Фотоэффект құбылысы. Физика, 9 сынып, сабақ жоспары.

Ұзақ мерзімді жоспар бөлімі:

4А Атом құрылысы. Атомдық құбылыстар

Мектеп: ХББ НЗМ Шымкент қаласы

Сабақтың тақырыбы: Фотоэффект құбылысы

Уақыты:

Мұғалімнің аты-жөні:

Сынып: 9

Қатысқан оқушылар саны:

Осы сабақтың сол мақсатқа қол жеткізуде тигізетін үлесі

9.6.1.4 фотоэффект үшін Эйнштейн формуласын есептер шығаруда қолдану;.

 Сабақтың мақсаты

өз бетінше шығаруға арналған есептерді шығару;

терминдік сөздікті үш тілде жазу;

диалогқа қажетті сөз тіркестеріне ағылшын тілінде жауап бере алу.

 Бағалау критерийлері

Оқушылар орындай алады:

өз бетінше шығаруға арналған есептерді шығара алады;

терминдік сөздікті үш тілде жазады;

диалогқа қажетті сөз тіркестеріне ағылшын тілінде жауап бере алады.

 Тілдік міндеттер

Пәндік сөздік қор/Пәндік лексика мен терминология: Фотоэффект, тежеужі кернеу, қанығу тобы, фотоэффектінің қызыл шекарасы, бірфотонды процестер, көпфотонды фотоэффект, фотоэлементтер, люксометрлер, фотоэлекторлік экспонометрлер, фотореле, ішкі фотоэффект, фотокедергі,вентильді фотоэлемент.

Диалогқа/жазуға қажетті сөз тіркестері: Электрондардың ұшып шығу құбылысы, Фотоэффектінің қызыл шекарасы

Алдыңғы білім

Планк гипотезасы. Люминесценция.

Жоспар

Жоспар бойынша орындалуы тиіс тапсырмалар (төменде келтірілген жазбаларды өзіңіз орындататын тапсырмалармен алмастырыңыз)

Дерек көздері

Сабақ басында мұғалім:

1.Ұйымдастыру бөлімі.

Сынып оқушыларын 3 топқа бөлу.

Сабақ мақсатымен таныстыру .

Фотоэффект құбылысының ашылуы, Эйнштейн формуласы, фотоэффектінің қолданылуы туралы түсініктер беру.

2. Жаңа сабақ:

Фотоэффект (сыртқы) деп түскен жарықтың әсерінен заттан (металдар және сұйықтардан) электрондардың ұшып шығу құбылысын айтады.

Фотоэффектіні зерттеу үшін суретте көрсетілген қондырғыны пайдалануға болады. Ішіндегі ауа сорылған баллонға екі электрод-анод пен катод орналастырылады. Катодқа кварц терезесі арқылы ультракүлгін жарық түсіргенде одан фотоэлектрондар ұшып шығып, электр өрісінің әсерінен катодтан анодқа қарай қозғала бастайды. Потонциометрдің көмегімен анод пен катодтың арасындағы кернеуді өзгерте отырып, фототоктың кернеуге тәуелділігін, яғни фотоэффектінің вольт-амперлік сипаттамасын алуға болады. Екі жағдайда да анод пен катодтың арасындағы кернеу нөлге тең болса да аздаған фототок бар екені көрініп тұр. Бұл ток күшін нөлге дейін кеміту үшін анод пен катодтың арасына

Теріс потенциалдар айырымын түсіру керек. Оны тежеуші кернеу немесе жабушы кернеу потенциал деп те атайды.

m- электронның массасы. Тежеуші кернеуді өлшей отырып, фотоэлектрондардың максимал жылдамдығын есептеп шығаруға болады.

1905 жылы тәжірибелерді зерделеу нәтижесінде фотоэффектінің мынадай заңдары (Столетов заңдары) тағайындалды.

• Фотоэлектрондардың максимал жылдамдығы түскен жарықтың интенсивтігіне тәуелді емес, ол тек жарықтың жиілігіне тәуелді.
• Қанығу фототок күші түскен жарықтың интенсивтігіне пропорционал өседі, бірақ жарықтың жиілігі тәуелді емес.
• Әр металл үшін фотоэффектінің қызыл шекарасы, яғни одан төменгі жиілікте фотоэффект байқалмайтын шекті ең аз жиілік (немесе ең үлкен толқын ұзындығы )бар.

Фотоэффектінің қызыл шекарасы:

немесе

h = 6.62 10^-34 Дж с

1 эв = 1,6 10^-19 Дж

Көпфотонды фотоэффект үшін Эйнштейн теңдеуін былай жазуға болады:

Фотоэффект негізінде жасалған құралдар фотоэлементтер деп аталады.

Фотореле – өндірісте, әртүрлі технологиялық процестерде, әскери істе қондырғыларды автоматты түрде ағытып, қосу үшін қолданылады.

Ішкі фотоэффект- сәулелердің әсерінен жартылай өткізгіштегі еркін зарядтар (электрондар мен кемтіктердің) концентрациясының арту құбылысы да кеңінен қолданылады. Тағы бір қолданылуы- жабушы қабаты бар фотоэлемент, яғни вентильді фотоэлемент. Мұндай фотоэлементтер ток көздері (күн батареялары), фотоэкспонометрлер, әртүрлі процестерді автоматтандыру және басқаруда тексеру құралдары ретінде, әскери техникада көрінбейтін сәулелену мен сигнал беру немес локация құралдары ретінде және т.б. жерлерде қолданылады.

Фотоэлементтегі фотоэффектіні көрсететін қарапайым анимация:http://www.youtube.com/watch?v=YQL2Q5ZArjs&feature=related

Фотоэффектінің интерактивті анимациясыhttp://phet.colorado.edu/en/simulation/photoelectric

Топтық жұмыстың тапсырмалары:

3 топқа 3 деңгейдегі тапсырмалар беріледі.

1 топ.

1 дейгей.

• Фотоэффектінің қызыл шекарасы 500нм болса, электрондардың натрийден шығу жұмысы қандай? (2,49эВ)
• Калий үшін электронның шығу жұмысы 1,92 Эв. Калий үшін фотоэффекттің қызыл шекарасы қандай?

ІІ деңгей.

Цинкке толқын ұзындығы 185нм сәулелену түскенде одан ұшып шығатын фотоэлектрондар үшін тежегіш кернеу 2,42 В. Егер толқын ұзындығы 254нм болса, тежегіш кернеу қандай болар еді? (0,606 В)

ІІІ деңгей.

Түскен жарықтың жиілігі 4*10¹⁵Гц болғанда, тежегіш кернеу 14 В, ал жиілік 8*10¹⁵Гц болғанда, тежегіш кернеу 30В. Осы мәлңметтер бойынша Планк тұрақтысын табу.(6,4*10^-34Дж*с)

2 топ

1 деңгей.

• Тантал үшін фотоэффекттің қызыл шекарасы 0,2974 мкм. Электронның танталдан шығу жұмысын анықтаңдар.
• Электрондардың алтыннан шығу жұмысы А=4.59эВ. Алтын үшін фотоэффектінің қызыл шекарасын анықтаңдар. (265нм)

ІІ деңгей.

Қандай да бір металл үшін фотоэффектінің қызыл шекарасы 4,3*10¹⁴ Гц. Электроннның осы металдан шығу жұмысын және электронның толқын ұзындығын 190нм жарық әсерінен алатын максимал кинетикалық энергиясын анықтау керек. (2,8*10^-19 Дж = 1.78 эВ)

ІІІ деңгей.

Металды толқын ұзындығы 400нм момнхромат сәулемен жарықтандырғанда фотоэлектрондардың максимал жылдамдығы 8,2*10⁵ м/с-қа тең, ал осы металды толқын ұзындығы 600нм монохромат сәулемен жарықтандырғанда ол 5,5*10⁵ м/с-қа тең. Планк тұрақтысы һ қандай? (6,63*10^-34 Дж*с)

3 топ.

І деңгей.

• Егер электронның металдан шығу жұмысы 3,3*10^-19 Дж болса, фотоэффект мүмкін болатын жарықтың ең кіші жиілігі қандай? (4,98*10¹⁴ Гц)
• Күміс үшін фотоэффектінің қызыл шекарасының λ толқын ұзындығын есептеп шығарыңдар. (2,9*10^-7м)

ІІ деңгей.

Егер мырышты ультракүлгін жарықпен (λ=320 нм)жарықтандырса, онда электрондар қандай ең үлкен жылдамдықпен ұшып шығады.(2,2*10⁵ м/с)

ІІІ деңгей

Вакуумдық фотоэлементті зерттеу барысында катодты жиілігі 10¹⁵ Гц жарықпен жарықтандырғанда катод пен анодтың арасындағы 2 В тежеуші кернеуде катодтың бетінен фототоктың тоқтағаны байқалған. Электронның шығу жұмысын анықтаңдар. (2,14 эВ)

Сұрақтарға толық жауап беру:

• Ішкі және сыртқы фотоэффектілердің арасындағы айырмашылық қандай?
• Фотоэффектінің тәжірибелік заңдарын айтып беріңдер.
• Эйнштейн теңдеуінен фотоэффект заңдарын түсіндіріп беріңдер.
• Фотоэффектінің қолданылу саласын айтыңдар.

• Үйге тапсырма:§ 6.4.,6.5.

11 сыныптың есептер жинағынан № 6.55-6.60

• Қорытындылау:

Фотоэффект (сыртқы) деп түскен жарықтың әсерінен заттан (металдар және сұйықтардан) электрондардың ұшып шығу құбылысын айтады. Мұндай фотоэлементтер ток көздері (күн батареялары), фотоэкспонометрлер, әртүрлі процестерді автоматтандыру және басқаруда тексеру құралдары ретінде, әскери техникада көрінбейтін сәулелену мен сигнал беру немес локация құралдары ретінде және т.б. жерлерде қолданылады.

Қосымша ақпарат

Бөліп оқыту – Көбірек қолдау көрсету үшін сіз не істейсіз? Қабілеті жоғары оқушыларға қандай күрделі тапсырма бересіз?

Бағалау – Оқушылардың білімін қалай тексересіз?

Пәнаралық байланыс

Қауіпсіздік ережелері

АКТ Құндылықтар

Денсаулық пен қауіпсіздік техникасы:                                                                    АКТ

Оқушыларға негізгі жаттығулар бөлігі ретінде

суреттеу үшін Гуглдағы суреттерді іздеу арқылы зерттеулерге арналған ақпарат алып, нәтижелерді басып шығару ұсынылуы мүмкін.

НЗМ құндылықтары:

Қауіпті жабдықпен жұмыс жауапты қатынастың дамуына себепші болады. Жұппен жұмыс достастыққа әкеледі. Коммуникативтік дағдылар, серіктеспен жұмыс және сұрақтарға жауап бере отырып жұмыс ұсынылады.

Рефлексия

Сабақ мақсаттары/оқыту мақсаттары шынайы болды ма? Бүгін оқушылар нені үйренді? Оқыту ортасы қандай болды? Менің бөліп оқытқаным өз мәнінде жүзеге асты ма? Мен өз уақытымды ұтымды пайдалана алдым ба? Мен жоспарыма қандай өзгерістер енгіздім және неліктен?

Қорытынды бағалау

Ең жақсы өткен екі дүниені атап көрсетіңіз (оқытуға және үйренуге қатысты)

1:

2:

Қандай екі дүние сабақтың одан да жақсы өтуіне ықпалын тигізуші еді? (оқытуға және үйренуге қатысты)

1:

2:

Осы сабақтың барысында мүмкін барлық сынып немесе жекелеген оқушылар туралы менің келесі сабағыма қажет болуы қандай ақпаратты білдім?