Фотоэффектінің қолданылуы. Фотондар. - Физика, 11 сынып, 42 - сабақ

Сабақтың мақсаты:

1. Білімділік мақсаты: Оқушы білімін, іскерлігін, дағды деңгейін бақылау, бағалау.  Фотоэффектінің қолданылуымен фотондар туралы түсінік қалыптастыру.
2. Дамытушылық мақсаты: Оқушылардың білім деңгейін және білім мазмұнының тұрақтылығы мен оны игерудегі іскерлік пен дағдыны бақылау.
3. Тәрбиелік мақсаты: Адамгершілікке, ұқыптылыққа, алғырлыққа, отансүйгіштікке, табиғатты аялауға, сыйластық пен әдептілікке баулу.

Сабақтың түрі:жаңа білімді қалыптастыру, жалпылау
Сабақтың әдіс-тәсілдері:  Әңгіме, лекция, дискуссия, кітаппен жұмыс.
Сабақтың көрнекіліктері: плакаттар, суреттер, 
Сабақтың барысы:
І.ДКҰйымдастыру кезеңі:
Сәлемдесу; Оқушыларды түгендеу;Оқушылардың назарын сабаққа аудару.
ІІ. ДК. Үй тапсырмасын тексеру, қайталау.
А)теориялық білімдерін тексеру. Ә)практикалық тапсырмаларын тексеру. Б)есептерін тексеру. 
ІІІ.ДК Білімді жан-жақты тексеру./ ІV. ДК. Жаңа материалды қабылдауға әзірлік, мақсат қою.   
Бүгінгі негізгі мақсатымыз оқулық бойынша Фотоэффектінің қолданылуымен фотондармен танысамыз. 

1. Люминесценция деп нені айтамыз?
2. Люминесценцияның қандай түрлері бар?
3. Люминесценция құбылысы қайда қолданылады?
4. Фотоэффект деп қандай құбылысты айтамыз?
5. Тежеуші кернеу дегеніміз не?
6. Фотоэффектінің қызыл шекарасы деген не?

V. ДК.Жаңа материалды меңгерту: 
Фотоэффект ашылуының жарық табиғатын тереңірек түсінуде маңызы зор болды. Бірақ ғылымның құндылығы бізді айнала қоршаған дүниенің тек күрделі және жан-жақты құрылысын ғана емес, сонымен бірге ол біздің қолымызға өндірісті одан әрі дамыту үшін, қоғамның материалдық жөне мәдени тұрмыс жағдайын жақсарту үшін пайдаланатын құрал береді.
Фотоэффектгің жәрдемімен киноға "тіл бітті", енді оны пайдаланып қоз-ғалыстағы кескінді бейнелеуге мүмкіндік туды (телевизия). Фотоэлектрондық аспаптарда пайдалану адамның ешбір қатысынсыз, берілген сызбалар бойынша бөлшектер дайындап шығаратын станоктар жасауға мүмкіндік берді. Фотоэффектіге негізделген аспаптар бұйымдардың өлшемдерін кез келген адамнан артық бақылайды, дер кезінде шырақтарды және көшелерді жарықтандыру жүйесін іске қосады және сөндіреді т.б.
Осының бәрі жеткілікті түрде дамытылған құрылғылар - фотоэлементтердің жасалып шығарылуының арқасында мүмкін болды, фотоэлементтердегі жарық энергиясы электр тоғының энергиясын басқарады немесе соған түрленеді.
Қазіргі вакуумдық фотоэлемент ішкі беті шығу жұмысы аз металдың жұқа қабатымен қапталған шыны қолба болып табылады. (1-сурет). 
Бұл - катод 1. Мөлдір "терезеше" арқылы жарық колбаның ішіне өтеді. Оның центріне тұзақ тәрізді сым немесе диск - анод 2 орнатылады. Ол фотоэлектрондарды тұту үшін қолданылады. Анод батареяның оң полюсіне жалғастырылады. Фотоэлементтердің көрінетін жарықтармен, тіпті инфрақызыл сәулелермен де, жұмыс істеу қабілеті бар.
Фотоэлементтің катодына жарық түскенде тізбекте, кез келген бір релені іске қосатын, электр тогы пайда болады. Фотоэлемент пен релені комбинациялау көптеген түрліше "көргіш" автоматтардың конструкциясын жасауға мүмкіндік береді. Солардың бірі - метродағы автомат. Егер белгілі мөлшердегі теңгелік тасталмаса, онда ол жарық шоғын кесіп өткенде іске қосылады (тосқауыл арқылы жолды бекітеді). Осы тектес автоматтар авариядан сақтандырады. Заводта адамның қолы қауіпті зонада болса, фотоэлемент престі лезде тоқтатады. Фотоэлементтің көмегімен кинопленкаға жазылған дыбысты қайта жаңғырту жүзеге асады.
Қазіргі физикада фотон элементар бөлшектердің бірі ретінде қарастырылады. Элементар бөлшектердің кестесі көп жылдан бері фотоннан басталады.
Фотонның энергиясы мен импульсі. Жарық сәуле шығаруы жөне жүтылуы кезіндегі қасиеттері Е=һn энергиясы жиілікке тәуелді болатын бөлшектердің ағанына ұқсас. Жарықтың үлесі күтпеген жерден бөлшек деп атау қабылданғанға ұйқас больш шықты. Сәуле шығару және жұтылу кезінде байқалатын жарықтың қасиеттері корпускулалық деп аталады. Жарық бөлшегінің өзі фотон немесе электромагниттік сәуле шығару кванты деген атақ алды. Бөлшектер сияқты, фотонның да энергиясының һn белгілі үлесі бар. Фотон энергиясын көбінесе n жиілігі арқылы емес, циклдік w=pn жиілігі арқылы өрнектейді. Бұл жағдайда пропорционалдық коэффициенті ретінде һ шамасының орнына  (сызықшалы аш деп оқылады) шамасы қолданылады, ол қазіргі деректер бойынша мынаған тең:
=1,54576×1^-34Дж × с.
(соңғы екі таңба ұ40 дәлдікпен анықталған). Сонда фотон энергиясы былай өрнектеледі:
Е=Һn=w                        (4)
Салыстырмалылық теориясына сәйкес энергия әрқашан массамен мынадай қатыста байланысты болады: Е =mc² Фотон энергиясы   болғандықтан, оның массасы m былайша анықталады:                                                 (5)
Фотонның тыныштық массасы m₀ болмайды, яғни ол тыныштық күйде болмайды және пайда болысымен бірден с жылдамдық алады. (5) формула арқылы анықталатын масса - бұл қозғалыстағы фотонның массасы. Фотонның белгілі массасы мен жылдамдығы бойынша оның импульсін табуға болады:
;(6)
Фотонның импульсі жарық сәулесімен бағыттас.
Неғұрлым жиілік  көп  болса,  соғұрлым  фотонның энергиясы мен  импульсі көп болады да,  жарықтын  корпускулалық  қасиеттері соғұрлым айқынырақ байқалады. ; Планк  түрақтысы  кішкене  шама  болғаңдыктан,  көрінетін жарық  фотондарының энергиясы  мейлінше аз.  Жасыл жарыққа сәйкес фотондар энергиясы 4 ×�1^-19Дж болады.
Бұған  қарамастан, С.И.Вавиловтың тамаша тәжірибелерінде де ең нәзік "аспап", адамның көзі, бірлік кванттармен өлшенетін жарықталудың түрліше екендігін сезе алатындығы анықталған.

VІ. ДК. Оқытылып отырған  оқу материалын қабылдаудағы оқушы түсінігін тексеру.
§6.5, 6.6 дайындық сұрақтарын талдау.

1. Вакуумдік фотоэлемент деген не?
2. Вакуумдік фотоэлементтер қайда пайдаланылады?
3. Ішкі фотоэффект құбылысы?
4. Фотон деген не?
5. Фотонның тыныштық массасы деген не?
6. Фотонның импульсі неге тең?

VІІ. ДК. Оқытылып отырған оқу материалын бекіту немесе дағдыландыру жұмыстарын жүргізу.

1. Есептер шығарту. 6.6.1-6.6.2. 

VIІI.ДК. Бағалау. Үй тапсырмасын беру: §6.5, 6.6 Есептер шығарту. 6.6.3-6.6.4.