Фотоэффект и энергия фотона: 11 класс
Разбираемся, почему свет — это поток порций энергии, как он выбивает электроны из металла и давит на зеркало. Ниже — кратко о главном, таблица, формулы и частые ошибки.
Все 12 заданий темы — в полном тренажёре
- Подсказка и пошаговое решение каждой задачи
- 5 уроков с теорией и чертежами
- Отчёт для родителя: что решено и где ошибки
Пробуйте. Условия — для родителей
Уровни сложности
В теме 12 заданий на 4 уровнях: разминка, основной, сложный, со звёздочкой.
Фотоэффект и энергия фотона — кратко
Разбираемся, почему свет — это поток порций энергии, как он выбивает электроны из металла и давит на зеркало.
- E = h · ν = h · cλp = hλ = Ech · c ≈ 1240 эВ · нм
- h · ν = Aвых + m · v22ν_min = Aвыхhe · Uз = h · ν − Aвых
- Гипотеза Планка
Свет излучается и поглощается отдельными порциями — квантами, энергия которых пропорциональна частоте: E = h · ν, где h = 6,63 · 10−34 Дж · с — постоянная Планка.
- Определение
Фотоэффект (внешний) — вырывание электронов из вещества под действием света.
- Работа выхода
Работа выхода Aвых — наименьшая энергия, которую нужно сообщить электрону, чтобы удалить его из вещества. Она зависит от вещества и состояния поверхности и составляет несколько электронвольт.
- Давление света
При нормальном падении света интенсивностью I давление на чёрную (поглощающую) поверхность p = I : c, на зеркальную p = 2I : c. Давление света подтверждает, что свет обладает импульсом.
- Корпускулярно-волновой дуализм
Свет обладает и волновыми свойствами (интерференция, дифракция, поляризация), и корпускулярными (фотоэффект, давление, химическое действие). Связь между ними: E = h · ν, p = h : λ — частица несёт энергию и импульс, выраженные через частоту и длину волны.
Фотоэффект и энергия фотона в таблице
| Металл | Aвых, эВ | λ_max, нм |
|---|---|---|
| цезий | 1,9 | 650 |
| калий | 2,2 | 560 |
| натрий | 2,3 | 540 |
| цинк | 4,2 | 295 |
| платина | 5,3 | 234 |
Пример с ответом
Условие. Найдите энергию фотона зелёного света с длиной волны 550 нм в джоулях и электронвольтах.
Ответ. ≈ 3,6 · 10−19 Дж ≈ 2,25 эВ.
2 шага с пояснениями — в полном тренажёре, в уроке «Гипотеза Планка. Фотон».
Открыть разбор →Частые ошибки
-
Ошибка 1Энергия одного фотона зависит только от частоты: E = h · ν. Яркость определяется числом фотонов. Тусклый фиолетовый свет состоит из более энергичных фотонов, чем яркий красный.
-
Ошибка 2В формуле E = h · c : λ длина волны в метрах: 550 нм = 5,5 · 10−7 м. Удобная формула E (эВ) = 1240 : λ (нм) работает только в этих единицах.
-
Ошибка 3Яркость увеличивает число вылетающих электронов (ток насыщения), а их наибольшая энергия зависит только от частоты света.
Физика · 11 класс
Что внутри темы
- Урок 1Гипотеза Планка. Фотон
- Урок 2Фотоэффект
- Урок 3Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
- Урок 4Давление и химическое действие света
- Урок 5Корпускулярно-волновой дуализм
В полном тренажёре — 5 уроков с теорией и чертежами, задания 3 уровней, подсказки и разбор каждой задачи.
Чему научится ученик
- Вычислять энергию фотона E = h · ν в джоулях и электронвольтах
- Формулировать законы фотоэффекта
- Применять уравнение Эйнштейна h · ν = Aвых + Eк
- Находить красную границу и задерживающее напряжение
- Объяснять давление света
- Вычислять длину волны де Бройля
Ключевые понятия:квантпостоянная Планкафотонэлектронвольтимпульс фотонафотоэффектопыты Столетовафототокток насыщенияработа выходакрасная граница фотоэффектазадерживающее напряжениеуравнение Эйнштейнадавление светакорпускулярно-волновой дуализмволна де Бройля
Что требует школьная программа
Описывать гипотезу Планка; вычислять энергию и импульс фотона; описывать опыты Столетова и законы фотоэффекта; применять уравнение Эйнштейна для фотоэффекта, понятия работы выхода, красной границы и задерживающего напряжения; описывать применение фотоэффекта, давление света и опыты Лебедева, химическое действие света; объяснять корпускулярно-волновой дуализм и вычислять длину волны де Бройля.
Что повторить и что дальше
Ядерные реакции и энергетикаФизика, 9 класс
Основы теории относительностиФизика, 11 класс
Физика, 11 классВопросы
Фотоэффект и энергия фотона · 11 классВ каком классе проходят тему «Фотоэффект и энергия фотона»?
В 11 классе, предмет «Физика».
Что повторить перед этой темой?
Ядерные реакции и энергетика (9 класс), Основы теории относительности (11 класс).
Что можно решить бесплатно?
Несколько задач прямо на этой странице. Подсказки, пошаговые решения и задания всех уровней — в полном тренажёре, первые 14 дней бесплатно.
Все темы 11 класса и отчёт для родителя
Первые 14 дней полный тренажёр бесплатно.
