Фотоэффект құбылысын оқып үйрену - Физика, 11 сынып, 95-96 сабақ

Сабақтың мақсаты:

1. Білімділік мақсаты: Оқушы білімін, іскерлігін, дағды деңгейін бақылау, бағалау. Фотоэффект құбылысымен таныстырып солар 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.ДК.Ұйымдастыру 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 фотоэффект құбылысымен танысамыз. 

1. Метагалактиканың өлшемдері қандай?
2. Ғаламдардың спектріндегі қызыл ығысу нені көрсетеді?
3. Хаббл заңы нені растайды?
4. Үлкен жарылыс теориясына қазіргі кезде қандай дәлелдемелер бар?

V. ДК.Жаңа материалды меңгерту: ФОТОЭФФЕКТ ТЕОРИЯСЫ
Фотоэффект құбылысын Максвеллдің электродинамика заңдары негізінде түсіндіруге ұмтылудың бәрі нәтижесіз болды. Ол заңдар бойынша жарық - кеңістікке үздіксіз таралған электромагниттік толқын. Фотоэлектрондар энергиясы неліктен жарықтың жиілігімен ғана анықталатыньш және толқын ұзындығы шағын болғанда ғана электрондарды ыршытып шығаратынын түсінуге болмайтын еді.
1905 жылы Эйнштейн Планктің жарықтың үздікті шығарылуы туралы идеясын әрі қарай дамыта отырып, фотоэффектіге түсінік берген еді. Фотоэффектің эксперименттік заңдарында Эйнштейн жарықтың узілісті екендігінің және жеке үлестермен жұтылатындығының сенімді түрдегі дәлелдемесін көрді.
Жарық шығарудың әрбір үлесінің Е энергиясы Планк гипотезасымен толық сәйкес жиілікке пропорционал:

E=hn,                                          (1)

мұндағы һ - Планк тұрақтысы.
Планк көрсеткендей, жарық үлеспен шығарылады дегеннен жарықтың өзінің құрылымы үзілісті екен деуге болмайды. Алайда минерал су бөтелкеде сатылады ғой, ал бұдан судың құрылымы үзілісті және бөлінбейтін бөлшектерден түзіледі деген ұғым тумайды. Тек фотоэффект құбылысы ғана жарықтың құрылымы үзілісті екенін көрсетті: жарық энергиясыныц шығарылған Е = һn  үлесі өзінің даралығын жарықтың бұдан кейінгі таралу процесінде де сақтайды. Тек барлык үлесі ғана түгелдей жұтыла алады.
Фотоэлектронның кинетикалық энергиясын энергияның сақталу заңының жәрдемімен табуға болады. Жарық үлесінің энергиясы шығу жумысы А деп аталатын жүмысқа, яғни электронды металдан бөліп алып, электронға кинетикалық энергия беру үшін істелуге тиіс жұмысқа тең. Ендеше,

                           (2)

Бұл теңдеу фотоэффектіге қатысты негізгі фактілерді түсіндіреді. Эйнштейнше жарықтың интенсивтігі жарық шоғындағы энергия кванттарының (үлестер) санына пропорционал және сондықтан металдан ыршып шыққан электрондар санын анықтайды. Электрондардың жылдамдығы (2) теңдеу бойынша тек жарық жиілігіне және металдың тегі мен оның бетінің күйіне тәуелді шығу жұмысы арқылы анықталады. Ол жарықтың интенсивтігіне байланысты емес.
Жарықтың n жиілігі белгілі бір минималь n_min мәнінен артық болса ғана, кез келген затгың фотоэффекті байқалды. Электронды металдан, оған кинетикалық энергия берместен, ыршытып шығару үшін, А шығу жұмысы істелуі тиіс. Ендеше, кванттың энергиясы бұл жүмыстан артық болуы керек:

һn > А.

Шектік n_min жиілікті фотоэффектінің қызыл шекарасы деп атайды. Ол былай өрнектеледі:

 (3)

Шығу жұмысы А заттың тегіне тәуелді. Сондықтан әр түрлі заттар үшін   фотоэффектінің  шектік n_min жиілігі де (қызыл шекара) түрліше болады.
Мырыш үшін қызыл шекара l_max=3,7´10^{-7 м толқын ұзындығы (ультракүлгін сәуле) сәйкес келеді. Ультракүлгін сәулелерді тежеп қалатын шыны пластинаның көмегімен фотоэффектіні тоқтату жөнінен істелетін тәжірибе соған сүйеніп түсіндіріледі.}
Алюминийдің немесе темірдің шығу жұмысы, мырышқа қарағанда артық. Сондықтан сипатталған тәжірибеде  мырыш пластина пайдаланылады. Сілтілі металдардың шығу жұмысы, керісінше аз да, қызыл шекара сәйкес келетін толқын ұзындығы l_max үлкен. Мысалы, натрий үшін l_max=6,8 × 10^-7 м.
Эйнштейннің (2) теңдеуінен  һ Планк тұрақтысын анықтауға болады. Бұл үшін жарықтың жиілігі, А шығу жұмысын эксперимент жүзінде анықтау және фотоэлектрондық кинетикалық энергиясын өлшеу керек. Осы тектес өлшеулер мен есептеулерден былай болады:

Һ=6,63 × 10^-34Дж × с.

Планк мүлдем басқа құбылысты – жылулық сәуле шығаруды зерттегенде де дәл осындай мән табылған.Планк тұрақтысының түрліше әдістермен алынған мәндерінің бір-бірімен шығаруы мен жұтуының үздікті сипаты жөніндегі болжамдардың дұрыстығының айғағы.
Эйнштейн теңдеуі (2) өзінің қарапайымдығына қарамастан, фотоэффектінің негізгі заңдылықтарын түсіндіріп береді. Эйнштейнге Нобель сыйлығы фотоэффекті теориясы жөніндегі еңбегі үшін берілген.
VІ. ДК. Оқытылып отырған  оқу материалын қабылдаудағы оқушы түсінігін тексеру.
Дайындық сұрақтарын талдау.
VІІ. ДК. Оқытылып отырған оқу материалын бекіту немесе дағдыландыру жұмыстарын жүргізу.
Есептер  шығару. 
VIІI.ДК. Бағалау. Үй тапсырмасын беру: қайталау