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

BÀI 30: 
HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN- THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG 
CHƯƠNG VI: 
LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG 
Các phần học 
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 
I. Hiện tượng quang điện 
Thí nghiệm của Héc về 
hiện tượng quang điện 
Heinrich Hertz (1857- 1894) 
Dụng cụ thí nghiệm 
 Đèn hồ quang 
- Tĩnh điện kế có gắn tấm kẽm tích điện âm 
+ 
- 
+ 
- 
+ 
- 
Zn 
- - - - - - - - - 
- - - - - - - - - 
Thí nghiệm của Hec về hiện tượng quang điện 
Tĩnh điện kế 
Bức xạ kích thích có bước sóng thích hợp 
Kim loại 
ĐỊNH NGHĨA: hiện tượng quang điện ( ngoài ) là hiện tượng ánh sáng làm bật các electron ra khỏi bề mặt kim loại . 
Nếu chắn chùm ánh sáng hồ quang bằng một tấm thủy tinh dày thì hiện tượng quang điện không xảy ra , vì thủy tinh hấp thụ mạnh các tia tử ngoại . 
Hiện tượng trên chứng tỏ bức xạ tử ngoại có thể gây ra hiện tượng quang điện ở kẽm còn ánh sáng nhìn thấy thì không . 
II. Định luật về giới hạn quang điện 
1/ NỘI DUNG : 
ĐỐI VỚI MỖI KIM LỌAI, ÁNH SÁNG KÍCH THÍCH PHẢI CÓ BƯỚC SÓNG  NGẮN HƠN HAY BẰNG GIỚI HẠN QUANG ĐIỆN  0 CỦA KIM LỌAI ĐÓ, MỚI GÂY RA HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN. 
Chú ý: Giới hạn quang điện của mỗi kim loại là đặc trưng riêng của kim loại đó 
λ ≤ λ 0 
λ là bước sóng ánh sáng ( bức xạ ) kích thích . 
λ 0 là giới hạn quang điện của kim loại đang xét 
2/ ĐIỀU KIỆN ĐỂ CÓ HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN 
CHẤT 
Bạc 
Đồng 
Kẽm 
nhôm 
Canxi 
Natri 
Kali 
Xesi 
λ 0 ( μ m) 
0,26 
0,30 
0,35 
0,36 
0,75 
0,50 
0,55 
0,66 
Bảng 30.1: Giới hạn quang điện của một số kim loại 
III. Thuyết lượng tử ánh sáng 
1. Giả thuyết Plăng(1900) 
Max Planck (1858- 1947) 
Nội dung: 
LƯỢNG NĂNG LƯỢNG MÀ MỖI LẦN MỘT NGUYÊN TỬ HAY PHÂN TỬ HẤP THỤ HAY PHÁT XẠ CÓ GIÁ TRỊ HÒAN TÒAN XÁC ĐỊNH VÀ BẰNG hf 
h: hằng số 
f: tần số của ánh sáng bị hấp thụ hay phát ra(Hz ) 
2. Lượng tử năng lượng 
 h = 6,625.10 -34 (Js): hằng số Plăng 
 f: tần số ánh sáng đơn sắc (Hz). 
 λ: Bước sóng ánh sáng đơn sắc (m) 
3. Thuyết lượng tử ánh sáng của Anh-xtanh (1905) 
a) Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là các phôtôn (photon) 
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 các tia sáng 
d) Mỗi lần nguyên tử hay phân tử phát xạ hoặc hấp thụ ánh sáng thì chúng phát ra hay hấp thụ một phôtôn 
Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động , không có photon đứng yên 
Albert Einstein (1879- 1955) 
4. Giải thích định luật về giới hạn quanh điện bằng thuyết lượng tử ánh sáng 
Đặt 
Ta có 
λ 0 là giới hạn quang điện của kim loại đang xét 
IV. Lưỡng tính sóng - hạt của ánh sáng 
Hiện tượng giao thoa chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng , hiện tượng quang điện lại chứng tỏ ánh sáng có tính chất hạt 
=> Ánh sáng vừa có tính chất sóng vừa có tính chất hạt hay lưỡng tính sóng-hạt 
Chú ý: Dù ánh sáng thể hiện tính chất nào thì ánh sáng vẫn có bản chất điện từ 
HẾT