Методический электронный образовательный центр Министерства образования Оренбургской области и Оренбургского государственного университета
Методический электронный образовательный центр Министерства образования Оренбургской области и Оренбургского государственного университета
Название предмета: Физика. Класс 11 УМК: Физика.11 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений :\ Мякишев Г.Я., Б.Б. Буховцев, В.М.Чаругин; М.:Просвещение,20010 г Уровень обучения – базовый 68 часов (2 часа в неделю). Тема урока: «Фотоны. Применение фотоэффекта». Общее количество часов, отведенное на изучение темы:14. Место урока в системе уроков по теме: урок из главы 11 «Световые кванты». Учащиеся продолжают знакомятся с квантовой физикой, с двойственной природой света и с практическим применением фотоэффекта. Цель: дать понятие- фотон, корпускулярно- волновой дуализм, гипотеза де Бройля; и как применяется в жизни фотоэффект. Задачи урока: Образовательные: ввести понятие фотон и основные свойства фотона расширить общеобразовательные представления учащихся об области применения закона сохранения энергии и двойственной природе света. Развивающие: научить учащихся объяснять экспериментальные законы фотоэффекта с помощью уравнения Эйнштейна, анализировать графики и объяснять законы фотоэффекта на основе графических представлений, уравнений и других источников информации о данном физическом явлении. Воспитательные: продолжить обучение учащихся и воспитание необходимых качеств для данного вида работы; используя возможности и способности членов группы, добиваться реализации поставленной цели. Планируемые результаты. 1. Понимать о сложном строении мира 2. О единстве природы 3. Иметь представление о квантовой механике 4. Знать понятие -фотон 5. Знать о применении фотоэлементов. Техническое обеспечение урока. 1.компьютер, экран, презентации. 2.оборудование физкабинета. Содержание урока: 1.Организационный момент(1 мин)-мобилизация и позитив. Вводный инструктаж (3 мин)Правила по ТБ при демонстрации. 2.Актуализация знаний (фронтальный эксперимент)10мин Задание: Исследуйте и объясните явления, возникающие в электрической цепи (рис.95) при освещении неоновой лампочки лампой накаливания. R = 3 · 108 м/с; C1 = 1 мкФ; C2 = 0,5 мкФ. Неоновые лампы имеют цезиевый катод. За счет этого лампочка оказывается чувствительной к белому свету и ультрафиолетовому излучению. Перед опытом подают напряжение, несколько меньшее напряжения зажигания неоновой лампочки. При освещении катода кванты света выбивают с его поверхности электроны, что вызывает усиление тока и зажигание лампочки. При этом сопротивление резко падает, и батарея конденсаторов разряжается через лампочку и громкоговоритель, вызывая щелчок. Меняя расстояние от лампочки до осветителя, замечаем изменение частоты следования щелчков. «Мы представляли себе свет как волну, и это помогало нам изучать и объяснять такие явления, как интерференция, дифракция, поляризация. Но поведение света не зависит от наших представлений о нём. Изучая световые явления, мы столкнулись с ситуацией, где эти представления приводят к неверным гипотезам и мы вынуждены изменить их, чтобы согласовать с новыми выявившимися фактами. Попробуем выработать новую рабочую гипотезу Давайте попробуем представить свет потоком частиц (фотонов). Поможет ли это объяснить, почему скорость выбитых из металлической пластины фотоэлектронов не зависит от интенсивности облучающего её света? Предположим, что один фотон может вырвать из металла один электрон. Как вы примените и запишите закон сохранения энергии для акта взаимодействия электрона с фотоном?» 3.Изучение новой темы -22мин Фотон - материальная, электрически нейтральная частица. Энергия фотона: Согласно теории относительности: Отсюда где m - масса фотона, эквивалентная энергии. Импульс Импульс фотона направлен по световому пучку. Основные свойства фотона: 1. Является частицей электромагнитного поля. 2. Движется со скоростью света. 3. Существует только в движении. 4. Остановить фотон нельзя: он либо движется со скоростью v = с, либо не существует. Следовательно, масса покоя фотона равна нулю. Таким образом, многие физики в начале XX в. пришли к выводу, что свет обладает двумя свойствами: 1) При распространении он проявляет волновые свойства. 2) При взаимодействии с веществом проявляет корпускулярные свойства. Его свойства не сводятся ни к волнам, ни к частицам. Подтверждает закон диалектики: количество переходит в качество. Чем больше ц тем ярче выражены квантовые свойства света и менее - волновые. Применение. Эксперимент Собирается схема (рис. 96): Фотореле включить так, чтобы оно срабатывало при затемнении фотосопротивления. В качестве нагрузки включить электролампу. Если этой же лампой осветить фотосопротивление, то лампа будет периодически зажигаться и гаснуть. Объяснить явление. (Ответ: Когда лампа L осветит фотосопротивление, через него пойдет ток, реле r разорвет цепь лампы L и она погаснет. Фотосопротивление затемнится, ток, текущий через него, прервется и якорь - реле, возвращаясь в исходное положение, замкнет цепь и т. д. Подобное устройство можно было бы, например, использовать для управления мигающими сфетосферами. Приборы, в основе принципа действия которых лежит явление фотоэффекта, называют фотоэлементами.) Внешний фотоэффект Испускание электронов с поверхности металлов под действием света. А – анод, К - катод светочувствительный, О - окошко для доступа света. Достоинство фотоэлемента: безинерциональность, фототок I пропорционален световому потоку Ф. Недостаток фотоэлемента: слабый ток, малая чувствительность к длинноволновому излучению, сложность в изготовлении, не используется в цепях переменного тока. Применение в технике: 1. Кино: воспроизведение звука. 2. Фототелеграф, фототелефон. 3. Фотометрия: для измерения силы света, яркости, освещенности. Внутренний фотоэффект Изменения концентрации носителей тока в веществе и как следствие изменение электропроводности. Фоторезистор - устройство, сопротивление которого зависит от освещенности. Используется при автоматическом управлении электрическими цепями с помощью световых сигналов и в цепях переменного тока. Вентильный фотоэффект Возникновение ЭДС под действием света в системе, содержащей контакт двух различных полупроводников. Используется в солнечных батареях, которые имеют КПД 12-16 % и применяются в искусственных спутниках Земли при получении энергии в пустыне. Принцип действия солнечной батареи: при поглощении кванта энергии hv полупроводником освобождается дополнительная пара носителей (электрон и дырка), которые движутся в разных направлениях: дырки в сторону проводников p-типа, а электрон в сторону полупроводников n-типа. В результате образуется в полупроводнике n-типа избыток свободных электронов, а в полупроводнике р-типа - избыток дырок. Возникает разность потенциалов. 3. Изучение нового материала (продолжение) В современной физике фотон рассматривается как одна из элементарных частиц. Таблица элементарных частиц уже многие десятки лет начинается с фотона. При испускании и поглощении свет ведет себя подобно потоку частиц с энергией Е = h?, зависящей от частоты. Порция света оказалась неожиданно очень похожей на то, что принято называть частицей. Свойства света, обнаруживаемые при взаимодействии с веществом (излучении и поглощении), называюткорпускулярными, а сама же световая частица получила название фотона или светового кванта. При распространении света проявляются его волновые свойства. Свет обладает своеобразным дуализмом (двойственностью) свойств. Энергия фотона: Е = h = ћ, где ћ = = 1,055 · 10-34 Дж · с. Масса фотона: m = . Фотон лишен массы покоя, т.е. он не существует в состоянии покоя и при рождении сразу имеет скорость с. Импульс фотона: p = mc = = . Направлен импульс фотона по световому лучу. Гипотеза де Броля. Длина волны де Бройля: = . 4. Закрепление изученного материала - Что представляет собой фотон? - Перечислите основные свойства фотона? - Напишите формулу энергии фотона, зная частоту колебаний света, либо используя длину волны. - Как определить массу и импульс фотона? - Как направлен импульс фотона? - Что называется фотоэлементом? - В чем суть явления внешнего фотоэффекта? - Что называется внутренним фотоэффектом? - Что такое фоторезистор? Каков его принцип действия? Как и где используется фоторезистор? 5.. Решение задач( дополнительно в резервное время) Задача № 1 Определите энергию, массу и импульс фотона видимого света с длиной волны λ = 500 нм. Импульс фотона: (Ответ: ) Задача № 2 Определите длину волны фотона, импульс которого равен импульсу электрона, пролетевшего ускоряющую разность потенциалов 4,9 В. Задача № 3 Сколько фотонов попадает за 1 с в глаза человека, если глаз воспринимает свет с длиной волны 0,5 мкм при мощности светового потока 2 · 10-17 Вт? Решение: Полная энергия фотона, попавшего в глаз, равна W = P · t. Энергия одного фотона: (Ответ: N = 50.) 5.Подведение итогов урока Домашнее задание п.89, 90. Литература 1. Физика. 11 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый и профильный уровни / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, В.М. Чаругин – М.: Просвещение, 2010. 2. Электронное приложение к учебнику Г.Я. Мякишева, Б.Б. Буховцева, В.М. Чаругина «Физика.11 класс». 3. Волков В.А. Поурочные разработки по физике: 11 класс. – М.: ВАКО, 2006. 4. Кузьмин Л.М. Сборник вопросов по физике (программированное пособие). Учебное пособие. М., «Высшая школа», 1975 5.Гиперссылка на ресурс, обеспечивающий доступ к ЭОР http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/d7a7bd48-0191-423f-8f77-21b97e110148/kvant4.htm a target="_blank" href="http://knu.znate.ru/">Библиотека</a>
Автор(ы): Манакова А. Ж.
Скачать: Физика 11кл - Конспект.docx
