by 
Χαρακτηρίστε τις παρακάτω προτάσεις, οι οποίες αναφέρονται στο φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, ως σωστές ή λανθασμένες, δίνοντας και σύντομες δικαιολογήσεις.
i) Κατά τον φωτισμό μιας μεταλλικής επιφάνειας, ένα φωτόνιο μπορεί να αλληλεπιδράσει με ένα ουδέτερο άτομο ως σύνολο.
ii) Κατά τον φωτισμό μιας μεταλλικής επιφάνειας, ένα φωτόνιο αλληλοεπιδρά με ένα ελεύθερο ηλεκτρόνιο του μετάλλου.
iii) Κατά την αλληλεπίδραση ενός φωτονίου με ένα ηλεκτρόνιο μιας επιφάνειας, ένα μέρος της ενέργειας του φωτονίου, μπορεί να μετατραπεί σε θερμότητα, όπως στην πλαστική κρούση δύο σφαιρών.
iv) Ένα φωτόνιο μεγάλης ενέργειας, κατά το φωτισμό μιας μεταλλικής επιφάνειας, μπορεί να δώσει μέρος της ενέργειάς του σε ένα ηλεκτρόνιο Α και το υπόλοιπο σε ένα δεύτερο ηλεκτρόνιο Β, τα οποία εξέρχονται από την επιφάνεια.
v) Για πολύ μικρή ένταση ακτινοβολίας, δεν έχουμε εξαγωγή ηλεκτρονίων από το μέταλλο.
vi) Κατά την απορρόφηση ενός φωτονίου από ένα ηλεκτρόνιο η ορμή του συστήματος φωτονίου-ηλεκτρονίου, διατηρείται.
vii) Φωτίζοντας μια μεταλλική επιφάνεια με φως μήκους κύματος λ, εξέρχονται ηλεκτρόνια, η μέγιστη κινητική ενέργεια των οποίων είναι ίση με 3eV, ενώ το έργο εξαγωγής είναι ϕ=1eV. Αν φωτίσουμε την ίδια επιφάνεια με φως με μήκος κύματος 2λ, τότε η μέγιστη κινητική ενέργεια που μπορεί να έχει ένα εξερχόμενο ηλεκτρόνιο είναι 1eV.
Γιάννη,
το θέμα που συζητάμε είναι τι γνωριζουν οι μαθητές για να απαντήσουν στο ερώτημα (vi).
Προσφεύγων στην ΤΝ:
Γιάννη,
μάλλον δεν πρόλαβες να διαβάσεις το προηγούμενο σχόλιό μου.
Και δεν στέκομαι στο εάν διατηρείται ή όχι η ορμή.
Στέκομαι στη φράση:
“Επειδή η κρούση είναι ένα φαινόμενο που διαρκεί πολύ λίγο χρόνο, οι ωθήσεις των εξωτερικών δυνάμεων – αν υπάρχουν – είναι αμελητέες κατά τη διάρκεια της κρούσης. Το σύστημα των σωμάτων που συγκρούονται μπορεί να θεωρηθεί μονωμένο, για τη χρονική διάρκεια της κρούσης, επομένως η ορμή του συστήματος διατηρείται.”
Η φράση αυτή είναι λάθος και αυτό φάνηκε εύκολα και με την απόδειξη που έχει παραθέσει ο Διονύσης εδώ και σε δεκάδες προσομοιώσεις όπως αυτή που χρησιμοποίησα.
Ακόμα και αν είχαμε διατήρηση στην υπό συζήτησιν περίπτωση η φράση είναι λάθος και δεν μπορούμε να την επικαλούμαστε.
Ανδρέα γράφαμε μαζί και τώρα διάβασα το σχόλιό σου.
Τι γνωρίζουν οι μαθητές;
Ποιοι μαθητές;
Οι δικοί μου γνώριζαν την περίπτωση:
Όχι διότι έβαζα ασκήσεις τέτοιες αλλά διότι σχολίαζα τη φράση του βιβλίου.
Το βιβλίο δεν είναι ευαγγέλιο άλλο αν χρησιμοποιείται έτσι.
Μια απορία για την διατήρηση της ορμής είχε και η Νεφέλη:
Και η απάντηση του Δασκάλου:
Από την κβαντομηχανική Λυκείου του Στέφανου Τραχανά.
Διονύση,
το ερώτημά σου (vi) αναφέρεται σε δέσμιο ηλεκτρόνιο. Ο Τραχανάς (όπως και ο Ανδρέας Ριζόπουλος σε προηγούμενο σχόλιό του) αναφέρονται σε ελεύθερο.
Εδώ συζητάμε το ερώτημά σου, δηλαδή σχετικά με την ΑΔΟ στο σύστημα φωτόνιο – δέσμιο ηλεκτρόνιο. Αυτή η περίπτωση είναι ανάλογη με το σύστημα βλήμα – σώμα κρεμασμένο σε ελατήριο. Σε αυτή την περίπτωση οι μαθητές εφαρμόζουν αμέσως την ΑΔΟ.
Καλησπέρα παιδιά.
Ανδρέα το θέμα μας είναι αν οι μαθητές έχουν συνηθίσει να εφαρμόζουν ΑΔΟ ή αν αυτό είναι σωστό;
Ανδρέα, ο άλλος Ανδρέας (Ριζόπουλος) και ο Τραχανάς λένε ότι αν υποθέσουμε ότι το ηλεκτρόνιο είναι ελεύθερο, τότε παραβιάζεται η αρχή διατήρησης της ενέργειας!!!
Και αφού αυτό δεν μπορεί να συμβεί, καταλήγουμε στο συπέρασμα ότι το ηλεκτρόνιο δεν είναι ελεύθερο!!!
Αυτό που περιγράφεις για βλήμα και ελατήριο με σώμα, δεν έχει καμιά αναλογία με το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο.
Αν θέλεις το ανάλογο το έχουμε στο φαινόμενο Compton… Αλλά αυτό είναι μια άλλη ιστορία!!!
Αν όμως θέλουμε ντε καλά να μιλήσουμε με αναλογίες, έχω γράψει:
Βρίσκοντας αναλογίες…
Γιάννη
κατάλαβα ότι ο Διονύσης δεν ζητούσε την απάντηση στο ερώτημα (vi) με βάση το βιβλίο του μαθητή.
Καλημέρα και καλό μήνα σε όλους.
Γράφεις Ανδρέα “ο Διονύσης δεν ζητούσε την απάντηση στο ερώτημα (vi) με βάση το βιβλίο του μαθητή.”, αφήνοντας να αιωρείται ότι η απάντηση είναι αυθαίρετη και σε αντίθεση με το σχολικό βιβλίο.
Σε παραπάνω σχόλιο ΕΔΩ, έγραψα ποιο είναι το νόημα της φράσης του βιβλίου που υποστηρίζεις. Δεν σχολιάστηκε.
Θα περίμενα από έναν επίμονο μαθητή να επιμένει στο γράμμα της φράσης, χωρίς να δέχεται την ερμηνεία για το τι λέει. Αλλά ένας συνάδελφος να επιμένει να συνδέει την ΑΔΟ που στηρίζεται στην ομοιογένεια του χώρου, με μικρό ή μεγάλο χρονικό διάστημα, το θεωρώ λάθος στάση. Αλλού παραπέμπει η ομοιογένεια του χρόνου…
Να τονίσω ότι ο μαθητής διδάσκεται στο σχολείο το βιβλίο του και δεν το χρησιμοποιεί για αυτομόρφωση, οπότε ποτέ δεν έχει ακούσει από καθηγητή να του εξηγεί κάτι; Μάλλον όχι…
Στη συνέχεια έδωσα και μια παραπομπή σε περσινή ανάρτηση, που χρησιμοποιεί τις αναλογίες μεταξύ κρούσης και φωτοηλεκτρικού φαινομένου και φαινομένου Compton.
Βρίσκοντας αναλογίες…
Ούτε και τότε σχολιάσθηκε κάτι…
Δεν έχω παρά να δώσω σε εικόνα, αφού λίγοι ανοίγουν παραπομπές,,, τι σημαίνει για μένα η φράση του βιβλίου που έχει ανακηρύξει σε μέγα νόμο ο Ανδρέας και η οποία οδηγεί στη σωστή απάντηση τον μαθητή:
Διονύση, συμφωνώ ότι με την Εφαρμογή που παραθέτεις αναδεικνύεται το νόημα της φράσης του βιβλίου:
«Επειδή η κρούση είναι ένα φαινόμενο που διαρκεί πολύ λίγο χρόνο, οι ωθήσεις των εξωτερικών δυνάμεων – αν υπάρχουν – είναι αμελητέες κατά τη διάρκειά της. Το σύστημα των σωμάτων που συγκρούονται μπορεί να θεωρηθεί μονωμένο, επομένως η ορμή του συστήματος διατηρείται.»
Αυτό ακριβώς θα χρησιμοποιήσουν οι μαθητές για να χαρακτηρίσουν σωστή την πρότασή σου:
«(vi) Κατά την απορρόφηση ενός φωτονίου από ένα ηλεκτρόνιο, η ορμή του συστήματος φωτονίου–ηλεκτρονίου διατηρείται.»
Στο πλαίσιο του σχολικού βιβλίου, η αναλογία με την Εφαρμογή που παραθέτεις είναι προφανής:
– το σώμα Α της Εφαρμογής παίζει τον ρόλο του φωτονίου,
– το σώμα Β παίζει τον ρόλο του ηλεκτρονίου.
Με άλλα λόγια, ο μαθητής θα εφαρμόσει ακριβώς την αναλογία που παραθέτεις για να δικαιολογήσει τη διατήρηση της ορμής στο σύστημα φωτονίου–ηλεκτρονίου.
Καλησπέρα Ανδρέα.
Στην εικόνα που ανέβασα στο προηγούμενο σχόλιο, είναι φανερό το πώς και γιατί εφαρμόζω ΑΔΟ. Δεν το παίρνω ως δεδομένο, με κάποια πρόταση του βιβλίου και χωρίς καμιά άλλη διερεύνηση και σκέψη.
Ο μαθητής από πού γνωρίζει ότι το ηλεκτρόνιο του μετάλλου συνδέεται «χαλαρά» και του επιτρέπεται η προσέγγιση το να θεωρήσει μονωμένο σύστημα; Το έχει διδαχτεί, το γράφει το βιβλίο του, το θεωρεί δεδομένο;
Στο αρχείο που έχω δώσει το παραπάνω παράδειγμα, με την κρούση προσομοιάζει το φαινόμενο Compton και όχι το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο. Γιατί; Γιατί εκεί το φωτόνιο (ακτίνες Χ ή γ έχουν πολύ μεγάλη ενέργεια και μπορούν να αγνοηθούν οι όποιες «εξωτερικές» αλληλεπιδράσεις στη διάρκεια του φαινομένου)…
Αυτό δεν μπορεί να το κάνει στο φωτοηλεκτρικό φαινόμενο με ορατή ακτινοβολία.
Αλλά ας δώσω ένα ακόμη παράδειγμα, από κρούση:
Ας δούμε το σχήμα, όπου το επίπεδο δεν είναι λείο και ο σ.τ.ο. είναι μ=0,8.
Στο πάνω σχήμα το σώμα Α μάζας m κινείται με ταχύτητα υ1=30m/s και συγκρούεται μετωπικά και ελαστικά με δεύτερο σώμα ίσης μάζας. Μπορεί να αγνοηθεί η τριβή;
Στο δεύτερο σχήμα το ίδιο σώμα κινείται με ταχύτητα υ2=0,4m/s, ενώ το σώμα Β έχει μάζα Μ=50m. Θα εφαρμόζατε τις εξισώσεις του βιβλίου για την ελαστική κρούση, θεωρώντας ότι ισχύει η ΑΔΟ ή θα σκεφτόσαστε ότι το σώμα Α θα ανακλαστεί, ενώ το σώμα Γ θα παραμείνει ακίνητο;
Και στις δύο περιπτώσεις ο χρόνος κρούσης είναι ίδιος.
Η αντιμετώπιση μπορεί και πρέπει να είναι ίδια; Ο μαθητής θα πράξει σωστά αν αγνοήσει την τριβή στο 2ο σχήμα;