Записать уравнение эйнштейна для фотоэффекта и объяснить все величины входящие в уравнение

Видео:Урок 434. Фотоэффект. Законы фотоэффектаСкачать

Урок 434. Фотоэффект. Законы фотоэффекта

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.

Эйнштейн в 1905 г. дал объяснение фотоэффекта, развив идею Планка о преры­вающемся испускании света:

Исходя из заявления Эйнштейна, из явления фотоэффекта вытекает, что свет имеет прерывистую структуру: излученная порция световой энергии E = hv сохраняет свою ин­дивидуальность и далее. Поглотиться может лишь вся порция полностью. Эта порция имеет название фотона.

Если фотон передает электрону энергию hv, которая является больше или равной величине работы А по удале­нию электрона с поверхности металла, значит, электрон покидает поверхность этого металла. Разность между hv и А приводит к образованию кинетической энергии электрона. Следствие из закона сохранения энергии:

Записать уравнение эйнштейна для фотоэффекта и объяснить все величины входящие в уравнение.

Эта формула является уравнением Эйнштейна, которое описывает каждый из законов фотоэффекта. Следствием из уравнения Эйнштейна является то, что кинетическая энергия электрона линейно зависит от частоты v и никак не зависит от интенсивности излучения. Так как общее число электронов n, которые покидают по­верхность металла, пропорционально числу падающих фотонов, значит, величина n оказывается пропорциональной интенсивности падающего излучения.

Красную границу фотоэффекта можно получить из Записать уравнение эйнштейна для фотоэффекта и объяснить все величины входящие в уравнение, если скорость электрона, который покидает металл, приравнять к нулю:

Записать уравнение эйнштейна для фотоэффекта и объяснить все величины входящие в уравнение,

то есть красная граница фотоэффекта зависит лишь от работы выхода А. С учетом того, что Записать уравнение эйнштейна для фотоэффекта и объяснить все величины входящие в уравнение, из Записать уравнение эйнштейна для фотоэффекта и объяснить все величины входящие в уравнениеполучаем значение предельной длины волны:

Записать уравнение эйнштейна для фотоэффекта и объяснить все величины входящие в уравнение.

При длинах волн, больших λmin, то есть расположенных ближе к красным волнам, фотоэффект не наблюдается. Именно поэтому и появилось название предельной длины волны λminкрасная граница фотоэффекта.

Видео:Физика - Внешний фотоэлектрический эффект. уравнение Эйнштейна для фотоэффектаСкачать

Физика - Внешний фотоэлектрический эффект. уравнение Эйнштейна для фотоэффекта

Формула Эйнштейна для фотоэффекта. Применение фотоэффекта

Этот видеоурок доступен по абонементу

У вас уже есть абонемент? Войти

Записать уравнение эйнштейна для фотоэффекта и объяснить все величины входящие в уравнение

На данном уроке, тема которого: «Формула Эйнштейна для фотоэффекта. Применение фотоэффекта», мы познакомимся с самим уравнением Эйнштейна, дадим определение красной границы фотоэффекта, а также решим задачу.

Видео:ФОТОЭФФЕКТ И УРАВНЕНИЕ ЭЙНШТЕЙНА НА ПРИМЕРЕ ТЮРЬМЫСкачать

ФОТОЭФФЕКТ И УРАВНЕНИЕ ЭЙНШТЕЙНА НА ПРИМЕРЕ ТЮРЬМЫ

Физика. 11 класс

Конспект урока

Физика, 11 класс

Урок 22. Фотоэффект

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

  • предмет и задачи квантовой физики;
  • гипотеза М. Планка о квантах;
  • опыты А.Г. Столетова;
  • определение фотоэффекта, кванта, тока насыщения, задерживающего напряжения, работы выхода, красной границы фотоэффекта;
  • уравнение Эйнштейна для фотоэффекта;
  • законы фотоэффекта.

Глоссарий по теме:

Квантовая физика — раздел теоретической физики, в котором изучаются квантово-механические и квантово-полевые системы и законы их движения.

Фотоэффект – это вырывание электронов из вещества под действием света.

Квант — (от лат. quantum — «сколько») — неделимая порция какой-либо величины в физике.

Ток насыщения — некоторое предельное значение силы фототока.

Задерживающее напряжение — минимальное обратное напряжение между анодом и катодом, при котором фототок равен нулю.

Работа выхода – это минимальная энергия, которую надо сообщить электрону, чтобы он покинул металл. которую нужно сообщить электрону, для того чтобы он мог преодолеть силы, удерживающие его внутри металла.

Красная граница фотоэффекта – это минимальная частота или максимальная длина волны света излучения, при которой еще возможен внешний фотоэффект.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

1. Мякишев Г. Я., Буховцев Б. Б., Чаругин В. М. Физика. 11 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017. – С. 259 – 267.

2. Рымкевич А. П. Сборник задач по физике. 10-11 класс.- М.:Дрофа,2009. – С. 153 – 158.

3. Элементарный учебник физики. Учебное пособие в 3 т./под редакцией академика Ландсберга Г. С.: Т.3. Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика. – 12-е изд. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. С. 422 – 429.

4. Тульчинский М. Е. Качественные задачи по физике в средней школе. Пособие для учителей. Изд. 4-е, переработ. и доп. М. «Просвещение», 1972. С. 157.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

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.

Гипотеза Макса Планка: атомы испускают электромагнитную энергию не непрерывно, а отдельными порциями – квантами. Энергия Е каждой порции прямо пропорциональна частоте ν излучения света: E = hν.

Коэффициент пропорциональности получил название постоянной Планка, и она равна:

h = 6,63 ∙ 10 -34 Дж∙с.

После открытия Планка начала развиваться самая современная и глубокая физическая теория – квантовая физика.

Квантовая физика — раздел теоретической физики, в котором изучаются квантово-механические и квантово-полевые системы и законы их движения.

Поведение всех микрочастиц подчиняется квантовым законам. Но впервые квантовые свойства материи были обнаружены именно при исследовании излучения и поглощения света.

В 1886 году немецкий физик Густав Людвиг Герц обнаружил явление электризации металлов при их освещении.

Явление вырывания электронов из вещества под действием света называется внешним фотоэлектрическим эффектом.

Законы фотоэффекта были установлены в 1888 году профессором московского университета Александром Григорьевичем Столетовым.

Записать уравнение эйнштейна для фотоэффекта и объяснить все величины входящие в уравнение

Схема установки для изучения законов фотоэффекта

Первый закон фотоэффекта: фототок насыщения — максимальное число фотоэлектронов, вырываемых из вещества за единицу времени, — прямо пропорционален интенсивности падающего излучения.

Записать уравнение эйнштейна для фотоэффекта и объяснить все величины входящие в уравнение

Зависимость силы тока от приложенного напряжения

Увеличение интенсивности света означает увеличение числа падающих фотонов, которые выбивают с поверхности металла больше электронов.

Второй закон фотоэффекта: максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего излучения и линейно возрастает с увеличением частоты падающего излучения.

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.

Записать уравнение эйнштейна для фотоэффекта и объяснить все величины входящие в уравнение

Записать уравнение эйнштейна для фотоэффекта и объяснить все величины входящие в уравнение

где Ав – работа выхода электронов;

h – постоянная Планка;

νmin — частота излучения, соответствующая красной границе фотоэффекта;

с – скорость света;

λкр – длина волны, соответствующая красной границе.

Фотоэффект практически безынерционен: фототок возникает одновременно с освещением катода с точностью до одной миллиардной доли секунды.

Работа выхода – это минимальная энергия, которую надо сообщить электрону, чтобы он покинул металл.

Для большинства веществ фотоэффект возникает только под действием ультрафиолетового облучения. Однако некоторые металлы, например, литий, натрий и калий, испускают электроны и при облучении видимым светом.

Известно, что фототоком можно управлять, подавая на металлические пластины различные напряжения. Если на систему подать небольшое напряжение обратной полярности, «затрудняющее» вылет электронов, то ток уменьшится, так как фотоэлектронам, кроме работы выхода, придется совершать дополнительную работу против сил электрического поля.

Задерживающее напряжение — минимальное обратное напряжение между анодом и катодом, при котором фототок равен нулю.

Записать уравнение эйнштейна для фотоэффекта и объяснить все величины входящие в уравнение

Максимальная кинетическая энергия электронов выражается через задерживающее напряжение:

Записать уравнение эйнштейна для фотоэффекта и объяснить все величины входящие в уравнение

Записать уравнение эйнштейна для фотоэффекта и объяснить все величины входящие в уравнение

где Записать уравнение эйнштейна для фотоэффекта и объяснить все величины входящие в уравнение— максимальная кинетическая энергия электронов;

Е – заряд электрона;

Записать уравнение эйнштейна для фотоэффекта и объяснить все величины входящие в уравнение– задерживающее напряжение.

Теорию фотоэффекта разработал Альберт Эйнштейн. На основе квантовых представлений Эйнштейн объяснил фотоэффект. Электрон внутри металла после поглощения одного фотона получает порцию энергии и стремится вылететь за пределы кристаллической решетки, т.е. покинуть поверхность твердого тела. При этом часть полученной энергии он израсходует на совершение работы по преодолению сил, удерживающих его внутри вещества. Остаток энергии будет равен кинетической энергии:

Записать уравнение эйнштейна для фотоэффекта и объяснить все величины входящие в уравнение

В 1921 году Альберт Эйнштейн стал обладателем Нобелевской премии, которая, согласно официальной формулировке, была вручена «за заслуги перед теоретической физикой и особенно за открытие закона фотоэлектрического эффекта».

Если фотоэффект сопровождается вылетом электронов с поверхности вещества, то его называют внешним фотоэффектом или фотоэлектронной эмиссией, а вылетающие электроны — фотоэлектронами. Если фотоэффект не сопровождается вылетом электронов с поверхности вещества, то его называют внутренним.

Примеры и разбор решения заданий

1. 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:

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

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:

Записать уравнение эйнштейна для фотоэффекта и объяснить все величины входящие в уравнение

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

2. Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода λ0 = 290 нм. При облучении катода светом с длиной волны λ фототок прекращается при напряжении между анодом и катодом U = 1,5 В. Определите длину волны λ.

Запишем уравнение для фотоэффекта через длину волны:

Записать уравнение эйнштейна для фотоэффекта и объяснить все величины входящие в уравнение

Условие связи красной границы фотоэффекта и работы выхода:

Записать уравнение эйнштейна для фотоэффекта и объяснить все величины входящие в уравнение

Запишем выражение для запирающего напряжения – условие равенства максимальной кинетической энергии электрона и изменения его потенциальной энергии при перемещении в электростатическом поле:

Записать уравнение эйнштейна для фотоэффекта и объяснить все величины входящие в уравнение

Решая систему уравнений (1), (2), (3), получаем формулу для вычисления длины волны λ:

Записать уравнение эйнштейна для фотоэффекта и объяснить все величины входящие в уравнение

Подставляя численные значения, получаем: λ ≈ 215 нм.

🎦 Видео

Задача: УРАВНЕНИЕ ЭЙНШТЕЙНА ДЛЯ ФОТОЭФФЕКТА.Скачать

Задача: УРАВНЕНИЕ ЭЙНШТЕЙНА ДЛЯ ФОТОЭФФЕКТА.

законы Столетова Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффектаСкачать

законы Столетова  Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта

Физика. ЕГЭ. Фотоэффект теория. Уравнение Эйнштейна.Скачать

Физика. ЕГЭ. Фотоэффект теория. Уравнение Эйнштейна.

Опыты Столетова. Законы фотоэффекта. Уравнение ЭйнштейнаСкачать

Опыты Столетова. Законы фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна

Относительность 19 - Уравнение ЭйнштейнаСкачать

Относительность 19 - Уравнение Эйнштейна

ЕГЭ по Физике 2016! Задание №32. Фотоэффект. Уравнение Эйнштейна.Скачать

ЕГЭ по Физике 2016! Задание №32. Фотоэффект. Уравнение Эйнштейна.

10 класс, 43 урок, Уравнение касательной к графику функцииСкачать

10 класс, 43 урок, Уравнение касательной к графику функции

Практическая работа "Решение задач на уравнение Эйнштейна для фотоэффекта" Каракесекова Н.Х.Скачать

Практическая работа "Решение задач на уравнение Эйнштейна для фотоэффекта" Каракесекова Н.Х.

Физика 11 класс (Урок№22 - Фотоэффект.)Скачать

Физика 11 класс (Урок№22 - Фотоэффект.)

Фотоэффект. Уравнение Эйнштейна для фотоэффектаСкачать

Фотоэффект. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта

Анализ решения задач ЕГЭ по физике. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.Скачать

Анализ решения задач ЕГЭ по физике. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.

Өтетілеу Гульмира Агидуллакызы Решение задач на уравнение Эйнштейна для фотоэффекта и давление светаСкачать

Өтетілеу Гульмира Агидуллакызы Решение задач на уравнение Эйнштейна для фотоэффекта и давление света

Урок 435. Теория фотоэффекта. ФотоэлементыСкачать

Урок 435. Теория фотоэффекта. Фотоэлементы

8.5 Теория фотоэффектаСкачать

8.5 Теория фотоэффекта

0128 (часть 2) фотоэффект, уравнение Эйнштейна, определение импульса электронаСкачать

0128 (часть 2) фотоэффект, уравнение Эйнштейна, определение импульса электрона

Тема 23. Фотон. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Давление света. Корпускулярно-волновой дуализмСкачать

Тема 23. Фотон. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Давление света. Корпускулярно-волновой дуализм

Жетысуский юридический колледж. Умаева А. М., физика "Фотоэффект. Уравнение Эйнштейна".Скачать

Жетысуский юридический колледж. Умаева А. М., физика "Фотоэффект. Уравнение Эйнштейна".
Поделиться или сохранить к себе: