7.2 Kesan Fotoelektrik
Anda akan menerangkan kesan fotoelektrik dan mengenal pasti empat ciri kesan fotoelektrik yang tidak dapat diterangkan menggunakan teori gelombang.
SP 7.2.1Menerangkan kesan fotoelektrik.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Menerangkan
Murid perlu menerangkan kesan fotoelektrik berdasarkan simulasi dan aktiviti penentuan pemalar Planck.
- IsiKesan fotoelektrikHuraian
Kesan fotoelektrik ialah pemancaran elektron dari permukaan logam apabila disinari cahaya berfrekuensi cukup tinggi. Satu foton memberikan semua tenaganya kepada satu elektron.
ContohElektroskop bercas negatif dengan plat zink kehilangan cas apabila disinari ultraungu.
- IsiKit Pemalar PlanckHuraian
LED pelbagai warna disambung pada voltan yang dinaikkan sehingga LED mula menyala. Tenaga eV pada voltan itu dianggap sama dengan tenaga foton hc/λ, maka h boleh dianggar.
ContohLED merah λ = 630 nm mula menyala pada 1.97 V: h ≈ eVλ/c = 1.6 × 10⁻¹⁹ × 1.97 × 6.3 × 10⁻⁷ ÷ 3.0 × 10⁸ = 6.6 × 10⁻³⁴ J s.
NotaKesan fotoelektrik
Kesan fotoelektrik ialah pemancaran elektron dari permukaan logam apabila disinari cahaya atau sinaran elektromagnet yang mempunyai frekuensi cukup tinggi. Elektron yang dipancarkan dipanggil fotoelektron. Contoh: plat zink yang disinari sinar ultraungu memancarkan elektron.
Peta alirProses kesan fotoelektrik
- Foton cahaya menuju permukaan logam
- Satu foton memindahkan semua tenaganya kepada satu elektron
- Jika tenaga foton cukup, elektron terlepas dari permukaan
- Fotoelektron dipancarkan dan boleh menghasilkan arus
SP 7.2.2Mengenal pasti empat ciri kesan fotoelektrik yang tidak dapat diterangkan menggunakan teori gelombang.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Mengenal pasti
Murid perlu mengecam empat ciri kesan fotoelektrik yang tidak dapat diterangkan oleh teori gelombang.
- IsiKesan frekuensi dan frekuensi ambangHuraian
Pemancaran bergantung pada frekuensi cahaya; wujud frekuensi ambang yang di bawahnya tiada fotoelektron walau sekuat mana cahaya.
ContohCahaya merah terang tidak memancarkan elektron dari zink, tetapi ultraungu malap boleh.
- IsiKeamatan dan masa pemancaranHuraian
Tenaga kinetik maksimum fotoelektron tidak bergantung pada keamatan; fotoelektron dipancarkan serta-merta apabila disinari.
ContohMenggandakan keamatan menggandakan arus fotoelektrik tetapi tenaga kinetik maksimum tidak berubah.
JadualEmpat ciri yang tidak dapat diterangkan teori gelombang
| Pemerhatian | Ramalan teori gelombang |
|---|---|
| Wujud frekuensi ambang; di bawahnya tiada elektron dipancarkan | Cahaya apa-apa frekuensi boleh memancarkan elektron jika cukup terang |
| Tenaga kinetik maksimum fotoelektron tidak bergantung pada keamatan cahaya | Cahaya lebih terang memberi tenaga kinetik lebih tinggi |
| Tenaga kinetik maksimum bertambah apabila frekuensi bertambah | Frekuensi tidak mempengaruhi tenaga kinetik |
| Pemancaran berlaku serta-merta | Elektron perlu masa untuk mengumpul tenaga |
Tahukah andaTahukah anda
Einstein menerima Hadiah Nobel Fizik 1921 kerana menerangkan kesan fotoelektrik, bukan kerana teori kerelatifan.
Ingat: mnemonik & kad imbas
Mnemonik
- FKTS
- Frekuensi ambang, Keamatan tidak mengubah tenaga kinetik maksimum, Tenaga kinetik bertambah dengan frekuensi, Serta-merta: empat ciri kesan fotoelektrik
Kad imbas
- Kesan fotoelektrik
- Pemancaran elektron dari logam apabila disinari cahaya berfrekuensi cukup tinggi
- Fotoelektron
- Elektron yang dipancarkan dalam kesan fotoelektrik
- Frekuensi ambang
- Frekuensi minimum untuk memancarkan elektron dari logam
- Kesan keamatan cahaya
- Menambah bilangan fotoelektron, bukan tenaga kinetik maksimum
- Masa pemancaran
- Serta-merta, tanpa lengah masa
Semak kefahaman
Nyatakan maksud kesan fotoelektrik. (SP 7.2.1)
Lihat jawapan
Kesan fotoelektrik ialah pemancaran elektron dari permukaan logam apabila disinari cahaya berfrekuensi cukup tinggi.
Nyatakan dua ciri kesan fotoelektrik yang tidak dapat diterangkan oleh teori gelombang. (SP 7.2.2)
Lihat jawapan
Wujud frekuensi ambang; tenaga kinetik maksimum bergantung pada frekuensi, bukan keamatan; elektron dipancarkan serta-merta.
10 soalan latihan pelbagai aras, kad imbas dan Kad Tahniah ada dalam mod interaktif.
Tahap Penguasaan (TP)
| TP | Tafsiran |
|---|---|
| TP1 | Mengingat kembali pengetahuan dan kemahiran asas sains mengenai Fizik Kuantum. |
| TP2 | Memahami Fizik Kuantum serta dapat menjelaskan kefahaman tersebut. |
| TP3 | Mengaplikasikan pengetahuan mengenai Fizik Kuantum untuk menerangkan kepentingannya kepada kehidupan. |
| TP4 | Menganalisis pengetahuan mengenai Fizik Kuantum dalam konteks penyelesaian masalah dan membuat keputusan dalam melaksanakan aktiviti/ tugasan. |
| TP5 | Menilai pengetahuan mengenai Fizik Kuantum dalam konteks penyelesaian masalah dan membuat keputusan untuk melaksanakan aktiviti/ tugasan. |
| TP6 | Mereka cipta menggunakan pengetahuan dan kemahiran sains mengenai Fizik Kuantum dalam konteks penyelesaian masalah atau membuat keputusan dalam melaksanakan aktiviti/ tugasan dalam situasi baharu secara kreatif dan inovatif dengan mengambil kira nilai sosial/ ekonomi/ budaya masyarakat. |
Untuk guru: cadangan aktiviti mencapai TP (6)
- TP1
Mengingat kembali pengetahuan dan kemahiran asas sains mengenai Fizik Kuantum.
Aktiviti: Murid memadankan kad 'kesan fotoelektrik' dengan gambar cahaya ultraungu mengenai plat zink dan menyebut bahawa elektron dibebaskan daripada permukaan logam. 10 minit.
Evidens PBD: Padanan kad dan sebutan lisan dicatat guru
SP disasar: 7.2.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - TP2
Memahami Fizik Kuantum serta dapat menjelaskan kefahaman tersebut.
Aktiviti: Murid menerangkan kesan fotoelektrik menggunakan rajah sel foto, menyatakan apa yang berlaku apabila cahaya dengan frekuensi tinggi dan rendah menyinari logam.
Evidens PBD: Rajah berlabel dan penerangan ringkas
SP disasar: 7.2.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - TP3
Mengaplikasikan pengetahuan mengenai Fizik Kuantum untuk menerangkan kepentingannya kepada kehidupan.
Aktiviti: Murid memerhatikan simulasi kesan fotoelektrik dengan mengubah frekuensi dan keamatan cahaya, merekod sama ada elektron dibebaskan dan menyenaraikan empat ciri yang tidak dapat diterangkan oleh teori gelombang.
Evidens PBD: Jadual pemerhatian dan senarai empat ciri
SP disasar: 7.2.1, 7.2.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - TP4
Menganalisis pengetahuan mengenai Fizik Kuantum dalam konteks penyelesaian masalah dan membuat keputusan dalam melaksanakan aktiviti/ tugasan.
Aktiviti: Murid membandingkan ramalan teori gelombang dan hasil eksperimen bagi empat ciri kesan fotoelektrik dalam jadual dan menerangkan mengapa teori gelombang gagal, merujuk kepada frekuensi ambang.
Evidens PBD: Jadual perbandingan teori gelombang dan eksperimen
SP disasar: 7.2.1, 7.2.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - TP5
Menilai pengetahuan mengenai Fizik Kuantum dalam konteks penyelesaian masalah dan membuat keputusan untuk melaksanakan aktiviti/ tugasan.
Aktiviti: Murid menilai dua pernyataan pelajar tentang kesan fotoelektrik (keamatan tinggi sentiasa membebaskan elektron; frekuensi rendah dengan keamatan tinggi masih tidak membebaskan) dan mewajarkan yang betul dengan bukti.
Evidens PBD: Justifikasi bertulis pernyataan betul dengan bukti
SP disasar: 7.2.2 · Latihan sepadan: aras Menilai dan Menghayati - TP6
Mereka cipta menggunakan pengetahuan dan kemahiran sains mengenai Fizik Kuantum dalam konteks penyelesaian masalah atau membuat keputusan dalam melaksanakan aktiviti/ tugasan dalam situasi baharu secara kreatif dan inovatif dengan mengambil kira nilai sosial/ ekonomi/ budaya masyarakat.
Aktiviti: Murid mereka bentuk poster atau demonstrasi ringkas (simulasi atau model) 'Cahaya sebagai Foton' untuk menerangkan empat ciri kesan fotoelektrik kepada murid lain dan menyoal mereka.
Evidens PBD: Poster atau demonstrasi dinilai dengan rubrik ringkas
SP disasar: 7.2.1, 7.2.2 · Latihan sepadan: aras Mencipta
Cadangan sahaja; TP rasmi ditentukan guru melalui pertimbangan profesional (PBD). Buka unit dan latihan
Siapkan unit ini dalam mod interaktif untuk mendapat bintang, anggaran TP dan Kad Tahniah. Siapkan semua 25 unit Fizik Tingkatan 5 untuk Sijil Penghargaan SistemGuru.My.