Световые кванты 11 класс

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 - ?.

Решение. h ν=A+mѴ²/2; EK= h ν - A; EK = mѴ²/2 ↦Ѵ= QUOTE ; 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 = 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: ___________________________________________________________________________

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: ____________________________________________________________________________

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: ).

7. Химический лазер создает инфракрасный луч мощностью Р = 36 мВт. Один квант излучения имеет энергию Е_I = 7,2 · 10^-20 Дж и импульс Р_I = 2,4 · 10^-28 кг·м/с. Найдите величину Fсилы, действующей на такой лазер в процессе работы со стороны излучения.

(Ответ: ).

_____________________________________________________________________________________

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: ).

______________________________________________________________________________________

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: ).

____________________________________________________________________________________

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 λ_min 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: ).

ИТОГ УРОКА.

Домашнее задание____________________________