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

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

1. I. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN 1. Thí nghiệm của Héc về hiện tượng quang điện Zn a. Dụng cụ TN: L 1. Đèn hồ quang ( L) 2. Tĩnh điện kế 3. Tấm kẽm tích điện V
2. b.Thí nghiệm: Chiếu chùm tia hồ quang vào tấm Zn tích điện âm. Gĩc lệch kim điện kế giảm >> Chứng tỏ điều gì? Ánh sáng hồ quang đã làm các êlectron bị bật khỏi tấm kẽm . Zn Khơng những với ZnL mà hiện tượng cịn xảy ra tương tự với nhiều kim loại khác. 0
3. * Chiếu chùm tia hồ quang vào tấm Zn tích điện dương. >> Gĩc lệch của kim tĩnh điện kế khơng bị thay đổi . >> Tại sao? Zn L Khi chiếu chùm tia hồ quang vào tấm Zn tích điện dương thì cũng làm e bật ra, nhưng e vừa bị bật ra thì bị tấm Zn hút lại ngay >> điện tích tấm Zn khơng bị thay đổi.
4. I. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN 1. Thí nghiệm của Héc về hiện tượng quang điện a. Dụng cụ TN: b. KL: Ánh sáng hồ quang đã làm các êlectron bị bật khỏi tấm kẽm . 2. Định nghĩa Vậy hiện tượng quang điện là gì? Hiện tượng ánh sáng làm bật các êlectron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện ( ngồi).
5. * Dùng tấm thuỷ tinh trong suốt G chắn chùm tia hồ quang. >>Không có hiện tượng gì xảy ra. Zn L G V
6. II. ĐỊNH LUẬT VỀ GIỚI HẠN QUANG ĐIỆN a. Thí nghiệm
7. a. Thí nghiệm Chiếu vào catốt các ánh sáng có bước sóng khác nhau: Nhận xét các hiện tượng xẩy ra? A K L F mA - Aùnh sáng tím. - Aùnh sáng cam V *Chiếu- Aùnh ánh sáng sáng đỏthích hợp vào K thì trong tế bào quang điện sẽ có dòng quang điện từ A => K
8. II. ĐỊNH LUẬT VỀ GIỚI HẠN QUANG ĐIỆN a. Thí nghiệm b. Nội dung: Đối với mỗi kim loại, ánh sáng kích thích phải có bước sóng  ngắn hơn hay bằng giới hạn quang điện 0 của kim loại đó,mới gây ra hiện tượng quang điện.  ≤ 0
9. Giới hạn quang điện 0 của một số kim loại CHẤT BẠC ĐỒNG KẼM NHƠM CANXI NATRI KALI XESI 0 0,26 0,30 0,35 0,36 0,75 0,50 0,55 0,66
10. III. THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG: 1. Giả thuyết Plăng Lượng năng lượng mà mỗi lần một nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định và bằng hf. Trong đó f là tần số của ánh sáng bị hấp thụ hay được phát ra, còn h là một hằng số. 2. Lượng tử năng lượng Công thức  = hf h= 6,625.10 −34 Js h: Gọi là hằng số Plăng
11. III. THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG: 3. Thuyết lượng tử ánh sáng: a) Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn b) Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f các phôtôn đều giống nhau , mỗi phôtôn mang năng lượng bằng hf. c) Trong chân không, phôtôn bay với tốc độ c = 3. 10 8 m/s dọc theo tia sáng. d) Mỗi lần một nguyên tử hay phân tử phát xạ hoăc hấp thụ ánh sáng thì chúng phát ra hay hấp thụ một phôtôn Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động ,không cĩ phơ tơn đứng yên
12. 4. Giải thích các định luật quang điện bằng thuyết lượng tử. + Coi chùm ánh sáng là chùm hạt, mỗi hạt là một phôtôn, mỗi phôtôn ứng với một lượng tử ánh sáng. + Mỗi phôtôn bị hấp thụ truyền toàn bộ năng lượng cho electrôn. * Đối với các e- nằm ngay trên bề mặt kim loại thì năng lượng này dùng vào 2 việc: + Cung cấp cho e- công thoát A. + Cung cấp cho e- đó một W đomax
13. 4. Giải thích các định luật quang điện bằng thuyết lượng tử. Như vậy, muốn cho hiện tượng quang điện xảy ra thì năng lượng của phôtôn ánh sáng kích thích phải lớn hơn hoặc bằng công thoát Ta có: hf ≥ A hay h.c/  ≥ A Từ đó suy ra  ≤ hc/A Đặt 0 = h.c/A (2) Ta có:  ≤ 0 (3) 0 là giới hạn quang điện của kim loại.
14. IV. Lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng. ÁNH SÁNG CÓ LƯỠNG TÍNH SÓNG HẠT  dài  ngắn Tính chất sóng Tính chất hạt Hiện Hiện Khả Tác Tác Tác tượng tượng năng dụng dụng dụng giao tán đâm quang ion phát quang thoa sắc xuyên điện hoá
15. LUYỆN TẬP Chọn câu đúng? Chiếu một ánh sáng đơn sắc vào một tấm đồng (  0 = 0,3 m ). Hiện tượng quang điện sẽ khơng xảy ra nếu ánh sáng cĩ bước sĩng? A. 0,1m B. 0,2m D. C. 0,3m 0,4m
16. LUYỆN TẬP Biết công thoát electron của một kim loại là 4,14eV. Bức xạ có bước sóng nào dưới đây gây ra hiện tượng quang điện ngoài cho kim loại? (Biết 1eV=1,6.10-19J, c=3.108m/s) A. λ=0,45 m B. λ=0,35 m C. λ=0,3 m D. λ=0,55 m