Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο . (ΦΦ)
Πιστεύω οτι μια χρήσιμη συζήτηση εδω θα ήταν να ανταλλάσαμε απόψεις ως δασκαλοι πάνω στα διδακτικά ζήτηματα που προκύπτουν απο τις αστοχίες του σχολικού βιβλίου πάνω στο ΦΦ. Τη δική μου οπτική για το θέμα θα τη βρείτε στο αρχειο που παρατίθεται( στην αριστερή πλευρα της αρχικής σελίδας) και ειδικότερα στα σημεία 7, 8 , 9 και 10 (σελίδες 229-232 αντίστοιχα του σχολικού βιβλίου). Απο την πλευρά μου πολυ θα χαιρόμουν να ανοίγαμε εναν γόνιμο διάλογο για τη διδακτική της κβαντομηχανικής στο Λύκειο με επιχειρήματα ένθεν και ένθεν.
Νομίζω πως η διδασκαλία -ή, αν θέλετε, η μελέτη- τού ΦΦ έχει δύο -σχετικά ευδιάκριτες- συνιστώσες: τη θεωρητική εξήγηση/ερμηνεία του και την πειραματική παρατήρησή του.
ΑπάντησηΔιαγραφήΓια μένα η θεωρητική εξήγηση είναι η "καρδιά" τού φαινομένου, είναι πιο εύκολα κατανοητή από τους μαθητές και πρέπει να προηγηθεί στη διδασκαλία. Η περιγραφή τής πειραματικής διάταξης (φωτοκυττάρου) μπορεί να ακολουθήσει (παρό,τι στο σχολικό βιβλίο προηγείται). Ενδιαφέρουσα είναι και αυτή δε λέω, άλλωστε καλό είναι να τονίζεται με κάθε ευκαιρία ότι τα μη-κατανοητά αποτελέσματα τέτοιων πειραμ'ατων ανάγκασαν σε εκ βάθρων αναθεώρηση την Κλασική Φυσική, αλλά έχει πολλές "αχρείαστες" λεπτομέρειες που μπορεί να μπερδέψουν τους μαθητές ή/και να τους κάνει να χάσουν τον αρχικό ενθουσιασμό τους για το κεφάλαιο τής "πιο μυστηριώδους φυσικής θεωρίας", τής Κβαντομηχανικής...
Λέξεις-"κλειδιά" για τη θεωρητική εξήγηση: ενέργεια (ηλεκτρομαγνητική φωτονίου, κινητική ηλεκτρονίου, εξαγωγής ηλεκτρονίου από το μέταλλο) και συχνότητα. Λίγες λέξεις και οικείες στους μαθητές. Λέξεις-"καρμιανόλες" τής περιγραφής τού πειράματος: άνοδος, κάθοδος, αλκαλιμέταλλο, ποτενσιομετρική διάταξη, ένταση φωτεινής ακτινοβολίας, τάση αποκοπής, ρεύμα κόρου* κ.ά.
Αυτό που "λάμπει δια τής απουσίας του από το σχολικό βιβλίο" είναι ένα διάγραμμα Κινητικής ενέργειας-Συχνότητας(Κ-f)! 'H, έστω, ένα διάγραμμα Τάσης αποκοπής-Συχνότητας (V0-f). Eνώ η Τράπεζα Θεμάτων έχει -σχεδόν- αποκλειστικά διαγράμματα Κ-f και V0-f!... Κι ενώ την ίδια ώρα το σχολικό βιβλίο έχει δύο(!) "πειραματικά" (όχι πολύ διαφορετικά μεταξύ τους) διαγράμματα Έντασης ρεύματος-Τάσης (i-V)!...**
Κάτι ακόμα που λείπει από τις σελίδες τού σχολικού βιβλίου είναι μια αναφορά στη σχέση τής Τάσης αποκοπής V0 με την Κινητική ενέργεια K των φωτοηλεκτρονίων: e⋅V0=K
Για να πούμε και "τού στραβού το δίκιο", βέβαια, οι οδηγίες διδασκαλίας που στέλνονται προς τους καθηγητές από το ΙΕΠ έρχονται να... σώσουν -κάπως- την κατάσταση.
Εν κατακλείδει: Πρόταση διδασκαλίας: Ξεκινάμε με τον ορισμό τού φαινομένου και τη θεωρητική πλευρά τού, δηλαδή φωτοηλεκτρική εξίσωση τού Einstein,*** Ε(eV)=1200eV⋅nm/λ(nm) και διαγράμματα K-f, κάνοντας τις κατάλληλες ασκήσεις, και αποφεύγοντας αναφορά και ασκήσεις με Τάση αποκοπής κτλ Σε δεύτερη φάση εμπλέκουμε Τάση αποκοπής, και άλλες λεπτομέρειες όπως π.χ. ένταση ακτινοβολίας, αριθμό εξαγόμενων φωτοηλεκτρονίων κ.ά. Σε κάθε φάση μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε κάποια προσομοίωση (π.χ. από seilias ή/και phet) για εποπτική βοήθεια.
*Αλήθεια, πού αναφέρεται το ρεύμα κόρου στο σχολικό βιβλίο; Και γιατί υπάρχει στην Τράπεζα Θεμάτων (Θέμα Β #30310)!...
**Έχω την εντύπωση ότι οι συγγραφείς ακολούθησαν τις συγγραφικές γραμμές τής Πανεπιστημιακής Φυσικής τού Hugh Young, τής 1ης έκδοσης. Στις επόμενες εκδόσεις, όμως, αυτού τού βιβλίου, όπως και σε κάθε άλλο δημοφιλές πανεπιστημιακό σύγγραμμα Γενικής Φυσικής, σε πρόσφατες εκδόσεις τους, υπάρχει τουλάχιστον ένα τέτοιο διάγραμμα για το ΦΦ.
***Επίσης, μού άρεσε πάρα πολύ το παράδειγμα με την αμμοβροχή και τα βότσαλα που διάβασα -νομίζω- στον Βομβιστή! Νομίζω, είναι ένα παράδειγμα / μια αναλογία πάρα πολύ παραστατική και βοηθητική για τους μαθητές!
Μίλτο, συμφωνώ πλήρως με τον τροπο που το θέτεις. Η καμπύλη που τα λέει όλα είναι αυτή η υπέροχη ευθεία γραμμή Κ=Κ(f) κι όλα τα αλλα επρεπε να απωθούνται στο ''βάθος'' ωστε να ξεχωριζει με διαύγεια η βασική ιδέα. Αυτη δεν είναι η δουλειά του δασκάλου; Εγω προσωπικα ούτε την καμπύλη Ι=Ι(V) θα ανέφερα και ούτε καν αυτο το Κmax που ελάχιστοι καταλαβαίνουν και πουθενα δεν χρειάζεται στις ασκήσεις που δίνονται. Θα απλοποιούσα (και το κάνω στα βιβλία μου) ακόμα και την σχεδίαση της πειραματικής συσκευής αφαιρώντας αυτή την περιφημη ποτενσιομετρική διαταξη που ( με τον τρόπο που δίνεται σε μερικά βιβλία) σε ζαλίζει και μόνο που τη βλέπεις. Και αποτελει και ενα ''λαμπρό'' δείγμα υποκρισίας ενός εκπαδευτικού συστήματος που όσο πιο πολύ απεχθάνεται το πείραμα τόσο πιο πολύ επιμένει να τού είναι πιστό στη...θεωρία! Κλπ κλπ ....
Διαγραφή