Trọng tâm: - Ba định luật quang điện; Thuyết lượng tử và khái niệm photon; công thức Einstein về hiện tượng quang điện; khái niệm lưỡng tính sóng – hạt của ánh sáng.. Kỹ năng: - Vận dụ
Trang 1TIẾT 73: THUYẾT LƯỢNG TỬ VÀ CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN
I MỤC ĐÍCH YÊU CẦU:
A Trọng tâm:
- Ba định luật quang điện; Thuyết lượng tử và khái niệm photon; công thức Einstein về hiện tượng quang điện; khái niệm lưỡng tính sóng – hạt của ánh sáng
B Kỹ năng:
- Vận dụng Thuyết lượng tử để giải thích các định luật quang điện
- Giải các bài toán đơn giản về hiện tượng quang điện (tính giới hạn quang điện, tính công thoát, áp dụng công thức Einstein về hiện tượng quang điện, áp dụng công thức E = hf)
C Phương pháp: Diễn giảng, pháp vấn, gợi mở
II CHUẨN BỊ: Học sinh xem Sgk
III TIẾN HÀNH LÊN LỚP:
A Ổn định:
B Kiểm tra: Trình bày thí nghiệm với tế bào quang điện và nêu những kết quả của
nó?
C Bài mới:
Trang 2I Nhắc lại ở bài hiện tượng quang điện:
1 Để xảy ra được hiện tượng quang điện thì
bước sóng của chùm ánh sáng kích thích phải
có giá trị như thế nào?
(l ánh sáng kích thích l0)
- Với mỗi kim loại khác nhau có giá trị l0 như
thế nào?
(có giá trị l0 là khác nhau)
I CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN: (Học Sgk trang 190-191)
1 Định luật1:
- Với mỗi kim loại dùng làm Katod có một bước sóng giới hạn l0 và gọi là giới hạn quang điện
- Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi l l0
2 I quang điện bảo hòa phụ thuộc đại lượng nào?
(Iqđbh ~ Ichùm ánh sáng kích thích )
2 Định luật 2:
Khi l l0 thì Iqđ bão hòa tỉ lệ I ánh sáng kích thích
3 - Khi bật ra khỏi kim loại, mỗi e- quang điện có
một vận tốc ban đầu v0 năng lượng mà e
-thu được lớn nhất khi nó chuyển động trong
điện trường = ?
- Để e- dừng lại thì điện trường sinh công cản
có giá trị như thế nào? (
2
2 max 0
V m eU
h )
- Mà giá trị của Uh phụ thuộc đại lượng nào?
(bước sóng ánh sáng kích thích) mà bước
sóng ánh sáng kích thích phụ thuộc kim loại
3 Định luật 3:
Động năng ban đầu cực đại của các e- quang điện Eđmax không phụ thuộc vào cường độ chùm ánh sáng kích thích, mà chỉ phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng kích thích và bản chất kim loại làm Katod
Lưu ý: để dòng quang điện triệt tiêu hoàn toàn
thì công cản của điện trường = động năng ban đầu cực đại của các e- quang điện Vậy:
Trang 3làm Katod)=> Uh phụ thuộc vào l ánh sáng kích
thích và bản chất kim loại làm Katod)
2
.
max 0
V m eU
h
II Nếu dùng tính chất sóng của ánh sáng để
giải thích các định luật quang điện thì: khi
ánh sáng chiếu vào Katod thì “điện trường
biến thiên của sóng ánh sáng” sẽ làm cho các
e- dao động mạnh Nếu I ánh sáng kích thích lớn thì
điện trường đó càng mạnh e- dao động
mạnh bật ra khỏi kim loại dòng quang
điện => bất kỳ ánh sáng nào cũng gây ra được
hiện tượng quang điện, miễn là I ánh sáng kích thích
lớn => định luật 1 bị mâu thuẫn vì vậy,
Plank đưa ra “Thuyết lượng tử”
* Ví dụ: l ánh sáng tím = 0,4 10-6m, thì lượng tử
của nó là: E = hf = h
C
= 4,965.10-19J
Vậy: - Mỗi lượng tử (E = hf) là rất nhỏ nhưng
với một chùm ánh sáng (dù I ánh sáng yếu) lại
chứa một lượng rất lớn các lượng tử) => do
đó, ta thấy ánh sáng là liên tục
II THUYẾT LƯỢNG TỬ:
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 phần, riêng biệt, đứt quãng Mỗi phần đó mang một năng lượng hoàn toàn xác định, có độ lớn E = hf
Với: f: tần số của ánh sáng mà nó phát ra
(f =
C
=
8 10 3
)
h: hằng số Plank (h = 6,625.10-34 J.s)
- Mỗi phần đó (E = hf = h
C ) là một lượng tử
ánh sáng hay là 1 photon
Trang 4- Khi truyền đi, thì các lượng tử không bị thay
đổi, không phụ thuộc khoảng cách (kể cả các
ngôi sao ở rất xa)
III Vậy, theo Thuyết lượng tử thì chùm ánh
sáng chính là một chùm photon (chùm hạt
ánh sáng) Dựa vào đó Einstein cho rằng khi
một photon tới kim loại, nó truyền năng
lượng E = hf cho e- và làm bứt ra e- đó
ĐL1: để e- bị bứt ra thì: năng lượng mà e- hấp
thụ E = hf phải như thế nào với công A mà e
-thoát ra?
ĐL2: dòng quang điện là dòng chuyển dời
III GIẢI THÍCH CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN:
1 Giải thích định luật 1:
Đối với mỗi kim loại làm Katod khi hấp thụ một photon có năng lượng E = hf thì có 1 e -quang điện bị bứt ra => thì năng lượng hấp thụ >> công A để bứt e - ra khỏi kim loại (A: công thoát) Nghĩa là:
hf >> A => h
C
>> A => h
A
C
>> l
Đặt: l 0 =
A
hc
, Vậy: l 0 >> l
2 Giải thích định luật 2:
- I qđbh ~ số e - bật ra khỏi Katod
- Số e - bật ra khỏi Katod trong 1 đơn vị tn ~
(*)
Trang 5của e- I qđbh như thế nào với số e- bật ra
khỏi Katod? (~)
Mà để bứt ra được 1 e- thì phải hấp thụ được
một photon trong 1 đơn vị thời gian; số e
-được bứt ra như thế nào số photon chiếu tới?
(~)
+ Số photon như thế nào với Ichùm ánh sáng? (~)
=> Kết luận: Iqđbh như thế nào Iá s kích thích ? (~)
ĐL3: năng lượng photon E = hf truyền cho e
-có 2 tác dụng:
- sinh công thoát A để tách e
Truyền động năng cho e-: Eđmax
=> E = ?
số photon đến Katod trong khoảng thời gian đó
- Số photon đến Katod ~ với cường độ chùm ánh sáng
=> I qđbh ~ cường độ chùm ánh sáng kích thích
3 Giải thích định luật 3:
Khi kim loại Katod hấp thụ hoàn toàn photon chiếu tới, mỗi photon hấp thụ sẽ
E = hf cho một e - Năng lượng hấp thụ này
có 2 tác dụng:
- Sinh công A (công thoát) để tách e - ra khỏi kim loại
- Truyền cho e - động năng ban đầu cực đại:
E đmax Vậy: E = A + E đmax => E đmax = E – A
Hay: E đmax =
hc
- A =
hc
-
hc
Trang 6Công thức (*) gọi là công thức Einstein
IV Ta biết ánh sáng có tính chất là sóng điện
từ được thể hiện bởi hiện tượng giao thoa, tán
sắc…
Để giải thích được hiện tượng quang điện thì
ánh sáng lại có tính hạt
=> Ánh sáng vừa có tính sóng, vừa có tính
hạt
IV LƯỠNG TÍNH SÓNG – HẠT CỦA ÁNH SÁNG:
Ánh sáng trong hiện tượng:
- giao thoa: ánh sáng có tính chất sóng
- quang điện ánh sáng có tính chất hạt Vậy: ánh sáng có lưỡng tính sóng – hạt
D Củng cố: Nhắc lại: - Nội dung và giải thích 3 định luật quang điện
- Nội dung của thuyết lượng tử
E Dặn dò: - BTVN 3, 4, 5 Sgk trang 195
- Chuẩn bị tiết sau “Bài tập”