Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Chương VI: Lượng tử ánh sáng - Bài 30: Hiện tượng quang điện thuyết lượng tử ánh sáng

VÀ CÁC EM HỌC SINH CHÀO MỪNG QUÝ THẦY CƠ Một phịng giặt ở Califorlia sử dụng năng lượng mặt trời Tàu vũ trụ dùng năng lượng mặt trời Ch­¬ng vi – l­ỵng tư ¸ nh s¸ng Bµi 30 HiƯn t­ỵng quang ® iƯn thuyÕt l­ỵng tư ¸ nh s¸ng HEINRICH HERTZ(1857-1894) 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 . Bµi 30 HiƯn t­ỵng quang ®iƯn thuyÕt l­ỵng tư ¸nh s¸ng I.Hiện tượng quang điện 1. Thí nghiệm của Héc về hiện tượng quang điện a. Dụng cụ Tấm kẽm Zn + + + - - - Nguồn hồ quang Tĩnh điện kế Bµi 30 HiƯn t­ỵng quang ®iƯn - ThuyÕt l­ỵng tư ¸nh s¸ng - Chiếu tia tử ngoại vào tấm kẽm , số chỉ kim điện kế giảm dần, tấm kẽm mất điện tích âm. b. Tiến hành thí nghiệm Zn - - - - - - - - - - - - - - + + + - - - - Nếu tấm kẽm tích điện dương , kim điện kế không thay đổi Zn + + + - - - - Nếu tấm kẽm tích điện dương th × hiƯn t­ỵng x¶y ra nh ­ thÕ nµo ? - Hiện tượng ánh sáng làm bật các electron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện ( ngoµi ) 2. Định nghĩa 3. Tác dụng của tia tử ngoại Bµi 30 HiƯn t­ỵng quang ®iƯn - ThuyÕt l­ỵng tư ¸nh s¸ng - Chùm tia tử ngoại có khả năng gây ra hiện tượng quang điện . Zn + + + - - - G - Nếu chắn chùm tia tử ngoại bằng tấm thủy tinh , số chỉ kim điện kế không thay đổi - Hiện tượng ánh sáng làm bật các electron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện ( ngoµi ) 2. Định nghĩa 3. Tác dụng của tia tử ngoại Bµi 30 HiƯn t­ỵng quang ®iƯn - ThuyÕt l­ỵng tư ¸nh s¸ng - Chùm tia tử ngoại có khả năng gây ra hiện tượng quang điện . II. ĐỊNH LUẬT VỀ GIỚI HẠN QUANG ĐIỆN Đối với mỗi kim loại , ánh sáng kích thích phải có bước sóng  ngắn hơn hay bằng giới hạn quang điện  0 của kim loại đó , mới gây ra được hiện tượng quang điện    0 ChÊt B¹c Đ ång KÏm Nh«m Canxi Natri Kali Xesi 0,26 0,30 0,35 0,36 0,75 0,50 0,55 0,66 Gi ¸ trÞ giíi h¹n quang ® iƯn  0 cđa mçi kim lo¹i phơ thuéc vµo b¶n chÊt cđa mçi kim lo¹i ®ã Gi ¸ trÞ giíi h¹n quang ® iƯn  0 cđa mét sè kim lo¹i : Bµi 30 HiƯn t­ỵng quang ®iƯn - ThuyÕt l­ỵng tư ¸nh s¸ng 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, gọi là lượng tử năng lượng và bằng h.f trong đó : f là tần số của ánh sáng bị hấp thụ hay được phát ra h là một hằng số . 2. Lượng tử năng lượng C ông thức là bước sóng ánh sáng f là tần số ánh sáng Bµi 30 HiƯn t­ỵng quang ®iƯn - ThuyÕt l­ỵng tư ¸nh s¸ng a. Ánh sáng được tạo thành từ các hạt phôtôn b. Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các phôtôn đều giống nhau, mỗi phôtôn mang năng lượng c. Trong chân không, phôtôn bay với tốc độ c=3.10 8 m/s , däc theo c¸c tia s¸ng d. Khi nguyên tử phát xạ hay hấp thụ ¸ nh sáng th× ø chúng phát ra hay hấp thụ phôtôn . 4. Giải thích ® Þnh luËt về giới hạn quang điện bằng thuyết lượng tử ánh sáng A là công thoát (J) là giới hạn quang điện h = 6,625.10 – 34 Js c = 3.10 8 m/s Bµi 30 HiƯn t­ỵng quang ®iƯn - ThuyÕt l­ỵng tư ¸nh s¸ng 3. Thuyết lượng tử ánh sáng ( thuyÕt ph«t«n ) IV. LƯỠNG TÍNH SÓNG - HẠT CỦA ÁNH SÁNG Ánh sáng có lưỡng tính sóng – hạt Ánh sáng có bản chất sóng điện từ . SĐT có b ước sóng dài thể hiện rõ tÝnh chÊt sóng.  SĐT có b ước sóng ngắn thể hiện rõ tÝnh chÊt hạt . Bµi 30 HiƯn t­ỵng quang ®iƯn - ThuyÕt l­ỵng tư ¸nh s¸ng Để giải thích hiện tượng giao thoa, người ta thừa nhận ánh sáng có tính chất sóng Để giải thích hiện tượng quang điện, người ta thừa nhận ánh sáng có tính chất hạt C ©u 1 : Chiếu vào tấm đồng các ánh sáng có bước sóng A. 0,1 C. 0.3 B. 0,2 D. 0,4 Hiện tượng quang điện không xảy ra với bước sóng nào ? D  0 = 0,3m Bµi 30 HiƯn t­ỵng quang ®iƯn - ThuyÕt l­ỵng tư ¸nh s¸ng BÀI TẬP VẬN DỤNG C©u 2 : Aùnh sáng có bước sóng 0,75 gây ra hiện tượng quang điện với kim loại nào ? A. Ca C. Na B. K D. Xs A Ca :  0 = 0,75m Na : 0 = 0,5m K : 0 = 0,55m Xs : 0 = 0,66m Bµi 30 HiƯn t­ỵng quang ®iƯn - ThuyÕt l­ỵng tư ¸nh s¸ng BÀI TẬP VẬN DỤNG C©u 3 : Lượng tử năng lượng của ánh sáng đỏ (0,75 μ m) là 26,5 J B . 8,83 .10 - 5 J C. 26,5.10 -19 J D. 8,83.10 -20 J C Bµi 30 HiƯn t­ỵng quang ®iƯn - ThuyÕt l­ỵng tư ¸nh s¸ng BÀI TẬP VẬN DỤNG 1 . - Hiện tượng ánh sáng làm bật các electron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện 2. – HiƯn t­ỵng quang ® iƯn chØ x¶y ra khi :   0  : lµ b­íc sãng cđa ¸ nh s¸ng kÝch thÝch  0 : lµ giíi h¹n quang ® iƯn cđa kim lo¹i 3 – L­ỵng tư n¨ng l­ỵng f : lµ tÇn sè cđa ¸ nh s¸ng Bµi 30 HiƯn t­ỵng quang ®iƯn - ThuyÕt l­ỵng tư ¸nh s¸ng CHÚC CÁC EM HỌC TỐT CÁM ƠN QUÝ THẦY CƠ