пластину мідної (потім свинцевої), повторюють досліди при тих же умовах (Те ж джерело світла і початковий заряд). p> Якщо в школі немає хорошого джерела ультрафіолетового випромінювання і постановка експерименту на уроці утруднена, то доцільно провести пояснення на основі використання відеофільму В«ФотоефектВ», в перших кадрах якого показані описані вище демонстрації.
Запропонована послідовність демонстрацій (або перегляд кадрів відеофільму) дозволяє проводити перший урок за темою методом евристичної бесіди.
У ході бесіди послідовно обговорюють наступні питання: чому заряджена пластина може зберігати заряд протягом тривалого часу? Якими способами можна розрядити пластину? Як пояснити швидкий розряд негативно зарядженої пластини при її висвітленні світлом дуги? Чи буде при дії ультрафіолетового випромінювання розряджатися позитивно заряджена цинкова пластина? Чому електрометр НЕ виявляє зміни заряду в цьому випадку? Чи спостерігаємо ми розряд мідної пластини при тих же умовах досвіду? Чому припиняється розряд негативно зарядженої цинкової пластини, якщо світло від електричної дуги перекрити скляною пластиною?
Проведене обговорення дозволяє зробити висновки:
1. Під дією світла розряджаються тільки негативно заряджені метали. Отже, при деяких умов світло здатне виривати електрони з металів. Це явище називають фотоефектом. (Тут же можна розповісти і про історію відкриття фотоефекту.)
2. Розряд починається одночасно з початком освітлення, отже, фотоефект практично безінерційна. (Точні досліди показали, що час між початком опромінення і початком фотоефекту не перевищує 10 -9 с.)
3. Наявність фотоефекту залежить від роду і обробки освітлюваного металу і від спектрального складу випромінювання, швидкість розряду залежить також і від падаючої в одиницю часу світлової енергії.
При формулюванні висновків доводиться уникати понять В«освітленістьВ», В«світловий потікВ», оскільки їх за програмою загальноосвітньої середньої школи не вивчають, а використовувати головним чином поняття В«енергія світлової хвиліВ» і говорити про енергію, яка за 1 с переноситься світловою хвилею через поперечний переріз, перпендикулярний до напрямку поширення світла (тобто про інтенсивність світла). p> Вивчення закономірностей фотоефекту продовжують на установці, що дозволяє досліджувати залежність сили фотоструму від прикладеної напруги, інтенсивності та спектрального складу випромінювання. У названому вище відеофільмі В«ФотоефектВ» ця залежність досліджена на установці, подібної установці А. Г. Столєтова (Цинковий диск освітлений ультрафіолетовим світлом дугової лампи крізь латунну сітку; в ланцюг включений гальванометр і подано напругу від акумуляторної батареї). На уроці експеримент проводять з допомогою вакуумного фотоелемента, для чого збирають установку за схемою, наведеною на рис. Спочатку експериментально встановлюють існування сили струму насичення, а потім - його залежність від інтенсивності падаючого на катод світла (перший закон фотоефекту - закон Столєтова). За результатами експерименту будують графіки залежності сили фотоструму при двох різних інтенсивностях світла від напруги U .
Після цього, висвітлюючи фотоелемент світлом певної частоти, за допомогою потенціометра В«ЗамикаютьВ» фотоелемент і вимірюють замикає напруга, що дозволяє визначити максимальну швидкість вилітають:
.
Міняючи світлофільтри, отримують при повторенні дослідів нові дані і переконують учнів у тому, що максимальна швидкість вильоту електронів залежить від частоти падаючого світла і не залежить від інтенсивності світла (другий закон фотоефекту).
Далі приступають до пояснення законів фотоефекту. Саме явище і те, що сила фотоструму насичення прямо пропорційна падаючої в одиницю часу світлової енергії - перший закон фотоефекту, можна пояснити і з хвильових позицій. Пояснення того, чому існує поріг фотоефекту (червона межа), чому максимальна початкова швидкість (і максимальна кінетична енергія фотоелектронів) не залежить від інтенсивності світла, а визначається тільки його частотою (лінійно зростає з частотою), а також пояснення безінерційних фотоефекту не може бути дано на основі хвильової електромагнітної теорії світла. Адже з цієї теорії виривання електронів з металу є результатом їх В«розгойдуванняВ» у змінному електричному полі світлової хвилі. Але тоді і швидкість і кінетична енергія фотоелектронів повинні залежати від амплітуди вектора напруженості електричного поля хвилі і, отже, від її інтенсивності, на В«розкачкуВ» електрона потрібно час, ефект не може бути безінерційним. Невідповідність експериментальних фактів склалася хвильової теорії світла доводило її неспроможність і вимагало створення нової теорії
Далі розповідають про те, що труднощі в поясненні законів фотоефекту були єдиною причиною створення теорії. У 1900 р. М. Планк для пояснення теплового випромінювання змушений був вис...
