Квантовая физика
Задания для самостоятельного изучения материала
Класс, технологический профиль
Тема: СВЕТОВЫЕ КВАНТЫ(ФОТОНЫ). КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ. ФОТОЭФФЕКТ.
Среда, 8 апреля 2020 г.
Учебник: Касьянов В. А. Физика. Углублённый уровень. 11 класс. Электронная форма учебника // ДРОФА, Росучебник. В свободном доступе на сайте «Росучебник/Образовательная платформа LECTA» по промокоду «УчимсяДома»// Режим доступа: https://lecta.rosuchebnik.ru/?utm_source=rosuchebnik&utm_medium=cpc&utm_campaign=organic-google_logo
ВНИМАНИЕ! Задание дано не по вашему учебнику (им вы, разумеется, можете пользоваться!), а по учебнику В.А.Касьянова, в котором материал изложен проще и короче.
Пояснения к заданиям для самостоятельного изучения материала
Прочитать: ознакомительное чтение. Предполагает беглое знакомство с текстом и не требует его ни глубокой проработки, ни заучивания. Знание соответствующего учебного материала не проверяется.
Выучить: запомнить, суметь записать, пояснить.
Изучить: прочитать внимательно; выделить физические явления, понятия, величины, законы; дать их характеристику по обобщенным планам; проверить себя, отвечая на вопросы и решая задачи; сформулировать вопросы учителю.
Решить задачи: красным шрифтом выделены задачи для сдающих ЕГЭ.
Переход к обобщенным планам и ключевым задачам по гиперссылкам.
Задания для самостоятельного изучения материала
Прочитать | Изучить | Выучить | Ответить на вопросы | Решить задачи | Дополнительно |
§ 72, 74 | Фотон – с. 297. Корпускулярные и волновые свойства фотонов - с. 302-303 | · Идея Планка о световых квантах – с. 295, формула 213. · Фотон и его характеристики - частично: понятие фотона, его энергия, заряд, скорость, импульс. – с. 297 | В. 4, с. 298 В. 1,2,5, с. 305. | КЗ - ключевые задачи: №№ 1,2,3 | |
§ 73 | Явление фотоэффекта; законы фотоэффекта; уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Понятия и величины: фотоэлектроны, фототок, ток насыщения, задерживающее напряжение, работа выхода электронов из металла, красная (длинноволновая) граница фотоэффекта. | Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта | В. 1-5, с. 301-302; как уравнение Эйнштейна объясняет законы фотоэффекта? | Задачи из учебника №№ 1-4, 5, с. 302 КЗ - ключевые задачи: №№ 9,11,13, 16 | Кратко и грамотно теория фотоэффекта изложена здесь: https://www.youtube.com/watch?v=BFba2gaavI0 Опыты по фотоэффекту можно посмотреть здесь: https://www.youtube.com/watch?v=j65lSrOIEms Великолепное, высокопрофессиональное, предназначенное специально для подготовки к ЕГЭ видео (изложение теории и разбор сложных задач) представлено здесь: https://abitu.net/videos/1082 (начало 3:07) |
Задание для взаимного контроля: в группах любого удобного для вас состава обсудите ответы на вопросы и решения задач и убедитесь, что вы все поняли правильно. | |||||
Тема следующего урока – решение задач. Будем разбирать трудные задачи по фотоэффекту. |
Ключевые задачи | |||||||||||||||||
Блок 1. Световые кванты. Действия света. Квантово-волновой дуализм света. | |||||||||||||||||
1. | Найдите энергию (в Дж и эВ) и импульс квантов света с длиной волны 500 нм. Ответ: 4·10-19 Дж, 2,5 эВ, 1,3·10-27 кг·м/с | ||||||||||||||||
2. | Найдите частоту и длину волны фотона, энергия которого равна энергии покоя электрона. Ответ: 1,2·1020 Гц, 2, 4·10-12 м | ||||||||||||||||
3. | Источник мощностью 100 Вт испускает электромагнитные волны длиной 0,99 мкм. Сколько фотонов испускает он за 1 с? Ответ: 5·1020 | ||||||||||||||||
4. | Современная зелёная лазерная указка обеспечивает генерацию лазерного луча площадью поперечного сечения 1 мм2 и мощностью 0,3 Вт. Какая энергия запасена в одном кубическом сантиметре этого луча? Ответ: 1 нДж | ||||||||||||||||
5. | Сравните давления света, производимые на идеально белую и идеально черную поверхности при прочих равных условиях. Ответ: рбел = 2рчер | ||||||||||||||||
Блок 2. Фотоэффект | |||||||||||||||||
Работа выхода электронов, эВ
| |||||||||||||||||
6. | В школьном опыте по обнаружению фотоэффекта цинковая пластина крепится на стержне электрометра, предварительно заряжается отрицательно и освещается источником, в спектре которого содержатся частоты ультрафиолетового, видимого и инфракрасного диапазонов. Как изменится время разрядки электрометра, если: а) пластину повернуть так, чтобы свет падал на нее под углом, отличным от нуля б) электрометр приблизить к источнику света в) закрыть непрозрачным экраном часть пластины г) увеличить освещенность пластины д) поставить на пути света фильтр, задерживающий инфракрасное излучение е) поставить на пути света фильтр, задерживающий ультрафиолетовое излучение Ответ: увеличится, уменьшится, увеличится, уменьшится, не изменится, увеличится (в т.ч. возможно полное прекращение разрядки). | ||||||||||||||||
7. | Пластина, изготовленная из материала, для которого работа выхода равна 2 эВ, освещается монохроматическим светом. Какова энергия фотонов падающего света, если максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна 1,5 эВ? Ответ: 3,5 эВ | ||||||||||||||||
8. | Определите максимальную кинетическую энергию, импульс и скорость фотоэлектронов, вырванных с поверхности платины при облучении ее светом с длиной волны 100 нм. Работа выхода для платины равна 5,3 эВ. Релятивистскими эффектами пренебречь. Ответ: 11,5·10-19 Дж, 14,6·10-25 кг∙м/с, 1,6·106 м/с | ||||||||||||||||
9. | Красная (длинноволновая) граница фотоэффекта для серебра равна 0,29 мкм. Определите работу выхода (в Дж и эВ). Ответ: 6,9·10-19 Дж, 4,3 эВ | ||||||||||||||||
10. | Определите красную границу фотоэффекта для калия Ответ: 0,56 мкм | ||||||||||||||||
11. | Возникнет ли фотоэффект в цинке под действием излучения, имеющего длину волны 0,45 мкм? 0,2 мкм? Ответ: нет, да | ||||||||||||||||
12. | Работа выхода для материала катода вакуумного фотоэлемента равна 1,5 эВ. Катод освещается монохроматическим светом, у которого энергия фотонов равна 3,5 эВ. При каком напряжении фототок прекратится? Ответ: 2,0 В | ||||||||||||||||
13. | Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода λ0 = 290 нм. При облучении катода светом с длиной волны λ фототок прекращается при напряжении между анодом и катодом U = 1,9 В. Определите длину волны Ответ: 201нм | ||||||||||||||||
14. | На рисунках изображены графики зависимости задерживающего напряжения от частоты и длины волны падающего на фотоэлемент света. а) Объясните характер зависимостей. б) Каков физический смысл точек А и В? в) Каков физический смысл угла наклона графика Uз(ν) к оси абсцисс? г) Постройте графики этих зависимостей для вещества с меньшей работой выхода. Ответ: в) α = arctg (h/e) | ||||||||||||||||
15. | При освещении вакуумного фотоэлемента светом с частотой 750 ТГц задерживающее напряжение оказалось равным 2 В, а при освещении светом с частотой 390 ТГц – 0,5 В. Какое значение постоянной Планка было получено по этим данным? Ответ: 6,7·10-34 Дж·с | ||||||||||||||||
16. | По графику зависимости задерживающего напряжения от частоты света найдите значение постоянной Планка. Ответ: 6,6·10-34 Дж·с | ||||||||||||||||
17. | Какой максимальной потенциал может приобрести уединенный металлический шарик, если его облучать светом с длиной волны 412 нм? Работа выхода электронов равна 2 эВ. Ответ: 1 В. |
ФИЗИКА: ОБОБЩЕННЫЕ ПЛАНЫ
Что нужно знать о физических понятиях, законах, теориях, методах
Что нужно знать о явлении
|