Основные законы фотоэффекта
Фотоэффект – это явление, при котором происходит вырывание электронов из вещества под действием света.
Законы фотоэффекта:
Закон возникновения фотоэффекта: фотоэффект возникает только при воздействии на вещество электромагнитной волны с частотой выше определенного порога.
Закон фототока: сила фототока пропорциональна интенсивности света.
Закон зависимости кинетической энергии вылетающих электронов от частоты света: энергия вылетающего электрона прямо пропорциональна частоте света, а не его интенсивности.
Развитие теории света
Развитие представлений о природе света сделало важный шаг в изучении фотоэффекта. Генрих Герц и Александр Столетов сыграли значительную роль в этом процессе, открывая новые законы и явления в мире физики.
Заключение
Исследования фотоэффекта привели к значительным открытиям в физике света и работы Герца и Столетова остаются актуальными и важными до сегодняшнего дня.
Альберт Эйнштейн и квантовая физика
В начале ХХ века Макс Планк предложил понятие кванта как элементарной частицы энергии. Эйнштейн использовал это открытие для объяснения волнового излучения, предполагая, что свет распространяется небольшими частицами энергии, которые он назвал фотонами. Именно это открытие принесло ему Нобелевскую премию в 1921 году.
Альберт Эйнштейн
Альберт Эйнштейн (1879-1955) – немецкий физик-теоретик, один из основателей современной физики. Он создал теорию относительности и написал значительные работы по квантовой теории и статистической физике.
Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
Выход электрона из вещества, так называемый фотоэффект, может быть описан уравнением Эйнштейна. Максимальная кинетическая энергия электрона при вылете из металла определяется задерживающим напряжением.
Современные фотоэлементы – это стеклянные колбы, внутренняя поверхность которых покрыта металлическим слоем низкой работы выхода. Фотоэлементы реагируют на свет и могут использоваться для переключения реле.
Полупроводниковые фотоэлементы
При использовании внутреннего фотоэффекта, полупроводниковые фотоэлементы могут изменять свое сопротивление в зависимости от освещенности. Эти элементы могут преобразовывать энергию излучения в электрический ток.
Фотоэлементы с полупроводниками также широко используются в солнечных батареях, смонтированных на космических кораблях.
Русский физик Петр Николаевич Лебедев в 1900 году первым измерил давление света.
Петр Николаевич Лебедев: российский физик и создатель физической школы
Петр Николаевич Лебедев – русский физик, который впервые измерил давление света на твердые тела и газы. Его работы количественно подтвердили теорию Максвелла. Лебедев стремился найти новые экспериментальные доказательства электромагнитной теории света и в результате создал первую в России физическую школу. Многие выдающиеся советские ученые стали его учениками. Имя Лебедева носит физический институт АН СССР (ФИАН).
Свет и его свойства
Свет – это поток фотонов, которые обладают импульсом. Поглощение фотонов телом приводит к передаче импульса и, как следствие, к появлению силы, действующей на это тело в соответствии с законом сохранения импульса.
Химическое действие света
Вопросы и задачи по оптике
Вопрос А1
Электрон влетает в однородное магнитное поле со скоростью, направленной вдоль линий магнитной индукции. Как будет двигаться электрон в магнитном поле?
- прямолинейно, с увеличивающейся скоростью
- равномерно прямолинейно
- прямолинейно, с уменьшающейся скоростью
- по окружности
Вопрос А2
Когда фотоны с частотой 1015 Гц падают на поверхность металла, максимальная кинетическая энергия выбитых ими электронов равна 1,5 эВ. При какой минимальной энергии фотона возможен фотоэффект для этого металла?
- 1,5 эВ
- 2,6 эВ
- 4,1 эВ
- 5,6 эВ
Вопрос А3
По шнуру бежит вправо поперечная гармоническая волна. Как направлены скорости точек шнура A, B, C, D в момент, изображенный на рисунке?
- скорости всех точек направлены вправо
- скорости точек А и В – вниз С и D – вверх
- скорости точек В и D равны нулю, точки А – направлена вниз, точки С – вверх
- скорости точек А и С равны нулю, точки В – направлена вверх, точки D – вниз
Вопрос А4
Угол падения луча на поверхность плоскопараллельной пластинки равен 60°. Толщина пластинки 1,73 см, показатель преломления 1,73. На сколько смещается вышедший из пластинки луч?
- на 3 см
- на 1,2 см
- на 1 см
- на 0,87 см
Вопрос А5
После упругого лобового соударения с неподвижным ядром протон отлетел назад со скоростью, составляющей 60% от начальной. С каким ядром он столкнулся?
- 12H
- 24He
- 3 6Li
- 23He
Вопрос А6
Дальнозоркий человек читает без очков, держа книгу на расстоянии 50 см от глаз. Какова оптическая сила очков, необходимых ему для чтения?
- +2 дптр
- +6 дптр
- +4 дптр
- -2 дптр
Финиш! Решение поставленных задач и вопросов вам заведомо под силу.Экспериментируйте и ловите новые знания!
Диагностическая работа по физике для 11-го класса
Варианты заданий
В1. Колебания материальной точки
Материальная точка, подвешенная на невесомой нерастяжимой нити начинает движение из положения равновесия со скоростью 5 м/с, направленной горизонтально. В процессе колебательного движения угол отклонения нити достигает значения π/6. Определите период колебаний.
В2. Колебания жидкости
Жидкость объемом 16 см3 быстро вливают в U-образную трубку с площадью сечения 0,5 см2. Пренебрегая вязкостью, найдите период малых колебаний жидкости.
В3. Отражение в зеркале
Человек видит свое изображение в плоском зеркале. На какое расстояние нужно передвинуть зеркало, чтобы изображение сместилось на 1 м?
В4. Линзы и изображение
Имеются две собирающие линзы с фокусными расстояниями 20 и 10 см. Расстояние между линзами равно 30 см. Предмет находится на расстоянии 30 см от первой линзы. На каком расстоянии от второй линзы получится изображение?
В5. Дифракция на решетке
Дифракционная решетка содержит 200 штрихов на 1 мм. На нее падает нормально монохроматический свет с длиной волны 0,6 мкм. Максимум какого наибольшего порядка дает эта решетка?
С1. Фотоэффект и работа выхода
На платиновую пластину падают ультрафиолетовые лучи. Для запирания фототока нужно приложить задерживающую разность потенциалов U1 = 3,7 В. Если вместо платиновой поставить пластину из другого металла, то задерживающую разность потенциалов нужно будет увеличить до U2 = 6,0 В. Определите работу выхода электронов с поверхности пластины из неизвестного металла, если работа выхода электронов из платины равна 6,3 эВ.
С2. Фотоэффект и алюминиевый электрод
Плоский алюминиевый электрод освещается ультрафиолетовым светом с длиной волны 83 нм. На какое максимальное расстояние от поверхности электрода может удалиться фотоэлектрон, если вне электрода имеется задерживающее электрическое поле? (Красная граница фотоэффекта для алюминия соответствует длине волны 332 нм.)
Спецификация диагностической работы
Назначение КИМ
Контрольные измерительные материалы позволяют установить уровень освоения учениками 11 класса федерального компонента государственного стандарта среднего (полного) общего образования по физике.Документы, определяющие содержание работы
Содержание итоговой диагностической работы определяется на основе определенных документов.Подходы к отбору содержания и структуре
Каждый вариант работы включает контролируемые элементы содержания из различных разделов школьного курса физики.
Число заданий по тому или иному разделу определяется его содержательным наполнением и пропорционально учебному времени, отводимому на его изучение в соответствии с примерной программой по физике.
Приоритетом при конструировании работы является необходимость проверки предусмотренных стандартом видов деятельности (с учетом тех ограничений, которые накладывают условия массовой письменной проверки знаний и умений учащихся): усвоение понятийного аппарата курса физики, овладение методологическими знаниями, применение знаний при объяснении физических явлений и при решении задач.
Овладение умениями по работе с информацией физического содержания проверяется в КИМ опосредованно при использовании различных способов представления информации в текстах заданий или дистракторах (графики, таблицы, схемы и схематические рисунки).
Каждый вариант включает задачи по всем разделам разного уровня сложности, позволяющие проверить умение применять физические законы и формулы как в типовых учебных ситуациях, так и в нетрадиционных ситуациях, требующих проявления достаточно высокой степени самостоятельности при комбинировании известных алгоритмов действий или создании собственного плана выполнения задания.
В работу включаются задания трех уровней сложности. Выполнение заданий базового уровня сложности позволяет оценить уровень освоения наиболее значимых содержательных элементов стандарта по физике основной школы за 8 класс и овладение наиболее важными видами деятельности.
4. Структура КИМ
Каждый вариант работы состоит из трех частей и включает 13 заданий, различающихся формой и уровнем сложности (см. таблицу 1).
Таблица 1. Распределение заданий работы по частям работы
Максимальный первичный балл Проценты выполнения заданий от максимально возможного
Задание с выбором ответа
Задание с кратким ответом
Задание с развернутым ответом
5. Распределение заданий КИМ по содержанию, видам умений и способам деятельности.
При разработке содержания КИМ учитывается необходимость проверки усвоения элементов знаний, представленных в кодификаторе элементов содержания по физике. В экзаменационной работе проверяются знания и умения, приобретенные в результате освоения следующих разделов курса физики.
Общее количество заданий в работе по каждому из разделов приблизительно пропорционально его содержательному наполнению и учебному времени, отводимому на изучение данного раздела.
В таблице 2 дано распределение заданий по разделам.
Таблица 2. Распределение заданий по основным содержательным разделам
Молекулярная физика. Термодинамика
КИМ разрабатываются, исходя из необходимости проверки следующих видов деятельности. 1. Владение основным понятийным аппаратом курса физики 8 класса. 1.1. Понимание смысла понятий. 1.2. Понимание смысла физических величин. 1.3. Понимание смысла физических законов. 1.4. Умение описывать и объяснять физические явления. 2. Владение основами знаний о методах научного познания и экспериментальными умениями. 3. Решение задач различного типа и уровня сложности. 4. Понимание текстов физического содержания. В таблице 3 приведено распределение заданий по видам деятельности в зависимости от формы заданий.
Таблица 3. Распределение заданий работы по проверяемым умениям и способам действий
Проверяемые умения и способы действий
1. Владение основным понятийным аппаратом школьного курса физики
1.2. Понимание смысла физических законов
Задания, в которых необходимо решить задачи, представлены в различных частях работы. Это шесть заданий с выбором ответа (задания А1-А6), пять заданий с кратким ответом (задания В1-В2), два задания с развернутым ответом (задания С1-С2).
Задания характеризуются также по способу представления информации в задании и подбираются таким образом, чтобы проверить умения учащихся использовать различные схемы или схематичные рисунки (задание А3).
6. Распределение заданий по уровням сложности
В диагностической работе представлены задания разных уровней сложности: базового, повышенного и высокого.
В таблице 4 представлено распределение заданий по уровням сложности.
Таблица 4. Распределение заданий экзаменационной работы по уровням сложности
Уровень сложности заданий Максимальный первичный балл Процент максимального первичного балла за выполнение заданий данного уровня сложности от максимального первичного балла за всю работу, равного 19
7. Время выполнения варианта КИМ
Примерное время на выполнение заданий различных частей работы составляет:
На выполнение всей работы отводится 40 минут.
8. План варианта КИМ
Уровни сложности заданий: Б – базовый; П – повышенный; В – высокий.
№ Проверяемые элементы содержания Коды проверяемых элементов содержания Коды проверяемых требований к уровню подготовки выпускников Уровень сложности задания Макс. балл за выполнение задания Примерное время выполнения задания (мин.)
Движение заряженной частицы в однородном магнитном поле
Механические колебания и волны
Физика атомного ядра
Расчетная задача (Механические колебания и волны)
Расчетная задача (Молекулярная физика)
Расчетная задача (Оптика)
Расчетная задача (Квантовая физика)
Всего заданий – 13; из них по типу: с выбором ответа – 6; с кратким ответом – 5; с развернутым ответом – 2; по уровню сложности: Б – 6; П – 5; В – 2. Максимальный первичный балл за работу – 22. Общее время выполнения работы – 40 мин.
9. Дополнительные материалы и оборудование
Учащиеся могут пользоваться непрограммируемыми калькуляторами и справочными сведениями
10. Условия проведения (требования к специалистам)
Работа проводится с учащимися 11-х классов, как итоговая проверочная работа.
Задание с выбором ответа считается выполненным, если выбранный учащимся номер ответа совпадает с верным ответом. Все задания первой части работы оцениваются в 1 балл.
Задание с кратким ответом считается выполненным, если записанный ответ совпадает с верным ответом. Задания В1 – В5 оцениваются в 2 балла, если верно указаны все элементы ответа, в 1 балл, если допущена одна ошибка, и в 0 баллов, если допущено более одной ошибки.
Задание с развернутым ответом оценивается учителем с учетом правильности и полноты ответа. Максимальный первичный балл за задания третьей части работы составляет 3 балла.
11. Рекомендации по подготовке к работе.
При подготовке к диагностической работе рекомендуется использовать учебники: Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика: Учеб. для 10 и 11 кл. общеобразовательных учреждений. – М.: Просвещение, 2009; Касьянов В.А. Физика. 10 и 11 класс. Профильный уровень / В.А.Касьянов. – М.: Дрофа, 2012 г. Сборники задач для 10-11 классов.
КИМ итоговой работы для 11 класса по физике
1. Инструкция для обучающихся
На выполнение работы отводится 40 минут.
Работа состоит из 13 заданий. Задания А1 – А6 базового уровня сложности. Задания В1 – В5 повышенного уровня сложности. Задание части С высокого уровня сложности.
За каждое правильно выполненное задание части А начисляется 1 балл. За каждое правильно выполненное задание части В – 2 балла. Задание части 3 оценивается в 3 балла. Баллы, полученные вами за все задания, суммируются. Максимальный балл работы составляет 22 балла.
Шкала соответствия набранных баллов и отметки за работу:
Части А, В и С (13 заданий)
При выполнении заданий вы можете использовать калькулятор и справочные таблицы.
Постарайтесь выполнить как можно больше заданий и получить хорошую отметку.