Bài giảng môn Vật lí Lớp 12 - Bài 30: Hiện tượng quang điện. Thuyết lượng tử ánh sáng (Bản chuẩn kiến thức)

Trường Marie Curie - TP.HCM 
Kính chào thầy cô và các bạn 
Bài 30: 
Hiện tượng quang điện 
Thuyết lượng tử ánh sáng 
Hữu Huy 
Thanh Thương 
Bích Vân 
Huỳnh Đạt 
I- Hiện tượng quang điện 
II- Các định luật quang điện 
III- Thuyết lượng tử ánh sáng 
IV- Lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng 
V 
I- Hiện tượng quang điện  
Zn 
G 
L 
1- Thí nghiệm của Héc 
 Điện nghiệm 
 Tấm kẽm tích điện 
 Đèn hồ quang L 
 Tấm thuỷ tinh trong suốt G 
 Chiếu chùm tia hồ quang vào tấm Zn tích điện âm . 
 Kim điện nghiệm trở về số 0 
 >> Lá Zn đã mất điện tích âm . 
Zn 
L 
0 
* Chiếu chùm tia hồ quang vào tấm Zn tích điện dương . 
 >> Không có hiện tượng gì xảy ra . 
Zn 
L 
V 
Zn 
G 
L 
* Dùng tấm thuỷ tinh trong suốt G chắn chùm tia tử ngoại . 
 >> Không có hiện tượng gì xẩy ra . 
2- Định nghĩa : 
Hiện tượng ánh sáng làm bật các electron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện ( ngoài ) 
II- Các định luật quang điện 
1-Thí nghiệm với tế bào quang điện 
A 
K 
L 
F 
V 
mA 
Dụng cụ : 
Tế bào quang điện : Là một bình chân không có 2 điện cực A ; K 
 Anốt : một vòng dây kim loại 
 Catốt : Là một chỏm cầu kim loại . 
Đèn hồ quang L 
Kính lọc sắc F. 
Điện kế G; Vôn kế V 
Nguồn điện 
b) Tiến hành thí nghiệm 
Chiếu vào catốt các ánh sáng có bước sóng khác nhau : 
 Nhận xét các hiện tượng xẩy ra ? 
V 
mA 
- Aùnh sáng tím . 
- Aùnh sáng cam 
- Aùnh sáng đỏ 
* Chiếu ánh sáng thích hợp vào K thì trong tế bào quang điện sẽ có dòng quang điện từ A => K 
* Đối với mỗi Kloại làm K, ánh sáng kích thích phải có bước sóng nhỏ hơn giới hạn  0 nào đó mới có hiện tượng quang điện . 
c) Kết lụân 
K 
A 
F 
L 
2. SỰ PHỤ THUỘC CỦA CƯỜNG ĐỘ 
DÒNG QUANG ĐIỆN VÀO U AK 
mA 
K 
A 
F 
L 
V 
Quan sát số chỉ của mA 
 khi tăng U AK và rút ra nhận xét 
? 
* NHẬN XÉT: 
- U AK tăng >> I QĐ tăng theo . 
U AK đạt tới một giá trị Uo . 
>> I QĐ đạt giá trị bão hoà ( Ibh ) 
U 0 
0 
- I QĐ = 0 khi U AK < 0 (Uh= U AK ) 
3. Sự phụ thuộc cường độ dòng quang điện bão hoà vào cường độ chùm sáng kích thích . 
U 
0 
I bh1 
I bh2 
I bh3 
* I bh tỷ lệ thuận với cường độ 
chùm sáng kích thích tương ứng . 
I 
U h 
Chú ý : U h không phụ thuộc cường độ chùm sáng kích thích 
 U h phụ thuộc vào bản chất kim loại làm K 
 và bước sóng ánh sáng kích thích 
Đ/Luật1: Đối với mỗi kim loại khi ánh sáng kích thích vào nó phải có bước sóng  ngắn hơn hay bằng giới hạn quang điện  0 của kim loại thì hiện tượng quang điện mới xảy ra . 
Chất 
Bạc 
Đồng 
Kẽm 
Nhôm 
Canxi 
Natri 
Kali 
Xesi 
  0 
0,26 
0,30 
0,35 
0,36 
0,75 
0,50 
0,55 
0,66 
 Đ/ luật 2: Với ánh sáng kích thích có bước sóng thoả mãn định luật quang điện thứ nhất thì cường độ dòng quang điện bão hòa tỉ lệ thuận với cường độ của chùm sáng kích thích . 
 Đ/ Luật 3: 
 + Tồn tại của hiệu điện thế hãm chứng tỏ rằng khi bật ra khỏi mặt kim loại , các êlectrôn quang điện có một vận tốc ban đầu 
 + Động năng ban đầu cực đại của các êlectrôn quang điện không phụ thuộc vào cường độ của chùm sáng kích thích , mà chỉ phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng kích thích và bản chất kim loại dùng làm catốt . 
 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 h.f : 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 
C ông thức 
 f là tần số ánh sáng 
Thông thường năng lượng hấp thụ hay bức xạ tuỳ ý , Plăng quan niệm lượng năng lượng này = k.hf ( nghĩa là bằng bội của hf ) 
3/ Thuyết lượng tử ánh sáng : 
a) Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn 
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 
c) Trong chân không , phôtôn bay với tốc độ c=3.108m/s dọc theo tia sáng . 
 b) Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f các phôtôn đều giống nhau , mỗi phôtôn mang năng lượng bằng hf. 
Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động không đứng yên 
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 
° Công thức Anhxtanh : 
Ta có : 
 hf ≥ A hay h.c/f ≥ A 
Từ đó suy ra  ≤ hc /A 
Đặt  0 = hc /A 
Ta có :  ≤  0 
 0 chính là giới hạn quang điện của kim loại và hệ thức trên phản ánh định luật về giới hạn quang điện 
4) Lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng . 
 ngắn 
ÁNH SÁNG CÓ LƯỠNG TÍNH SÓNG HẠT 
Tính chất sóng 
Tính chất hạt 
Hiện 
tượng 
giao 
thoa 
Hiện 
tượng 
tán 
sắc 
Khả 
năng 
đâm 
xuyên 
Tác 
dụng 
quang 
điện 
Tác 
dụng 
ion 
hoá 
Tác 
dụng 
phát 
quang 
  dài 
Cảm ơn mọi người đã theo dõi