Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Bài 30: Hiện tượng quang điện. Thuyết lượng tử ánh sáng - Nguyễn Đức Phước

Trường THPT Đại Mỗ  Lớp :12 a7 
Nhiệt liệt chào mừng quý thầy cô và các em 
	 Giáo viên : Nguyễn Đ ức Phước 
Chương Vi: lượng tử á nh sáng . 
Tiết 51, Bài 30: 
	 Hiện tượng quang đ iện 
 	 Thuyết lượng tử á nh sáng . 
Tiến trình bàI học : 
I . Hiện tượng quang đ iện 
II . Đ ịnh luật về giới hạn quang đ iện . 
III . Thuyết lượng tử á nh sáng . 
IV . Lưỡng tính sóng – hạt của á nh sáng . 
Hiện tượng quang đ iện 
Thuyết lượng tử á nh sáng 
I- Hiện tượng quang đ iện . 
1 Thí nghiệm của Héc về hiện tượng quang đ iện . 
a, Dụng cụ thí nghiệm : 
Tĩnh đ iện kế . 
Tấm kẽm tích đ iện âm. 
 Nguồn hồ quang đ iện . 
b, Tiến hành : 
Gắn tấm kẽm tích đ iện âm 
vào cần của tĩnh đ iện kế . 
 Chiếu chùm sáng do hồ quang 
phát ra vào tấm kẽm . 
c, Hiện tượng : 
0 
Zn - 
e 
- 
- 
- 
L 
á nh sáng 
Hồ quang đ iện 
0 
- 4 
Tĩnh đ iện kế . 
b, Tiến hành : 
L 
á nh sáng 
Hồ quang đ iện 
0 
Zn - 
0 
e 
e 
- 
- 
- 4 
AS 
Tĩnh đ iện kế . 
L 
á nh sáng 
Hồ quang đ iện 
0 
Zn + 
0 
e 
+ 
- 
+ 
4 
AS 
C1: Tấm kẽm tích đ iện dương . 
Tĩnh đ iện kế . 
L 
á nh sáng 
Hồ quang đ iện 
0 
Zn + 
0 
e 
+ 
- 
+ 
4 
AS 
C1: Tấm kẽm tích đ iện dương . 
Tĩnh đ iện kế . 
c, Hiện tượng : 
- Kim tĩnh đ iện kế dịch chuyển về gần gi á trị 0. Đ iều này chứng tỏ tấm kẽm đã mất đ iện tích âm. ( mất các electron ở bề mặt ) 
Hiện tượng trên cũng đ úng khi thay tấm kẽm bằng tấm đ ồng , hoặc nhôm 
Hiện tượng quang đ iện 
Thuyết lượng tử á nh sáng 
I- Hiện tượng quang đ iện . 
1 Thí nghiệm của Héc về hiện tượng quang đ iện . 
a, Dụng cụ thí nghiệm : 
Tĩnh đ iện kế . 
Tấm kẽm tích đ iện âm. 
 Nguồn hồ quang đ iện . 
b, Tiến hành : 
Gắn tấm kẽm tích đ iện âm vào cần của tĩnh đ iện kế . 
 Chiếu chùm sáng do hồ quang phát ra vào tấm kẽm . 
c, Hiện tượng : 
- Kim tĩnh đ iện kế dịch chuyển về gần gi á trị 0. Đ iều này chứng tỏ tấm kẽm đã mất đ iện tích âm. ( mất các electron ở bề mặt ) 
Hiện tượng trên cũng đ úng khi thay tấm kẽm bằng tấm đ ồng , hoặc nhôm 
2. Đ ịnh nghĩa . 
Hiện tượng á nh sáng làm bật các elẻcton ra khỏi bề mặt kim loại gọi là hiện tượng quang đ iện ( ngoài ). 
 Các electrôn bị bật ra gọi là các electrôn quang đ iện 
Hiện tượng quang điện 
 là gỡ ? 
L 
á nh sáng 
Hồ quang đ iện 
0 
Zn - 
0 
e 
+ 
- 
+ 
- 4 
AS 
TN: Chắn tia hồ quang bằng một tấm thủy tinh trong suốt . 
Tĩnh đ iện kế . 
GT : Do thuỷ tinh hấp thụ mạnh các tia tử ngoại. 
 Thớ nghiệm với tế bào quang điện : 
Là 1 bỡnh chõn khụng nhỏ trong đ ú 
cú 2 điện cực anốt & catốt . 
A: Là vũng kim loại . 
K: Cú dạng chỏm cầu làm bằng 
kim loại cần nghiờn cứu . 
Vậy , đ ối với mỗi kim loại á nh sáng nh ư thế nào mới gây ra hiện tượng quang đ iện ? 
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 ỏnh sỏng cú bước súng ngắn vào catốt . 
II - Định luật về giới hạn quang điện 
Đối với mỗi kim loại , ỏnh sỏng kớch thớch phải cú bước súng λ ngắn hơn hay bằng giới hạn quang điện λ 0 của kim loại đú , mới gõy ra được hiện tượng quang điện . 
Tại sao định luật này lại mõu thuẫn 
 với thuyết điện từ ỏnh sỏng ? 
Định luật này mõu thuẫn với thuyết điện từ ỏnh sỏng vỡ theo thuyết này nếu cường độ ỏnh sỏng kớch thớch đủ mạnh ờlectron cú thể bị bật ra bất kể bước súng của súng điện từ đú là bao nhiờu . 
 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 á nh sáng . 
Gi ả thuyết của Plăng . 
	 Lượng tử năng lượng mà mỗi lần một nguyên tử hay phân tử hấp thụ hoặc phát xạ có gi á trị hoàn toàn xác đ ịnh và bằng hf ; trong đó f là tần số của á nh sáng bị hấp thụ hay đư ợc phát xạ; còn h là 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 cõu hỏi C2 
Quan niệm thông thường năng lượng hấp thụ hay bức xạ tùy ý. 
Quan niệm của Plăng năng lượng trao đ ổi phảI là một bội số của hf . 
III- Thuyết lượng tử á nh sáng . 
1. Gi ả thuyết của Plăng . 
2. Lượng tử năng lượng . 
3. Thuyết lượng tử ỏnh sỏng 
Ánh sỏng được tạo thành bởi cỏc hạt gọi là phụtụn . 
b. Với mỗi ỏnh sỏng đơn sắc cú tần số f, cỏc phụtụn đều giống nhau , mỗi 
phụtụn mang năng lượng bằng hf . 
c. Trong chõn khụng phụtụn bay với tốc độ 3.10 8 m/s dọc theo cỏc tia sỏng . 
d. Mỗi lần nguyờn tử hay phõn tử phỏt xạ hoặc hấp th ụ ỏnh sỏng thỡ chỳng 
phỏt ra hay hấp thụ một phụtụn . 
Phụtụn chỉ tồn tại trong trạng thỏi chuyển động khụng cú phụtụn đứng yờn . 
III – Thuyết lượng tử á nh sáng  1. Gi ả thuyết của Plăng . 
2 . Lượ ng tử năng lượng . 
3. Thuyết lượng tử ỏnh sỏng 
4 . Giải thớch định luật về giới hạn quang điện bằng thuyết 
 lượng tử ỏnh sỏng . 
Theo Anhxtanh : Muốn cho ờlectron bứt ra khỏi mặt kim loại phải cung cấp cho nú một cụng để “ thắng ” cỏc liờn kết . Cụng này gọi là cụng thoỏt (A). 
Để xảy ra hiện tượng quang điện thỡ : hf ≥A 
hay 
Đặt 
IV. Lưỡng tính sóng - hạt của á nh sáng . 
á nh sáng có lưỡng tính sóng-hạt . 
Dù tính chất nào của á nh sáng thể hiện ra th ì á nh sáng vẫn có bản chất đ iện từ . 
Albert Einstein 1879 - 1955 
á nh sáng là gì? 
Củng cố 
 I - Hiện tượng quang điện . 
 Hiện tượng ỏnh sỏng làm bật cỏc ờlectron 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 , ỏnh sỏng kớch thớch phải cú bước súng λ ngắn hơn hay 
 bằng giới hạn quang điện λ 0 của kim loại đú , mới gõy ra được hiện tượng 
 quang điện . 
III - Thuyết lượng tử ỏnh sỏng . 
 Giả thuyết Plăng : Lượng năng lượng mà mỗi lần một nguyờn tử hay phõn tử 
 hấp thu hoặc phỏt xạ cú giỏ trị hoàn toàn xỏc định và bằng hf ; trong đú f là 
 tần số của ỏnh sỏng bị hấp thụ hay được phỏt xạ ; cũn h là một hằng số . 
Thuyết lượng tử ỏnh sỏng : 
a.Ánh sỏng được tạo thành bởi cỏc hạt gọi là phụtụn . 
b. Với mỗi ỏnh sỏng đơn sắc cú tần số f, cỏc phụtụn đều giống nhau , mỗi 
 phụtụn mang năng lượng bằng hf . 
c. Trong chõn khụng phụtụn bay với tốc độ 3.108 m/s dọc theo cỏc tia sỏng . 
d. Mỗi lần nguyờn tử hay phõn tửphỏt xạ hoặc hấp thu ỏnh sỏng thỡ chỳng 
 phỏt ra hay hấp thụ một phụtụn . 
 Phụtụn chỉ tồn tại trong trạng thỏi chuyển động khụng cú phụtụn đứng yờn . 
 IV - Lưỡng tớnh súng hạt của ỏnh sỏng . 
Ánh sỏng cú lưỡng tớnh súng - hạt . 
Làm bài tập 12, 13 sgk trang 158. 
Vận dụng 
D 
Hiện tương quang điện khụng x ả y ra với bước súng nào ? 
Vận dụng 
Cõu 1: Chi ếu vào tấm đồng cỏc ỏnh sỏng c ú bước súng 
A. 0,1 μ m C. 0,3 μ m 
 B. 0,2 μ m D. 0,4 μ m 
Cõu 2: Ánh sỏng cú bước súng 0,75 μ m cú thể gõy ra hiện tượng quang điện đối với kim loại nào ? 
A. Ca C. Na 
B. K D. Xs 
A 
Cõu 3 : Trong trường hợp nào dưới đõy cú thể xảy ra hiện tượng quang điện ? 
Ánh sỏng mặt trời chiếu vào 
A. mặt nước biển . 
B. lỏ cõy . 
C. mỏi ngúi . 
D. tấm kim loại khụng sơn . 
Cõu 4: Hóy chọn cõu đỳng . 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 
Yờu cầu về nhà 
Làm cỏc bài tập : + trang 158/sgk. 
 + 30.10 và 30.11 SBT 
Đọc bài 31: Hiện tượng quang điện trong và trả lời cõu hỏi cuối bài .