Використання ілюстративного матеріалу при виченні розділу “Квантова фізика”

Вивчення червоної межі фотоефекту супроводжується демонстрування проекції мал.1.8, на якому схематично показано, що червона межа для різних металів різна і залежить від властивостей останніх. Кружечками позначено фотони різних довжин хвиль світлового випромінювання (оранжеві, жовті, зелені, сині промені і т.д.). З пластинки натрію електрони вириваються вже зеленими променями, цинку – ультрафіолетовими.

Енергія фотонів найменшої частоти, за якої можливий фотоефект, забезпечує виривання електрона з поверхні металу, тобто робота виходу. Графіки на мал.1.7 для всіх речовин в системі координат можна подавати у вигляді співвідношення , де - робота виходу, - частота, яка відповідає певному спектральному кольору. Користуючись графіком, неважко обчислити, (стала Планка). Питання про те, від чого залежить кінетична енергія фотоелектронів, А.Ейнштейн визначав, виходячи із закону збереження енергії, який для явища фотоефекту він записав так: . Цей вираз збігається із виразом, який дістали на дослідах (див. Вище). Експериментальних даних для встановлення даного рівняння в А.Ейнштейна не було.

Виходячи із закону збереження енергії та імпульсу, можна пересвідчитись, що світло вільними електронами поглинатися не може: фотоефект відбувається тільки на зв’язаних електронах в атомах речовини.

Дію фотоелемента і його застосування розглядають за мал. 1.9. Застосування фотоелемента у приладі для вимірювання прозорості рідини демонструють за допомогою проекції на мал.1.10.

Для узагальнення знань учнів про природу світла і його властивості проектують схему, подану на мал. 1.11.

Підкреслюють, що в основу теорії, яка відображає сучасні уявлення про природу світла, покладено три положення:

світло – явище хвильового характеру;

світло – явище електромагнітне;

світло – явище квантове.

Пояснюючи фотоефект, важливо підкреслити, що фотоефект – явище квантове. Вільний електрон не може поглинути фотон ( при цьому не можуть виконуватись одночасно закони збереження енергії та імпульсу). Фотоефект у розумінні виходу електронів з атома, молекули чи конденсованого середовища пояснюється зв’язком електрона з його матеріальним оточенням. В атомі цей зв’язок характеризується енергією іонізації, в конденсованому середовищі – роботою виходу.

Зовнішнім фотоефектом, або, що те саме – фотоелектронна емісія, полягає у випусканні у вакуум чи інше середовище електронів твердими тілами, рідинами під дією електромагнітного випромінювання.

Внутрішній фотоефект полягає в перерозподілі електронів за енергетичними станами в конденсованому середовищі, який відбувається при поглинанні елктромагнітного випромінювання. У напівпровідниках і діелектриках внутрішній фотоефект проявляється у зміні електропровідності середовища, діелектричної проникності або у виникненні фотоелектрорушійної сили. У газах на окремих атомах і молекулах фотоефект проявляється у вигляді фотоіонізації, що зумовлює виникнення негативного заряду на полум’ї свічки та продуктах горіння біля вихлопних труб.

Виходячи з квантових уявлень про природу світла, підкреслюють, що енергію фотона поглинає атом речовини, на яку фотон з енергією потрапив. При цьому атом речовини збуджується і електрон може залишити речовину (зовнішній фотоефект).

Фізика атома

При актуалізації знань учнів про будову атома нагадують їм, що Дж. Томсон ще в 1897 році відкрив електрон – першу з відомих тепер елементарних частинок. У 1903 році він запропонував модель атома, яка в історії науки дістала назву “пудингу з ізюмом (мал.1.12). Принагідно можна згадати, що в 1904 році японський фізик Хантаро Нагаока пропонував гіпотичну планетарну модель атома, згідно з якою навколо позитивної центральної частини обертаються електрони подібно до того, як це відбувається з кільцями Сатурна. Але на цю пропозицію не звернули увагу.

Це цікаво:

Історико-педагогічні передумови проблемного навчання
До історико-педагогічних передумов проблемного навчання слід віднести ідеї активізації навчання, які висловлювалися вченими протягом всього становлення і розвитку педагогіки і навіть ще до оформлення їх у самостійну наукову дисципліну (наприклад, знаменита майєвтика Сократа). Це створює ґрунт для п ...

Особливості проведення уроків трудового навчання в початковій школі
Кожний школяр повинен отримати трудове загартування, яке, як би не склалась його подальша доля, знадобиться йому в будь-якій сфері діяльності. Метою трудового навчання і виховання учнів повинно бути прищеплення любові до праці, поваги до людей праці; ознайомлення учнів з основами сучасного промисло ...

Функції, форми та роль педагогічної оцінки
У числі засобів педагогічного впливу на дітей одним з дуже важливих є оцінка. Педагогічна оцінка, таким чином є головним регулятором поведінки й діяльності дитини. У психолого-педагогічній літературі виділяють різні функції оцінки. Так, Ш.О.Амонашвілі розкриває виховну (спрямовану на розвиток особи ...