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

Hieän töôïng quang ñieän 
Thuyeát löôïng töû aùnh saùng 
Tiết 51. Bài 30 : 
Có thể cho các êlectron bật ra khỏi một tấm kim loại bằng cách nung nóng nó ( hiện tượng phát xạ nhiệt êlectron ) hoặc dùng các ion để bắn phá nó . Còn có cách nào khác làm cho các êlectron bật ra khỏi mặt một tấm kim loại không ? 
Tìm hiểu thí nghiệm của Héc thực hiện vào năm 1887 
Tiết 51 . Bài 30 . Hiện tượng quang điện . Thuyết lượng tử ánh sáng 
I.Hiện tượng quang điện 
1. Thí nghiệm của Hécvề hiện tượng quang điện 
a. Dụng cụ TN : 
V 
Zn 
L 
1- Thí nghieäm cuûa Heùc 
1. Đèn hồ quang ( L) 
2. Tĩnh điện kế 
3. Tấm kẽm tích điện 
a. Dụng cụ TN : 
Tiết 51 . Bài 30 . Hiện tượng quang điện . Thuyết lượng tử ánh sáng 
I.Hiện tượng quang điện 
 Chieáu chuøm tia hoà quang vaøo taám Zn tích ñieän aâm . 
Zn 
L 
0 
b.Thí nghiệm : 
Góc lệch kim điện kế giảm >> Chứng tỏ điều gì ? 
Ánh sáng hồ quang đã làm các êlectron bị bật khỏi tấm kẽm . 
Không những với Zn mà còn xảy ra với nhiều kim loại khác . 
* Chieáu chuøm tia hoà quang vaøo taám Zn tích ñieän döông . 
 >> Khoâng coù hieän töôïng gì xaûy ra . 
 >> T ạ i sao ? 
Zn 
L 
Hiện tượng vẫn xảy ra , nhưng e bị bật ra bị tấm Zn hút lại ngay >> điện tích tấm Zn không bị thay đổi 
1. Thí nghiệm của Hécvề hiện tượng quang điện 
a. Dụng cụ TN : 
Tiết 51 . Bài 30 . Hiện tượng quang điện . Thuyết lượng tử ánh sáng 
I.Hiện tượng quang điện 
b. KL : 
Ánh sáng hồ quang đã làm các êlectron bị bật khỏi tấm kẽm . 
Vậy hiện tượng quang điện là gì ? 
2. Định nghĩa 
 Hiện tượng ánh sáng làm bật các êlectron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện ( ngoài ). 
* Duøng taám thuyû tinh trong suoát G chaén chuøm tia hồ quang . 
V 
Zn 
G 
L 
* Duøng taám thuyû tinh trong suoát G chaén chuøm tia hồ quang . 
 >> Khoâng coù hieän töôïng gì xaåy ra . 
1. Thí nghiệm của Hécvề hiện tượng quang điện 
a. Dụng cụ TN : 
Tiết 51 . Bài 30 . Hiện tượng quang điện . Thuyết lượng tử ánh sáng 
I.Hiện tượng quang điện 
b. KL : 
Ánh sáng hồ quang đã làm các êlectron bị bật khỏi tấm kẽm . 
2. Định nghĩa 
 Hiện tượng ánh sáng làm bật các êlectron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện ( ngoài ). 
* Duøng taám thuyû tinh trong suoát G chaén chuøm tia hồ quang . 
Không có hiện tượng gì xảy ra 
Vì thủy tinh hấp thụ mạnh các tia tử ngoại , nên hiện tượng trên chứng tỏ rằng bức xạ tử ngoại có khả năng gây ra hiện tượng quang điện ở Zn, còn ánh sáng nhìn thấy được thì không . 
II. Định luật về giới hạn quang điện 
a. Thí nghiệm 
a. Thí nghieäm 
Chieáu vaøo catoát caùc aùnh saùng coù böôùc soùng khaùc nhau : 
 Nhaän xeùt caùc hieän töôïng xaåy ra ? 
V 
mA 
- Aùnh saùng tím . 
- Aùnh saùng cam 
- Aùnh saùng ñoû 
* Chieáu aùnh saùng thích hôïp vaøo K thì trong teá baøo quang ñieän seõ coù doøng quang ñieän töø A => K 
K 
A 
F 
L 
1. Thí nghiệm của Hécvề hiện tượng quang điện 
a. Dụng cụ TN : 
Tiết 51 . Bài 30 . Hiện tượng quang điện . Thuyết lượng tử ánh sáng 
I.Hiện tượng quang điện 
b. KL : 
Ánh sáng hồ quang đã làm các êlectron bị bật khỏi tấm kẽm . 
2. Định nghĩa 
 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 
a. Thí nghiệm 
b. Nội dung : 
 Ñoái vôùi moãi kim loaïi , aùnh saùng kích thích phaûi coù böôùc soùng  ngaén hôn hay baèng giôùi haïn quang ñieän  0 cuûa kim loaïi ñoù,môùi gaây ra hieän töôïng quang ñieän . 
 ≤  0 
Chất 
Bạc 
Ñồng 
Kẽm 
Nhoâm 
Canxi 
Natri 
Kali 
Xesi 
  0 
0,26 
0,30 
0,35 
0,36 
0,75 
0,50 
0,55 
0,66 
Giôùi haïn quang ñieän  0 cuûa moät soá kim loaïi 
 III. THUYEÁT LÖÔÏNG TÖÛ AÙNH SAÙNG 
1. Giaû thuyeát Plaêng 
 Löôïng naêng löôïng maø moãi laàn moät nguyeân töû hay phaân töû haáp thuï 
hay phaùt xaï coù giaù trò hoaøn toaøn xaùc ñònh vaø baèng hf ; trong ñoù f laø taàn 
soá cuûa aùnh saùng bò haáp thuï hay ñöôïc phaùt ra , coøn h laø moät haèng soá . 
2. Löôïng töû naêng löôïng 
 C oâng thöùc 
Tiết 51 . Bài 30 . Hiện tượng quang điện . Thuyết lượng tử ánh sáng 
h: Gọi là hằng số Plăng 
3. Thuyeát löôïng töû aùnh saùng : 
a) AÙnh saùng ñöôïc taïo thaønh bôûi caùc haït goïi laø phoâtoân 
d) Moãi laàn moät nguyeân töû hay phaân töû phaùt xaï hoaêc haáp thuï aùnh saùng thì chuùng phaùt ra hay haáp thuï moät phoâtoân 
 b) Vôùi moãi aùnh saùng ñôn saéc coù taàn soá f caùc phoâtoân ñeàu gioáng nhau , moãi phoâtoân mang naêng löôïng baèng hf . 
Phoâtoân chæ toàn taïi trong traïng thaùi chuyeån ñoäng khoâng ñöùng yeân 
c) Trong chaân khoâng , phoâtoân bay vôùi toác ñoä c = 3. m/s doïc theo tia saùng . 
Tiết 51 . Bài 30 . Hiện tượng quang điện . Thuyết lượng tử ánh sáng 
I. Hiện tượng quang điện 
II. Định luật về giới hạn quang điện 
III. Thuyết lượng tử ánh sáng 
4. Giaûi thích caùc ñònh luaät quang ñieän baèng thuyeát löôïng töû . 
+ Coi chuøm aùnh saùng laø chuøm haït , moãi haït laø moät phoâtoân , moãi phoâtoân öùng vôùi moät löôïng töû aùnh saùng . 
+ Moãi phoâtoân bò haáp thuï truyeàn toaøn boä naêng löôïng cho electroân . 
* Ñoái vôùi caùc e - naèm ngay treân beà maët kim loaïi thì naêng löôïng naøy duøng vaøo 2 vieäc : 
+ Cung caáp cho e - coâng thoaùt A. 
+ Cung caáp cho e - ñoù moät 
Ta coù : 
 hf ≥ A hay h.c /  ≥ A 
Töø ñoù suy ra  ≤ hc /A 
Ñaët  0 = h.c /A (2) 
Ta coù :  ≤  0 (3) 
 0 laø giôùi haïn quang ñieän cuûa kim loaïi . 
Nhö vaäy , muoán cho hieän töôïng quang ñieän xaûy ra thì naêng löôïng cuûa phoâtoân aùnh saùng kích thích phaûi lôùn hôn hoaëc baèng coâng thoaùt 
4. Giaûi thích caùc ñònh luaät quang ñieän baèng thuyeát löôïng töû . 
4) Löôõng tính soùng haït cuûa aùnh saùng . 
 ngaén 
AÙNH SAÙNG COÙ LÖÔÕNG TÍNH SOÙNG HAÏT 
Tính chaát soùng 
Tính chaát haït 
Hieän 
töôïng 
giao 
thoa 
Hieän 
töôïng 
taùn 
saéc 
Khaû 
naêng 
ñaâm 
xuyeân 
Taùc 
duïng 
quang 
ñieän 
Taùc 
duïng 
ion 
hoaù 
Taùc 
duïng 
phaùt 
quang 
  daøi 
1. Thí nghiệm của Hécvề hiện tượng quang điện 
 CỦNG CỐ : Tiết 51. Bài 30 . Hiện tượng quang điện . Thuyết lượng tử ánh sáng 
I.Hiện tượng quang điện 
2. Định nghĩa 
 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 
 Ñoái vôùi moãi kim loaïi , aùnh saùng kích thích phaûi coù böôùc soùng  ngaén hôn hay baèng giôùi haïn quang ñieän  0 cuûa kim loaïi ñoù,môùi gaây ra hieän töôïng quang ñieän . 
3. Thuyeát löôïng töû aùnh saùng : 
III. Thuyết lượng tử ánh sáng 
4. Giaûi thích caùc ñònh luaät quang ñieän baèng thuyeát löôïng töû . 
 0 = h.c /A (2) 
 ≤  0 (3) 
2. Löôïng töû naêng löôïng 
 C oâng thöùc 
h: Gọi là hằng số Plăng 
(1)