Урок на тему "Фотоэффект"

Сабақтың тақырыбы: Фотоэффект тақырыбына есептер  шығару.

Сабақтың мақсаты:

білім  беру: Фотоэффектінің кванттық теориясына арналған заңдылықтар мен формулаларды талдай отырып, есеп шығаруға үйрету. Теориялық алған білімдерін практикалық түрде қолдануға үйрету.

дамыту: Фотоэффектінің  заңдарын еске түсіріп, Эйнштейннің фотоэффект үшін жазған теңдеуінің физикалық мағынасын аша отырып, фотоэффектінің  заңдарына, фотонның  импульсін, массасын, энергиясын есептеуді үйрету.

тәрбиелеу:табиғат заңдарының жүйелілігін саралай келіп, басты мақсат ғылым жетістігін дұрыс ұғына отырып, оны пайдалана білуге тәрбиелеу.   Мысалдар келтіру арқылы, фотоэффектінің қолданылуымен таныстырып, оқушыларды  ізденімпаздыққа, мақсатқа жетуге ұмтылуға, ұқыптылыққа, тиянақтылыққа  тәрбиелеу.

Көрнекілік құрал жабдықтар: Интерактивті тақта, сурет пен формулалар, үлестірмелі тапсырмалар, ActivOte құралдарымен жұмыс.

Сабақтың түрі: Практикалық  сабақ.

Болжап отырған нәтиже.

оқушы білуі тиіс: фотоэффектінің заңдарын, олардың ғылыми тұжырымдамасын оқи білуге және қолдана алуы тиіс. Фотондар мен оның энергиясы, импульсінің бар болуының ғылыми тұжырымдамасына баға бере алуы тиіс. Теориялық алған білімдерін практикалық түрде қолдануға үйренуі тиіс.

оқушылар үйренуі тиіс: фотоэффектінің заңдарын түрлендіре отырып жаза білуге, фотондар мен оның энергиясы, импульсін пайдаланып  есеп шығара  білуге тиіс.

Сабақтың жоспары:

1. Ұйымдастыру кезеңі.(1-2 мин)
2. Үй тапсырмасын тексеру.(8 мин)
3. Есептер шығару(20 мин)

4.       Сабақты бекіту (10 мин)

5.       Сабақтың қорытындылау (2 мин)

6.       Оқушылар білімін бағалау.(2 мин)

7. Үйге тапсырма (1 мин)

І. Ұйымдастыру кезеңі.

Оқушылардың сабаққа дайындығын тексеру мен оны  ұйымдастыру/1-2 мин./

ІІ. Үй тапсырмасын тексеру.(8 мин)

Сұрақ-жауап әдісін пайдалана отырып, өткен сабақты, үй тапсырмасын тексеру.

1.       Фотоэффект деп қандай құбылысты айтамыз?

2.       Фотоэффектінің тәжірибелік заңдарын айтып беріңдер.

3.       Фотон деген не?

4.       Эйнштейнің  фотоэффектіге арналған теңдеуі қандай?

Сабақтың  барысы:

Фотоэффекттінің тәжірибелік заңдарын  еске түсіре отырып, жарықтың корпускулалық қасиетінің дәлелдемесі жарық бөлшектерінің дискреттік қасиетінің Планк идеясы бойынша тасымалдау энергиясының мөлшерін пайдаланып есеп шығаруды бастаймыз.

1.       Фотоэффект дегеніміз не?

Жарықтың әсерінен металдардан электрондардың ұшып шығу құбылысы.

2. Жапқыш кернеу:

eU_ж;   

3. Фотоэффектінің пайда болу шарттарының бірі:

hυ_мин = A_ш

   υ_min =   немесе    λ =;

3. Фотон дегеніміз- энергиясы болатын элементар бөлшек. Ол бөлшек болғандықтан оның массасы мен импульсі болады.

mc² = hυ          немесе               m= ;         p = = ;

m₀=0

hυ = Aш +

4. Фотоэффект үшін Эйнштейн теңдеуін жазыңдар.

Сабақты бекіту (10 мин)

Тестік тапсырма(15 сұрақ)

ActivOte құралдарымен жұмыс.

Сабақтың қорытындысы: (3 мин)

      Не білуіміз керек еді?

      Не білдік?

      Не үйрендік?

      Нені түсінбедік?

Оқушылар білімін бағалау(1 мин)

1.       Үй тапсырмасына берген жауаптары бойынша;

2.       Шығарылған есептер бойынша;

3.       Тестік тапсырма бойынша.

Үйге тапсырма беру:  § 6.4 - 6.6 Сұрақтарды талдау. Жаттығудың есептерін аяқтау.(1мин.)

Деңгейлік есептер шығару(15 мин)

1Д.

Энергиясы    болатын фотонға сәйкес келетін электромагниттік толқынның ұзындығын тап.

     E = hν;  бұдан,   E=h ;                λ= = =710 нм.
1Д.

Толқын ұзындығы  720нм қызыл сәуле толық жұтылған кездегі фотонның иммульсі неге тең:  (h=6,62*10^-34 Дж.с)

;               ;

1Д. Толық жұтылған кездегі фотондардың иммульсі    болатын ультракүлгін сәулесінің толқын ұзындығы қандай? (h = 6,63 *10^-34 Дж.с)

1Д.(қордағы тапсырма)

Электронның тыныштық массасына () тең массаға ие болу үшін, фотонның  энергиясы  қандай болу керек?()

1 Д’

4.   Фотоэффекттінің қандай түрлерін білесіңдер? Түсіндір.

Дұрыс жауабының мазмұны:

2 түрі бар:   1. Сыртқы  фотоэффект – фотоэлементтер деп аталады. Олпрға -

      Фотореле

      Люксометрлер

      Фотоэлектрлік экспонометрлер т.б.   жатады.

2. Ішкі фотоэффект – сәулеленудің әсерінен жартылай өткізгіштегі еркін зарядтардың арту құбылысынан болады. Оларды –

      Фоторезисторлар

      Вентильді фотоэлемент

      Күн батареялары

      Сигнал тарату

     

p=

Локация  құралдары  ретінде  қолданылады.

5.Фотонның  импульсі қалай өрнектеледі?

m=;    р= mc = = =;   

2Д.

Энергиясы тыныштық күйден 3,3В потенциалдар айырмасы арқылы үдетілген электронның кенетикалық энергиясына тең болатын фатонның толқын ұзындығын тап. (h=6,6*10^-34 Дж.с; e=1,6*10^-19 кл.)

E=M;               ;

2Д.

Қызыл түсті сәуле толқын ұзындығы 0,7*10^-6м үшін фотон массасын тыбыңыз.

(c =3*10⁸ м/с; h=6,63 *10^-34 Дж.с)

;                    ;                   ;

;                       ;                    ;

2Д.

Фотонның массасы электронның тыныштық массасына тең болатын сәуленің толқын ұзындығын табыңыз.

(h = 6,63*10^-34 Дж.с;   m = 9,1*10^{-31 кг})

       ;       ;

2Д( қордағы тапсырма).

Квант энергиясы электронның тыныштық энергиясяна тең электромагниттік сәуле шығарудың толқын ұзындығын тап.

(h = 6,62*10^-34 Дж.с;   m = 9,1*10^{-31 кг})

        

2Д’

4. Металға бір  емес бірнеше фотон түскен жағдайда   фотоэффект пайда бола ма?

Лазерлік сәулелермен жұмыс істегенде көпфотонды эффект пайда болған жағдайдағы Эйнштейн теңдеуінің жазылуы:  

	Nhυ = A +

 

Aш = hυмин - толқын жиілігі үшін; Aш = h- толқын ұзындығы үшін;

5. Фотоэффектінің шығу жұмысының

 формуласы неге тең?

3д.

Электрондардың вольфрамнан шығу жұмысы 4,50 ЭВ. Фотоэлектрондардың ең үлкен жылдамдығы 10³ км/c болу үшін вольфрам бетіне түсірілетін жарықтың жиілігін тап.

(1 эВ = 1,6*10^-19 Дж;  m=9,1*10^{-31 кг;}  h=6,64*10^-34 Дж.с)

E = 4,50 эВ*1,6*10^-19 Дж = 7,2*10^-19 Дж;

;

;

3Д.

Потенциалы 600В өріс нүктесінен ұшып жыққан электронның жылдамдығы  , ал бағыты өріс күш сызықтарымен бағыттас. Электрон келіп тоқтайтын нүктенің потенциалын анықтаңыз.

(e = 1,6 * 10^-19кл;   m = 9,1 * 10^{-31 кг})

3Д.

Толқын ұзындығы 450 нм сәуле әсерінен цинкте фотоэффект байқала ма? Цинктен электрондардың шығу жұмысын тап ( Аш = 4,2 ЭВ;  h = 4,136 * 10^-14ЭВ*с )

3Д(қордағы тапсырма).

Электрон үндетуші өрісте потенциалы 200 В нүктеден потенциалы 300 В нүктеге орын ауыстырды. Бастапқы жылдамдығы нөлге тең болса, электронның соңғы алған жылдамдығын анықтаңыз.

(e= 1,6 *10^-19 кл;  m_э=9,1*10^{-31 кг;)}

;              ;

            

3Д’ 4. Фотоэффектіні ашқан және  оны  зерттеген ғалым кім?

Фотоэффектіні ашқан   ғалым -  Генрих Герц болды.

Зерттеп, тәжірибе арқылы заңдарын тағайындаған  ғалым  -  орыс ғалымы А.Г. Столетов...

Сонымен қатар,  Генрих Герц  шәкірті неміс ғалымы – Ф. Ленард, американ ғалымы- Р.Э. Милликен болды. Ол 1923 жылы элементар электр зарядтарын және фотоэффектіні зерттегені үшін Нобель сыйлығын иеленді.

5.Фотонның   массасы   неге   тең?

 E = mc²;  E = hν;  осыдан,     энергияның сақталу заңы бойынша  mc²  =  hν;   

олай болса,

Ескерту: Қордағы тапсырма – альтернативті тапсырма болып табылады. Оқушы тапсырмасын ауыстыруына болады. (‘) – штрихпен белгіленген сұрақтар үлгерімі төмен оқушыларға берілетін тапсырмалар болып табылады.

 

Сабақты бекіту (10 мин)

Тестік тапсырма(15 сұрақ)

ActivOte құралдарымен жұмыс.

                                     2-нұсқа

1.       Фотоэффект дегеніміз не?

A)     Түскен жарықтың әсерінен заттан электрондардың ұшып шығу құбылысы.

B)     Түскен жарықтың әсерінен металдардан электрондардың ұшып шығу құбылысы

C)     Түскен жарықтың әсерінен сұйықтардан электрондардың ұшып шығу құбылысы

D)     жауаптардың бәрі дұрыс.

2.       Фотоээфектіні зерттеп, заңдарын тағайындаған ғалым ....

A)     1923 жылы Милликен.

B)     1887 жылы Герц.

C)     1905 жылы Столетов.

D)     жауаптардың дұрысы жоқ.

3.       Фотоэффектінің заңдарының маңызы неде?

A)     фотоэффект процесіндегі энергияның сақталу заңы

B)     фотоэффект процесіндегі электрондардың  қозғалысын түсіндіру  болып табылады

C)     фотоэффект процесіндегі жарық кванттарының энергиясы мөлшерінің шектеулілігін көрсетеді

D)     фотоэффект процесіндегі энергияның қалай бөлінетіндігін дәлелдеп түсіндіретін заң.

4.       "Жапқыш кернеу" дегеніміз не?

A)     катод пен анод арасындағы кернеу

B)     фотоэлектрондардың катодтан анодқа жетпей қалатындай потенциалдар айырымын түсіретін кернеу

C)     катодтан анодқа қарай электрондар қозғалысқа келетін кернеу.

D)     фотоэлектрондардың жылдамдығын әлсірететін кернеу

5.       Фотоэффектінің "қызыл шекарасы" дегеніміз не?

A)     жарық түссе де фотоэффект болмайтын толқын ұзындығы

B)     жарықтың әсерінен электрондардың ұшып шығатын жиілігі

C)     фотоэффект туғыза алатын ең аз жиілік шамасы

D)     жауаптардың бәрі дұрыс.

6.       "Қанығу тогы" қай кезде пайда болады?

A)     1 секундта катодтан ұшып шыққан электрондардың  қозғалысы  туғызатын ток

B)     түскен жарықтың әсерінен катодтан ұшып шыққан электрондар санын анықтайтын ток.

C)     катодқа түсетін жарық интенсивтілігінің берілген мәнінде фототоктың өсуі

D)     жауаптардың дұрысы жоқ.

7.       Сыртқы фотоэффектінің маңызы неде?

A)     автоматты ойындар үшін қолданылады

B)     фотоэлементтерде қолданылады

C)     өдірісте, әртүрлі технологиялық процестерде, фоторелелерде - әскери істерде  қондырғыларды  автоматты түрде ағытып, іске қосып отыруға қолданылады

D)     жауаптардың бәрі дұрыс

8.       Фотон деп нені айтамыз?

A)     Әрбір жарық кванты бір бөлшек болып табылады, оны фотон деп атаймыз.

B)     бір порция энергияcы hv-ға тең элементар бөлшек, оны фотон деп атаймыз.

C)     жарықтың бөлшектік қасиетін дәлелдейтін бір квант - фотон деп аталады

D)     жауаптардың бәрі дұрыс.

9.       Фотонның энергиясы неге тең?

A)     E=hv

B)     E=mc²

C)     E=0

D)     E=eU.

10.   Фотон импульсінің болуы ненің дәлелі болып табылады?

A)     жарықтың тыныштық массасының бар болуының

B)     жарықтың бөлшектік сипатының бар екенін дәлелдейді

C)     жарықтың энергиясының бар болуының

D)     жауаптардың бәрі дұрыс

11.   Эйнштейн теңдеуі дегеніміз не?

A)     E=mc2

B)     E=hv

C)     hv=Aш+mv²/2

D)     E=eU.

12.   Бір кванттың таситын энергиясы неге тең?

A)     E=hv

B)     E=mc²

C)     E=0

D)     E=eU.

13.   Фотоэффектінің І заңы қалай тұжырымдалады?

A)     әр металл үшін фотоэффектінің қызыл шекарасы , яғни  одан төменгі жиілікте фотоэффект байқалмайтын ең аз жиілік бар  - vmin.

B)     қанығу фототок күші түскен жарықтың интенсивтілігіне пропорционал өседі, бірақ жарықтың жиілігіне тәуелді емес.

C)     фотоэлектрондардың максимал жылдамдығы түскен жарықтың интенсивтілігіне тәуелді емес, ол тек жарықтың жиілігіне тәуелді.

D)     жауаптардың бәрі дұрыс.

14.   Планк тұжырымдамасының физикалық маңызы неде?

A)     Жарықтың  әрбір үлесін "квант" деп атаймыз

B)     Әрбір квант 1 "үлес" энергия тасиды, оның шамасы hv-ге тең.

C)     Қызған дене жарық шығарғанда "үлеспен" үздікті шығарады.

D)     классикалық физиканың заңына қайшы, дене энергияны үлестік, дискреттік түрде шығаратынын, жарықтың бөлшектік күйде тарайтынын тұжырымдап берді.

15.   Ішкі фотоэффект дегеніміз не?

A)     жарықтың әсерінен бос электрондардың санының артуынан болатын құбылыс.

B)     жартылай өткізгіштердегі электрондар мен кемтіктердің санының артуынан жүретін фототоктың қолданылуы

C)     фотоэффект 2 түрге бөлінеді: ішкі және сыртқы

D)     жауаптардың бәрі дұрыс

Бағалау парағы:

№	р/с	Оқушылар тізімі	Үй тапсырмасы	Шығарылған есептер	Тестік тапсырма	Қорытынды
І топ	1
	2
	3
	4
	5
ІІ топ	1
	2
	3
	4
	5
ІІІ топ	1
	2
	3
	4
	5
Қорытынды