Инфоурок / Физика / Конспекты / Разработка урока по теме "Применение фотоэффекта" (11 класс)

Разработка урока по теме "Применение фотоэффекта" (11 класс)



Московские документы для аттестации!

124 курса профессиональной переподготовки от 4 795 руб.
274 курса повышения квалификации от 1 225 руб.

Для выбора курса воспользуйтесь поиском на сайте KURSY.ORG


Вы получите официальный Диплом или Удостоверение установленного образца в соответствии с требованиями государства (образовательная Лицензия № 038767 выдана ООО "Столичный учебный центр" Департаментом образования города МОСКВА).

ДИПЛОМ от Столичного учебного центра: KURSY.ORG


Выбранный для просмотра документ конспект.docx

библиотека
материалов

Учитель: Лещёва Татьяна Александровна

Предмет: физика

Класс: 11

Тип: изучение нового материала.

Форма: урок-проект

Цель: выделить основные направления применения фотоэффекта

Задачи:

Дидактические:

  • применить знания, полученные при изучении темы “Фотоэффект”, в процессе изучения материала урока;

  • проконтролировать знания учащихся по теме “Фотоэффект”;

  • продолжить работу по развитию понятийного содержания понятий “Фотоэффект”, “р-n переход” (при знакомстве с явлением внутреннего фотоэффекта, ознакомлением с устройством полупроводникового фотоэлемента и фоторезистора).

Развивающие:

  • развивать навык самостоятельной работы;

  • развивать умение конструировать ответ на задание;

  • развивать умение делать вывод в виде обобщённого ответа.


Воспитательные:

Способствовать воспитанию:

  • чувства коллективизма, взаимопомощи, настойчивости в достижении цели в ходе групповой формы работы;

  • коммуникативных качеств, умения управлять эмоциями, умения работать в группах;

  • чувства ответственности за порученное дело, инициативности и исполнительности, аккуратности, добросовестности.

Примерное оборудование: мультимедийный проектор, компьютер, материалы для создания модели солнечной батареи, раздаточный материал (карточки).













Ход урока:

Эпиграф к уроку:

Приобретать знания – это храбрость.

Приумножать знания – это мудрость.

А умело применять – великое искусство.

Приветствие. Настрой на работу. На доске схема:

Знаем Надо узнать Узнали


2. Актуализация опорных знаний.

Что мы знаем о фотоэффекте? Что нужно узнать? Каким образом мы можем получить информацию? (беседа). Определение темы и целей урока (слайд 2).

3. Изучение нового материала.

1. Работа с учебником.

2. Работа с дополнительной литературой (приложение 1).

3. Беседа, заполнение третьего столбца схемы.

4. Создание проекта.


Беседа об энергосбережении, как одной из величайших проблем человечества. Можем ли мы внести свою лепту в решение данной проблемы, используя знания, полученные на уроке? (Да). Каким образом? Создание солнечной батареи. (Слайд 3-5)

5. Работа в группах.


Задания по группам: создание модели солнечной батареи и её представление.

Какие моменты необходимо нам учитывать при создании солнечной батареи? (слад 6)

Оценка работы групп (слайд 7).

5. Коллективное обсуждение задания.


Время представления – 2- 3минуты.

Применение солнечной батареи для выработки энергии – решение задач (приложение 2)

6 .Обобщение.

Подведение итогов.

Рефлексия.

Итоги урока подводят учащиеся и учитель.

Выставление оценок.

Заполнение листа рефлексии «Солнышко» (приложение3), слайд 8

7. Комментирование домашнего задания.

Дифференцированное домашнее задание (приложение 4), слад 9 -10

Список используемой литературы:

  1. Мякишев Г.Я. Физика. 11 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений: базовый и профил. уровни / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, В.М. Чаругин; под ред. В.И. Николаева, Н.А. Парфентьевой. – 19-е изд. – М.: Просвещение, 2014.

  2. http://begin.esxema.ru

  3. http://dic.academic.ru

  4. http://www.gaw.ru

  5. http://www.sun-battery.biz

  6. http://mash-xxl.info/info/11288

  7. Картинки для презентации: https://www.google.ru

Выбранный для просмотра документ презентация к открытому уроку.pptx

библиотека
материалов
Приобретать знания – это храбрость. Приумножать знания - это мудрость. А умел...
Применение фотоэффекта
15 декабря - День света и световых технологий.
15 декабря - День света и световых технологий.
Солнечная батарея
Солнечная батарея малые размеры простота использования высокий КПД доступност...
Оценка работы групп качество выполнения представление работы степень участия...
солнышко Физика Мне понравилось … Было интересно … Мне не удалось … Я не поня...
Домашнее задание на «3» №1 на «4» №1, №2 на «5» №1, №2, №3
 Желаю успехов ! Спасибо урок за !
10 1

Описание презентации по отдельным слайдам:

№ слайда 1 Приобретать знания – это храбрость. Приумножать знания - это мудрость. А умел
Описание слайда:

Приобретать знания – это храбрость. Приумножать знания - это мудрость. А умело применять -великое искусство .

№ слайда 2 Применение фотоэффекта
Описание слайда:

Применение фотоэффекта

№ слайда 3 15 декабря - День света и световых технологий.
Описание слайда:

15 декабря - День света и световых технологий.

№ слайда 4 15 декабря - День света и световых технологий.
Описание слайда:

15 декабря - День света и световых технологий.

№ слайда 5 Солнечная батарея
Описание слайда:

Солнечная батарея

№ слайда 6 Солнечная батарея малые размеры простота использования высокий КПД доступност
Описание слайда:

Солнечная батарея малые размеры простота использования высокий КПД доступность материалов

№ слайда 7 Оценка работы групп качество выполнения представление работы степень участия
Описание слайда:

Оценка работы групп качество выполнения представление работы степень участия всех членов группы решение задачи

№ слайда 8 солнышко Физика Мне понравилось … Было интересно … Мне не удалось … Я не поня
Описание слайда:

солнышко Физика Мне понравилось … Было интересно … Мне не удалось … Я не понял … Мне удалось… Мне не понравилось … Хотел ещё узнать … Свою работу считаю …

№ слайда 9 Домашнее задание на «3» №1 на «4» №1, №2 на «5» №1, №2, №3
Описание слайда:

Домашнее задание на «3» №1 на «4» №1, №2 на «5» №1, №2, №3

№ слайда 10  Желаю успехов ! Спасибо урок за !
Описание слайда:

Желаю успехов ! Спасибо урок за !

Выбранный для просмотра документ приложение 1.docx

библиотека
материалов

ФОТОДИОДЫ И ФОТОТРАНЗИСТОРЫ


Вакуумные фотоэлементы и фотоумножители продержались значительно дольше радиоламп, но теперь и они уступают место миниатюрным и чувствительным кремниевым или арсенидгаллиевым фотодиодам.

Различают два режима работы фотодиодов: собственно фотодиодный и фотовольтаический. В фотодиодном режиме на р-n переход подается запирающее напряжение. В темноте ток через закрытый переход оказывается весьма малым. Но стоит осветить переход, как ток резко возрастет. Разумеется, за счет «выбитых» фотонами света электронов и образовавшихся на их месте «дырок».

В фотовольтаическом режиме на р-n переход не подают напряжения - оно само возникает под действием света. Происходит это оттого, что кванты света сообщают носителям заряда дополнительную энергию, помогающую им преодолевать потенциальный барьер р-n перехода.

Один вывод образует контакт с подложкой, а другой - тонкий, прозрачный для света слой металла. Параметры фотодиодов совершенствуются в двух главных направлениях: повышение чувствительности и уменьшение инерционности.

Структура p-i-n содержит слои полупроводника с р и n проводимостями, разделенные очень тонким i-слоем окиси кремния - изолятором. Энергия носителей заряда, возбужденных падающими фотонами оказывается вполне достаточной, чтобы преодолеть тонкий слой изолятора и создать фототок <Рисунок1>




hello_html_m862035b.jpg


Рисунок 1

Кремниевый p-i-n фотодиод.


Из других типов фотоприемников следует упомянуть фоторезисторы. Как правило, они также изготавливаются из полупроводника, но р-n переходов не
имеют, т.е. ведут себя как обычные омические сопротивления. Темновое
сопротивление фоторезистора обычно велико и может достигать нескольких
мегаом. Под действием света в толще полупроводника появляются
свободные носители заряда, резко снижающие сопротивление фоторезистора. Если в вашем подъезде установлен автомат включения лестничного освещения с наступлением темного времени суток, то можете быть уверены, что датчиком служит фоторезистор, обычного типа ФСК-1 или ФСК-2.

СВЕТОДАЛЬНОМЕР


Принцип работы светодальномера несложен. Прибор содержит лазер - излучатель света, модулятор и передающую оптику. В модуляторе установлен электрооптический кристалл, изменяющий свои параметры под действием электрического сигнала. Обычно используют синусоидальный сигнал с частотой 10... 150 МГц (измерительная частота). Промодулированный кристаллом лазерный луч проходит к отражателю, установленному на другом конце измеряемой трассы. Отражателями служат трипель-призмы - стеклянные призмы с тремя взаимно перпендикулярными гранями. Они обладают важным свойством зеркально отражать луч именно в том направлении, из которого этот луч пришел. Поэтому никакого наведения отражателя не требуется, надо лишь поставить его примерно перпендикулярно приходящему лучу. Трипель-призма является оптическим аналогом радиолокационного уголкового отражателя.

Отраженный свет попадает в приемную оптику и на фотоприемник. На выходе приемника выделяется модулирующий сигнал, но фаза его запаздывает относительно фазы сигнала в модуляторе оптического передатчика. Измерив разность фаз, можно затем рассчитать и расстояние до отражателя. В современных дальномерах это делает встроенный микропроцессор, и результат-дистанция в миллиметрах - выдается на многоразрядный цифровой дисплей. <Рисунок3> Светодальномер обеспечивает большую точность. Он позволяет измерять расстояние в 10 км с ошибкой в один сантиметр!


hello_html_m7332343b.jpg

Рисунок 3

Светодальномер













УСТРОЙСТВО ОПТРОНА


Это уже не прибор, перекрывающий большие расстояния, а элемент электронных схем. Оптрон представляет собой пару: светодиод - фотодиод, объединённые в одном непрозрачном корпусе. Выводы светодиода и фотодиода электрически не соединены друг с другом, поэтому оптрон может служить прекрасным элементом связи или развязки между электрическими или электронными устройствами. <Рисунок1>

Конструкции оптронов могут быть самыми разными. Если высоковольтной изоляции не требуется, то весь оптрон, включая светодиод и фотодиод, выполняется в виде единой конструкции. Такие оптроны часто используют как элементы электронных схем, например, в качестве элемента связи в триггерах, мультивибраторах, операционных усилителях.

Интересна конструкция оптрона с воздушным оптическим каналом. Он допускает механическую модуляцию светового потока. Предположим, что требуется с высокой точностью знать частоту вращения вала. На вал насаживают обтюратор - диск с чередующимися прозрачными и непрозрачными секторами. Секторы прерывают поток света в оптическом канале оптрона, и на выходе фотодиода появляются импульсы, следующие с частотой, кратной частоте вращения. Другое применение - счет деталей на конвейере и тому подобное. <Рисунки2,3,4,5>



hello_html_7f4a47.jpg


Рисунок 1

Оптрон








hello_html_4f6d9868.jpg


Рисунки 2,3,4,5

Применение оптрона









СОЛНЕЧНЫЕ БАТАРЕИ


Солнечные батареи это солнечные элементы-устройства, непосредственно преобразующие энергию световых волн в электрический ток. Если р-n переход полупроводникового диода осветить, то на выводах диода появится небольшая разность потенциалов. Она вызвана вентильным фотоэффектом. Энергия фотонов, сообщаемая электронам полупроводника, помогает им преодолеть потенциальный барьер, существующий в области р-n перехода, в результате чего и возникает разность потенциалов.

Инженерам удалось сделать р-n переход достаточно большой площади, чтобы можно было собирать больше световой энергии. Один солнечный элемент с размерами 1 х 3 см развивает ЭДС до 0,5 В. Элементы соединяют в батареи площадью до нескольких квадратных метров. Подобная батарея может генерировать уже несколько киловатт электроэнергии, ведь КПД солнечных элементов очень высок и достигает 70...90%. Солнечные батареи пока еще очень дороги, и поэтому их широко используют лишь для питания электронной аппаратуры искусственных спутников Земли, тем более, что погода вне атмосферы Земли всегда солнечная. <Рисунок6>

Немало технических новинок с солнечными батареями создано и для земных условий. Сделаны радиоприемники и портативные радиостанции с солнечным питанием. Если первые служат в основном для развлечения, то вторые могут оказаться незаменимыми для геологов, туристов. Выпускаются микрокалькуляторы с питанием от солнечных элементов, причем для работы их даже не обязательно выносить на солнце, вполне достаточно света настольной лампы. Предпринимаются попытки создать и более мощные конструкции – электромобили, яхты с электропитанием от солнечных батарей, однако для успешной работы таких систем нужна ясная солнечная погода. <Рисунок7>


hello_html_79a43638.jpg


Рисунок 6

Солнечные батареи на космическом корабле


hello_html_m2a22184.jpg


Рисунок 7 Электромобиль


ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ИКОНОСКОПА


Чтобы посмотреть телепередачу, одного кинескопа мало, нужны еще телевизор - устройство достаточно сложное и телецентр, из которого ведутся передачи. Операторы в студии пользуются телекамерами - устройствами для преобразования изображения в видеосигнал. Основу телекамеры составляет передающая телевизионная трубка. Исторически первыми были иконоскопы. Термины «кинескоп» и «иконоскоп» предложил В.Зворыкин, один из первых изобретателей электронного телевидения. Они образованы от греческих слов «движение», «изображение» и «смотрю».

Преобразователем изображения в электрический сигнал в иконоскопе служит мозаика фоточувствительных глобул серебра, нанесенных на слюдяную пластинку и изолированных друг от друга. Обратная сторона пластины металлизирована. На мозаику с помощью объектива фокусируется изображение. Там, где освещенность велика, кванты света выбивают из атомов серебра электроны (происходит фотоэлектрический эффект), и это место мозаики приобретает положительный заряд. Там же, где освещенность мала, фотоэффект слаб и заряд тоже невелик. За время передачи кадра заряд накапливается в элементарных конденсаторах, одна обкладка которых образована глобулой серебра, а другая, общая, - металлизированной подложкой слюдяной пластины. Таким образом, распределение заряда на поверхности мозаичной пластины в точности соответствует оптическому изображению. <Рисунок8>













Рисунок 8

Принцип действия иконоскопа

Теперь заряд надо «считать». Делает это электронный луч. Электронная пушка, содержащая катод, ускоряющий и фокусирующий электроды, формирует электронный луч, а отклоняющие катушки развертывают его по строкам и кадрам. Пробегая по мозаике, электронный луч замыкает цепь «мозаика - вход видеоусилителя», и заряд элементарного конденсатора стекает через высокое (несколько мегаом) сопротивление нагрузки, создавая на нем напряжение видеосигнала. Электронный луч в данном случае подобен коммутатору, условно показанному на рисунке в виде переключателя. Таким способом с мозаики иконоскопа и считывается видеосигнал. <Рисунок9>

Иконоскопы уступили позиции более чувствительным и совершенным передающим телевизионным трубкам. К ним относятся суперортиконы, видиконы и некоторые другие.


hello_html_405fd19a.jpg


Рисунок9

Устройство иконоскопа



Примечание. Эту карточку можно предложить только наиболее подготовленным учащимся.






























ФОТОУМНОЖИТЕЛЬ


Принцип фотоумножения часто используется в передающих телевизионных трубках. Обычный фотоэлемент под воздействием энергии света генерирует фотоэлектрический ток. При попадании квантов света атомы фотокатода испускают электроны. Но один электрон на квант света - это очень мало, и тогда специалисты говорят, что у фотоэлемента мал квантовый выход. А что если фотоэлектроны ускорить электрическим полем и заставить ударяться о металлическую пластину - динод? Электрон выбьет из нее несколько новых электронов. Их также можно ускорить и направить к следующему диноду. В современном фотоумножителе может быть десяток динодов, а коэффициент умножения электронов достигает миллиона! <Рисунок10>

В настоящее время фотоумножитель является самым чувствительным и эффективным приемником света.



hello_html_5273e57b.jpg


Рисунок10

Фотоэлектронный умножитель


3


Выбранный для просмотра документ приложение 2.docx

библиотека
материалов

Группа № 1

Найти энергию, которая выделится при попадании на солнечную батарею ультрафиолетового света с частотой 2*1016 Гц.

Группа № 2

Найти энергию, которая выделится при попадании на солнечную батарею инфракрасного света с частотой 1012 Гц.



Выбранный для просмотра документ приложение 3.docx

библиотека
материалов









Выбранный для просмотра документ приложение 4.docx

библиотека
материалов

Домашнее задание.

  1. Почему музыкальные часы не играют музыку в ночное время? Что произойдет, если набросить на «Поющие часы» темную ткань в светлое время суток?

  2. Определите длину волны света, которым освещается поверхность солнечной батареи, если фотоэлектроны имеют кинетическую энергию 4,5 *10-20 Дж, а работа выхода электрона из металла равна 7,6*10-19Дж.

  3. Подготовить сообщение по одной из тем:

  • Использование фотоэффекта в фотографии и телевидении;

  • Использование фотоэффекта в радиотехнике и гелиоэнергетике;

  • Роль фотоэффекта в сигнализации.



Домашнее задание.

  1. Почему музыкальные часы не играют музыку в ночное время? Что произойдет, если набросить на «Поющие часы» темную ткань в светлое время суток?

  2. Определите длину волны света, которым освещается поверхность солнечной батареи, если фотоэлектроны имеют кинетическую энергию 4,5 *10-20 Дж, а работа выхода электрона из металла равна 7,6*10-19Дж.

  3. Подготовить сообщение по одной из тем:

  • Использование фотоэффекта в фотографии и телевидении;

  • Использование фотоэффекта в радиотехнике и гелиоэнергетике;

  • Роль фотоэффекта в сигнализации.

Домашнее задание.

  1. Почему музыкальные часы не играют музыку в ночное время? Что произойдет, если набросить на «Поющие часы» темную ткань в светлое время суток?

  2. Определите длину волны света, которым освещается поверхность солнечной батареи, если фотоэлектроны имеют кинетическую энергию 4,5 *10-20 Дж, а работа выхода электрона из металла равна 7,6*10-19Дж.

  3. Подготовить сообщение по одной из тем:

  • Использование фотоэффекта в фотографии и телевидении;

  • Использование фотоэффекта в радиотехнике и гелиоэнергетике;

  • Роль фотоэффекта в сигнализации.



Очень низкие цены на курсы переподготовки от Московского учебного центра для педагогов

Специально для учителей, воспитателей и других работников системы образования действуют 65% скидки при обучении на курсах профессиональной переподготовки.

После окончания обучения выдаётся диплом о профессиональной переподготовке установленного образца с присвоением квалификации (признаётся при прохождении аттестации по всей России).

Подайте заявку на интересующий Вас курс сейчас: KURSY.ORG


Общая информация

Номер материала: ДБ-056540

Похожие материалы

Получите наградные документы сразу с 38 конкурсов за один орг.взнос: Подробнее ->>