by Επειδή φαίνεται ότι πολλοί συνάδελφοι ενδιαφέρονται για την εξάρτηση του ρεύματος κόρου στο φωτοηλεκτρικό φαινόμενο από το πλήθος των φωτονίων που προσπίπτει στην επιφάνεια του μετάλλου και από τη συχνότητα της προσπίπτουσας ακτινοβολίας θα προσπαθήσω να δώσω κάποιες ελπίζω χρήσιμες πληροφορίες.
Θα ορίσουμε δύο χρήσιμες ποσότητες:
Κβαντική απόδοση(Quantum Efficiency):. Ορίζεται ως ο λόγος του αριθμού των φωτοηλεκτρονίων που εκπέμπονται από την κάθοδο προς τον αριθμό των φωτονίων που προσπίπτουν σε αυτή, συνήθως ως ποσοστό %. Συμβολίζεται με Q.E. και είναι καθαρός αριθμός.
Q.E=(αριθμός εκπεμπόμενων ηλεκτρονίων)/(αριθμός προσπίπτοντων φωτονίων)
Ευαισθησία ακτινοβολίας καθόδου (Cathode radiant sensitivity) :Είναι το ρεύμα φωτοκαθόδου σε mA που παράγεται ως απόκριση σε μια προσπίπτουσα ισχύ ακτινοβολίας ίση με 1W για ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος. Έχει μονάδες 1mA/W. Χρησιμοποιούμε αυτή την ποσότητα γιατί αυτή είναι μετρήσιμη και έμμεσα με την σχέση που εύκολα αποδεικνύεται
QE (%) ≃ 124 /λ(nm) x ευαισθησία ακτινοβολίας (mA/W)
όπου λ είναι το μήκος κύματος , υπολογίζεται η κβαντική απόδοση.
1η Ερώτηση: Ποιες είναι οι τυπικές τιμές της κβαντικής απόδοσης για το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο που διαπραγματεύεται το βιβλίο για διάφορα μέταλλα;
Απάντηση: περίπου 10^(-5)=0,00001 ή 0,001%!!
2η Ερώτηση: Εξαρτάται η κβαντική απόδοση από το μήκος κύματος της προσπίπτουσας ακτινοβολίας;
Απάντηση: Υπάρχουν αρκετά θεωρητικά μοντέλα που δίνουν μακροσκελείς σχέσεις εξάρτησης. Ένα παράδειγμα για να έχουμε μια εικόνα είναι τα πειραματικά αποτελέσματα από συγκεκριμένη εργασία ( https://arxiv.org/pdf/1202.0152.pdf ) όπου το μέταλλο της καθόδου ήταν χαλκός.
Σωστά αυτά αλλά υπάρχει και το σχολικό βιβλίο που, όπως επισήμανε ο Γιάννης, λέει
ενώ δεν αναφέρει αυτά, τουλάχιστον την Κβαντική απόδοση, δηλαδή ότι δεν βγάζουν όλα τα φωτόνια φωτοηλεκτρόνια
Δεν θα πρέπει να βρει χρόνο κάποιος υπεύθυνος να πει, ΘΕΣΜΙΚΑ, στον «απλό λαό» τι θα λέει στα παιδιά.
Καλημέρα Άρη, πράγματι αυτό το ‘κάθε’ είναι πρόβλημα. Όμως δεν νομίζω να περιέχει ερωτήσεις ή ασκήσεις με QE=1. Αν κάποιος κοιτάξει τα βιβλία του Young και Halliday είναι προσεκτικά . Αν κάποιος θέλει να κάνει μια τέτοια άσκηση ή ερώτηση ας αναφέρει και την φράση ‘υπο την προυπόθεση ότι όλα τα φωτόνια παράγουν φωτοηλεκτρόνιο” για να είναι σωστή ή ας δίνει την τυπική τιμή της απόδοσης και να αναφέρει ότι “θεωρήστε ότι είναι ίδια για όλα τα μήκη κύματος”. Ασχέτως τι συζητάμε εμείς ως φυσικοί, θεωρώ όμως ότι αυτή η ασκησιολογία και αυτή η τάση των ευρηματικών ασκήσεων μάλλον αποπροσανατολίζει και δεν εξυπηρετεί τους διδακτικούς στόχους. Είναι τόσο ενδιαφέροντα τα καινούργια πράγματα που διδάσκονται και έχουν τόση φυσική που νομίζω είναι κρίμα να δημιουργούμε προβλήματα με το λανθασμένο τρόπο προσέγγισης, αυτόν της ακατάσχετης ασκησιολογίας.
Καλημέρα Νίκο και Άρη.
Μετά την επισήμανση που λέει ο Άρης έγραψα:
“Δεν βλέπω τόσο δύσκολο να γραφόταν κάτι σαν:
-Ένα μικρό ποσοστό των φωτονίων της δέσμης ελευθερώνει ηλεκτρόνια. Το ποσοστό αυτό αυξάνεται όταν αυξάνεται η συχνότητα.
Έτσι προστατεύεται και ο συνάδελφος που για να προσφέρει κάτι, ή έστω για να πρωτοτυπήσει, κατασκευάζει Β’ θέμα σχετικό με ρεύμα κόρου.”
Ομολογώ πως είχα ξεχάσει την απόδοση και την ευαισθησία από την Οπτικοηλεκτρονική. Μετά από 41 χρόνια ξεχνάς πολλά. Στους Χαλιντέυ – Ρέσνικ δεν θίγεται το θέμα ενώ στον Αλεξόπουλο υπάρχει υπαινιγμός προς το τέλος της παραγράφου.
Δεν κατάλαβα αν οι συγγραφείς του σχολικού βιβλίου γνωρίζουν το ότι ελάχιστα φωτόνια – ελευθερωτές (Ζορό) έχουμε. Ερώτηση του σχολικού βιβλίου δείχνει να γινεται λάθος.
Εν τω μεταξύ υπάρχουν πολλές ασκήσεις παντού με τη λογική:
Ένταση-> αριθμός φωτονίων-> αριθμός ηλεκτρονίων-> ρεύμα-> ηλεκτρική ισχύς διάταξης.
Θα ήταν τόσο μα τόσο απλό το να γίνει μια έγκαιρη προειδοποίηση μέσω μιας οδηγίας ή διόρθωσης της παραγράφου!
Νίκο να συμφωνήσω στο ότι η ασκησιολογία εκτρέπει τις περισσότερες φορές από τους διδακτικούς στόχους. Υπάρχει όμως.
Πάντα κάποιος θα κατασκευάσει κάτι πρωτότυπο, θες από μεράκι, θες από παιγνιώδη διάθεση. Αυτό το κάτι μπορεί να γεννήσει ασκήσεις οι οποίες θα επηρεάσουν βιβλία και σημειώσεις, τα οποία θα επηρεάσουν θέματα του ΨΕΒ τα οποία θα επηρεάσουν θέματα Εξετάσεων. Θα μπορούσα να γράψω τεράστια ανάρτηση γεμάτη με παραδείγματα.
Η επιλογή των θεμάτων των εξετάσεων εναπόκειται στην κρίση και την αισθητική των μελών της ΚΕΕ. Πρέπει τα θέματα να μην έχουν επιστημονικά λάθη.
Έτσι όταν αντιλαμβανόμαστε ένα λάθος το εντοπίζουμε. Παραδείγματα «δράσης» του υλκονέτ:
Ο τζερτζελές οφέλησε και θέματα με μπερνουλιές αποσύρθηκαν με οδηγία
Όταν βρεις κάτι το λες (όσο πιο δημόσια μπορείς). Ωφελεί.
Για τη Φυσική που περιέχουν τα νεοεισαχθέντα, σε άλλο σχόλιο.
Γράφεις:
Είναι τόσο ενδιαφέροντα τα καινούργια πράγματα που διδάσκονται και έχουν τόση φυσική που νομίζω είναι κρίμα να …..
Ποιος θα διαφωνήσει στο ότι έχουν Φυσική;
Ποιος θα διαφωνήσει στο ότι είναι ενδιαφέροντα;
Όμως μας απασχολεί η μαθητική εκδοχή των «νεοσυλλέκτων» και όχι η έκτασή τους στο επιστημονικό πεδίο. Να το πω πιο απλά:
Μπορεί ένας να βρει πολύ εύκολα 40 θέματα Στερεού που θα διαφέρουν εντελώς μεταξύ τους. Πολύ περισσότερα φυσικά, αλλά λέω 40 χάριν συζήτησης.
Δεν μπορώ να σκεφτώ 40 εντελώς διαφορετικά θέματα για το Λύκειο στην Κβαντομηχανική. Ίσως κάποιος άλλος τα καταφέρει. Θα χαρώ να τα δω και θα αναγνωρίσω το λάθος μου την ίδια στιγμή. Οι συνάδελφοι της τάξης και του ΨΕΒ προσπαθούν να βγάλουν καμιά δεκαριά και αυτό με δυσκολία. Έτσι βλέπουμε συνδυασμούς (λ.χ. με τα κυκλώματα) που έχουν λάθη.
Ας τους βοηθήσει κάποιος δίνοντας αυτά τα 40 θέματα. Καταλαβαίνουμε ότι οι ασκήσεις του σχολικού βιβλίου δεν μπορεί να ανακυκλώνονται τα χρόνια που θα ακολουθήσουν.
Καλημέρα.
Για την προσοχή που απαιτείται στην δημιουργία ερωτήσεων- ασκήσεων στην κβαντομηχανική έχουμε νομίζω συμφωνήσει,
Όμως εδώ υπάρχει πρόδηλα ένα λάθος θεωρίας στο βιβλίο. Αυτό, νομίζω, που οπωσδήποτε πρέπει να γίνει είναι σταλεί μια επίσημη οδηγία που να καθοδηγεί όλους τους διδάσκοντες συναδέλφους σε κάθε γωνιά της Ελλάδας αλλά να δεσμεύει μέχρι την ΚΕΓΕ, η οποία να διορθώνει την φράση του βιβλίου με μια φράση, όπως αυτή του Γιάννη:
-Ένα μικρό ποσοστό των φωτονίων της δέσμης ελευθερώνει ηλεκτρόνια. Το ποσοστό αυτό αυξάνεται όταν αυξάνεται η συχνότητα.
Καλησπέρα Γιάννη, με κάθε ειλικρίνεια εκφράζω το θαυμασμό μου στη σημαντική βοήθεια που προσφέρεις σε όλους μας με τον άοκνη και ουσιαστική παρέμβαση παρουσίαση και ενασχόληση με θέματα που άπτονται της διδασκαλίας της Φυσικής και πράγματι παρουσιάζουν ενδιαφέρον.
Θεωρείς ότι είναι καλό να ενημερώνουμε για ορισμένα πράγματα όσο το δυνατόν πιο δημοσία για να προλαβαίνουμε καταστάσεις. Θα το αναφέρω αν και είναι λίγο εγωιστικό και με ενοχλεί ειλικρινά. Σε ένα βοήθημα που έγραψα χωρίς να αναφέρω λεπτομέρειες γράφω: «Είναι σημαντικό να τονιστεί ότι από τα φωτόνια με ενέργεια μεγαλύτερη του έργου εξαγωγής που προσπίπτουν στην επιφάνεια ενός μετάλλου, μόνο ένα μικρό ποσοστό θα δώσει φωτοηλεκτρόνια.»
Επίσης περιέχεται σχετικό πρόβλημα, στηριζόμενο ακριβώς στη σχέση κβαντικής αποτελεσματικότητας και ευαισθησίας ακτινοβολίας καθόδου, χωρίς φυσικά να αναφέρονται ρητά οι συγκεκριμένοι όροι, όπου ζητείται το κλάσμα αποτελεσματικότητας δηλ. ουσιαστικά η quantum efficiency. Το αποτέλεσμα είναι στα πραγματικά όρια και συγκεκριμένα 0,051% .
Άρα δεν ισχύει ότι δεν το είπα δημόσια.
Νίκο πολύ ωραία έκανες και το έγραψες. Έχεις επαφή με το θέμα.
Όμως κυκλοφορούν πολλά βιβλία και δεν ξέρω ποιος συνάδελφος προμηθεύεται και χρησιμοποιεί ποιο βιβλίο.
Ακόμα και σε καλά βιβλία του εμπορίου θα δούμε λάθη μια και οι συγγραφείς βιάστηκαν να γράψουν το Κβαντομηχανικόν συμπλήρωμα.
Όπως όταν μπήκαν τα ρευστά συγγραφείς που ξέρουν Φυσική έκαναν λάθη και έβαλαν ταράτσες να πετάνε. (Την πλέον αποτυχημένη πτέρυγα αεροπλάνου σχεδίασε ο Αϊνστάιν.)
Λέγοντας δημόσια εννοώ στα διαδικτυακά φόρουμ (και όχι φόρα) και σε φορεις όπως ΙΕΠ, ΨΕΒ, συμβούλους, συναδέλφους, βαθμολογικά (κατόπιν εορτής σ’ αυτά δυστυχώς) και όποιον άλλον μπορεί να προλάβει οτιδήποτε.
Μην επαναληφθουν οι 7 στροφές, κάτι που θα είχε αποφευχθεί αν και άλλοι δίαβαζαν τον Βαγγέλη Κορφιάτη.
Ο Άρης μίλησε για επίσημη οδηγία. Είναι κάτι που πρέπει να γίνει άμεσα.
Δεν αρκούν παραινέσεις του τύπου “Όχι στην άσκηση τάδε και την ερώτηση δείνα”.
Καλησπέρα Άρη και Γιάννη, νομίζω η λύση στο πρόβλημα των διάφορων ασκήσεων και ερωτήσεων και γενικά η μορφή αξιολόγησης είναι η τράπεζα θεμάτων. Φυσικά αν δεν προσεχθεί μπορεί εύκολα από φάρμακο να γίνει δηλητήριο.
Θα πρέπει αρχικά να ξεκαθαριστούν οι στόχοι, να ληφθούν υπόψη οι αντίστοιχες συνθήκες μαθήματος, π.χ για ένα δίωρο μάθημα γίνονται 42 ώρες περίπου στα σχολεία ενώ η αντίστοιχη ύλη απαιτεί 50 ώρες, τα χαρακτήρας των θεμάτων κ.α. Κατόπιν τα φίλτρα των θεμάτων να είναι πολλά και αυστηρά ώστε τα θέματα να είναι ρεαλιστικά να έχουν πειραματικά χαρακτηριστικά να δίνουν βάρος στη φυσική και όχι στα μαθηματικά και γενικά να είναι ποιοτικά με έμφαση στις φυσικές έννοιες. Για να συμβεί αυτό θα πρέπει να υπάρχουν ετερογενείς ομάδες, όπως για παράδειγμα από ανθρώπους παιδαγωγούς, θεωρητικούς, πειραματικούς και μάχιμους συναδέλφους. Η τράπεζα θα πρέπει να είναι ο οδηγός για όλους, για διδάσκοντες για θεματοδότες και για συναδέλφους με φαντασία που θα θέλουν να δημιουργήσουν. Έτσι θα σταματήσει αυτή η αρρώστια της ακατάσχετης και ειλικρινά σε μεγάλο ποσοστό ανώφελης ασκησιολογίας που κατά κανόνα αποπροσανατολίζει ως προς τους στόχους και την ουσία της Φυσικής.
Αυτή είναι η γνώμη μου.
Γιάννη, συντονιστής εκπάιδευσης είμαι, μάλλον ήμουν μέχρι το μεσημέρι…, από το μεσημέρι είμαι σύμβουλος εκπαίδευσης, και προστατεύω τους καθηγητές που έχω παιδαγωγική ευθύνη και ότι θέμα μου φέρνουν το μεταβιβάζω θεσμικά στο ΙΕΠ. Η συνεργασία με το ΙΕΠ είναι σε γενικές γραμμες πολύ καλή, η ανταπόκριση του μέχρι σημερα Συμβούλου του ΙΕΠ και από αύριο συμβουλου εκπαίδευσης ήταν εξαιρετική. Ορισμένες οδηγίες του ΙΕΠ δόθηκαν μετά από τη διαβίβαση παρατηρήσεων και εντοπισμό προβλημάτων από συναδέλφους μάχιμους στα Λύκεια. Επειδή γνωρίζω η προσπάθεια του συναδέλφου του ΙΕΠ ήταν πράγματι τιτάνια.