Zəngilan rayon 11 saylı tam orta məktəbin fizika müəllimi Diləfuruz Baxşəlıyevanın “ Fotoelektrik effekti” mövzusunda acıq dərsinin icmalı.

Standart: 1.1.1. Elektromaqnit ( maqnit, işiq ) atom və nüvə hadisələrini,

onların baş vermə səbəblərini şəhr edir.

1.1.2. Elekrtomaqnit ( maqnit, işıq ) hadisələrinə aid məsələlər qurur

və həll edir.

Mövzu: Fotoelektrik effekti.

Sinif: XI

Qiyməntləndirmə meyarı: 1. Elektromaqnit (maqnit,işıq) hadisələtinin qanunauğunluqlarını şəhr edir.

2. Elekrtomaqnit ( maqnit, işıq) hadisələrinə dair məsələlər qurur və həll edir.

3. Elektromaqnit (maqnit, işıq ) hadisələrininə dair topladığı məlumatları şəhr edir, bu hadisələrin inkişafında fizika elminin rolunu izah edir.

İnteqrasiya : K.1.1.1, K.1.2.1.

İş forması : Fərdi və qruplarla iş.

Üsullar: Müsahibə, sorgu, Ziq-zaq .

Resurslar: Dərslik, “fizika” elektron dərs vəsaiti, qruplar üzrə iş vərəqləri.

Dərsin mərhələləri:

I. Keçmiş dərsin mənimsənilməsinin yoxlanılması:Sagirdlərə suallar verilir:

1. Kvant mexanikasının yaranması hansı zərurətdən irəlı gəldı? Cavab: XIX-cu əsrin sonu XX-ci əsrin əvvəllərində Maksvel elektrodinamıkası ilə klassik nəzəriyyə arasında ziddiyyət yarandı. Maksvel elektrodinamikasına görə qızmış cisim,elektromaqnit dalgası şüalandırması nıticısində arasıkəsilmədən enerji itirərək , mütləq səfəra qədər soyumalı idı. Nüvə ətrafında hərəkət edən elektronlar daim şüalandıraraq, nüvənin üzərinə düşər və atom məhv olardı. Gündəlik təcrübə göstərir ki, həqiqətdə buna bənzər bir şey yoxdur. Qızmış cisim özünün bütün enerjisini elektromaqnit dalğası şüalandırmasına sərf etmir.

2.Bu ziddiyyəti hansı alim aradan qaldırdı?

Cavab: Nəzəriyyə ilə təctübə arasındakı bu ziddiyyətdən cıxıs yolu axtaran alim Maks Plank fərz etdi ki, atomlar enerjisini porsiyalar –kvantlar şəklində buraxır və udur. Hər porsiyanın enerjisi şüalanmanı tezliyi ilə mütənasibdir.

E = hγ

1

burada h- mütənasiblık əmsalı Plank sabiti adlanır. Plank sabiti dörd dünyavi sabitdən biridir. “h= 6,63x10-34 c x san”. Beləliklə klassik nəzəriyyənin gəldiyi çətinlikdən çıxış yolunu Plank göstərmişdir. 1918-ci ildə Plank bu nəticəyə görə Nobel mükafatına layiq görüldü.

3.Foton nədir?

Cavab: A. Eynşteyin 1905-ci ildə Plank fərziyyəsinə və bir sıra təcrübi faktlara əsaslanaraq işığın kvant nəzəriyyəsini belə tamamladı:

Fəzada yayılan işıq hər biri hγenerjisinə malik zərrəciklər toplusudur. Bu zərrəciklər işıq kvantları və yaxud fotonlar adlanır.

4. Fotonlar necə cür olur?

Cavab: Fotonlar real və virtual şəkildə olurlar. Real fotonlar – elektromaqnit şüalanmasının enerji daşıyıcısıdır. Virtual fotonlar elektromaqnit qarşılıqlı təsirinin daşıyıcısıdır.

5. Fotonların hansı xassələri var?

Cavab: 1. Foton atomda sərbəst mövcud deyil. O atomda atomların energetik halının dəyişməsi zamanı yaranır.

6. Foton yaşama müddətinə görə sərbəst halda davamlı zərrəcikdir.

7. Foton tam şəkildə mövcuddur. Onun tərkib hissələri mövcud deyil.

8. Foton elektrik cəhətdən neytraldır. O digər fotonlar, elektrik və maqnit sahələrində qarşiliqlı təsirdə olmur.

9. Foton nüvə sahəsində elektron və pozitron cütünə cevrilə bilər.

γ = e- +e+

10. Plank fərziyyəsinə əsasən fotonun enerjisi şüalanmanın tezliyi ilə mütənasibdir:

11. Fotonun istənilən hesablama sistemində hərəkət sürəti sabit olub, işığın vakkumda yayılma sürətinə bərabərdir. c= const.= 3x 108m/san.

12. Foton – sükunətdə mövcud deyil

m= Ec2

=hγc2

=hλγ , m0=0 foton hərəkət kütləsinə malikdir.

13. Foton impulsa malikdir.

P= mc =hγc =hλ Fotonun impulsu, işıq sürəti istiqamətindədir.

14. Maddə ilə qarşılıqlı təsirdə foronlar udula , buraxıla və səpilə bilər. Enerjinin və Impulsun saxlanma qanunları ödənilir.

2

15. Fotonu klassik modeldə təsvir etmək mümkün deyil. Onu hər hansı zaman anında fəzada müəyyən vəziyyətdə tutan və müəyyən hərəkət trayektoriyasına malik maddi nöqtə kimi təsvir etmək olmaz.

16. Foton yeganə zərrəcikdir ki zəif qarşılıqlı təsirdə iştirak etmir.

II. Ev tapşırığı : Keçmiş dərsə aid (Kvant mexanikasının yaranması , fotonlar) hər qrup digər qruplar üçun iş vərəqlərində suallar tərtib etməlı.

III.

IV.

TƏDQİQAT sualları.

1. Şəkildən işığın təsirindən nə hadisə baş verir ?2. Qopan elektronları sayı nə vaxt artdı ? 3. Nə zaman amperimetrin göstərişi artır

V. yeni dərsin izahı:

3

Fofoeffekt.

İşıgın təbiəti haqqında təsəvvürlərin inkişafında mühüm addım H. Hersin apardığı təcrübələr əsasında atıldı. O, 1888-ci ildə müəyyənləşdirdi ki, qövs boşalmasını mənfi yüklü elekrtodu üzərinə ultrabənövşəyi şüalar yönəltdikdə elektrodlar arasında boşalma asanlaşır, boşalma kicik gərginlikdə də baş verir. Lakin onu izah edə bilmədi. Bu hadisəni rus alimi A.Q.Stoletov izah etdi. Bu hadisə- elektromaqnit süalarının, yəni işığın təsiri ilə maddədən elektron qoparma hadisəsi- fotoelektrik effekti və ya fotoeffekt adlanır. Işığın təsiri ilə metal səthindən qopan elektronlar fotoelektronlar, bunun nəticəsində yaranan cərəyan isə fotocərəyan adlanır.

Fotoeffektin 4 növü var: xarici, daxili, nüvə və ventil.

Xarici fotoeffekt-işıgın təsiri ilə maddənin səthindən fotoelektronların xarici sahəyə çıxması hadisəsidir.

Daxili fotoeffekt- işığı təsiri ilə maddəni (dielektirik və yarımkecirici) təşkil edən atomlardan elektronları qopararaq, sərbəst hala kecməsi və kristalda kecirici elektronların yaranma hadisəsidir.

Nüvə fotoeffekti-atom nüvəsini çox qısa uzunluqlu dalğanın ( rentgenvə qamma) udulması nəticəsində orada nuklonların qopmasıhadisəsidir.

Ventil gotoeffekti- iki müxtəlif yarımkecirici yaxud yarımkecirici metal contaktında hec bir xatici elektrik sahəsi olmadan yalnız işıq təsiri ilə EHQ yaranması hadisəsidir.

Fotoeffekt qanunları.

Vakum fotoelementi:

Katod üzərinə düşən işıq onun səthindənλmax= Işıq selini dəyişmşdən elektronlar arasında gərginliyi artıranda yaranan fotocərəyanın

artdığı müsahidə olunur. Gərginliyin müəyyən

qiymətində cərəyan şiddəti max . olur və

sonra artıq dəyişmir , sabit qalır. Fotocərəyan

şiddətinin maksimal qiyməti doyma cərəyanı

adlanır. Doyma cərəyanının qiyməti fotokatodun səthindən 1 saniyədə qopan elektronların sayı ilə müəyyən edilir.

1-ci qanun- Metalın səthindən işığın bir saniyədəki qopardıgı fotonların sayı şüalanmanın intensivliyi ilə mtənasibdir.

4

Təcrübələrdən məlum olmuşdur ki. Elektrodlar arasında gərginliyin sıfır qiymətində fotocərəyan şiddəti sıfırdan fərqli olur. Bu ona görə baş verir ki, şüalanmanın təsiri ilə qopan fotoelektronların bir hissəsi xarici elektrik sahəsi olmadan anoda çatır. Cərəyan, mənbəyinin gərginliyinin müəyyən Usax

qiymətində sıfra bərabər olur. Deməli, fotoelektronlar elektrik sahəsi tərəfindən tormozlanır və anoda catmayaraq geriyə - katoda qayıdır, saxlayıcı gərginliyin Usax qiyməti işıgın qopardıgı fotoelektronların maksimal kinetik enerjisinin qiymətindən asılıdır. Enerjinin saxlanma qanununa

görə, eUsax=υmax2

2

1902 –ci ildə alman fiziki F. Lenard fotoeffekt hadisələrinin energetik baxımindan izahın verdi: katod üzərinə düşən işıq enerjisinin bir hissəsi elektronların metaldan çıxış işinə , digər hissəsi isə elektronların kinetik enerjisinə sərf olunur, yəni

E = Aç+ eUmax

E = A ç +mυ2

2 Bu tənliklər Lenard tənlikləri adlanır. O , heç çürə başa düşə

bilmirdi ki, nə üçün fotoelektronların kinetik enerjisi işığın intensivliyindın asılı deyil. Axı klassik elektromaqnit sahə nəzəriyyəsinə görə işıq enerjisi , onun intensivliyində asılıdır. Bu hadisənin düzgün izahını 1905-ci ildə Eynşteyn verdi: Fotoeffekt hadisəsində hər bir fotoelektronu bir foton qoparır. Elektron foton udaraq, onun hγenerjisini qəbul edir, bu enerji elektronun metaldan çıxış işinə və ona kinetik enerji verilməsinə sərf olunur.

hγ=A + e Usax

hγ=A+¿ mυ22

mυ22 = hγ– A

Bu tənliklər fotoeffekt üçün Eynşteyn tənlikləri adlanır.

Fotoeffektin ikinci qanununa görə : Fotoelektronların maksimal kinetik enerjisi , işığın intensivliyindən asılı deyil, işığın tezliyindən və katodun materialndan asılıdır.

Fotoeffekt hadisəsinin baş vermə şərti: Fotoeffekt o zaman baş verir ki, udulan fotonun enerjisi ən azı fotoelektronların katoddan çıxış işinə kifayət etsin. Yəni,

h γ ≥ Aç buradan aydın olur ki , elektronları metaldan yalnız elə şüalanma qopara bilər ki , onun tezliyi aşagıdakı bərabərsizliyi ödəsin:

γ ≥Açh

Fotoeffekt baş verə biləcəyi γminişıq tezliyi (və ya ona uyğun λmax=

cνmin

) fotoeffektin qırmızı sərhəddi adlanır. νmin = A ch

, λmax=hcA c

Çıxış işi maddənin növündən

( kimyəvi tərkibindən) və səthinin təmizlik dərəcəsindən asılıdır.

3-cü qanun : Hər bir maddə üçün fotoeffektin qırmızı sərhəddı mövcuddur. Fotoeffektin qırmızı sərhəddi yalnız metalın çıxış işindən asılıdır.

5

Ek U Ek,U

mυ2

2 = hν- hνmin

νm ν νm ν λmax λ -

A

υ,p υ,p

υ= √ 2h(ν−νmin)m

υ=√ 2hc ( 1λ− 1λmax )

m

νmin ν λmax λ

Eynşteyn fotoeffekt nəzəriyyəsinin yaradıcısı kimi 1921- ci ildə Nobel mükafatına layiq görüldü. Eynşteyn işığın kəsilən (diskret) quruluşa malik olmasını və ayrı-ayrı porsiyalarla udulmasnıninandırıcı isbatını qurdu.

Fotoeffektin tətbiqləri.

1.Fotoeffektin köməyi ilə kinonun səsləndirilməsi mümkün oldu. 2. Fotoeffekt cihazların tətbiqi –insanın iştirakı olmadan əvvəlcədən hazırlanmış çertyojlar üzrə hissələr hazırlayan dəzgahlar yaratmaq imkanı verdi. 3. Fotoeffekt hadisəsinə əsaslanan cihazlar, cisimlərin lazimi ölçüdə olmasını adamdan yaxşı nəzarət edir , mayaklar ,gecə lampaları vaxtında yandırıb - sondürür . Bunlar xüsusi qurgu – fotoelementin köməyi ilə mümkün oldu. Fotoelement işıq enerjisini elektrik cərəyanı enerjisinə çevirir.

6

VI. Yeni dərsin mənimsənilməsinin yoxlanılması:

Suallar:

1. Fotoeffekt nədir ?2. Fotoeffektin hansı növləri var ?3. Xarici fotoeffekt nədir ?4. Daxili fotoeffekt nədir ?5. Ventil fotoeffekti nədir ?6. Nüvə fotoeffekti nədir ?7. Fotoeffekt hadisəsini hansı alim kəşf etmişdir ? 8. Fotoeffekt qaunlarını kim vermişdir? 9. Fotoeffekt qanunlarının izahını kim vermişdir?10.Fotoeffektin birinci qanunu necədir?11.Fotoeffek nəticəsində qopan elektronlatı kinetik enerjisi , sürəti nədən asılıdır ( 2-ci

qanun)?12.Cıxış işi nəyə deyilir?13.Fotoeffektin baş vermə şərti necədir?14.Fotoeffekrin ücüncü qanunu necədir?15.Quruluşu fotoeffekt hadisəsinə əsaslanan qurgu hansıdır?16.Fotoelement nə uçun işlədilir?17.Fotoelement haralardda istifadə olunur?

VII. İş vərəqləri vasitəsi ilə hər qrupun mənimsəməsinin yoxlanılması:

1. Aşağıdakı alimlərdən hansı fotoeffekt hadisəsini kəşf etmişdir ?7

A. Eynşteyn A. Stoletov H. Hers

2. Səkildə iki müxtəlif metalda fotoeffekt nəticəsində əmələ gələn fotocərəyanın U-dan asıllıq qrafiki verilmişdir. Hans fiziki kəmiyyətlərin qiymətləri eynidir.

1. Metal üzərinə düşən işığın intensivliyi.

2. Metal üzərinə düşən işığın tezliyi.

3. Metal üzərinə düşən işığın dalğa uzunluğu.

4. Doyma cərəyanı.

5. Katoddan qopan elektronların kinetik enerjisi.

3. Şəkillərdə fotoeffektin tətbiqinə aid nə təsvir olunmuşdur ?

1. Aşagıdakı alimlərdən hansı fotoeffekt qanunlarını vermişdir.8

A. Eynşteyn A. Stoletov H. Hers

2. Səkildə iki müxtəlif metalda fotoeffekt nəticəsində əmələ gələn fotocərəyanın U-dan asıllıq qrafiki verilmişdir. Hans fiziki kəmiyyətlərin qiymətləri eynidir.

1. Metal üzərinə düşən işığın intensivliyi.

2. Metal üzərinə düşən işığın tezliyi.

3. Metal üzərinə düşən işığın dalğa uzunluğu.

4. Doyma cərəyanı.

5. Katoddan qopan elektronların kinetik enerjisi

3. Şəkildə fotoeffektin tətbiqinə aid nə təsvir olunmuşdur?

9

1. Aşağıdakı alimlərdən hansı fotoeffekt qanunlarının izahını vermişdir ?

A.Eynşteyn A. Stolletov H. Hers.

2. Aşağıdakı qrafiklərdən hansı foroeelektronların kinetik enerjisinin düşən işığın tezliyindən asıllıq qrafikinə uyğundur?

E E E

γ

γ

γ

A) B) C) D)

3. Şəkildə fotoeffektin tətbiqinə aid nə təsvir olunmuşdur?

10

VIII. Qiymətləndirmə

IX. Ev tapşırıqlarının verilməsi: movzunun öyrənilməsi, fotoeffektin tətbiqinə aid nümünələr hazırlanması, suallar tərtib olunması.

υ,p υ,p

υ= √ 2h(ν−νmin)m

υ=√ 2hc ( 1λ− 1λmax )

m

νmin ν λmax λ

1-ci qanun- Metalın səthindən işığın bir saniyədəki qopardıgı fotonların sayı şüalanmanın intensivliyi ilə mtənasibdir.

2-ci qanun : Fotoelekronların maksimal kinetik enerjisi , işığın intensivliyindən asılı deyil, işığın tezliyindən və katodun materialndan asılıdır.

3-cü qanun : Hər bir maddə üçün fotoeffektin qırmızı sərhəddı mövcuddur. Fotoeffektin qırmızı sərhəddi yalnız metalın çıxış işindən asılıdır.

11