Bài giảng Vật lí 12 - Bài 30: Hiện tượng quang điện thuyết lượng tử ánh sáng

Nội dung text: Bài giảng Vật lí 12 - Bài 30: Hiện tượng quang điện thuyết lượng tử ánh sáng

1. BÀI 30: HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG I. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN 1. Thí nghiệm Héc (Hertz) về hiện tượng quang điện 2. Định nghĩa hiện tượng quang điện II. ĐỊNH LUẬT VỀ GIỚI HẠN QUANG ĐIỆN III. THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG 1. Giả thuyết Plăng 2. Lượng tử năng lượng 3. Thuyết lượng tử ánh sáng 4. Giải thích định luật về giới hạn quang điện bằng thuyết lượng tử ánh sáng IV. LƯỠNG TÍNH SĨNG & HẠT CỦA ÁNH SÁNG
2. 1.HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGOÀI (THÍ NGHIỆM HERZT) Dùng kẽm Zn tích điện dương Làm TN với tấm kẽm tích điện dương thì gĩc lệch của kim tĩnh điện kế khơng thay đổi khi chiếu ánh sáng hồ quang vào tấm kẽm? Tại sao ?
3. 1.HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGOÀI (THÍ NGHIỆM HERZT) Dùng kẽm Zn tích điện dương Khi cho tấm kẽm tích điện dương, electron bật ra bị điện tích dương hút vào
4. 1.HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGOÀI: (THÍ NGHIỆM HERTZ) Zn Khi chặn đường đi chùm sáng hồ quang bằng tấm thủy tinh (khơng cho tia Tử Ngoại qua), điện tích âm của tấm kẽm cĩ bị bật ra hay khơng ?
5. Zn Khi chặn đường đi chùm sáng hồ quang bằng tấm thủy tinh màu tím (chỉ cho ánh sáng tím tím = 0,38 m qua), điện tích âm của tấm kẽm cĩ bị bật ra hay khơng?
6. Đối với Kẽm Zn *Ánh sáng tím (tím = 0,38 m 0,35 m) electron khơng bật khỏi tấm kẽm *Chiếu tia tử ngoại (tử ngoại 0,35 m) , electron bật khỏi tấm kẽm Đối với kẽm, dùng tia tử ngoại cĩ bước sĩng nhỏ hơn hoặc bằng 0,35 m mới gây ra hiện tượng quang điện, cịn ánh sáng thấy được khơng gây ra hiện tượng này Ta gọi 0 = 0,35 m là giới hạn quang điện của kẽm
7. Đối với Natri *Ánh sáng vàng vàng = 0,57 m 0,50 m khơng gây hiện tượng quang điện *Ánh sáng lam lam = 0,45 m 0,50 m gây ra hiện tượng quang điện Giới hạn quang điện của Natri là 0 = 0,50 m Giới hạn quang điện của Kẽm là 0 = 0,35 m
8. II. ĐỊNH LUẬT VỀ GIỚI HẠN QUANG ĐIỆN Đối với mỗi kim loại, ánh sáng kích thích phải cĩ bước sĩng  ngắn hơn hay bằng giới hạn quang điện 0 của kim loại đĩ ( 0) mới gây ra được hiện tượng quang điện Giới hạn quang điện 0 là đặc trưng riêng của kim loại đĩ
9. III. THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG 1. Giả thuyết Plăng: “Lượng năng lượng mà mỗi lần nguyên tử hay phân tử phát xạ hay hấp thụ cĩ giá trị hồn tồn xác định bằng hf. Trong đĩ f là tần số ánh sáng bị hấp thụ hay phát ra và h là một hằng số.
10. 2. Lượng tử năng lượng: Mỗi lần nguyên tử phát xạ hay hấp thụ năng lượng, nĩ đều phát ra hay hấp thụ một lượng năng lượng bằng  = h.f gọi là lượng tử năng lượng hay photon Trong đĩ h = 6,625.10 – 34 (J.s) là hằng số Plăng
11. 3. Thuyết lượng tử ánh sáng: a. Ánh sáng tạo thành từ các hạt photon luơn luơn chuyển động b. Với mỗi ánh sáng đơn sắc cĩ tần số f các photon đều giống nhau, mỗi photon mang năng lượng  = h.f c. Các photon bay với tốc độ c = 3.108 m/s trong chân khơng dọc theo tia sáng d. Mỗi lần nguyên tử phát xạ hay hấp thụ ánh sáng, chúng phát ra hay hấp thụ một photon Các phơton luơn luơn chuyển động
12. Khi kim loại bị chiếu sáng, mỗi electron hấp thu h.c tồn bộ năng lượng  = h.f =  của một photon Muốn xảy ra hiện tượng quang điện, năng lượng electron thu vào phải lớn hơn cơng thốt A hc h.c  AA   A h.c Đặt = 0 A 0 là giới hạn quang điện của kim loại 00 hay  
13. ÁNH SÁNG CÓ LƯỠNG TÍNH SÓNG - HẠT  dài  ngắn Tính chất sóng Tính chất hạt Hiện Hiện Tác Tác Tác tượng tượng dụng dụng dụng giao Nhiễu quang ion phát thoa Xạ điện hoá quang
14. Câu 1: Chọn câu đúng. Hiện tượng quang điện ngồi là: A. Hiện tượng nhiệt độ làm bật ra các electron ở bề mặt kim loại khi nĩ bị đốt nĩng B. Hiện tượng các electron ở bề mặt kim loại bị bật ra do chịu tác dụng điện trường C. Hiện tượng các electron ở bề mặt kim loại bật ra khi chiếu ánh sáng hay bức xạ thích hợp vào kim loại D. Hiện tượng ánh sáng gây ra dịng điện ở bề mặt kim loại
15. Câu 2: Chọn câu đúng nhất. Lượng tử năng lượng cĩ giá trị h A. = f c.h B. =  C. =h.f D. Câu B và C đều đúng
16. Câu 3: Chọn câu sai. Theo thuyết lượng tử ánh sáng A. Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là photon B. Các photon của ánh sáng đơn sắc tần số f đều giống nhau, mỗi photon cĩ năng lượng h.f C. Photon cĩ thể xuất hiện khi nĩ đứng yên D. Mỗi lần nguyên tử phát xạ hay hấp thụ năng lượng ánh sáng thì nĩ phát ra hay hấp thu một photon