|
A. KIẾN THỨC CẦN NẮM VỮNG Thuyết lượng tử do Plăng (người Đức) đề xướng năm 1900. 1. Nội dung – Những nguyên tử hay phân tử vật chất không hấp thụ hay bức xạ ánh sáng một cách liên tục, mà thành từng riêng biệt, đứt quãng. Mỗi phần đó mang một năng lượng hoàn toàn xác định, có độ lớn là $ = hf, trong đó f là tần số ánh sáng, h là hằng số lăng (h = 6,265.10-34Js). Mỗi phần đó gọi là một lượng tử năng lượng. – Chùm ánh sáng được coi như một chùm hạt, mỗi hạt được gọi là một phôtôn…, mang một lượng tử năng lượng các phôtôn chuyển động với vận tốc bằng vận tốc ánh sáng. Khi ánh sáng truyền đi, các phôtôn không bị thay đổi, không phụ thuộc vào khoảng cách tới nguồn sáng. – Với ánh sáng có tần số đã cho, cường độ chùm ánh sáng tỉ lệ với số phôtôn trong chùm.
Theo Anhxtanh, trong hiện tượng quang điện có sự hấp thụ hoàn toàn phôtôn chiếu tới. Mỗi phôtôn bị hấp thụ sẽ truyền hoàn toàn năng lượng của nó cho electron. Đối với các electron nằm ngay trên bề mặt kim loại, năng lượng này được dùng vào hai việc: – Cung cấp cho electron một công A để nó thắng được các lực liên kết trong tinh thể và thoát ra ngoài kim loại. Công này gọi là công thoát electron. – Cung cấp cho electron một động năng ban đầu. So với động năng ban đầu mà các electron nằm sâu bên trong thu được, thì động năng ban đầu này là cực đại
3. Giải thích các định luật quang điện bằng thuyết lượng tử ánh sáng * Giải thích định luật quang điện thứ nhất .
* Giải thích định luật quang điện thứ hai Với λ ≤ λo nếu cường độ chùm sáng kích thích càng lớn thì trong một đơn vị thời gian: số phôtôn đến đập vào mặt catốt càng nhiều, số electron quang điện bị bật ra cũng càng nhiều. Dòng quang điện bão hòa là dòng các electron: * Giải thích định luật quang điện thứ ba Từ công thức Anhxtanh về hiện tượng quang điện:
Ta thấy: động năng ban đầu cực đại của electron quang điện chỉ phụ thuộc vào tần số f (hay bước sóng λ) của ánh sáng kích thích và công thoát A (A phụ thuộc bản chất kim loại). 4. Lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng – Ánh sáng nhìn thấy cũng như các tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia Rơnghen, đều là các sóng điện từ có bước sóng khác nhau. Chúng đều có cùng bản chất điện từ. – Ánh sáng lại có tính chất hạt (tính chất lượng tử). Vậy: ánh sáng có lưỡng tính sóng hạt |
, do số electron (n) bức ra lớn nên cường độ dòng quang điện bão hòa cũng lớn.
Nguồn website giaibai5s.com
- KIẾN THỨC CẦN NẮM VỮNG
Thuyết lượng tử do Plăng (người Đức) đề xướng năm 1900. 1. Nội dung
– Những nguyên tử hay phân tử vật chất không hấp thụ hay bức xạ ánh sáng một cách liên tục, mà thành từng riêng biệt, đứt quãng. Mỗi phần đó mang một năng lượng hoàn toàn xác định, có độ lớn là $ = hf, trong đó f là tần số ánh sáng, h là hằng số lăng (h = 6,265.10-34Js). Mỗi phần đó gọi là một lượng tử năng lượng.
– Chùm ánh sáng được coi như một chùm hạt, mỗi hạt được gọi là một phôtôn…, mang một lượng tử năng lượng các phôtôn chuyển động với vận tốc bằng vận tốc ánh sáng. Khi ánh sáng truyền đi, các phôtôn không bị thay đổi, không phụ thuộc vào khoảng cách tới nguồn sáng.
– Với ánh sáng có tần số đã cho, cường độ chùm ánh sáng tỉ lệ với số phôtôn trong chùm.
- Công thức Anhxtanh về hiện tượng quang điện
Theo Anhxtanh, trong hiện tượng quang điện có sự hấp thụ hoàn toàn phôtôn chiếu tới. Mỗi phôtôn bị hấp thụ sẽ truyền hoàn toàn năng lượng của nó cho electron. Đối với các electron nằm ngay trên bề mặt kim loại, năng lượng này được dùng vào hai việc:
– Cung cấp cho electron một công A để nó thắng được các lực liên kết trong tinh thể và thoát ra ngoài kim loại. Công này gọi là công thoát electron.
– Cung cấp cho electron một động năng ban đầu. So với động năng ban đầu mà các electron nằm sâu bên trong thu được, thì động năng ban đầu này là cực đại (;mv.max ).
Công thức: hf = A + mvn
- Giải thích các định luật quang điện bằng thuyết lượng tử ánh sáng
* Giải thích định luật quang điện thứ nhất .
Từ công thức Anhxtanh: hf = A +
> 0 nên để xảy ra hiện tượng quang điện, phôtôn của ánh sáng kích thích phải có năng lượng lớn hơn hoặc bằng công thoát A: 8 = hf > A hay h = > A.
Omax
Omax
|
–
.-
V
Omay.
m2
Omax
…
Suy ra 1 h hay
, với a = c.
* Giải thích định luật quang điện thứ hai
|Với A < A nếu cường độ chùm sáng kích thích càng lớn thì trong một đơn vị thời gian: số phôtôn đến đập vào mặt catốt càng nhiều, số electron quang điện bị bật ra cũng càng nhiều. Dòng quang điện bão hòa là dòng các electron: Ibh = = do số electron (n) bức ra lớn nên
ne
.
max •
cường độ dòng quang điện bão hòa cũng lớn.
* Giải thích định luật quang điện thứ ba Từ công thức Anhxtanh về hiện tượng quang điện:
hf = A + -mvớmax Ta thấy: động năng ban đầu cực đại của electron quang điện chỉ phụ thuộc vào tần số f (hay bước sóng 1) của ánh sáng kích thích và công thoát A (A phụ thuộc bản chất kim loại).
- Lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng
– Ánh sáng nhìn thấy cũng như các tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia Rơnghen, đều là các sóng điện từ có bước sóng khác nhau. Chúng đều có cùng bản chất điện từ.
– Ánh sáng lại có tính chất hạt (tính chất lượng tử).
Vậy: ánh sáng có lưỡng tính sóng hạt. B. TRẢ LỜI CÂU HỎI | C1. Trình bày nội dung của thuyết lượng tử ánh sáng.
Trả lời Ánh sáng là dòng các photon (hạt lượng tử ánh sáng). Mỗi hạt photon của một ánh sáng đơn sắc có năng lượng e = hp = h và có
động lượng P = mc =., không có khối lượng nghỉ Mo, luôn luôn chuyển động với vận tốc ánh sáng. Cường độ của chùm tia sáng tỉ lệ với số photon trong đó. Vật chất bức xạ hay hấp thụ ánh sáng một cách gián đoạn từng photon một.
| C2. Giải thích các định luật quang điện bằng thuyết lượng tử ánh sáng.
Trả lời | Công thức Einstein về hiện tượng quang điện giải thích định luật III): Khi kim loại hấp thụ một photon thì có thể có một quang electron bật ra. Đối với các electron ở mặt ngoài của kim loại thì năng lượng $ = hf của photon có một phần để sinh công thoát A tách electron ra
khỏi kim loại, phần còn lại biến thành động năng ban đầu (và cũng là động năng cực đại) của electron.
&= hf =A+mv
A
. Vậy vận tốc ban đầu về của electron của quang electron phụ thuộc vào tần số f (hay bước sóng 4 ) và bản chất của kim loại mà không phụ thuộc vào cường độ sáng.
– Giải thích định luật I: Đối với mỗi kim loại, điều kiện để có hiện tượng quang điện là:
€ <A = hf = he < A hay a che | Đặt Ao = thì A < a . Ao chính là giới hạn quang điện có giá trị chỉ phụ thuộc vào bản chất kim loại
– Giải thích định luật II:
Số quang electron thoát ra từ catột tỉ lệ với số photon hấp thụ số photon này lại tỉ lệ với cường độ sáng. Vậy cường độ dòng quang điện bão hòa tỉ lệ với cường độ ánh sáng tới. Vậy thuyết photon đã giải thích hoàn toàn các định luật quang điện. | C3. Thế nào là lưỡng tính sóng – hạt của ánh sáng?
Trả lời Từ hiện tượng giao thoa ánh sáng, nhiễu xạ ánh sáng người ta nhận thấy ánh sáng có tính chất sóng. Mặt khác, từ hiện tượng quang điện người ta nhận thấy ánh sáng lại có tính chất hạt. Do đó ánh sáng vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạt nên ta bảo ánh sáng có lưỡng tính sóng – hạt. C. GIẢI BÀI TẬP
B1. Theo thuyết lượng tử của Planck thì năng lượng của: A. Mọi electron B. Mọi nguyên tử C. Phần tử mọi chất D. Một chùm sáng đơn sắc phải luôn luôn bằng một số nguyên lần lượng tử năng lượng.
Giải | Chọn đáp án D. Theo thuyết lượng tử của Planck thì năng lượng của một chùm sáng đơn sắc phải luôn luôn bằng một số nguyên lần lượng tử năng lượng.
B2. Theo thuyết photon của Anh-xtanh, thì năng lượng:
- Của mọi photon đều bằng nhau.
- Của một photon bằng một lượng tử năng lượng. C. Giảm dần, khi photon càng rời xa nguồn. D. Của photon không phụ thuộc vào bước sóng.
Giải Chọn đáp án B. Theo thuyết photon của Anh-xtanh, thì năng lượng của một photon bằng một lượng tử năng lượng.
B3. Công thức Anh-xtanh về hiện tượng quang điện là: A. hf ==mv+A
- hf = -mvómar + A
Omar
- h- movấma + Ag.
- hehemu
Omax
Giải Chọn đáp án B. f = m. +A
B4. Chiếu một chùm ánh sáng có bước sóng 400mm vào catốt bằng natri của một tế bào quang điện. Biết giới hạn quang điện của natri là 0,50 4m, hãy tính vận tốc ban đầu cực đại của các electron quang điện.
Giải Ta có: A = 400mm = 4.10.10°m = 4.10m Giới hạn quang điện của natri là: A) = 0,5um =5.10m Áp dụng công thức Einstein, ta có: hf = “+”mv Động năng ban đầu của quang electron là:
max
Omax
= 6,625.10-2.3.10*1810″)=0.9937.10″(1)
( 4 5 Vận tốc ban đầu của quang electron là:
2P _ 2.0,9937.10″ 10.2183.1012 – 4.673.10% m/s Vomax =
V m V 9,1.10-31 | B5. Chiếu vào catốt của một tế bào quang điện một chùm sáng có bước sóng 0,330mm. Biết rằng để triệt tiêu dùng quang điện phải đặt một hiệu điện thế hãm bằng 1,38V giữa anôt và catốt. Hãy xác định công thoát electron khỏi kim loại và giới hạn quang điện của kim loại làm catôt.
max
2
Giải Áp dụng hệ thức Einstein ta có:
=hf =A+mm Công thức của quang electron là:
6,625.10-34.3.108 A = hf –my- -e.Un =
= 60,2272.10-20 – 22,08.10-20 = 38,1472.10-20 (1) = 3,81.10′ (1) Giới hạn quang điện của kim loại là catôt là:
a hc – 6,625.10**.3.10o = 5,2165.10-?m=0,52um.. ” A 3,81.10-19
max Sh.
max
-1,6.10-19138
0,33.10-6