Задания для аудиторной работы. 1. Предельный угол полного отражения вещества 45°

1. Предельный угол полного отражения вещества 45°. Найти показатель преломления вещества.

2. Солнечный свет падает на поверхность воды в сосуде. Каков угол преломления, если угол падения 25º?

3. Скорость распространения света в алмазе 124000 км/с. Вычислить показатель преломления алмаза.

Самостоятельная работа

Вариант 1

1.

α

γ

α=60° и γ=30º. Определить показатель преломления вещества n.

2. Чему равен угол падения, если он вместе с углом отражения составляет 70º?

3. Найти скорость света в стекле, имеющем показатель преломления 1,5.

4. Определить угол полной поляризации при переходе луча света из воздуха в алмаз. Показатель преломления алмаза 2,42.

5. Луч света падает из воздуха под углом к плоской границе раздела воздух-жидкость. Отражённый и преломлённый лучи перпендикулярны друг другу. Определите показатель преломления жидкости.

Вариант 2

1.

α

γ

α=45° и γ=30º. Определить показатель преломления вещества n.

2. Под каким углом должен падать луч на плоское зеркало, чтобы угол между отражённым и падающим лучами был равен 86º?

3. Луч переходит из воды в стекло. Угол падения равен 35º. Найти угол преломления, если абсолютные показатели преломления стекла и воды соответственно равны 1,6 и 1,33.

4. Найти скорость света в воде, имеющем показатель преломления 1,33.

5. Найти показатель преломления рубина, если предельный угол полного отражения для рубина равен 34º?

Контрольные вопросы

1. Сформулируйте законы отражения и преломления света.

2. Что показывает абсолютный показатель преломления?

3. Что показывает относительный показатель преломления?

Практическая работа № 18

Применение законов фотоэффекта при решении задач

Цель: научиться применять формулы красной границы фотоэффекта и уравнения Эйнштейна при решении задач, работать с текстом и отвечать на вопросы.

Место проведения: учебная аудитория.

Средства обучения:

- методические рекомендации к практической работе № 18.

Виды самостоятельной работы:

Решение тренировочных заданий, ответы на вопросы с использованием книги.

Краткая теория

Фотоэлектрический эффект – вырывание электронов из атомов или молекул вещества под действием падающего света (излучения).

Если электроны, выбитые светом, вылетают за пределы вещества, фотоэффект называется внешним. Его наблюдают у металлов. Если же оторванные от своих атомов или молекул электроны остаются внутри освещаемого вещества в качестве свободных, то фотоэффект называется внутренним. Он наблюдается у некоторых полупроводников и в меньшей степени у диэлектриков.

Схема опытов Столетова по исследованию внешнего фотоэффекта изображена на рис. 1

В вакуумной трубке помещают исследуемую пластину К, служащую катодом, и вспомогательный электрод А, служащий анодом. Электроды К и А подключены к источнику напряжения. Напряжение между электродами измеряют вольтметром, ток в цепи – миллиамперметром (микроамперметром).

Эйнштейн предположил, что явление фотоэффекта является подтверждением дискретности света. Он показал, что любое монохроматическое излучение представляет собой совокупность квантов, энергия которых пропорциональна частоте. Коэффициентом пропорциональности является постоянная Планка h=6,63·10^-34 Дж·с.

Энергия кванта hν, падающего на вещество, расходуется на работу А вырывания электрона из вещества и на сообщение электрону кинетической энергии . Электрон, находящийся внутри вещества, поглотив квант света, либо покидает вещество, либо остаётся внутри него. Это зависит от того, что больше: энергия поглощённого кванта света или работа выхода электрона. Если энергия поглощённого кванта больше работы выхода, то кинетическая энергия фотоэлектрона равна разности энергии поглощённого кванта света и работы выхода

= hν – А

hν=А+ - уравнением Эйнштейна для внешнего фотоэффекта.

Внутренний фотоэффект

Селеновый фотоэлемент с внутренним фотоэффектом (рис. 1).

 

-

+

Рис. 1

 

Он состоит из железной пластинки круглой формы 1, покрытой слоем селена 2, на который нанесён тонкий полупрозрачный слой золота 3.

От железной пластинки и пластинки золота (на неё положено контактное кольцо 4) сделаны отводы к зажимам, с помощью которых фотоэлемент включают в электрическую цепь. В результате специальной обработки часть атомов золота проникает в селен, обладающий дырочной проводимостью, и образуется в нём слой с электронной проводимостью. На границе двух слоёв с различным видом проводимости создаётся электронно-дырочный переход. При освещении фотоэлемента, в селене образуются свободные носители заряда, которые под действием электрического поля электронно-дырочного перехода разделяются: электроны накапливаются в электронном полупроводнике, а дырки – в дырочном. В результате на зажимах фотоэлемента возникает электродвижущая сила. Если фотоэлемент подключить к фотоэлементу и осветить его, в цепи возникнет фототок. Сила фототока зависит от поверхностной плотности потока излучения.