Макс Планк выдвинул гипотезу о дискретной природе света. Эта явление было подтверждено исследованиями, которые проводил Генрих Герц. Такое явление получило название – явление фотоэффекта.. Задача 1.

Название дисциплины: «Физика»
Номер группы: ТОР 19-1
Форма и дата занятия: Урок лекция 20.05.2020 г.
ФИО преподавателя: Раимгулова Зулейха Фазыловна raimgulova1961@mail.ru
Срок выполнения (сдачи) задания: 20.05.2020г.

Дата консультации: 20.05.2020

Задание. 1. Изучить теорию по предложенному материалу и по ссылке и оформить опорный конспект в тетради.

Видеоролик https://yandex.ru/video/preview/?filmId=6492750302528035962&text=волновые%20и%20корпускулярные%20свойства%20света%20и%20их%20использование%20в%20современной%20технике&path=wizard&parent-reqid=1589881308504481-1295818637798644296800252-prestable-app-host-sas-web-yp-199&redircnt=1589881729.1

https://multiurok.ru/files/ipotieza-planka-o-kvantakh-fotoeffiekt-foton-volno.html

Тема: Гипотеза Планка о квантах. Внешний и внутренний фотоэффект

Цель: выяснить причины появления фотоэффекта, сформулировать определение фотоэффекта, изучить законы фотоэффекта, показать, что законы фотоэффекта являются следствием уравнения Эйнштейна.

Явление испускания электронов веществом под действием электромагнитного излучения называется фотоэффектом. Количественные закономерности фотоэлектрического эффекта были установлены в 1895 г. русским физиком А.Г. Столетовым (1839 - 1896).

Фотоэффект– это вырывание электронов из вещества под действием света.

Макс Планк выдвинул гипотезу о дискретной природе света. Эта явление было подтверждено исследованиями, которые проводил Генрих Герц. Такое явление получило название – явление фотоэффекта.

Изучил экспериментально и сформулировал законы фотоэффекта русский физик Александр Григорьевич Столетов.

Внутренний фотоэффект – это эффект, при котором оторванные от своих атомов электроны остаются внутри вещества и становятся свободными. Такой фотоэффект можно наблюдать в полупроводниках и некоторых диэлектриках.

Для того чтобы получить о фотоэффекте более полное представление, нужно выяснить:

1. От чего зависит число вырванных светом с поверхности вещества электронов (фотоэлектронов),

2. Чем определяется их скорость или кинетическая энергия.

Были проведены экспериментальные исследования:

Второй закон Столетова: максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности

Красная граница фотоэффекта – это минимальная частота света для данного вещества, при которой наблюдается явление фотоэффекта.

Применение фотоэффекта:

1. С помощью фотоэффект появился звук в кинофильмах, и стала возможной передача движущихся изображений

2. Применение фотоэлектронных приборов позволило создать станки, которые без всякого участия человека изготовляют детали по заданным чертежам. Также созданы аппараты, которые изучают далекие небесные тела.

Основанные на фотоэффекте приборы контролируют размеры изделия лучше любого человека, вовремя включают и выключают маяки и уличное освящение.

Законы фотоэффекта:

1) Количество электронов вырываемых светом с поверхности металла за 1 секунду, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны

2) Скорость вырываемых электронов пропорционально частоте падающего излучения, не зависит от его интенсивности.

В 1921году Альберт Эйнштейн за объяснение фотоэффекта был удостоенНобелевской премии.

Фотоэлемент – устройство, в котором энергия света управляет энергией электрического тока или преобразуется в нее

· Фотон - частица электромагнитного излучения (квант электромагнитного поля).

· 2) Фотон, будучи квантом электромагнитного поля, существует только в движении. Он либо движется со скоростью, равной скорости света в вакууме, либо не существует. Остановить, замедлить и ускорить фотон нельзя, как нельзя увеличить или уменьшить скорость света в вакууме.

· 3) Эти частицы сравнительно легко могут зарождаться (излучаться) и исчезать (поглощаться). Фотоны неделимы. Когда атом испускает или поглощает свет, то это испускание и поглощение происходит только целыми фотонами. Поглощенный фотон прекращает свое самостоятельное существование, а его энергия превращается в какой-либо другой вид энергии.

4) Фотон обладает определенной энергией, массой и импульсом. Энергия фотона E=hн. По закону взаимосвязи массы и энергии энергия фотона связана с массой соотношением Е=mс², следовательно, масса фотона равна

Явлением фотоэффекта экспериментально доказано, что свет имеет прерывистую структуру. Излученная порция световой энергии E=h ·vсохраняет свою индивидуальность и поглощается веществом только вся целиком. На основании закона сохранения энергии. Свет-это поток особых частиц фотонов. Энергия каждого фотона определяется формулой E=h·v, h=6,63· 10-34 Дж· с. На основе представлений о фотоне как частице, явление фотоэффекта получает простое объяснение. Поглощая один фотон, электрон внутри фотокатода увеличивает свою энергию на значение энергии фотона h·v.

Для каждого вещества фотоэффект наблюдается лишь в том случае, если частота света больше минимального значения Ѵ ( νmin). Ведь чтобы вырвать электрон из металла даже без сообщения ему кинетической энергией нужно совершить работу выхода. Значит, энергия кванта должна быть больше этой работы:

hѴ>AВ

Ѵ - предельная частота, которую называют красной границей фотоэффекта

Ѵ = АВ/h

V=c/ʎ => ʎmax= hc/AB

Для закрепления знаний будем использовать примеры решения задач.

Задача 1.

Мощность излучения лазерной указки с длиной волны равна . Определите число фотонов, излучаемых указкой за 2 с.

Решение

Мощность излучения равна:

Где суммарная энергия испускаемых за секунду фотонов равна . Запишем:

Энергия одного фотона равна . Тогда конечное выражение для мощности примет вид:

Осталось только выразить и вычислить количество фотонов:

Ответ: фотонов.

Итак, излучение проявляет свойства потока частиц – фотонов. Получается, всё то, что мы знаем про свет как электромагнитную волну, неправильно? Нет, свет, как и волна, всё так же подчиняется законам интерференции, дифракции, и это нельзя отрицать, это подтверждается экспериментально. Поэтому спор, какая модель правильная, бессмыслен, потому что свет проявляет свойства и волны, и частицы. И одни свойства у нас получается изучать, применяя модель света как непрерывной волны, а другие – описывая свет, как поток квантов с энергией

, зависящей от частоты.

Сообщество физика https://vk.com/public194235375