Фотоэффект құбылысы. Фотоэффект құбылысын түсіндіру. Эйнштейн формуласы.

Сабақтың тақырыбы: Фотоэффект құбылысы. Фотоэффект құбылысын түсіндіру. Эйнштейн

формуласы. Фотоэффект құбылысын техникада пайдалану.

Сабақтың мақсаты: 1. Фотоэффект құбылысының ашылу тарихын,физикалық сипаттамасын,

формуласын меңгерту және ғылым мен техникадағы маңызын оқып үйрену.

2. Оқушылардың оқулықпен жұмыс істеу дағдысын жетілдіру, өз бетімен жұмыс

істеуге дағдыландыру.

3. Ұқыптылыққа, төзімділікке, сауаттылыққа тәрбиелеу.

Сабақтың түрі: жаңа сабақ

Сабақтың әдісі: сұрақ-жауап, кітаппен

Көрнекіліктер: слайдтар, интерактивті тақта, фотоэлемент түрлері, ток көзі, электронды оқулық, фотоэффект суреті бейнеленген плакат.

Пәнаралық байланыс: химия

Сабақтың барысы:

I. Ұйымдастыру кезеңі:

Оқушылармен сәлемдесу, түгелдеу, сынып тазалығын тексеру, назарын сабаққа аудару, сабақ мақсатымен таныстыру.

II. Өткен сабақты игеру барысын тексеру:

1. М.Планк нені дәлелдеді?

2. М.Планк гипотезасы неліктен классикалық теорияға қарсы?

3. М.Планк гипотезасы қалай оқытылады?

4. Квант дегеніміз не?

5. М.Планк формуласы қалай өрнектеледі?

6. Фотон дегеніміз не?

7. Классикалық теория бойынша энергия қалай өзгереді және қандай мәнді қабылдайды?

Мағынаны тану. Жаңа сабаққа кіріспе ретінде «Фотоэффект құбылысы туралы және фотоэффектінің техникада қолдану»туралы слайд шоу көрсетемін. Ол слайдта фотоэффект құбылысының орындалуы мен қалай ашылғаны, фотоэффектінің техникада қолдану туралы суреттелген.

III. Жаңа тақырыпты түсіндіру:

1.Фотоэффект құбылысының ашылу тарихы.

Фото – грек сөзінен аударғанда - жарық, эффект латын сөзінен аударғанда - әсер деген мағынаны білдіреді.

1887 жылы орыс ғалымдары Генрих Герц пен А.Г.Столетов электродтардың арасындағы ұшқынды разрядты зерттеу кезінде мына құбылысқа көңіл аударды. Кернеу шамасының болса да разряд ұшқынының пайда болғанын байқады. Тәжірибесі:

Разряд дегеніміз газдардағы электр тогы.

Сәулелердің әсерінен электрондардың сұйық және қатты дене бетінен босап шығу құбылысын сыртқы фотоэлектрлік эффект деп атайды.

2. Фотэффект құбылысын түсіндіру.

Фотоэффект құбылысын түсіндіру жолын А.Эйнштейн тапты. Ол фотоэффект құбылысын түсіндіру үшін жарықтың бөлшектік әрі кванттық қасиетіне сүйенді. Шынында да, жарық екіжақтылығымен сипатталады: біріншісінде ол толқындық жағынан танылса, екінші жолы бөлшек, яғни Эйнштейн сөзімен айтқанда фотондар ағыны ретінде көрінеді. Бұл құбылысты жарықтың толқындық-корпускулалық дуализмі деп аталады.

Кванттық көзқарас бойынша жарықты таситын әрбір бөлшек, яғни фотон бір квант энергияға ие болады:

.

Электронның металдан босап, ұшып шығуы үшін жасайтын жұмысын электронның шығу жұмысы деп атайды.

Энергияның сақталу заңы бойынша жұтылған жарық фотонының энергиясы электронның шығу А_шығу жұмысына және оның кинетикалық энергиясына жұмсалады:

.

Бұл өрнек Эйнштейн формуласы деп аталады.

Фотоэффект байқалатын жарықтың ең аз дегендегі жиілігін немесе оған сәйкес келетін толқын ұзындығын фотоэффекттінің қызыл шекарасы деп атайды.

A_шығу

Әр зат үшін фотоэффекттің қызыл шекарасы әр түрлі. Мысалы, мырыш үшін фотоэффект тудыратын жарық толқынының ұзындығы -370 мкм, калий үшін -450 мкм, натрий үшін -680 мкм.

Эйнштейн формуласының мағынасы мынаған саяды: электронның шығу жұмысы мен кинетикалық энергиясы тек түскен жарықтың жиілігімен ғана анықталады.

Жарықтың толқындық және бөлшектік қасиеттерінің бірлігі – табиғи заңдылық. Бұл бірлікті жарықтың дуализмі деп атайды. Дуализм барлық элементар бөлшектерге тән құбылыс.

3. Фотоэффект құбылысын техникада пайдалану.

Фотоэффект құбылысына негізделіп жасалған құралды фотоэлемент дейді, ол техникада көптеп қолданылады.

Вакуумдық фотоэлементтің сыртқы түрі , құрылсының сызбасы және жұмыс істеу принципі

В акуумдық катодына жарық түскенде кез келген релені іске қосатын, электр трогы пайда болады. Фото элемент пен релені комбинациялау көптеген түрліше «көргіш» автоматтардың конструкциясын жасауға мүмкіндік береді. Солардың бірі метродағы автомат. Егер белгілі мөлшердегі теңгелік тасталмаса, онда ол жарық шоғын кесіп өткенде іске қосылады (тосқауыл арқылы жолды бекітеді.)

Фотоэффект өндірісте, тұрмыстық техникада және ғарыш аппараттарында кең қолданылады. Оның дәстүрлі қолданылатын орындары: фототелеграф, теледидар және дыбысты кино болып табылады. Сонымен қатар фотоэлементтер өндірісті автоматтандыруда айрықша рөл атқарады, адамдардың ешбір қатысынсыз , берілген сызбалар бойынша бөлшектер дайындап шығаратын станоктар жасауға мүмкіндік берді. Фооэффектіге негізделген аспаптар бұйымдардың өлшемдерін кез келген адамнан артық бақылайды, дер кезінде шырақтарды және көшелерді жарықтандыру жүйесін іске қосады және сөндіреді.

Осының бәрі жеткілікті түрде дамыған құрылғылар –фотоэлементтердің жасалып шығарылуының арқасында мүмкін болды, фотоэлементтердегі жарық энергиясы электр энергиясын басқарады немесе соған түрленеді.

Фотоэлементтерді қолданатын реле фотореле деп аталады.

IV. Сабақты пысықтауға арналған тапсырма:

1) Сұрақ – жауап

1. Фотоэффект дегеніміз не? Оның ашылуына қандай тәжірибе себепкер болды?

2. А.Эйнштейн фотоэффект құбылысын түсіндіру үшін қандай жолды таңдап алды?

3. Электронның шығу жұмысы дегеніміз не?

4. Фотоэффект туралы Эйнштейн формуласы қалай жазылады және қалай оқылады?

5. Жарық дуализмі дегеніміз не?

6. Фотоэффект жарықтың қандай қасиетін сипаттайды?

2) Формуланы түрлендіріп,белгісіз шаманы табу

m

-

3) «Кім алғыр». Есептер шығару

39-жаттығу

1.Калий үшін электронның шыу жұмысы 1,92 Эв. Калий үшін фотоэффектінің қызыл шекарасы қандай?

Б ер: А_шығу 1,92эВ 1,6 Дж A_шығу 00647

Т/к:

2. Тантал үшін фотоэффектінің қызыл шекарасы 0,2974 мкм. Электронның тантальдан шығу жұмысын анықтаңдар.

Бер: 0,3 м A_шығу A_шығу 0,66 (Дж)

Т/к: А_шығу

3. Фотоэлектрондардың максимал жылдамдығы 3000км/с болу үшін платина бетіне қандай жиіліктегі сәуле бағыттау керек? Платина үшін шығу жұмысы 6,3 эВ.

Бер: 3000км/с 3 м/с

А_шығу 6,3эВ 1,6 Дж

m 9,1 кг

Т/к:

4) Шығармашылықпен жұмыс.

Фотоэлементтердің қолданылуы туралы оқушылар пікірі

V. Сабақты қорытындылау.

VI. Бағалау.

VII. Үйге тапсырма: §49,50