Урок 11 класс._____________ Решение задач по теме : СВЕТОВЫЕ КВАНТЫ.
Цель: повторить и систематизировать знания по теме, совершенствовать умение логически мыслить, решать расчетные задачи, отработка навыков решения задач.
Ход урока:
I. Организационный момент
1. Актуализация знаний Беседа с учащимися:
1). Из каких противоречий возникла квантовая теория?
2). Записать и пояснить формулу Планка.
3). Что называется фотоэффектом?
4) Описать опыты, которые позволяют наблюдать фотоэффект.
5). Прокомментировать законы фотоэффекта.
6). Записать с пояснениями уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.
7). Что называется красной границей фотоэффекта?
8). Записать формулы для вычисления энергии, массы и импульса фотона.
9). Что такое дуализм света?
10). Объяснить суть гипотезы де Бройля.
11). В чем суть и где применяется внешний фотоэффект?
12). В чем суть и где применяется внутренний фотоэффект?
13). В чем заключались опыты Лебедева?
14). Как объясняла волновая оптика и квантовая теория давление света?
15). Какие изменения в молекулах вызывает, влетевший в них фотон?
16). Что называется фотосинтезом?
II. Повторение
- Что представляет собой фотон?
- Перечислите основные свойства фотона.
- Напишите формулу энергии фотона, зная частоту колебаний света или длину волны.
- Как определить массу и импульс фотона?
- Как направлен импульс фотона?
2.Самостоятельная работа по заполнению таблицы. Вопросы и ответы привести в соответствие.
Заполнить карточку, в одной стороне которой записаны основные формулы по теме, а с другой правильные ответы, но хаотично расположенные. Время работы – 7 минут.
Правильные ответы
Формулы
1.
Формула для импульса фотона
1.
h=6,63· 10ˉ³⁴Дж·с
2.
Численное значение постоянной Планка
2
λ= h/ P
3.
Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
3
E=h ν
4.
Формула для массы фотона
4
mѴ²/2 = е U₃
5.
Красная граница фотоэффекта
5
h ν = A+ mѴ²/2
6.
Формула Планка
6
E= h ν=ћ ω
7.
Длина световой волны
7
P= mc=hν/c=h/λ
8.
Формула энергии фотона
8
νmin=A/h
9.
Формула задерживающего напряжения
9
m= hν/c²
Код ответа:
1 – 7; 2 – 1; 3 – 5; 4 – 9; 5 – 8; 6 – 3; 7 – 2; 8 – 6; 9 – 4.
3.Решение задач
№1. Определить энергию и массу фотона, если длина волны излучения 7,6· 10-7м.
Дано: λ=7,6· 10-7м; h= 6,63· 10ˉ³⁴Дж·с; с=3· 10⁸м/с; Е-?; m – ?
Решение. Е=h ν; ν= c/λ; E=h c/λ; m= h/c λ; E=1,9· 10ˉ¹⁹Дж; m=0,3· 10ˉ³⁵кг.
___________________________________________________________________________________
№2. Определить кинетическую энергию и скорость электронов, вылетевших из калия при освещении его светом с частотой 8· 10¹⁴Гц.
Дано: ν = 8· 10¹⁴Гц; А= 2,2эВ= 3,52· 10ˉ¹⁹Дж; h=6,63· 10ˉ³⁴Дж·с; m=9,1· 10ˉ³¹кг; Ек – ?; Ѵ – ?.
[pic] Решение. h ν=A+mѴ²/2; EK= h ν – A; EK = mѴ²/2 ↦Ѵ= QUOTE [pic] [pic] ; EK=1,8· 10ˉ¹⁹Дж; Ѵ= 2· 106м/с.
________________________________________________________________
№3. Определить красную границу фотоэффекта для цинка.
Дано: А=4,24эВ=6,8· 10ˉ¹⁹Дж; h = 6,63· 10ˉ³⁴Дж·с; νmin-?
Решение. νmin= A/h; νmin= QUOTE [pic] [pic] = 1· 10¹⁵ Гц._________________________________________________________________
4. Мощность монохроматического источника света Р = 132 Вт. За время τ = 2 с источник испускает N = 8 · 1020 световых квантов. Найдите длину волны λ излучения. Постоянная Планка h= 6,6 · 10-34 Дж·с; скорость света в вакууме с = 3 · 108 м/с.
(Ответ: [pic] ___________________________________________________________________________
5. Рубиновый лазер за время τ = 2 · 10-3 с излучает N = 2 · 1019 квантов на длине волны λ = 690 нм. Найдите мощность Р лазера. Постоянная Планка h = 6,6 · 10-34 Дж·с; скорость света в вакууме с = 3 · 108 м/с.
(Ответ: [pic] ____________________________________________________________________________
6. Источник света излучает ежесекундно n = 1019 фотонов на длине волны λ = 500 нм. Какую мощность Р потребляет этот источник, если в световую энергию переходит η = 10% потребляемой энергии? Постоянная Планка h = 6,6 · 10-34 Дж·с; скорость света в вакууме с = 3 · 108 м/с.
(Ответ: [pic] ).
7. Химический лазер создает инфракрасный луч мощностью Р = 36 мВт. Один квант излучения имеет энергию ЕI = 7,2 · 10-20 Дж и импульс РI = 2,4 · 10-28 кг·м/с. Найдите величину Fсилы, действующей на такой лазер в процессе работы со стороны излучения.
(Ответ: [pic] ).
_____________________________________________________________________________________
8. Мощность точечного монохроматического источника света Р = 10 Вт на длине волны λ = 0,5 мкм. На каком максимальном расстоянии г этот источник будет замечен человеком, если глаз надежно регистрирует n = 60 фотонов в секунду? Диаметр зрачка d = 4 мм. Постоянная Планка h = 6,6 · 10-34 Дж·с; скорость света в вакууме с = 3 · 108 м/с.
(Ответ: [pic] ).
______________________________________________________________________________________
9. Пучок лазерного излучения мощностью Р = 100 Вт падает нормально на непрозрачную пластинку. Пластинка поглощает η = 50% падающей энергии, а остальную, зеркальную, - отражает. Найдите величину F силы давления света на пластинку. Энергия F фотона связана с величиной р его импульса соотношением Е = р · с. Здесь с = 3 · 108 м/с - скорость света в вакууме.
(Ответ: [pic] ).
____________________________________________________________________________________
10. В рентгеновской трубке электроны, испускаемые нагретой проволочкой К, ускоряются электрическим полем, ударяются о мишень А и тормозятся, испуская при торможении один или несколько рентгеновских фотонов. Найдите самую короткую длину волны λmin рентгеновского излучения, если напряжение между электродами А и К равно U = 30 кВ. Постоянная Планка h = 6,6 · 10-34 Дж·с; скорость распространения электромагнитных волн в вакууме с = 3 · 108 м/с; элементарный заряд е = 1,6 · 10-19 Кл. Скорость электронов при вылете из катода считайте равной нулю.
(Ответ: [pic] ).
ИТОГ УРОКА.
Домашнее задание____________________________
