Фотоэффект — 11 класс
«Фотоэффект» — готовый интерактивный урок по физике.
Физика · 11 класс
Об уроке «Фотоэффект»
Готовый интерактивный урок физики для одиннадцатого класса: фотоэффект. На виртуальном электроскопе повторяется опыт Столетова, а дальше урок снимает вольт-амперную характеристику и подводит к уравнению Эйнштейна. Пять тем доводят до применений — от турникета в метро до защиты пресса, — а закрепляют лаборатория «Определи металл» и игра «Фотодетектив».
Урок объясняет то, что противоречит интуиции: яркий свет вырывает больше электронов, но не делает их быстрее. Опыт Столетова показывает сам эффект, вольт-амперная характеристика даёт задерживающее напряжение, а уравнение Эйнштейна связывает всё в одну строку: энергию электрона задаёт частота света, а число электронов — яркость.
Красную границу урок показывает сразу для трёх металлов, и на сравнении видно главное: граница — свойство металла, а не света. Там же становится понятно, почему границу назвали красной и при чём тут цвет. Первая тема урока открыта сразу, остальные — после бесплатной регистрации учителя.
Темы урока «Фотоэффект»
Пять тем ведут от опыта к формуле и обратно к жизни: сначала опыт Столетова и вольт-амперная характеристика, потом уравнение Эйнштейна объясняет их результат, следом — красная граница, и в конце — где фотоэффект работает на практике. К последней теме формула перестаёт быть абстракцией.
- Опыт СтолетоваЭлектроскоп, цинковая пластина и загадка: почему свет снимает только «−».
- Законы фотоэффектаСнимаем вольт-амперную характеристику и находим задерживающее напряжение.
- Кванты и уравнение ЭйнштейнаСвет — порциями: hν = A + mv²/2 и за что дали Нобелевскую премию.
- Красная границаПочему у каждого металла свой предел — и при чём тут красный цвет.
- Применение фотоэффектаАвтомат в метро, звуковое кино, защита пресса и фоторезисторы.
Фотоэффект — вырывание электронов из металла под действием света. Его главный результат противоречит волновым представлениям: энергия вырванного электрона зависит от частоты света, а не от его яркости, — яркость определяет только число вырванных электронов. Уравнение Эйнштейна связывает эти величины: энергия фотона расходуется на работу выхода электрона из металла и на его кинетическую энергию. Если частота света меньше некоторой границы, фотоэффекта нет вовсе, сколько бы света ни падало на пластину, — эта граница называется красной, и у каждого металла она своя, потому что своя работа выхода.
Практика для учеников
В «Определи металл» ученик измеряет задерживающее напряжение на неизвестном катоде и вычисляет работу выхода — по числу называет металл. «Фотодетектив» проверяет понимание другим способом: нужно предсказать, будет ли фотоэффект при данном металле и свете, а не посчитать по формуле.
- Определи металллабораторияНеизвестный катод в установке. Измерь задерживающее напряжение, вычисли работу выхода — и назови металл.
- ФотодетективиграМеталл и источник света: будет фотоэффект или нет? Осторожно, среди раундов есть ловушки про яркость!
- меняешь частоту света и следишь, появился ли ток
- по задерживающему напряжению вычисляешь энергию электрона
- сравниваешь частоту света с красной границей металла
Как проходить урок
- нажмите «Начать урок» — теория и практики идут по шагам, настраивать ничего не нужно
- открывайте с проектора: сцены рассчитаны на показ всему классу
- на этой странице открыта первая тема урока, остальные — после бесплатной регистрации учителя
- «Поделиться с учениками» даёт ссылку на весь урок: по ней ученик занимается без регистрации
Материал для урока по квантовой физике и для подготовки к экзамену: фотоэффект и уравнение Эйнштейна спрашивают почти в каждом варианте. Урок отдельно разбирает то, что труднее всего даётся, — почему яркость не влияет на энергию электрона.
Сценарии урока
- Цинк на электроскопеОпыт Столетова идёт с проектора, и класс отвечает, почему пластина теряет заряд при одном свете и не теряет при другом, куда более ярком.
- Перед экзаменомПеред экзаменом ученики проходят лабораторию «Определи металл» — задачу того же уровня, что попадается в варианте, только считать приходится по собственным измерениям.
- Разбор ловушкиПосле путаницы с яркостью учитель разбирает вместе с классом раунд «Фотодетектива» с ловушкой и вслух проговаривает, где именно рассуждение сворачивает не туда.
Частые ошибки
- Считают, что более яркий свет вырывает электроны с большей кинетической энергией.
- Полагают, что фотоэффект возможен при любой частоте, если света достаточно много.
- Путают работу выхода электрона с его итоговой кинетической энергией после вылета.
- Забывают, что красная граница фотоэффекта у каждого металла своя собственная.
Вопросы и ответы
Входит ли «Фотоэффект» в платную подписку Нейрум?
Урок лежит в бесплатном разделе: платить за него не нужно ни учителю, ни ученику, и лимита на прохождение нет. Вольт-амперная характеристика и лаборатория с работой выхода считаются в браузере, без нейросети, поэтому токены подписки урок не расходует — они нужны для генерации материалов.
Скольким ученикам можно отправить ссылку на «Фотоэффект»?
Скольким угодно — хоть всей одиннадцатой параллели сразу, хоть двум выпускникам, которые разбирают тему дополнительно на индивидуальных занятиях. Ссылку открывают на своём устройстве: ученик определяет металл по работе выхода и ведёт собственное расследование в фотодетективе. Поимённая явка приходит в журнал: по каждому видно, что он открыл урок и прошёл его до конца.
Почему «Фотоэффект» просит регистрацию посреди урока?
На публичной странице открыта первая тема — опыт Столетова. Остальные, включая уравнение Эйнштейна и красную границу, открываются после бесплатной регистрации учителя; она же заводит журнал, где отмечается, кто открыл урок и кто прошёл его до конца. Ученик, пришедший по вашей ссылке, никаких ворот не встречает.
