Bài giảng Vật lí Khối 12 - Bài 30: Hiện tượng quang điện. Thuyết lượng tử ánh sáng (Bản hay)

 Nhiệt liệt chào mừng các thầy , cô 
 và các em về dự hội giảng 
gi áo viên giỏi sách giáo khoa 12 
“ Thẳng đường đi vào khoa học ” là nhận xét về con đường khoa học của ông . 
Năm 1889 là giáo sư trưởng Đại học tổng hợp Béc - lin . 
Là cha đẻ của “ Thuyết lượng tử ánh sáng ”. 
Đạt giải Nôben với công trình “ Thúc đẩy vật lý bằng việc tìm ra lượng tử năng lượng ”. 
Ông là ai ? 
Max Planck 
1858 - 1947 
Chương VI Lượng tử ánh sáng 
Bài 30: HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN 
 THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG 
Nội dung: 
I - Hiện tượng quang điện . 
II - Định luật về giới hạn quang điện . 
III - Thuyết lượng tử ánh sáng . 
IV - Lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng . 
HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG 
I- Hiện tượng quang điện . 
Thí nghiệm của Héc về hiện tượng quang điện . 
Dụng cụ thí nghiệm : 
- Tĩnh điện kế 
- Tấm kẽm tích điện âm . 
- Hồ quang điện . 
Tiến hành : 
 - Gắn tấm kẽm tích điện âm 
 vào cần của tĩnh điện kế . 
 - Chiếu chùm sáng do hồ quang 
 phát ra vào tấm kẽm . 
Kết quả : 
Đọc SGK nêu dụng cụ 
Và cách tiến hành 
thí nghiệm ? 
Zn 
Zn 
H ãy giải thích kết quả thí nghiệm ? 
 Vì taám keõm maát ñieâïn tích aâm . 
Ph ải chăng chieáu AS hoà quang vaøo taám keõm tích ñieän döông , kh ông coù eâleâctroân baät ra ? 
Zn 
+ 
+ 
C ó nhưng lập tức bị hút trở về  
 Neáu duøng taám thuyû tinh chaén 
 AS hoà quang . 
hieän töôïng tr ên không xaûy ra . 
Zn 
HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG 
I- Hiện tượng quang điện . 
Thí nghiệm của Héc về hiện tượng quang điện . 
Dụng cụ thí nghiệm : 
- Tĩnh điện kế 
- Tấm kẽm tích điện âm . 
- Hồ quang điện . 
Tiến hành : 
 - Gắn tấm kẽm tích điện âm vào cần của tĩnh điện kế . 
 - Chiếu chùm sáng do hồ quang phát ra vào tấm kẽm . 
Kết quả : 
- Góc lệch của kim tĩnh điện kế giảm đi 
Thay Zn bằng một số kim loại khác  kết quả xảy ra tương tự . 
HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG 
I- Hiện tượng quang điện . 
Thí nghiệm của Héc về hiện tượng quang điện . 
Dụng cụ thí nghiệm : 
- Tĩnh điện kế 
- Tấm kẽm tích điện âm . 
- Hồ quang điện . 
Tiến hành : 
 - Gắn tấm kẽm tích điện âm vào cần của tĩnh điện kế . 
 - Chiếu chùm sáng do hồ quang phát ra vào tấm kẽm . 
Kết quả : 
- Góc lệch của kim tĩnh điện kế giảm đi 
2. Định nghĩa 
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 ( ngoài ). 
 Thí nghiệm với tế bào quang điện : 
Là 1 bình chân không nhỏ trong đ ó 
có 2 điện cực anốt & catốt . 
A: Là vòng kim loại . 
K: Có dạng chỏm cầu làm bằng 
kim loại cần nghiên cứu . 
Vậy , đối với mỗi kim loại ánh sáng như thế nào mới gây ra hiện tượng quang điện ? 
Cấu tạo của tế bào quang điện : 
II - Định luật về giới hạn quang điện 
 R 
 E 
 A 
 K 
 + 
 - 
THÍ NGHIỆM VỚI TẾ BÀO QUANG ĐIỆN 
 mA 
 v 
* Chiếu ánh sáng có bước sóng ngắn vào catốt . 
II - Định luật về giới hạn quang điện 
Đối với mỗi kim loại , ánh sáng kích thích phải có bước sóng λ ngắn hơn hay bằng giới hạn quang điện λ 0 của kim loại đó , mới gây ra được hiện tượng quang điện . 
Tại sao định luật này lại mâu thuẫn 
 với thuyết điện từ ánh sáng ? 
Định luật này mâu thuẫn với thuyết điện từ ánh sáng vì theo thuyết này nếu cường độ ánh sáng kích thích đủ mạnh êlectron có thể bị bật ra bất kể bước sóng của sóng điện từ đó là bao nhiêu . 
 chất 
Ag 
Cu 
Zn 
Al 
Ca 
Na 
K 
Cs 
0,26 
0,30 
0,35 
0,36 
0,75 
0,50 
0,55 
0,66 
III - Thuyết lượng tử ánh sáng 
Giả thuyết Plăng . 
 Lượng năng lượng mà mỗi lần một nguyên tử hay phân tử hấp th ụ hoặc 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 xạ ; còn h là một hằng số . 
2. L ượng tử năng lượng . 
ε = hf 
h g ọi l à h ằng s ố Pl ă ng v à h = 6,625.10 -34 J.s 
Trả lời câu hỏi C2 
Quan ni ệm t hông thường 
 năng lượng hấp thụ hay bức xạ tuỳ ý 
Quan ni ệm của Plăng năng lượng trao đổi 
 phải là một bội số của hf . 
III - Thuyết lượng tử ánh sáng 
Giả thuyết Plăng . 
2. L ượng tử năng lượng . 
3. Thuyết lượng tử ánh sáng 
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 3.10 8 m/s dọc theo các tia sáng . 
d. Mỗi lần nguyên tử hay phân tử phát xạ hoặc hấp th ụ ánh sáng thì chúng 
phát ra hay hấp thụ một phôtôn . 
Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động không có phôtôn đứng yên . 
III - Thuyết lượng tử ánh sáng  1. Giả thuyết Plăng . 
2 . Lượ ng 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 . 
Theo Anhxtanh : Muốn cho êlectron bứt ra khỏi mặt kim loại phải cung cấp cho nó một công để “ thắng ” các liên kết . Công này gọi là công thoát (A). 
Để xảy ra hiện tượng quang điện thì : hf ≥A 
hay 
Đặt 
IV. Lưỡng tính sóng - hạt của ánh sáng . 
Ánh sáng có lưỡng tính sóng - hạt . 
Dù tính chất nào của ánh sáng thể hiện ra thì ánh sáng vẫn có bản chất điện từ . 
Albert Einstein 1879 - 1955 
Ánh sáng là gì ? 
Củng cố 
 I - Hiện tượng quang điện . 
 Hiện tượng ánh sáng làm bật các êlectron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện 
 tượng quang điện ( ngoài ). 
 II - Định luật về giới hạn quang điện . 
 Đối với mỗi kim loại , ánh sáng kích thích phải có bước sóng λ ngắn hơn hay 
 bằng giới hạn quang điện λ 0 của kim loại đó , mới gây ra được hiện tượng 
 quang điện . 
III - Thuyết lượng tử ánh sáng . 
 Giả thuyết Plăng : Lượng năng lượng mà mỗi lần một nguyên tử hay phân tử 
 hấp thu hoặc 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 xạ ; còn h là một hằng số . 
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 3.108 m/s dọc theo các tia sáng . 
d. Mỗi lần nguyên tử hay phân tửphát xạ hoặc hấp thu ánh sáng thì chúng 
 phát ra hay hấp thụ một phôtôn . 
 Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động không có phôtôn đứng yên . 
 IV - Lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng . 
Ánh sáng có lưỡng tính sóng - hạt . 
Làm bài tập 12, 13 sgk trang 158. 
Vận dụng 
D 
Hiện tương quang điện không x ả y ra với bước sóng nào ? 
Vận dụng 
Câu 1: Chi ếu vào tấm đồng các ánh sáng c ó bước sóng 
A. 0,1 μ m C. 0,3 μ m 
 B. 0,2 μ m D. 0,4 μ m 
Câu 2: Ánh sáng có bước sóng 0,75 μ m có thể gây ra hiện tượng quang điện đối với kim loại nào ? 
A. Ca C. Na 
B. K D. Xs 
A 
Câu 3 : Trong trường hợp nào dưới đây có thể xảy ra hiện tượng quang điện ? 
Ánh sáng mặt trời chiếu vào 
A. mặt nước biển . 
B. lá cây . 
C. mái ngói . 
D. tấm kim loại không sơn . 
Câu 4: Hãy chọn câu đúng .  Giới hạn quang điện của một hợp kim gồm bạc , đồng và kẽm sẽ là  
C 
A. 0,26 μ m B.0,30 μ m 
C. 0,35 μ m D. 0,40 μ m 
S 
Ó 
N 
G 
H 
Ạ 
T 
P 
L 
Ă 
N 
G 
Q 
U 
A 
N 
G 
Đ 
I 
Ệ 
N 
Y 
 
N 
G 
N 
G 
À 
Y 
L 
Ễ 
T 
Ì 
N 
H 
N 
H 
 
N 
P 
H 
Ô 
T 
Ô 
N 
A 
N 
H 
X 
T 
A 
N 
H 
Ê 
L 
E 
C 
T 
R 
O 
N 
H 
I 
Ê 
N 
M 
à 
Đ 
I 
Ệ 
N 
T 
Ừ 
T 
Ánh sáng có cả hai tính chất này . 
Hiện tượng ánh sáng làm bật các êlectron ra khỏi bề mặt kim loại gọi là hiện tượng .. 
Trong công thức ε = hf , h g ọi l à h ằn g s ố 
Ông là người chứng minh ánh sáng có tính chất sóng bằng thí nghiệm giao thoa ánh sáng . 
Ánh sáng có bản chất .. 
Đây là thành phần cấu thành ánh sáng 
Người đề ra thuyết lượng tử ánh sáng 
Hạt bị bật ra khỏi bề mặt kim loại khi có hiện tượng quang điện xảy ra 
H 
Ọ 
C 
M 
À 
C 
H 
Ơ 
I 
N 
G 
U 
Y 
Ễ 
N 
T 
R 
à 
I 
Yêu cầu về nhà 
Làm các bài tập : + trang 158/sgk. 
 + 30.10 và 30.11 SBT 
Đọc bài 31: Hiện tượng quang điện trong và trả lời câu hỏi cuối bài . 
Chúc các thầy cô và các em 
mạnh khoẻ 
Xin chân thành cảm ơn !