A. KIẾN THỨC CẦN NẮM VỮNG 1. Định nghĩa Hiện tượng ánh sáng làm bật các electron ra khỏi bề mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện ngoài, thường gọi tắt là hiện tượng quang điện. 2. Các kết quả chính của thí nghiệm với tế bào quang điện + Khi chiếu sáng vào catốt ánh sáng có bước sóng ngắn thích hợp, sẽ xuất hiện dòng quang điện. Dòng quang điện là dòng chuyển dời có hướng của các electron bật ra khỏi catốt (bằng kim loại). + Với mỗi kim loại dùng làm catốt, mỗi ánh sáng kích thích phải có bước sóng nhỏ hơn một giá trị nào đó gọi là giới hạn quang điện thì hiện tượng quang điện mới xảy ra. + Khảo sát sự biến thiên của dòng quang điện theo hiệu điện thế giữa anốt và catốt thu được đường đặc trưng văn-ampe + Cường độ dòng quang điện bão hòa tỉ lệ với cường độ chùm sáng kích thích. + Giá trị hiệu điện thế hãm phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng kích thích. 3. Các định luật quang điện – Định luật quang điện thứ nhất (hay định luật về giới hạn quang điện): Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi ánh sáng bị kích thích chiếu vào kim loại có bước sóng nhỏ hơn hoặc bằng bước sóng λ. λο được gọi là giới hạn quang điện của kim loại: λ ≤ λο – Định luật quang điện thứ hai (hay định luật về cường độ dòng điện bão hòa): Đối với mỗi ánh sáng thích hợp (có λ ≤ λο ) cường độ dòng quang điện bão hòa tỉ lệ thuận với cường độ của chùm sáng kích thích. – Định luật quang điện thứ ba (hay định luật về động năng của cực đại của electron quang điện): Động năng ban đầu cực đại của electron quang điện không phụ thuộc cường độ của chùm sáng kích thích mà chỉ phụ thuộc bước sóng ánh sáng kích thích và bản chất của kim loại.

B. TRẢ LỜI CÂU HỎI

C1. Mô tả khái quát sơ đồ thí nghiệm với tế bào quang điện. Vẽ đặc tuyến vôn-ampe của tế bào quang điện.

Trả lời 

Catốt K nối vào điểm giữa M của biến trở BQ. Anôt A mắc với con chạy của biến trở BQ. 

C2. Trình bày các kết luận chính rút ra từ kết quả thí nghiệm.

Trả lời

 – Đóng khóa C và di chuyển con chạy B để U_AK > 0. Chiếu chùm ánh sáng có bước sóng ngắn vào catôt thì xảy ra hiện tượng quang điện và trong mạch xuất hiện dòng điện gọi là dòng quang điện, tạo nên bởi các electron bị bật ra từ catôt.

Dùng kính lọc sắt F khác nhau thì thấy dòng quang điện chỉ xuất hiện khi ánh sáng chiếu vào catôt có bước sóng nhỏ hoặc bằng trị số λο

– Như vậy hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi λ ≤ λο , λο được gọi là giới hạn quang điện. Các khảo sát chi tiết còn cho thấy với các catột làm bằng kim loại khác nhau thì λο có trị số khác nhau.

– Với chùm sáng có bước sóng λ ≤ λο và cường độ sáng nhất định thì sự phụ thuộc của cường độ dòng quang điện I vào hiệu điện thế U_AK giữa anôt và catôt được mô tả như đồ thị “đặc tuyến vôn-ampe”.

– Từ đồ thị ta thấy: (đặc tuyến vôn-ampe) 

+ Khi U_AK = -U_h thì dòng điện bị triệt tiêu hoàn toàn (I = 0). Sở dĩ như vậy là vì: Electron bị bật ra từ catôt, với vận tốc ban đầu V_omax và động năng ban đầu W_đmax, đã chịu tác dụng của lực điện trường hướng về catôt (do U_h gây ra); lực này ngăn không cho electron tới anôt để gây ra dòng quang điện.

+ Vì vậy Uh được gọi là hiệu điện thế hãm. Trị số của Uh phụ thuộc vào bước sóng A. Như vậy, giữa động năng ban đầu cực đại của electron quang điện và độ lớn của hiệu điện thế hãm có hệ thức:

+ Khi U_AK < U₁ thì cường độ dòng điện luôn giữ giá trị không đổi I = I_bh. Giá trị Ubh dược gọi là cường độ dòng quang điện bão hòa.

Với bước sóng λ giữ nguyên trị số như cũ nhưng tăng cường độ ánh ánh sáng chiếu vào catôt thì thấy cường độ dòng điện bão hòa tỉ lệ thuận với cường độ ánh sáng.

C3. Phát biểu các định luật quang điện.

Trả lời

– Định luật I: Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi ánh sáng kích thích chiếu vào kim loại có bước sóng nhỏ hơn hoặc bằng bước sóng λ_o. Bước sóng λ_o được gọi là giới hạn quang điện của kim loại.

– Định luật II: Đối với mỗi ánh sáng thích hợp (λ ≤ λο) cường độ dòng quang điện bão hòa tỉ lệ thuận với cường độ chùm sóng kích thích.

– Định luật III: Động năng ban đầu cực đại của quang electron không phụ thuộc vào cường độ của chùm sáng kích thích mà chỉ phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng kích thích và bản chất của kim loại, Thuyết điện từ về ánh sáng không thể giải thích được ba định luật về hiện tượng quang điện.

C. GIẢI BÀI TẬP

B1. Nếu chiếu một chùm tia hồng ngoại vào tấm kẽm tích điện âm thì:

A. Tấm kẽm mất dần điện tích dương.

B. Tấm kẽm mất dần điện tích âm.

C. Tấm kẽm trở nên trung hòa điện.

D. Điện tích âm của tấm kẽm không đổi.

Giải

Chọn đáp án B. Nếu chiếu một chùm tia hồng ngoại vào tấm | kẽm tích điện âm, thì tấm kẽm mất dần điện tích âm.

B2. Giới hạn quang điện của mỗi kim loại là:

1. Bước sóng của ánh sáng kích thích chiếu vào kim loại gây ra hiện tượng quang điện.
2. Công thoát của các electron ở bề mặt kim loại đó.
3. Bước sóng giới hạn của ánh sáng kích thích để gây ra hiện tượng quang điện kim loại đó. 
4. Hiệu điện thế hãm.

Giải 

Chọn đáp án C. Giới hạn quang điện của mỗi kim loại là bước sóng giới hạn của ánh sáng kích thích để gây ra hiện tượng quang điện kim loại đó.

B3. Để gây ra hiệu ứng quang điện, bức xạ rọi vào kim loại phải thỏa mãn điều kiện nào sau đây?

1. Tần số lớn hơn tần số nào đó. 
2. Tần số nhỏ hơn tần số nào đó. 
3. Bước sóng nhỏ hơn giới hạn quang điện. 
4. Bước sóng lớn hơn giới hạn quang điện. .

Giải 

Chọn đáp án C. Để gây ra hiệu ứng quang điện, bức xạ rọi vào kim loại phải có bước sóng nhỏ hơn giới hạn quang điện (Định luật quang điện thứ nhất).

B4. Với một bức xạ có bước sóng thích hợp thì cường độ dòng quang điện bão hòa:

1. Triệt tiêu, khi cường độ chùm sáng kích thích nhỏ hơn giá trị giới hạn.
2. Tỉ lệ với bình phương cường độ chùm sáng.
3. Tỉ lệ với căn bậc hai của cường độ chùm sáng. 
4. Tỉ lệ thuận với cường độ chùm sáng.

Giải 

Chọn đáp án D. Với một bức xạ có bước sóng thích hợp thì cường độ dòng quang điện bão hòa tỉ lệ thuận với cường độ chùm sáng (Định luật quang điện thứ hai).

B5. Tính vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện, biết rằng hiệu điện thế hãm bằng 1,8V.

Nguồn website giaibai5s.com