Lekcja Efekt fotoelektryczny str

Transkrypt

1 Lekcja Efekt fotoelektryczy str Nawiązaie do gimazjum Pojęcie fali, fali elektromagetyczej przykłady. Pojęcia opisujące fale (λ, ν, T, c) i związki między imi. Pojęcie prądu i wielkości go opisujące: atężeie prądu, apięcie elektrycze. 1. Czym jest światło. Newto światło to strumień cząstek Youg początek XIX w. światło to fala zjawisko dyfrakcji, iterferecji, polaryzacji.. Efekt fotoelektryczy zewętrzy doświadczeia z elektroskopem i lampą dwuelektrodową podłączoą do akumulatora. Płytkę cykową, czy katodę (elektrodę ujemą - cez) oświetlamy światłem p. z lampy kwarcowej (wyższe częstotliwości). Światło wybija elektroy. 3. Wyjaśieie efektu fotoelektryczego zewętrzego Zjawiska tego ie moża wyjaśić przy założeiu, że światło jest falą. Poieważ dla światła fioletowego o bardzo małym atężeiu efekt jest widoczy, a dla światła czerwoego o dużym atężeiu wybijaia elektroów ie ma. Zjawisko to wyjaśił w 1905 Albert Eistei. Przyjął o założeie, że światło to zbiór ogromej ilości małych kulek (fotoów), każdy o eergii E f = hν. Zatem pojedycze fotoy światła iebieskiego mają tyle eergii by wybić elektroy z płytki. A światła czerwoego mają za mało eergii by wybić elektroy z płytki i mimo że jest ich dużo, to brak zjawisk by w tej samej chwili czasu dwa lub trzy takie fotoy uderzyły w elektro i go wybiły. Całe zjawisko opisał wzorem: E = E W, a po rozwiięciu mamy: m v e = hν W. Lekcja druga 1. Pojęcie elektroowola 1 ev = 1,6*10-19 J. Obliczaie wartości wyikających ze wzoru Eisteia Przykład str. 107 Zad. 1, str dae tabela str. 07. k 3. Zjawisko fotoelektrycze wewętrze baterie słoecze. Elektroy są wybijae z atomów i pozostają w przestrzei międzyatomowej. Zadaie domowe Zad. 4 str Tabela str. 07. Cez W =,1 ev; λ = 3*10-7 m; c = 3*10 8 m/s; h = 4,14 ev*s; m e = 9,1*10-31 kg. Lekcja 0-1. Promieiowaie ciał i ich widma str Nawiązaie do gimazjum Wszystkie ciała emitują promieiowaie Dłoie promieiowaie cieple Żelasko promieiowaie cieple podczerwień. Rozgrzay pręt metalowy w ogisku promieiowaie cieple i czerwoe światło Rozgrzay drucik wolframowy w żarówce promieiowaie cieple i światło biało-żółte Rozgrzay pręt do bardzo wysokiej temperatury promieiowaie cieple i światło biało-iebieski. f 1 / 5

2 1. Na podstawie emitowaego promieiowaia moża określić temperaturę ciała a jego powierzchi w tym rówież gwiazd. Słońce 5500 o C światło biało-żółte, mało podczerwiei i adfioletu; Syriusz światło białe 9000 o C; Heka o C światło iebiesko-białe; Atares światło czerwoe 3000 o C.. Światło składa się z wielu częstotliwości i każdej z ich został przypisay iy kolor. Witać to czasem a iebie w postaci tęczy. A zjawisko azywa się rozczepieiem promieia świetlego, a powstały obraz widmem. 3. Rozczepieia światła moża dokoać za pomocą: siatki dyfrakcyjej - błoa filmowa z acięciami a 1 mm. siatką może być płyta CD lub DVD 650 / 1400 rowków a 1mm pryzmat 4. Przyrządy, które rozczepiają światło, czyli pokazują widmo światła azywają się spektroskopami. 5. Widma dzielimy a: Emisyje, czyli wytwarzae przez dae ciało i tu mamy: liiowe wytwarzają je poszczególe pierwiastki p. wodór, tle, żelazo, będące w staie lotym widma charakterystycze dla poszczególych pierwiastków. pasmowe wytwarzają je cząsteczki p. wody, kwasu siarkowego będące w staie lotym; ciągłe wytwarzają je ciała stałe przede wszystkim metale. Absorpcyje, czy braki w widmie ciągłym i tu mamy: liiowe powstaje przy przejściu światła białego przez gaz złożoy z samych pierwiastków (atomów) p. wodór, tle, hel. Widmo to jest idetycze z widmem liiowym emisyjym i wykorzystywae jest do określeia, jakie pierwiastki występują a daej gwieździe, czy w galaktyce. pasmowe powstaje przy przejściu światła białego przez gaz złożoy z cząsteczek p. wody, kwasu siarkowego. Lekcja druga Kartkówka ze zjawiska fotoelektryczego i promieiowaia ciał. 1. Widmo atomu wodoru jest ajprostsze i było wszechstroie zbadae. Odkryto, że poszczególe liie układają się w serie, a ich częstotliwości moża opisać wzorem: 1 1 ν = c R m, =, 3, 4, 5, przy czym m<. m Prędkość światła c=3*10 8 m/s; stała Rydberga R=1,1*10 7 /m Seria dla m = azywa się Balmera światło; m = 3 Paschea podczerwień Dużo późiej po stworzeiu modelu atomu wodoru przez Bohra odkryto owe serie widmowe: seria Lymaa - seria K (m=1), w dalekim ultrafiolecie, seria Balmera - seria L (m=), widmo widziale, seria Paschea - seria M (m=3), w podczerwiei, seria Bracketta - seria N (m=4), w podczerwiei, seria Pfuda - seria O (m=5), w podczerwiei, seria Humphreysa - seria P (m=6), w podczerwiei,. Rozwiązywaie zadań Zad. 4 i 5 str. 116 / 5

3 Lekcja. Atom wodoru str Atom po grecku ozacza iepodziely. Pojęcie to wprowadził Demokryt w Starożytej Grecji w okresie owożytym przywrócił je do auki Dalto w reakcjach chemiczych mamy pewe proporcje.. Na przełomie XIX i XX wieku odkryto elektroy, obiekty 000 razy lżejsze od atomów i w związku z tym powstały pierwsze modele budowy atomu: Model atomu wg Thomsoa 1987 kula o rozmiarach około m wypełioa dodatia masą, w której zajdują się małe kulki aładowae ujemie elektroy. Model atomu wg Rutherforda 1911 jądro atomowe i elektroy a orbicie. 3. Powyższe modele ie wyjaśiały, dlaczego i jak poszczególe pierwiastki wytwarzają swoje widma charakterystycze. Problem te rozwiązał model atomu stworzoy przez Bohra. Model Nielsa Bohra 1913 oparty jest a pewych postulatach (założeiach, których ai Bohr, ai ikt ie umiał wyjaśić, dlaczego tak ma być). Postulaty Bohra są astępujące: Atom zbudoway jest jądra atomowego i elektroów krążących a orbitach i wówczas oe ie emitują fotoów fali elektromagetyczej. Orbity elektroów w atomie są ściśle określoe, mają ściśle określoe wymiary h opisae wzorem: m e v r = m e masa elektrou; v prędkość elektrou a π orbicie o promieiu r; h - stała Placka; umer orbity. Elektro przeskakując z orbity wyższej a iższą emituje foto fali świetlej, a zjawisko to opisae jest wzorem: E E m = hν, gdzie E m i E to eergia elektrou a m-tej i -tej orbicie,,m = 1,, 3, przy czym >m. 4. Z postulatów tych oraz teorii ruchu jedostajego po okręgu i siły Coulomba Bor wyprowadził astępujący wzór a promień orbity elektrou w atomie wodoru. r = r0, gdzie umer orbity, r 0 = 0,53*10-10 m promień pierwszej orbity podstawowej. Atomy wieloelektrodowe mają elektroy ie tylko a pierwszej orbicie, ale a kolejych. 5. Rozwiązywaie zadań Zad.,3 str. 11 Zadaie domowe Zad. 4 str. 11. Lekcja 3. Jak powstaje widmo wodoru str Zgodie z postulatami Bohra elektro w atomie wodoru może przebywać a ściśle określoych orbitach. Pierwszą z ich ajiższą azywamy orbitą podstawową, albo staem podstawowym jest to sta stabily, elektro w atomie wówczas ma ajmiejszą eergię. Natomiast jak jest a iych orbitach, to ma większą eergię i jest w staie wzbudzoym - iestabilym. Elektro w atomie wodoru w staach wzbudzoych może przebywać ułamek sekudy 10-8 s jest to czas życia stau wzbudzoego.. Eergia poszczególych staów w atomie wodoru a podstawie postulatów Bohra, teorii o ruchu po okręgu i siły Coulomba moża opisać wzorem: E =, gdzie E o = 13,6 ev, a to umer orbity. E 3 / 5

4 Przy przejściu z -tej orbity a m-tą mamy: hν = E E m = E o i wzór te m dokładie odpowiada wzorowi Balmera a opis poszczególych serii widmowych w atomie wodoru. zatem mamy dokłade wyjaśieie, jak powstają poszczególe liie widmowe w atomie wodoru. Przykładowo jeżeli elektro przechodzi z drugiej orbity a pierwszą, z trzeciej a pierwszą, z czwartej a pierwszą itd. to otrzymujemy serię Lymaa. Wyiki teoretycze są w pełi zgode z wyikami doświadczalymi. Teoria przewidziała owe serie, których wcześiej ie były zae. 4. Takie same orbity stay podstawowe i wzbudzoe mamy w atomach wieloelektrodowych i w taki sam sposób powstają serie widmowe liiowe dla iych pierwiastków Tle Neo Węgiel 5. Rozwiązywaie zadań Zad. 1 str. 15 Zadaie domowe Zad. str. 15 Lekcja 4. Światło laserowe i zastosowaie laserów str Światło powstaje w wyiku przejść elektroów w atomach, cząsteczkach z orbit wyższych a iższe. Przy czym w tradycyjych źródłach światła proces te odbywa się w sposób chaotyczy. Natomiast w laserach w sposób uporządkoway, jedak potrzebe są do tego specjale substacje mające matastabile stay wzbudzoe p. hel, eo, azot, rubi, eodym. 4 / 5

5 . Podstawowe własości światła laserowego. Światło laserowe jest: moochromatycze, czyli ma jedą częstotliwość p. laser azotowy 337,1 m, laser rubiowy 694,3 m; skolimowae, czyli wszystkie promieie biegą rówolegle do siebie; spóje, czyli w tej samej chwili czasu i pukcie przestrzei wszystkie fotoy są w tej samej fazie; ma dużą gęstość mocy, z czasem i odległością moc w bardzo małym stopiu maleje. 3. Zastosowaie laserów w różych dziedziach: medycya przyklejaie siatkówki oka, do usuwaia iektórych owotworów i aczyiaków, diagostyce; wojsko dalmierze laserowe, celowiki laserowe, działa laserowe; techice do cięcia, awiercaia małych otworów, spawaia, zakowaia produktów; geodezji poziomice laserowe, dalmierze laserowe; telekomuikacji odczyt i zapis iformacji (CD, DVD, drukarki), do trasmisji daych w światłowodach. efekty wizuale holografia, wskaźiki laserowe, Lekcja 5-6. Powtórzeie zagadień z fizyki atomowej i sprawdzia str Rozwiązaie testu str Duala atura światła.. Eergia fotoów wzór, obliczaie. 3. Doświadczeie ilustrujące efekt fotoelektryczy. 4. Wyjaśieie efektu fotoelektryczego - rówaie. 5. Obliczaie wartości związaych z efektem fotoelektryczym. 6. Przykłady związku między rodzajem promieiowaia, a temperaturą. 7. Widma emisyje. 8. Jak powstają widma absorpcyje. 9. Praktycze wykorzystaie widm. 10. Postulaty Bohra. 11. Serie widmowe atomu wodoru 1. Obliczaie częstotliwości fali przy przejściach elektrou w atomie wodoru. 13. Przeliczaie częstotliwości fali a jej długość. 14. Podstawowe własości światła laserowego. 15. Grupy zastosowań laserów. Lekcja druga sprawdzia 5 / 5