«Жаратылыстану ғылыми-педагогикалық» Жоғары мектебі
Сыртқы фотоэффект заңдарын оқыту әдістемесі
жүктеу/скачать 269,21 Kb.
|
Физика лекция
| Сыртқы фотоэффект заңдарын оқыту әдістемесі
Фотоэффект кванттық теорияның, соның ішінде жарықтың кванттық теориясын жасауға негіз болған құбылыс. Сондықтан да кванттық физиканы оқытудың басында фотоэффект құбылысына көп көңіл бөлінеді. Негізгі мектепте «жылулық сәулеленеу» және фотоэффектінің заңдылықтарын қарастыра отырып жарық кванттары туралы ұғым енгізіледі. Фотоэффект құбылысы және оның заңдары кванттық теорияның пайда болуынан бұрын эксперимент жүзінде тағайындалған. Күшейткішке Ф отоэффект, оның заңдылықтары физиканың даму тарихында алатын орны ерекше. Фотоэффект құбылысын ең алғаш рет 1887 жылы неміс физигі Г.Герц (1857-1894 ж.ж.) кернеу көзіне қосылған электрондарға ультракүлгін сәулесін түсірсе, ол төменгі кернеуде де разрядталатынын байқады, бірақ оны түсіндіре алмады. Москва университетінің профессоры А.Г.Столетов (1839-1896 ж.ж.) осы құбылысты тереңірек зерттеп, 1888 жылы заттың бетіне түсірілген жарық әсерінен теріс зарядталған бөлшектердің ұшып шығуымен түсіндірді. Фотоэффект құбылысын зерттеу жарықтың кванттық қасиетін ашып қойған жоқ, жалпы кванттық теорияны жасауға жол ашты. Сондықтан да, қазіргі кездегі бағдарламаға сәйкес негізгі мектептің 9-сыныбында фотоэффект құбылысы сапалық түрде түсіндіріліп, Эйнштейннің формуласы арқылы беріледі. Қоғамдық-гуманитарлық мектепте фотоэффект құбылысы қайтадан қарастырылып, жарықтың кванттық теориясы және оның дамуы оқытылады. Жаратылыстану-математика бағдарлы мектебінде фотоэффект құбылысына 6 сағат бөлініп толық қарастырылады. А.Г. Столетовтың фотоэффект заңдылықтарын оқып үйренуге арналған қондырғысы арқылы, фототоктың кернеуге байланысын, интенсивтілігін және сәулеленудің спектрлік құрамын анықтауға болады. Сабақта демонстрациялық эксперимент 36-суретте көрсетілген ішінен ауасы сорылып алынған фотоэлемент арқылы жиналған қондырғының көмегімен көрсетіледі. Алдымен кернеудің белгілі мәніне қанығу тоғының 2 , болуын, артынан катодқа түсірілген жарықтың интенсивтілігіне байланысты тәуелділікті тағайындайды (фотоэффектінің бірінші заңы). Эксперименттің нәтижесін екі түрлі жарықтың интенсивтілігіне кернеудің тәуелділік графигі тұрғызылады (37-сурет). 37-сурет Одан кейін фотоэлементке белгілі жиіліктегі жарық түсіріп, потенциометрдің көмегімен фотоэлементті «бекітіп»және бекітіу кезіндегі кернеуді өлшеу арқылы ұшып шыққан электрондардың максимал жылдамдығын анықтауға болады. . Жарық сүзгіштерді ауыстыра отырып, тәжірибеден жаңа мәліметтерді алып, оқушыларды ұшып шыққан электрондардың максималь жылдамдығы түскен жарықтың жиілігіне тәуелді, ал жарық интенсивтілігіне байланыссыз екенін түсіндіру қажет (фотоэффектінің екінші заңы). Одан әрі фотоэффектінің бірінші заңын жарықтың толқындық қасиеті арқылылы түсіндіруге болатынын, ал екінші заңын жарықтың электрмагниттік толқын теориясы бойынша түсіндіру нәтижесіз болғанын, сондықтан да жаңа кванттық теорияның шыққанын оқушыларға түсіндірген жөн. Жаңа теорияның шығуына фотоэффект құбылысын түсіндіру қиындығы ғана емес, сонымен бірге жылулық сәулеленуді түсіндіруде 1900 жылы неміс физигі М. Планктың атомдар жарықты үздік-үздік, белгілі бір мөлшерде, жеке үлестермен (порция) – кванттармен шығарады деген болжамы да себеп болды. Осы идеяны 1905 жылы Эйнштейн әрі қарай дамытып, жарық квант түрінде шығарылатынын, әрі жұтылатынын және тара йтынын тағайындады. Энергиясы Е монохромат жарық ағыны n бөлшек (кейінірек фотон деп аталады) ағыны болып табылады, әрқайсысының энергиясы -ға тең. . Одан әрі Эйнштейн жарық түскен кезде, фотон затпен өзара әрекеттесіп, оның атомдарындағы электронға өз энергиясын береді. Энергия алған электрон металдан белгілі бір кинетикалық энергиямен ұшып шығады. Фотонның электронмен өзара әсерлесуін энергияның сақталу заңы негізінде мына теңдеумен беруге болады. Мұндағы - фотонның энергиясы, А-электронның металдан шығу жұмысы, - электронның алған максималь кинетикалық энергиясы. жүктеу/скачать 269,21 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|