Ответы на вопросы к госу по МПФ (стр. 12 из 13)
Минимальная дополнительная энергия, которую надо сообщить электрону для его удаления с поверхности тела в вакууме называется работой выхода.
После ознакомления учащихся с понятиями работы выхода электрона, на основе закона сохранения энергии для элементарного акта фотоэффекта вводят формулу Эйнштейна в виде:
.Основываясь на этом уравнении объясняют все три закона фотоэффекта.
Число фотоэлектронов должно быть пропорционально числу квантов, а не равно, потому что часть квантов поглощается кристаллической решеткой и их энергия переходит во внутреннюю энергию металла.
Второй закон очевиден, так как формула Эйнштейна определяет максимальную энергию электронов, вылетающих с поверхности катода. Электроны, вырываемые из внутри металла могут потерять часть энергии и скорость окажется меньше максимальной.
Третий закон выводится так же из формулы Эйнштейна, т.к. кинетическая энергия не может быть меньше нуля, то фотоэффект могут вызывать лишь кванты, энергия которых не меньше работы выхода, т.е.
.Фотон является ультрарелятивисткой частицей, имеющей в вакууме скорость света. Энергию фотона определяет:
или 
.Помимо энергии и массы, фотон обладает и импульсом. Часто при изучении этого вопроса записывают выражение для импульса фотона:
.Более общим является вывод формулы для импульса фотона:
.Важно подчеркнуть, что импульс фотона является векторной величиной. Направление импульса совпадает с направлением распространения света. Это требует дополнительных объяснений. Так, например, импульс можно записать следующим образом:
, k-волновое число - число длин волн укладывающихся на 2пи единиц длины.Вводят следующие обозначения:
, 
Постоянная, введенная Дираком, основоположником квантовой механики. Т.о. фотон, подобно любой движущейся частице обладает тремя корпускулярными характеристиками: энергией, массой и импульсом. Все эти характеристики связаны с волновой характеристикой света - его частотой. В этом находит свое выражение корпускулярно-волновая двойственность свойств света.23. Методика изучения строения атома в курсе физики средней школы (явление радиоактивности, опыт Резерфорда).
Изучение строения атома начинается обычно с опыта Резерфорда и планетарной модели атома. Однако, учащиеся к этому времени еще не знают ничего о радиоактивности, поэтому в начале необходимо ознакомить школьников с видами радиоактивного излучения.
Начать изучение строения атома с явления радиоактивности целесообразно, т.к. радиоактивность - явление свидетельствующее о сложной структуре атома и дающее мощный толчок развитию атомной физики.
Рассказывая о радиоактивности, учащиеся знакомятся с основными видами радиоактивных излучений:
.Более подробно останавливаются на свойствах альфа частиц. Альфа частица представляет собой дважды ионизированные атомы гелия, их масса 4,002 а.е.м., или 6,6 10-27кг., т.е. в 8 тысяч раз больше массы электрона, заряд альфа частицы равен 2 зарядам электрона. Скорость при радиоактивном распаде достигает 2 107м/с.
Желательно предложить школьникам оценить кинетическую энергию альфа частицы и сравнить ее со средней кинетической энергией молекул при нормальной температуре. (больше в 108 раз).
Именно поэтому альфа частицы представляют собой естественные "снаряды" для изучения структуры вещества.
Первая модель атома предложенная Томсоном в 1903 году имеет сейчас лишь историческое значение. От нее логически переходят к опыту Резерфорда.
При описании результатов опыта Резерфорда главное внимание надо уделять тому факту, что некоторое (малое) количество альфа частиц отклоняется от большинства на угол до 1800. Этот результат имел решающее значение для создания планетарной модели атома. Т.к. он оказался несовместимым с моделью Томсона: положительный заряд, распределенный по всему объему атома не может обеспечить силу необходимую для отклонения альфа частиц на такие большие углы.
Желательно дать учащимся почувствовать как анализ результатов опыта служит основой для высказывания определенных теоретических предсказаний о структуре атома.
С этой целью можно решить, например, задачу "Сколько атомов встретит на своем пути альфа частица, пролетая через тонкую фольгу толщиной 1 мкм". Т.к. в этом случае интерес представляет порядок величины, а не ее точное значение, то ограничиваются диаметром атома 10-10м, поэтому число атомов, будет порядка 104. Т.к. атомы золота расположены близко друг к другу (10-10м), т.е. доказано, что многие альфа частицы пролетят не взаимодействуя с ними, следовательно, атом не является сплошным, модель Томсона не подтверждается.
Результаты опыта Резерфорда позволили сделать вывод, что масса ядра действительно велика и определяется приблизительно радиусом ядра.
Чтобы альфа частица могла повернуть назад, ее скорость у поверхности положительно заряженной сферы должна стать равной нулю, поэтому полная энергия равна потенциальной энергии взаимодействия, т.е.
. Это уравнение позволило оценить величину положительного заряда атома при условии, что R=10-8см.Расчет дает следующий результат Q/e=400000, т.е. заряд ядра в 400000 раз больше заряда электрона.
Важно отметить, что положительный заряд атома был впервые измерен именно в опытах по рассеянию альфа частиц. Английский физик Чедвик показал, что для ряда элементов он приблизительно равен половине атомной массы. Отсюда возникает гипотеза, что величина заряда ядра равна порядковому номеру элемента в системе Менделеева, что в 1918 году было подтверждено Мозли, который с большой точностью измерил заряд ядра для многих атомов.
При описании планетарной модели атома надо обратить внимание на несовместимость такой модели с законами механики и электродинамики. Во первых длительное движение электронов по замкнутой траектории вокруг ядра с точки зрения электродинамики Максвелла невозможно, т.к. из-за потери энергии на излучение электрон тормозится и должен скоро упасть на ядро, однако атом исключительно устойчив. Во вторых в следствии непрерывной потери энергии и значения непрерывного изменения скорости электрона атом должен излучать непрерывный спектр. Однако атомы излучают линейчатые спектры. В третьих атом излучает свет не все время, а лишь при определенных условиях (прохождение через газы, нагретые до высокой температуры).
24. Методика изучения строения атома в курсе средней школы. (Квантовые постулаты Бора, линейчатые спектры, волновые свойства частиц).
25. Методика изучения главы: "Физика атомного ядра" (Состав ядра атома, энергетические связи атомных ядер, ядерные силы).
В этой главе учащиеся знакомятся с составом ядра, с взаимным превращением атомных ядер, знакомятся с ядерными силами и с физическими свойствами ядерной энергетики. Необходимо отметить, что английский ученый Чедвик в 1932 году открыл нейтрон, который был предсказан Резерфордом. Это дало возможность ученым Иваненко и Гейзенбергу предложить протонно-нейтронную модель ядра. Согласно этой модели ядро атома состоит из p и n. Массовое число [A=Z+N], Z - количество протонов, N - количество нейтронов
.При знакомстве с p-n моделью ядра необходимо решать задачи по нахождению числа p и n, входящих в состав ядра.
Необходимо ознакомить учащихся со свойствами частиц, входящих в состав ядра. О протоне: mp=1,007276 а.е.м., ep=1,6 10-19Кл, частица стабильная, не смотря на это при получении ротон распадается:
.О нейтроне: mn=1,008665 а.е.м., en=0, частица квазистабильная, время жизни 15 минут. При распаде
.Говоря о совойствах протона и нейтрона необходимо ввести современные представления о существовании лишь одной ядерной частицы - нуклона, находящейся в разных зарядовых состояниях: нейтральном (n), заряженном (p), что дает возможность объяснять механизмы p-распада.
Интересным представляется вопрос об оценке плотности ядерного вещества. Предположим, что ядро состоит из частиц примерно одинакового размера и расположенных компактно. Если в ядре A - нуклонов, то V ядра -
R0 - эффективный радиус. R0=(1,4-1,5)10-15м, тогда плотность 
..Плотность ядер веществ всех ядер одинакова.
Энергия связи атомных ядер. Ядерные силы.
Энергия связи, удельная энергия связи - это новые понятия для учащихся, поэтому им необходимо уделять большое внимание. Для того, что бы учащиеся лучше поняли вопрос о энергии связи, необходимо повторить следующие моменты: