CHỦ ĐỀ 21 LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG. HỆ THỨC ANHXTANH

Năng lượng một lượng tử ánh sáng (hạt phôtôn) a. Lượng tử năng lượng Lượng tử năng lượng là phần năng lượng xác định mà mỗi lần nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay bức xạ ra. b. Năng lượng một lượng tử ánh photon (hạt phôtôn) :   hf  h = 6,625.10-34 Js là hằng số Plăng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
CHỦ ĐỀ 21 LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG. HỆ THỨC ANHXTANH Vật Lý 12 Lượng Tử Ánh Sáng Chương VII LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG CHỦ ĐỀ 21 LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG. HỆ THỨC ANHXTANH A. TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN 1. Năng lượng một lượng tử ánh sáng (hạt phôtôn) a. Lượng tử năng lượng Lượng tử năng lượng là phần năng lượng xác định mà mỗi lần nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay bức xạ ra. hc b. Năng lượng một lượng tử ánh photon (hạt phôtôn) :   hf   mc 2  Trong đó h = 6,625.10-34 Js là hằng số Plăng. c = 3.108 m/s là vận tốc ánh sáng trong chân không. f, λ là tần số, bước sóng của ánh sáng (của bức xạ). m là khối lượng của photon Chú ý : Khi ánh sáng truyền đi các lượng tử ánh sáng không bị thayđổi, không phụ thuộc vào khoảng cách tới nguồn sáng. c. Tế bào quang điện Gồm: Một hình cầu bằng thạch anh bên trong là chân không, cóhai điện cực anốt (A) và canốt (K). Anốt (A) là vòng dây kim loại.Canốt (K) là tấm kim loại có dạng hình chỏm cầu. d. Thuyết lượng tử ánh sáng + Ánh sáng được tạo thành từ các hạt gọi là photon. + Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các photon đều giốngnhau, mỗi photon đều mang một năng lượng bằng hf. + Trong chân không, photon bay với vận tốc c = 3.108 m/s dọctheo các tia sáng. + Mỗi lần 1 nguyên tử hay phân tử phát xạ hay hấp thụ ánh sáng thi chúng cũng phát ra hay hấp thụ mộtphoton. Chú ý : Photon chỉ tồn tại ở trạng thái chuyển động, không có photon đứng yên. 2. Hiện tượng quang điện + Hiện tượng quang điện ngoài : là hiện tương ánh sáng làm bật các electron ra khỏi bề mặt kim loại. + Hiện tượng quang điện trong : là hiện tượng ánh sáng giải phóng các electron liên kết thành các electrondẫn và các lỗ trống cùng tham gia vào quá trình dẫn điện. + Định luật 1 về giới hạn quang điện : Đối với mỗi kim loại, ánh sáng phải có bước sóng  ≤ 0 của kimloại đó, mới gây ra hiện tượng quang điện. + Định luật 2 quang điện : Cường độ dòng quang điện bão hòa tỉ lệ thuận cường độ chùm sáng kích thích. + Định luật 3 quang điện : Động năng ban đầu cực đại của các electron quang điện chỉ phụ thuộc vào bướcsóng ánh sáng kích thích và bản chất của kim loại, không phụ thuộc vào cường độ chùm sáng kích thích: đm ax 0 W 0 ∈ ( ,  )  W 0 ∉ aIs k t => Các hiện tượng quang điện và các định luật quang điện chứng tỏ ánh sáng có tính chất hạt. + Ứng dụng của các hiện tượng quang điện trong các tế bào quang điện, trong các dụng cụ dùng để biến đổicác tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu điện, trong các quang trở điện, pin quang điện. 3. Giải thích các định luật quang điện bằng thuyết lượng tứ ánh sáng a. Giải thích định luật I : Để xảy ra hiện tượng quang điện, photon của ánh sáng kích thích phải có năng hc hc hclượng:   h f  A hay  A suy ra   hay   0  .  A A b. Giải thích định luật II : Với cường độ chùm sáng kích thích càng lớn thì trong một đơn vị thời gian sốphoton đến đập vào catốt càng nhiều, số electron quang điện bật ra càng nhiều, làm cho dòng quang điện bão hòacàng lớn. hc 1 c. Giải thích định luật III : Theo công thức Anhxtanh về hiện tượng quang điện  A  m v02 m ax  2 21 GV : Nguyễn Xuân Trị - 0937 944 688 Vật Lý 12 Lượng Tử Ánh Sáng 1 hc m v 02 m ax  A  Động năng ban đầu cực đại của các electron quang điện chỉ phụ thuộc vào tần số 2 f (hoặc bước sóng λ) của ánh sáng kích thích và công thoát A (bản chất của kim loại làm Katốt). hc m v2 4. Phương trình Anhxtanh:   h f   A  0 m ax  2 hc Trong đó A là công thoát của kim loại dùng làm catốt 0 λ0 là giới hạn quang điện của kim loại dùng làm catốt v0 max là vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện khi thoát khỏi catốt f, λ là tần số, bước sóng của ánh sáng kích thích Với : 1eV = 1,6.10 −19(J ) ; 1MeV = 1,6.10 −13( J ); 1MeV = 106 eV Chất λ o ( µm ) Chất λ o ( µm ) Chất λ o ( µm ) Chất λ o ( µm ) Bạc 0,26 Kẽm 0,35 Natri 0,50 Xesi 0,66 Đồng 0,30 Nhôm 0,36 Kali 0,55 Canxi 0,43Chú ý : Phương trình Anhxtanh giải thích định luật 1, định luật 3; thuyết lượng tử giải thích định luật 2 + Để dòng quang điện triệt tiêu thì UAK  Uh (Uh < 0), Uh gọi là hiệu điện thế hãm ...