Тема “Фотоэффект” входит в последний раздел полного курса физики, изучаемого в школе - “Квантовая физика”. Обобщая первоначальные сведения о микромире, мире атомов и молекул, сформированные на уроках физики и химии с 7-го класса, квантовая физика вносит недостающую информацию в формирование естественнонаучной картины мира.
Явление фотоэффекта, фотохимические реакции - это:
- эксперименты, которые позволяют проверить истинность теоретических выводов А.Эйнштейна о том, что излучение состоит из отдельных порций – квантов излучения (фотонов);
- иллюстрация универсальной применимости закона сохранения энергии и одного из наиболее общих законов диалектики – закона единства и борьбы противоположностей.
Цель урока: повторение и обобщение сходства и различий классической и квантовой механики на примере явления фотоэлектрического эффекта, выявление межпредметных связей физики, химии и математики, формирование у учащихся естественнонаучной картины мира.
1. Предпосылки зарождения квантовой физики (несоответствие между теоретической неустойчивостью и стабильностью атомов, в 1900 г. М.Планк ввел представление о кванте излучения, 1910 г. описана планетарная модель атома Резерфордом).
Тема выступления “Почему для описания всех явлений природы недостаточно механики Ньютона и электродинамики Максвелла?”
2. В 1887 г. немецкий ученый Г.Герц открыл явление влияния света на электрический заряд.
Демонстрационный эксперимент (ДЭ): спектроскоп с цинковой и медной пластинами и ультрафиолетовая лампа (отрицательный заряд теряется, а положительный – нет; потеря металлическими телами отрицательного электрического заряда при освещении их лучами света, получила название фотоэффекта).
Выступление: объяснение хода проведения эксперимента, выводы, определение явления.
3. В 1888 г. начал работы по фотоэффекту русский ученый Столетов.
ДЭ с металлической пластиной и сеткой для демонстрации законов фотоэффекта.
Выступление: вывод закона А.Эйнштейна, объяснение на его основе всех трех законов фотоэффекта.
4. Согласно электромагнитной теории, свет представляет собой электромагнитные волны. Однако явление фотоэффекта нельзя объяснить на основе волновой теории. Объяснение дает зародившаяся в ХIХ веке квантовая теория.
Тема выступления “Почему механика микромира называется квантовой механикой?”
5. Приборы, в основе устройства которых лежит явление фотоэффекта, называются фотоэлементами.
Краткие сообщения о применении фотоэлементов (вакуумный фотоэлемент, фоторезистор, полупроводниковый фотогальванический элемент).
6. Под действием света происходят многие химические реакции, которые без света не протекают – это фотохимические реакции.
Выступление: дать определения, записать уравнения реакций.
Реакции синтеза |
Реакции разложения |
| Реакция образования углеводов
(крахмала) и выделение чистого кислорода в
зеленом листе растений (фотосинтез-основа жизни
на земле) Фотосинтез в бактериях Образование озона под действием ультрафиолетовых лучей |
Аммиак под действием света
разлагается на азот и водород Бромистое серебро на серебро и бром (фотография) |
7. Основные закономерности фотохимических реакций – выводы и аналогия с законами фотоэлектрического эффекта.
Темы выступлений “Теория цепных реакций Семенова”, “Фотография”.
8. Круглый стол – подведение итогов конференции при обсуждении качественных задач:
| Какой из законов фотоэффекта не противоречил господствовавшей в то время волновой теории света. Почему? |
| Какое минимальное условие для освобождения электронов из вещества? |
| А выхода электронов = А1+А2+А3. Как вы думаете, что включает в себя работа выхода? |
| От чего зависит красная граница? |
| Как опытным путем доказать, что из металлов под действием света освобождаются именно электроны? |
| Построить график зависимости тока насыщения от падающего на металл светового потока |
| Как называется фотоэффект в
каждом случае: - эмиссия электронов; - изменение электропроводности; - возникновение ЭДС. |
| Дана вольт-амперная
характеристика фотоэффекта. Что изменится, если: 1) увеличить частоту падающего излучения; 2) увеличить световой поток. |
Решение качественных задач сдается для выставления оценок не выступавшим участникам.
Литература
1. Методика преподавания физики в средней школе: Электродинамика нестационарных явлений. Квантовая физика: Пособие для учителя/А.Т.Глазунов, И.И.Нурминский, А.А.Пинский. Под ред. А.А.Пинского. -М.: Просвещение, 1989.
2. Физика: Учеб. Для 11 кл. общеобразоват. Учреждений / Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев. – 11-е изд. – М.: Просвещение, 2003.
3. Школьникам о современной физике. Физика сложных систем. Под ред. Проф. В.З.Кресина. М.:, “Просвещение”, 1978.