Wenn eine Metallplatte bestrahlt wird, tritt nur der photoelektrische Effekt auf.

Aufgaben zur Prüfungsvorbereitung zum Thema "Photoeffect"

Probleme des Typs B (Sie müssen auf einem Entwurf lösen und die Antwort richtig formulieren) Probleme des Typs C (erfordern eine detaillierte Detaillösung)

IN 1. Wenn die Kathode mit Licht mit einer Frequenz von 1,2 · 1015 Hz bestrahlt wird, stoppt der Photostrom, wenn eine Spannung von 1,65 V zwischen Kathode und Anode angelegt wird. Welche Frequenz entspricht der roten Grenze des photoelektrischen Effekts für die Kathodensubstanz? Multiplizieren Sie die erhaltene numerische Antwort mit 10 -13, runden Sie dann auf ganze Zahlen und schreiben Sie sie in das Antwortformular.

UM 2. Die Abbildung zeigt das Strahlungsspektrum von Natrium. Zahlen auf der numerischen Achse - Wellenlängen in nm (10 - 9 m . ) Schätzen Sie die Frequenz der Photonen ab, aus denen die im gegebenen Spektrum aufgenommene Strahlung besteht. Runden Sie Ihre Antwort auf zwei signifikante Stellen, multiplizieren Sie sie mit 10-13 und schreibe in das Formular Antworten.

IN 3. Calciumbeschichtete Photokathode (Austrittsarbeit A = 4,42 1O 19 J), beleuchtet durch Licht mit einer Frequenz gleich 2 Ich 15 Hz. Die aus der Kathode austretenden Elektronen fallen in ein gleichmäßiges Magnetfeld senkrecht zu den Induktionslinien dieses Feldes und bewegen sich entlang eines Kreises mit einem maximalen Radius von 10 mm. Was ist Induktion? Magnetfeld IM? Geben Sie Ihre Antwort in Millitesla aus und runden Sie auf eine Dezimalstelle (Antwort: 0,8 Tesla).

UM 4. Bei Bestrahlung Metallplatte der Photoeffekt tritt nur ein, wenn der Impuls p der auf ihn einfallenden Photonen 3,6 · 10 - 27 kg . überschreitet Frau. Mit welcher Geschwindigkeit verlassen Elektronen die Platte, wenn sie mit Licht bestrahlt wird, dessen Frequenz doppelt so hoch ist? Drücken Sie die numerische Antwort in km / s aus und runden Sie auf ganze Zahlen.

C1. Die Photokathode wird mit Licht einer Wellenlänge von 300 nm bestrahlt. Die rote Grenze des photoelektrischen Effekts für die Photokathodensubstanz beträgt 400 nm. Was für ein Stress U muss anhängen zwischen Anode und Kathode, um den Photostrom zu stoppen?

C2. Im Vakuum befinden sich zwei kalziumbeschichtete Elektroden, an die ein Kondensator mit einer Kapazität von C 1 angeschlossen ist = 10.000 pF. Bei längerer Beleuchtung der Kathode mit Licht hört der anfangs auftretende Photostrom auf und es entsteht eine Ladung am Kondensator q = 10 -8 Cl. Austrittsarbeit von Elektronen aus Calcium A = 4,42 10 -19 J. Bestimmen Sie die Wellenlänge des Lichts, das die Kathode beleuchtet.

C3. Um Raumfahrzeuge zu beschleunigen und ihre Umlaufbahnen zu korrigieren, wurde vorgeschlagen, ein Sonnensegel zu verwenden - einen Lichtschirm mit einer großen Fläche eines am Raumfahrzeug befestigten dünnen Films, der reflektiert reflect Sonnenlicht... Was ist die inkrementelle Änderung der Geschwindigkeit? Raumfahrzeug mit einer Masse von 1000 kg (einschließlich der Masse des Segels) in 24 Stunden, wenn die Segelabmessungen 200 mx 200 m betragen? Leistung W Die Sonnenstrahlung, die auf 1 m 2 der Oberfläche senkrecht zu den Sonnenstrahlen fällt, beträgt 1370 W / m 2.

B5.Photonen mit einer Energie von 6 eV schlagen Elektronen von der Metalloberfläche. Die Austrittsarbeit der Elektronen aus dem Metall beträgt 5,7 eV. Welchen Impuls bekommt ein Elektron, wenn es die Metalloberfläche verlässt? Multiplizieren Sie die numerische Antwort mit 10 25 und geben Sie sie in das Antwortformular ein, gerundet auf die nächste ganze Zahl.

C4. Welche Wellenlänge entspricht der roten Grenze des photoelektrischen Effekts, wenn eine Metallplatte mit Licht der Wellenlänge λ = 3,3 bestrahlt wird? 10 -7 m maximale Geschwindigkeit der ausgeschlagenen Elektronen beträgt 800 km / s?

C5. Der photoelektrische Effekt für dieses Metall beginnt bei einer Strahlungsfrequenz = 6 10 14 Hz. Bestimmen Sie die Frequenz des einfallenden Lichts, wenn die von der Metalloberfläche emittierten Photoelektronen vollständig von dem Gitter eingefangen werden, dessen Potential relativ zum Metall ist U = 4 B

C4 (2003

C4 (2003)Wenn ein Metall mit Licht einer Wellenlänge von 245 nm bestrahlt wird, wird ein photoelektrischer Effekt beobachtet. Die Austrittsarbeit eines Elektrons aus einem Metall beträgt 2,4 eV. Berechnen Sie die Spannung, die an das Metall angelegt werden muss, um die maximale Geschwindigkeit der emittierten Photoelektronen um den Faktor 2 zu reduzieren.

Aufgabe C5 (2005)

Photonen mit einer Energie von 5 eV schlagen Elektronen aus der Metalloberfläche heraus. Die Austrittsarbeit der Elektronen aus dem Metall beträgt 4,7 eV. Welchen Impuls bekommt ein Elektron, wenn es die Metalloberfläche verlässt?

C5 (2007)

Calciumbeschichtete Photokathode (Austrittsarbeit 4,42× 10-19 J), beleuchtet mit Licht einer Wellenlänge von 300 nm. Die von der Kathode emittierten Elektronen fallen in ein gleichmäßiges Magnetfeld mit einer Induktion von 8,3× 10 –4 T senkrecht zu den Induktionslinien dieses Feldes. Was ist der maximale Radius eines Kreises, entlang dem sich Elektronen bewegen?

Unterrichtsthema : Problemlösungen zum Thema "Fotoeffekt"

Unterrichtstyp : Lektion - Workshop

Ziele:

Üben von Problemlösungskompetenzen verschiedene Typen und Niveau in Übereinstimmung mit den Materialien der Prüfung

Aufgaben:

Unterrichten : die Fähigkeit, Probleme zu einem Thema zu lösen, festigen, lehren, Probleme zu lösen erhöhte Komplexität zum Fotoeffekt;

Entwicklung : Fortsetzung der Ausbildung der Fähigkeit zur Analyse, Verallgemeinerung, Anwendung der bei der Lösung von Problemen erworbenen Kenntnisse (qualitativ, grafisch, kalkuliert), die Fähigkeit zur Gruppenarbeit, die Entwicklung der Selbstständigkeit

erziehend : Aufmerksamkeit, Verantwortungsbewusstsein erziehen,-

einen gewissenhaften Umgang mit dem Thema pflegen.

Ausrüstung : Computer, Beamer, interaktives Whiteboard, Handouts

Unterrichtsplan:

Org-Moment.

PrüfenZuhauseAufgaben.

Lösen der Aufgaben aus Teil A, B, C der Prüfung

Entspannung

Zusammenfassend. Haus. Die Aufgabe.

Reflexion

1.Organisatorischer Moment

2..Spaltentexte vergleichen:

Stufe A.

Welche Energie werden Elektronen aus Bariumoxid durch Licht mit einer Wellenlänge von 600 nm herausgerissen?

Finden Sie die Frequenz des Lichts, das den photoelektrischen Effekt in Silber verursacht, wenn die maximale Photoelektronengeschwindigkeit 600 km / s beträgt.

Stufe B.

Stufe C.

Aufgaben für die Arbeit in Gruppen

Gruppe A

Beim Beleuchten der Metalloberfläche mit Licht mit einer Frequenz von 5 10 14 Hz-Photoelektronen werden freigesetzt. Wie groß ist die Austrittsarbeit von Photoelektronen aus Metall maximal kinetische Energie Elektronen 1,2 eV?

Aufgaben für die Arbeit in Gruppen

Gruppe B

Die Austrittsarbeit eines Elektrons aus Barium beträgt 3,9 10 -19 J. Die Geschwindigkeit der Photoelektronen beträgt 3 10 5 Frau. Bestimmen Sie die Lichtwellenlänge und den roten Rand des photoelektrischen Effekts.

Aufgaben für die Arbeit in Gruppen

Gruppe C

Beim Phänomen des photoelektrischen Effekts werden Elektronen von der Metalloberfläche durch Strahlung mit einer Frequenz von 2 10 15 Hz, werden bei einer Spannung von 7 V und einer Frequenz von 4 10 frequency durch das Bremsfeld vollständig verzögert 15 Hz - bei einer Spannung von 15 V. Berechnen Sie aus diesen Daten die Planck-Konstante.

5. Zusammenfassend. Hausarbeit:

Heimaufgaben

Bestimmen Sie die Frequenz des Lichts, das Elektronen aus dem Metall ausstößt, die um eine Potentialdifferenz von 3 V vollständig verzögert sind. Die rote Grenze des photoelektrischen Effekts für ein gegebenes Metall 6 10 14 Hz.

Die rote Grenze des photoelektrischen Effekts beträgt für einige Metalle 0,5 µm. Bei welcher Frequenz des einfallenden Lichts werden von seiner Oberfläche abgelöste Elektronen von einem Potential von 3 V . vollständig zurückgehalten

Die Energie eines Photons ist gleich der kinetischen Energie eines Elektrons mit einer Anfangsgeschwindigkeit von 106 m / s und einer Beschleunigung um eine Potentialdifferenz von 4 B. Finden Sie die Wellenlänge des Photons.

(C6) Im Vakuum befinden sich zwei mit Kalzium bedeckte Platten, an die ein Kondensator mit einer Kapazität von C = 8000pF angeschlossen ist. Bei längerer Beleuchtung einer der Platten mit Licht hört der anfangs auftretende Photostrom auf und eine Ladung q = 11 10 erscheint auf dem Kondensator -9 Kl. Austrittsarbeit von Elektronen aus Calcium A = 4,42 10 -19 J. Bestimmen Sie die Wellenlänge des Lichts, das die Platte beleuchtet?

6.Reflexion:Füllen Sie die Fragebögen aus, die auf Ihren Schreibtischen liegen.

Markieren Sie mit einem „+“ die Aussagen, denen Sie zustimmen und mit einem „-“, denen Sie nicht zustimmen:

Ich habe heute viel gelernt;

Es war interessant für mich im Unterricht;

Mir war langweilig;

Etwas war unverständlich, aber ich kann es herausfinden, wenn ich das Tutorial lese;

Es ist noch nicht alles klar, die Hilfe des Lehrers wird benötigt

Ich habe nichts verstanden;

Zusammenfassung der Lektion

Problemlösungen zum Thema "Fotoeffekt"

Aufgaben:

pädagogisch: zu lehren, Probleme unterschiedlicher Komplexität des photoelektrischen Effekts zu lösen

entwickeln: Logik entwickeln und kreatives Denken, Fähigkeiten aufbauen Forschungstätigkeit; die Fähigkeit entwickeln, in einer Gruppe zu arbeiten

Erziehung: eine gewissenhafte Haltung gegenüber dem Thema fördern.

Ausrüstung : Computer, Projektor, Bildschirm.

Unterrichtsplan.

1. Organisatorischer Moment. (Die Schüler formulieren den Zweck der Lektion.)

2. Ein kurzer Überblick über die Theorie des photoelektrischen Effekts.

3. Probleme lösen.

4. Zuordnung zum Haus.

5. Zusammenfassung der Lektion.

1. Spaltentexte abgleichen:

ÜBERPRÜFEN SIE SICH
			Elektronen gerissen durch Licht von der Kathode
	Photoelektronen		Maximaler Fotostromwert
	Sättigungsphotostrom		Die minimale Lichtfrequenz, unterhalb derer der Photoeffekt nicht beobachtet wird
	Verzögerungsspannung		Die Bewegung von Elektronen, die durch Licht aus der Kathode herausgerissen werden
	Fotoeffekt mit rotem Rand		Die minimale Arbeit, die getan werden muss, um ein Elektron aus der Materie herauszuholen
	Arbeitsleistung		Spannung, bei der der Fotostrom Null ist

2. Analyse des Algorithmus zur Anwendung der Einstein-Gleichung für den photoelektrischen Effekt zur Lösung von Problemen

1. Der Fotoeffekt wird beschrieben Einsteins Gleichung:

wobei - die Energie eines Lichtquants (Photons) ist,

Die Austrittsarbeit eines Elektrons aus einem Metall,

Kinetische Energie eines Photoelektrons.

2. Finden der Photonenenergie.

2.1. Wenn das Problem der Wert der Wellenlänge ist, verwenden Sie die Formel für das Verhältnis von Wellenlänge und Ausbreitungsgeschwindigkeit mit der Frequenz.

2.2. Die Energie eines Photons kann durch Kenntnis der Strahlungsenergie bestimmt werden:

wobei N die Anzahl der Photonen ist.

2.3. Die Energie eines Photons hängt mit den intrinsischen Eigenschaften des Photons als Lichtteilchen zusammen. Die Formel für den Zusammenhang zwischen Impuls und Photonenenergie:

3. Bestimmung der Austrittsarbeit eines Elektrons aus einem Metall.

Der Wert der Austrittsarbeit eines Elektrons kann bestimmt werden:

3.1. anhand der Referenztabelle "Die Austrittsarbeit des Elektrons aus dem Metall", wenn das Metall bekannt ist und keine Größen vorliegen, die das Auffinden der Austrittsarbeit erschweren.

3.2. durch den Wert des roten Randes des photoelektrischen Effekts für ein gegebenes Metall in einem gegebenen Zustand.

4. Das Verhalten eines Photoelektrons nach dem Ausstoß aus einem Metall kann durch folgende Überlegungen beschrieben werden:

4.1. In einem verzögernden gleichförmigen elektrischen Feld ist nach dem kinetischen Energiesatz die Änderung der kinetischen Energie eines Photoelektrons gleich der Arbeit der Feldkräfte, d.h.

4.2. Es sei daran erinnert, dass die Bewegung von Photoelektronen entlang der Kraftlinien eines gleichförmigen elektrischen Felds eine Bewegung mit konstante Beschleunigung.

4.3. Fallen Photoelektronen in ein gleichförmiges Magnetfeld, so bewegen sie sich je nach Winkel zwischen Geschwindigkeitsvektor und magnetischem Induktionsvektor geradlinig (= 0º, = 180º), im Kreis (= 90º) oder spiralförmig (90º 0º .). ).

Zum Beispiel bei = 90º bewegt sich das Photoelektron unter der Wirkung der Lorentzkraft mit Beschleunigung entlang des Umfangs des Radius, während die Periode der Photoelektronenumdrehung

3. Probleme in Gruppen lösen mit anschließendem Schutz der Entscheidung

In Gruppen zu lösende Aufgaben:

ich... Bedingungen für das Auftreten des photoelektrischen Effekts.

II... Einsteins Gleichung für den photoelektrischen Effekt.

Stufe A.

Welche Energie werden Elektronen aus Bariumoxid durch Licht mit einer Wellenlänge von 600 nm herausgerissen?

Finden Sie die Frequenz des Lichts, das den photoelektrischen Effekt in Silber verursacht, wenn die maximale Photoelektronengeschwindigkeit 600 km / s beträgt.

Stufe B.

Stufe C.

4. Hausaufgaben: es ist notwendig, Aufgaben zu diesem Thema in auszuwählen Materialien der Prüfung, erstellen einen Algorithmus zu ihrer Lösung und stellen die Lösung in Form einer Präsentation zusammen.

Referenzliste

1. Myakishev G.Ya. Physik: Lehrbuch für die 11. Klasse. Bildungseinrichtungen - M.: Bildung, 2012.-399 p.

2. Hannanov N. K., G. G. Nikiforov, V. A. Orlov United Staatsexamen 2015. Physik. Aufgabensammlung / Moskau: Eksmo, 2014. - 240 S. /

3. N.I. Zorin USE 2015 Physik. Probleme lösen. / Moskau: Eksmo, 2014.- 320s. /

4. Internetressourcen http:// www. ege. ru http:// fipi. ru