Використання ілюстративного матеріалу при виченні розділу “Квантова фізика”

Пояснюючи явище випромінювання фотоелектронів з поверхні металів, використовуючи проекцію на мал 1.2, на якому схематично зображено явище зовнішнього фотоефекту. Вільні електрони на поверхні малу, збільшивши свою енергію за рахунок фотонів, що падають на поверхню цинкової пластинки, виходять за її межі, створюючи навколо неї “електронну хмаринку”.

Властивості фотоелектронів О.Г. Столєтов вивчав на дослідах з установкою, схему якої подано на мал. 1.3. Внаслідок цих робіт в 1888 році було встановлено закони зовнішнього фотоефекту.

На мал. 1.4 зображено вольт-амперну характеристику вакуумного фотоелемента для певного потоку випромінювання джерела світла. Навіть при є деякий фотострум . На вирвані фотоелектрони можна подіяти гальмуючим () або прискорюючим () електричним полем. Гальмівний потенціал (додатний потенціал катода відносно анода) є показником кінетичної енергії, а отже, і швидкості фотоелектронів: . При певній напрузі і незмінній поверхневій густині потоку випромінювання настає струм насичення . Ці експериментальні пояснюють потім на основі хвильових і квантових уявлень про природу світла.

За допомогою установки, на якій на при сталій напрузі змінювати поверхневу густину потоку випромінювання. Для її збільшення потрібно: або зменшити відстань між джерелом світла і фотоелемента, або зменшити освітлювану площу фотоелемента, або підвищити напругу джерела світла. Було встановлено (мал. 1.5), що струм насичення прямо пропорційний поверхневій густині потоку випромінювання (перший закон Столєтова).

Закон Столєтова пояснюють на основі класичної хвильової теорії. Справді, чим більша енергія хвилі, яка пропорційна квадратові її амплітуди, тим більша кількість електронів повинна бути вирвана з поверхні фотокатода. Проте інші явища, які характеризують фотоефект, не узгоджуються із хвильовою теорією.

Таким є питання про те, від чого залежить кінетична енергія і швидкість фотоелектронів. Для його з’ясування використовують світлові фільтри різних кольорів, не змінюючи поверхневої густини потоку випромінювання . На мал. 1.6 подано криві залежності фотоструму від напруги при для міді, якщо освітлювати її монохроматичним світлом із частотою хвиль у вакуумі (крива 1) і (крива 2). Вино, що кінетична енергія (і швидкість) фотоелектронів із збільшенням частоти падаючого світла зростає. Дані на мал. 1.5 і 1.6 підтверджують закон, встановлений Столєтовим: швидкість фотоелектронів не залежить від інтенсивності випромінювання і зростає із збільшенням частоти падаючого світла (другий закон фотоефекту Столєтова).

Графіки залежності від для різних металів перетинають вісь частот у різних точках. Для кожного металу ця точка визначає найменшу частоту, за якої можливий фотоефект – червону межу фотоефекту. Столєтов встановив, що фотоефект незалежно від інтенсивності падаючого світла починається тільки при певній (для певного металу) частоті (третій закон Столєтова). Частоти, що лежать лівіше від цієї точки, визначають область, де фотоефекту не має.

Це цікаво:

Освітні, виховні й розвивальні завдання навчання математики в початкових класах
У системі навчальних предметів початкової школи завдання і зміст вивчення математики є порівняно найбільш стабільними, проте і вони з часом зазнають деяких змін. Тому питання освітніх, виховних і розвивальних завдань навчання математики в початкових класах розкриємо з урахуванням сучасної концепції ...

Знайомство зі школою, педагогічним колективом, основним формами про освіту, програмою та методичною літературою
Важливим початковим етапом проходження педагогічної практики є ознайомлення зі школою та її педагогічним складом. Я проходив практику в Старокостянтинівській ЗОШ I-III ступенів №6 (див. Фото школи Додаток А) з метою отримання та оволодіння певною системою професійних знань, умінь та навичок у проце ...

Актуальність принципів Болонської декларації в процесі розбудови вищої школи в Україні
В 1997 році під егідою Ради Європи і ЮНЕСКО була розроблена і прийнята Лісабонська конвенція про визнання кваліфікацій, які відносяться до вищої освіти Європи. Цю конвенцію підписали 43 країни світу (Україна в тому числі), більшість з яких потім сформулювали принципи Болонської декларації. Лісабонс ...