бы ни была интенсивность падающего излучения. Эта минимальная частота излучения называется красной границей фотоэффекта.
Зависимость запирающего напряжения от частоты падающего света

Слайд #11

Запирающее напряжение
Запирающее напряжение - это такое минимальное напряжение, при котором фотоэлектроны перестают вылетать из металла.

Слайд #12

Работа выхода
Работа выхода – минимальная работа, которую нужно совершить для удаления электрона из металла. Работой выхода характеризуют энергию связи электрона в металле.

Слайд #13

Объяснение Эйнштейном законов Столетова
В 1905 году Альберт Эйнштейн впервые объяснил законы Столетова и вывел уравнение Эйнштейна для фотоэффекта, за открытие которого был получил Нобелевскую премию.
Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта

Слайд #14

Задачи
Монохроматический свет с длиной волны λ падает на поверхность металла, вызывая фотоэффект. Фотоэлектроны тормозятся электрическим полем. Как изменятся работа выхода электронов с поверхности металла и запирающее напряжение, если уменьшить длину волны падающего света?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Слайд #15

Решение:
Работа выхода - это характеристика металла, следовательно, работа выхода не изменится при изменении длины волны падающего света.
Запирающее напряжение - это такое минимальное напряжение, при котором фотоэлектроны перестают вылетать из металла. Оно определяется из уравнения:


Следовательно, при уменьшении длины волны падающего света, запирающее напряжение увеличивается.

Слайд #16

Найти скорость фотоэлектронов, вылетающих из цинка при освещении его ультрафиолетовым светом с длиной волны λ=300нм, если работа выхода электрона из цинка А В =6,4× 10 −19 Дж

Слайд #17

Решение:
Применяем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:

Учитывая, что частота , находим скорость фотоэлектронов:


После подстановки находим v = 8,7 × 𝟏𝟎 𝟓 м/c.

Слайд #18

Возникнет ли фотоэффект в цинке под действием облучения, имеющего длину волны 450 нм?

Слайд #19

Решение:

Слайд #20

Какова максимальная скорость фотоэлектронов, если фототок прекращается при запирающем напряжении 0,8 В?

Слайд #21

Решение: