Осы сабақта қол жеткізілетін оқу мақсаттары (оқу бағдарламасына сілтеме)
9.6.1.2 Планк формуласын есептер шығаруда қолдану
Сабақ мақсаттары
Оқушылар сабақ барысында абсолют қара денені анықтауды, Стефан-Больцман заңын; Вин заңын меңгереді. Фотоэффект құбылысын сипаттайды, толқынның ұзындығын есептейді, шығу жұмысын есептейді және Планк тұрақтысын анықтау үшін тәжірибелік өлшеулерді қолданады.
Дұрыс терминдерді қолдана отырып (яғни, шектік жиілік, фотон энергиясы және шығу жұмысы) фотоэлектрлік эффектіні және әрбір сипаттаманы түсіндіреді.
Тілдік мақсаттар
Оқушылар өздерінің түсініктерін көрсететін жаңа сөздерді пайдаланулары керек. Олар терминдерді түсіну және қолдану керек.
Арнайы пәндік лексика мен терминология: Сөздік
Оқушылармен амандасу, түгендеу Сәуле шығару туралы не білеміз?
Сәуле шығарудың неше түрі бар?
Абсолют қара дене дегенімізді қалай түсінесіңдер?
Оқушылар оқу мақсатымен танысады,
Сабақ соңындағы күтілетін нәтижені талдайды
Қойылған сұрақтарға жауап береді
Қалыптастырушы бағалау
Ойлану/
Ақпарат
35 мин
Кванттық оптика - жарықтың корпускалалық қасиетін (бөлшек) зерттейтін оптиканың бөлімі.
Жылулық сәулелену кезіндегі электромагниттік инфрақызыл толқындардың ұзындыңы көзге көрінетін қызыл түс жарығының толқын ұзындығынан кіші болғандықтан инфрақызыл толқындар деп аталады. Инфрақызыл толқындар адам көзіне көрінбейді.
Пішіні мен түсіне тәуелсіз жылулық сәуле шығару теориясын жасау үшін ғалымдар абсолют қара дене деген ұғымды енгізген. Бұл дене олардың толқын ұзындықтарына қарамастан оған түсетін барлық электромагниттік сәулелерді түгелімен жұтады. Басқаша айтқанда, қара дене сәулеленбейді.
Пішіні мен түсіне тәуелсіз жылулық сәуле шығару теориясын жасау үшін ғалымдар абсолют қара дене деген ұғымды енгізген. Бұл дене олардың толқын ұзындықтарына қарамастан оған түсетін барлық электромагниттік сәулелерді түгелімен жұтады. Басқаша айтқанда, қара дене сәулеленбейді.
Абсолют қара денеден таралған қуат, дененің абсолют температурасының төртінші дәрежесімен өзгереді. бұл қатынас Стефан-Больцман заңы деп аталады және мына теңдеумен анықталады: немесе S абсолютті қара дененің ауданы, σ = 5,67×10−8 Вт/м2 K4, Стефан-Больцманнның тұрақтысы, RT - интегралдық энергетикалық жарқырауы
Абсолют қара дене өзіне түскен электромагниттік сеулеленуді жұтады, сәулеленген толқын ұзындығына тәуелсіз, және берілген температура үшін қажетті максималды энергия таратады. Егер әр толқын ұзындығы үшін қуатты өлшейтін болсақ, олардың бір-бірінен айырмашылық барын байқаймыз.
Абсолют қара дененің температурасы қандай болса да, пайда болатын зат температурасы мен λmax максимум толқын ұзындығына байланысты болып тұрақты болмай, шамамен 2,898 . 10-3 мК-ға тең болады. Бұл заң неміс физигі Вильгельм Венмен ашылып, сол себепті Вин заңы деп аталады.
Жұлдыздың электромагниттік сәулеленуінің спектрін талдау- бұл жұлдыздарды зерттейтін тек жалғыз жол. Мысалы, Винның ығысу заңы, жұлдыздар абсолютті қара денелер сияқты сәулеленетін болса ғана, жұлдыздың температурасын шамамен анықтауға болады. Астрономиялық бақылау кезінде, әр түрлі температурадағы жұдыздардың сәулелену қуатының графигіндегі төбелері әр түрлі жерде болады.
Егер біз жұлдыздан таралған қуаттың төбесіне сәйкес толқын ұзындығын білетін болсақ, Винның ығысу заңын қолданып жұлдыздың температурасын анықтай аламыз
Фотоэффект деп түскен жарықтың әсерінен заттан (металдар мен сұйықтардан) элеткрондардың ұшып шығу құбылысын айтамыз.
Құбылысты 1887 жылы Г.Герц ашты,Фотоэффект құбылысын тәжірибе жүзінде зерттеген Столетов болды.
I ток күшін нөлге дейін кеміту үшін анод пен катодтың арасына Uж теріс потенциалдар айырымын түсіру керек. Оны тежеуші кернеу немесе жабушы потенциал деп атайды.
Фотоэффект заңдары:
б) Жарық ағынының интенсивтілігін (Ф) (ν−const) өзгертеміз
в) Сәуле шығарудың жиілігін (ν) өзгертеміз (Ф−const)
Фотоэффектінің қызыл шекарасы: Жарықтың жиілігі белгілі бір минимал мәнімен кем болса, онда кезкелген затта фотоэффект бақалмайды
Фотоэффектінің теориясы: 1901 жылы М.Планк Планк гипотезасы: жарық жеке «порция» ‒ квант (фотон) түрінде жұтылады және шығарылады
Қара дене өзіне түскен сәулелерді толығымен жұтып, электромагниттік сәуле шығармайды
Қара дене электромагниттік сәулелерді шығарады, жұтады
Қара денелер әр түрлі толқын ұзындықтағы элетромагниттік толқындар шығарады
2.Сәулелену қуаты мен толқын ұзындықтарының қатынасын көрсететін графтарды абсолют қара дененің ең жоғары температурасы мен ең төмен температурасына қарай орналастырыңыз.
3.
4.
5. U=3B потенциалдар айырымында толығымен тежелетін электрондарды жұлып шығаратын жарықтың жиілігі (Фотоэффект басталатын жиілік v0=6·10 14Гц, h="6,63"·10 -34Дж·с, е=1,6·10 -19Кл)
6. Калий үшін электрондардың шығу жұмысы 3,62·10-19 Дж. Калийге толқын ұзындығы 4·10-7 м жарық түссе, фотоэлектрондардың ең үлкен кинетикалық энергиясы (h=6,62·10 -34Дж·с, с=3·10 8м/с)
7. Теріс зарядталған мырыш пластинка толқын ұзындығы 300 нм жарық сәулесімен жарықталынған. Мырыш үшін қызыл шекара λ0=332 нм, мырыш пластинкасының потенциалы (h=4,136·10-15 эВ·с, с=3·10 8 м/с, е=1,6·10-19 Кл)
8. Толқын ұзындығы 3·10-7 м жарық затқа түседі, ол зат үшін фотоэффектінің қызыл шекарасы 4,3·10 14Гц. Фотоэлектрондардың кинетикалық энергиясы (h=6,63·10 -34Дж·с, с=3·10 8 м/с)
9. Толқын ұзындығы 450 нм сәуле әсерінен цинкте фотоэффект байқала ма? Цинктен электрондардың шығу жұмысы А=4,2 эВ (h=4,136·10 -15 эВ·с, с=3·10 8 м/с)
