Развитие квантовой теории электромагнитного излучения

1.

Развитие квантовой теории
электромагнитного
излучения

2.

Расхождение между теорией излучения энергии электромагнитными
волнами и практическим результатом привели к УФ-катастрофе

3.

Фотоэффект
Кривая распределения энергии в спектре абсолютно чёрного тела

4.

Корень неудач В. Вина и Рэлея-Джинса в теории
теплового излучения нагретых тел был в том, что
в
ХIX
веке
процесс
испускания
теплового
излучения представляли так, что энергия уходит
от
колеблющихся
частичек
непрерывно,
наподобие того, как ровной струйкой вытекает
вода из крана.

5.

Но так кажется только при поверхностном взгляде. На самом деле вода состоит
из молекул и вытекает из крана
отдельными «порциями» - молекулами.

6.

М. Планку пришлось,
причём с превеликой
неохотой, предположить,
что энергия тоже
испускается не
непрерывно, а крошечными
порциями – квантами.
«Квант» в переводе с
латинского означает
«количество»
14 декабря 1900 г.родилась квантовая физика
Макс Планк
(1858-1947)

7.

Фотон
Световые кванты можно рассматривать как реальные
микрочастицы — фотоны.
Фотон обладает следующими свойствами:
Энергия фотона пропорциональна частоте излучения
Е=hν
Фотон — электрически нейтральная частица q=0
Скорость фотона во всех системах отсчета равна ѵ=с
Масса покоя фотона равна m0=0
Фотон обладает импульсом р=mc или
р=
h
c

8.

В 1887 г.-
Герц (Hertz) Генрих
22.II.1857–1.I.1894)
Генрих Герц –
открыл явление
фотоэффектавырывание
электронов из
вещества под
действием
света

9.

Включим
дуговую
лампу
Зарядим
пластину
отрицательно

10.

Из опытов с разрядом пластины можно сделать
выводы:
Разряжается только отрицательно заряженная
металлическая пластина
Скорость разряда зависит от интенсивности света
Скорость разряда зависит рода металла
При некоторых часотах разряд пластины не происходит

11.

Столетов
экспериментально
исследовал явление
фотоэффекта

12.

Опыты Столетова А.Г.

13.

14.

Законы фотоэффекта:
Фототок насыщения пропорционален интенсивности света,
падающего на катод
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов
линейно зависит от частоты света и не зависит от его
интенсивности
Для каждого вещества существует наименьшая частота
света, называемая красной границей фотоэффекта, ниже
которой фотоэффект невозможен

15.

Уравнение Эйнштейна для
фотоэффекта
hc
m 2
eU
зад
2
=
hc
кр
qU
hv
A
eU
выхзад

16.

Работа выхода-минимальная энергия, которую надо
совершить для удаления электрона из металла
металл
Работа выхода,
эВ
1 эВ=1,6*10-19 Дж
Na
2.28
Co
3.9
Al
4.08
Pb
4.14

17.

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта-подтверждение
справедливости основного закона природы - закона
сохранения энергии
h = Авых qUзап
ВАХ фототока возможно объяснить тольо с позиций
квантовой природы света.
Как меняются Екин и Uзап , если ν=const, а интенсивность света
возрастает
Как меняются Екин и Uзап , если ν ворзрастает, а
интенсивность света не меняется
Как меняются Екин и Uзап , если ν=const, интенсивность света
не меняется, а меняется вещество на другое с большей работой
выхода Авых

18.

Научное значение явления фотоэффекта
эксперимент
наблюдение
гипотеза
закон
Квантовая теория электромагнитного излучения

19.

Применение фотоэффекта
Фотоэкспонометр
Солнечные батареи
Фотореле и фотоэлементы
фотоэффект
Автоматика
Телемеханика
Звук в кино

20.

Кодификатор элементов содержания и требований к уровню
подготовки выпускников общеобразовательных учреждений для
единого государственного экзамена 2013 года по ФИЗИКЕ (фрагмент)
Код
контролируемог
о элемента
Элементы, проверяемые на
ЕГЭ
Соответствие
стандарту
5.1.1
Гипотеза М Планка о квантах
Базовый и
профильный
5.1.2
Фотоэффект
Базовый и
профильный
5.1.3
Опыты Столетова
Базовый и профильный
5.1.3
Уравнение Эйнштейна для
фотоэффекта
Базовый и профильный
5.1.5
Фотоны
Базовый и профильный
Энергия фотона, импульс
фотона
Базовый и профильный
5.1.6-7
Всего заданий
5-8
Часть А
3-4
Часть В
1-2
Часть С
1-2

21.

В 1921 году « за вклад в
теоретическую физику,
особенно за открытие закона
фотоэлектрического эффекта»
Эйнштейн был награжден
Нобелевской премией по
физике. В 1905 году в
существование квантов никто
тогда не верил. Никто, кроме
Эйнштейна.

22.

Домашнее задание:
§ 88, 89 упр. 12 № 3,4, 5.
Спасибо за работу!
Сегодня на уроке я узнал…
Сегодня на уроке я познакомился…
Сегодня на уроке я повторил…
Сегодня на уроке я выполнил…

23.

Использованные ресурсы
1.Китайгородский А.И. Физика для всех: Фотоны и ядра. / А.И. Китайгородский
– 3-е изд., стер. – М.: Наука. Главная редакция физико-математической
литературы, 1984. – 208 с.
2.Мякишев Г.Я. Физика: Учеб. для 11 кл. общеобразоват. учреждений/ Г.Я.
Мякишев, Б.Б Буховцев. – 12-е изд. – М.: Просвещение, 2004. – 336с.
3.Энциклопедический словарь юного физика / Сост. В.А. Чуянов. – М.:
Педагогика, 1984. – 352 с.
4.Тихомирова С.А. Яворский Б.М. Учеб.для 11 класса
общеобразоват.учеждений
М. : Школьная пресса 2000г.стр142
5.Используемые ресурсы «Наблюдение фотоэффекта».
http://www.physbook.ru/images/9/9f/Fot_7.swf
6.http://images.yandex.ru/yandsearch?text=%D0%B2%D0%B8%D0%B1%D1
%80%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80%20%D0%B3%D0%B5%D1%80%
D1%86%D0%B0&pos=3&rpt=simage&img_url=http%3A%2F%2Ftehnoscience.ru%2Fwp-content%2Fuploads%2F2012%2F02%2Fvibratorgerca.jpg
7. Сайты из презентации учителя школы № 86 СЗАО г.Москвы
Фроловой Е.Н