После чего проводила срезы
жүктеу/скачать 6.04 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Введение
- 1 История открытия фотоэффекта
|
Необходима практическая чать. Во время прохождения практики проводила уроки по фотоэффеку(11 класс), после чего проводила срезы(тесты). Описать и проследить динамику. вопросы в тестах должны касаться опытов. Могут быть какие-либо занимательные опыты. 5 тестов(11 класс) МИНОБРНАУКИ РОССИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Омский государственный педагогический университет» (ФГБОУ ВПО «ОмГПУ») Факультет физики и технологии Кафедра общей физики Курсовая работа Фотоэффект в природе и технике лабораторная в 11 классе Выполнила студентка 54 группы Корякина Ольга Сергеевна _________________________ (подпись) Научный руководитель к.т.н., доцент __________________________ __________________________ (подпись)
Омск – 2012 Оглавление Введение 4 1 История открытия фотоэффекта 6 2 Законы фотоэффекта 10 3 Природные процессы на основе фотоэффекта 17 4 Фотоэффект в технических устройствах 20 Заключение 38 Литература 40
ВведениеВ 1887 г. немецкий физик Генрих Герц экспериментировал с разрядником для излучения электромагнитных волн - парой металлических шаров; при приложении разности потенциалов между ними проскакивала искра. Когда же он освещал один из шаров ультрафиолетовыми лучами, разряд усиливался. Таким образом, был обнаружен внешний фотоэффект. В 1888 г. Вильгельм Гальвакс установил, что облучённая ультрафиолетовым светом металлическая пластинка заряжается положительно. Так произошло второе открытие фотоэффекта. Третьим, не зная об опытах Герца и Гальвакса, его наблюдал в том же году итальянец Аугусто Риги. Он выяснил, что фотоэффект возможен и в металлах, и в диэлектриках. Александр Григорьевич Столетов был четвёртым учёным, независимо от других открывшим фотоэффект. Он два года исследовал новое явление и вывел его основные закономерности. Оказалось, что сила фототока, во-первых, прямо пропорциональна интенсивности падающего света, а во-вторых, при фиксированной интенсивности облучения сначала растёт по мере повышения разности потенциалов, но, достигнув определённого значения (ток насыщения), уже не увеличивается[5]. В 1899 г. немец Филипп Ленард и англичанин Джозеф Томсон доказали, что падающий на металлическую поверхность свет выбивает из неё электроны, движение которых и приводит к появлению фототока. Однако понять природу фотоэффекта с помощью классической электродинамики так и не удалось. Необъяснимым оставалось, почему фототок возникал лишь тогда, когда частота падающего света превышала строго определённую для каждого металла величину. Только в 1905 г. Эйнштейн превратил эту загадку в совершенно прозрачную картину. Он предположил, что электромагнитное излучение не просто испускается порциями - оно и распространяется в пространстве, и поглощается веществом тоже в виде порций - световых квантов (фотонов). Поэтому для возникновения фотоэффекта важна отнюдь не интенсивность падающего светового пучка. Главное, хватает ли отдельному световому кванту энергии, чтобы выбить электрон из вещества. Минимальную энергию, необходимую для этого, называют работой выхода А. В итоге Эйнштейн вывел уравнение фотоэффекта. Ясно, что фотоэффект может вызывать только световая волна достаточно высокой частоты, а сила фототока пропорциональна интенсивности поглощённого света, то есть числу фотонов, способных выбить электроны из вещества. В 1907 г. Эйнштейн сделал ещё одно уточнение квантовой гипотезы. Почему тело излучает свет только порциями? А потому, отвечал Эйнштейн, что атомы имеют лишь дискретный набор значений энергии. Таким образом, теория излучения и поглощения приняла законченный вид. В 1922 г. американец Артур Комптон обнаружил, что длинна волны рентгеновского излучения изменяется при рассеянии на электронах вещества. Но, по классической электродинамике, длина световой волны при рассеянии меняться не может! Тогда Комптон выполнил расчёт, предположив, что на электронах рассеиваются не волны, а частицы (фотоны). Результат совпал с экспериментальным. Это стало прямым доказательством реальности существования фотонов[4]. Моя работа посвящена изучению фотоэффекта, открытие которого стало одним из наиболее важных приоритетов в развитии человечества. Я постараюсь дать основные определения и выяснить, где применимо данное физическое явление. 1 История открытия фотоэффектаВ 1887 г. Герц обнаружил, что если промежуток разрядника осветить ультрафиолетовым светом, то проскакивание искры заметно облегчается. Наблюдение Герца дали повод к изучению этого явления. Гальвакс соединил пластинку исследуемого вещества с чувствительным электроскопом. Когда пластинке сообщали отрицательный электрический заряд, листочки электроскопа расходились. При освещении пластинки светом листочки электроскопа опадали. Следовательно, под действием света пластинка теряла свой заряд. Это явление получало название фотоэлектрического эффекта[8]. Методика изучение явления внешнего фотоэффекта освещает развитие идей, приведших к осознанию непригодности классической физики для описания поведения микрообъектов, подводят к объяснению явлений, связанных с действием света с точки зрения квантовой теории. Далее будут рассмотрены законы фотоэффекта и применение их к конструированию оптических приборов. Изучают явление внешнего фотоэффекта на примере исследования основных характеристик фотоэлементов[9]:
Фотоэлектрический эффект обнаруживают почти все вещества, даже такие, как лед и вода, если их облучать ультрафиолетовыми лучами. В световых явлениях наблюдается двойственность. Эта двойственность проявляется в том, что одни световые явления объясняются волновой теорией света (отражение, преломление, дифракция, интерференция и др.); другие явления не могут быть объяснены волновой теорией, а объясняются корпускулярной (квантовой) теорией света, согласно которой свет представляет собой поток частиц – фотонов, каждая из которых обладает определенной энергией, массой и импульсом. К числу явлений, объясняемых корпускулярной теорией света, относится явление фотоэффекта. Когда электроны под действием света покидают поверхность металла, фотоэлектрический эффект называют внешним. Фотоэлектроны при этом замыкают цепь электрической батареи, и в ней течет ток. Техническое использование внешнего фотоэффекта требует специальной батареи[10]. В настоящее время широкое применение получил внутренний фотоэффект. Его открыли при изучении сопротивления проводников изготовленных из селена. Электрическое сопротивление селена оказалось весьма своенравным. Оно изменялось всякий раз, как только менялось освещение поверхности проводника. Это непонятное явление первое время не привлекало внимания исследователей, и вскоре было забыто. Но затем на него натолкнулись вновь. Физики поняли, что они имеют дело с явлением внутреннего фотоэффекта, т. е. явлением, когда под действием света в проводнике увеличивается число свободных электрических зарядов. Ток в проводнике при этом возрастает, а сопротивление соответственно уменьшается. Вещества, обладающие этим свойством, используются теперь для создания фотоэлементов с внутренним фотоэффектом. Фотоэлементы под действием света становятся источниками электрической энергии. Поэтому совершенно очевидно преимущество внутреннего фотоэффекта перед внешним. Явление внешнего фотоэффекта было открыто Герцем в 1887 году и подробно исследовано Столетовым в 1888 г. Для исследования фотоэффекта Столетов собирал следующую схему (рис.1).
Положительный полюс через гальванометр соединен с металлической сеткой “А” (анод). Оба электрода находятся в стеклянном сосуде, из которого откачивается воздух. При освещении катода (пластины К) светом в цепи возникает ток, который регистрировался гальванометром. Этот ток получил название фотоэлектрического тока (или фототока), а электроны, вырываемые светом из катода, – фотоэлектронами. Фототок представляет собой движение к аноду электронов, вышедших из катода световым потоком. Столетов исследовал зависимость фототока от величины приложенного напряжения между анодом и катодом.
Из графика на (Рис. 2.а) видно, что при некотором напряжении “U” величина фототока достигает максимального значения и далее остается постоянной при любых значениях. Это значит, что все электроны, вырываемые светом из фотокатода, достигают анода. Максимальный ток называется током насыщения при данном световом потоке Ф. Если изменять величину светового потока “Ф”, то получим семейство кривых для данного фотокатода (Рис. 2.б). При обобщении полученных данных Столетовым установлены три закона внешнего фотоэффекта.
жүктеу/скачать 6.04 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
