Презентация "Фотоэффект. Решение задач".
презентация к уроку по физике (11 класс)
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
Цель урока: Повторение законов фотоэффекта при подготовке к ЕГЭ. Задачи: закрепление понятий и законов ,определяющих явление фотоэффекта; применение положений теории фотоэффекта к решению задач; решение различных типов задач по теме.
Фотоэффект — это явление вырывания электронов из вещества под действием падающего на него света. Законы фотоэффекта : 1.Фототок насыщения прямо пропорционален световому потоку. 2.Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности. 4.Фотоэффект практически безынерционен. 3.Красная граница фотоэффекта определяется только материалом электрода и не зависит от интенсивности излучения.
Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта: hν = А вых + Е к Красная граница фотоэффекта ν min = или, учитывая, что c = λ∙ν λ max = Закон сохранения энергии U з е = где U з - запирающее напряжение, е и m - заряд и масса электрона соответственно, v - скорость электрона
Красная граница фотоэффекта исследуемого металла соответствует длине волны 600 нм . При освещении этого металла светом длиной волны λ максимальная кинетическая энергия выбитых из него фотоэлектронов в 3 раза меньше энергии падающего света. Какова длина волны падающего света? ЗАДАЧА 1 Дано: λ кр =600 нм Ек = 1/3 Еф λ - ? Решение Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта : , . По условию: = . Имеем: = ; = . Откуда: . Ответ: 400 нм .
ЗАДАЧА 2 Фотокатод облучают ультрафиолетовым излучением частотой v = l,6∙10 15 Гц. Работа выхода фотоэлектронов из материала катода составляет 3,8 эВ. Определите запирающее напряжение для фотоэлектронов. Дано: ν = l,6∙10 15 Гц А вых =3,8 эВ U з -? Решение h ν = А вых + Е к Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта: По закону сохранения энергии: U з е = Е к Получаем: h ν = А вых + U з е где е=1,6∙10 -19 Кл - модуль заряда электрона. U з = U з = 2,83 В Ответ: 2,83 В
ЗАДАЧА 3 Металлическая пластина облучается светом частотой 1,6 ∙10 15 Гц. Работа выхода электронов из данного металла равна 3,7 эВ. Вылетающие из пластины фотоэлектроны попадают в однородное электрическое поле напряжённостью 130 В/м, причём вектор напряжённости направлен к пластине перпендикулярно её поверхности. Какова максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов на расстоянии 10 см от пластины? Дано: ν=1,6 ∙10 15 Гц А вых =3,7 эВ Е=130 В/м d = 10 см Е к2 -? Решение Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта : h ν = А вых + Е к1, откуда Е к1 = h ν – А вых . Работа поля по разгону электрона: А=Ее d . По теореме о кинетической энергии: А= Е к2 - Е к1. Е к2 =А+ Е к1. Е к2 = Ее d + ( h ν - А вых ) Е к 2 =130 В / м ∙1,6∙10 -19 Кл ∙0,1 м +(6,63∙10 -34 Дж ∙ с ∙1,6 ∙10 15 Гц - - 3,7 эВ ∙1,6∙10 -19 Дж / эВ ) = 25,5∙ 1,6∙10 -19 Дж =25,5 эВ Ответ: 25,5 эВ
ЗАДАЧА 4 Поток фотонов выбивает из металла с работой выхода 5 эВ фотоэлектроны. Энергия фотонов в 1,5 раза больше максимальной кинетической энергии фотоэлектронов. Какова максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов? Дано: А вых = 5 эВ Е ф =1,5Е к Е к -? Решение Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта Е ф = А вых + Е к По условию Е ф =1,5Е к Получаем: 1,5Е к = А вых + Е к Откуда 0,5Е к = А вых Е к =2А вых Е к =2∙5эВ=10эВ Ответ: 10эВ
Красная граница фотоэффекта для калия λ 0 = 0,62 мкм. Какую максимальную скорость могут иметь фотоэлектроны, вылетающие с поверхности калиевого фотокатода при облучении его светом длиной волны λ = 0,42 мкм? ЗАДАЧА 5 Дано: λ 0 = 0,62 мкм λ = 0,42 мкм v-? Решение Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта: hν = А вых + Е к Учитывая, что , и получим: ≈ 5,78∙10 5 м/с = 578 км/с Ответ: 578 км/с
ЗАДАЧА 6 Фотокатод облучают светом с длиной волны λ = 300 нм . Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода λ 0 = 450 нм . Какое запирающее напряжение U нужно создать между анодом и катодом, чтобы фототок прекратился? Дано: λ = 300 нм λ 0 = 450 нм U з - ? Решение Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта: hν = А вых + Е к . Условие прекращения фототока: U з е = Е к . Учитывая, что и получаем: =1,4 В Ответ:1,4 В
hν = А вых + Е к ν min = λ max = U з е Ее d
Литература и интернет - ресурсы для подготовки: 1. Открытый банк заданий ЕГЭ. http://ege.fipi.ru/os11/xmodules/qprint/index.php?proj=BA1F39653304A5B041B656915DC36B38 ЕГЭ 2022 физика. Типовые экзаменационные варианты. Под редакцией М.Ю.Демидовой . 3. «Решу ЕГЭ» - образовательный портал. https://phys-ege.sdamgia.ru/?redir=1
Информация об авторе: Поречный Игорь Васильевич Учитель физики МКОУ « Суджанская СОШ №2» Суджанского района Курской области. Адрес электронной почты: porechigor@yandex.ru Рабочий телефон: 8(47143)24044