Bài 30. Hiện tượng quang điện. Thuyết lượng tử ánh sáng

Bài 30. Hiện tượng quang điện. Thuyết lượng tử ánh sáng tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập...

THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH

SÁNG

Vào cuối thế kỷ XIX, người ta đã khám phá ra một loạt

sự kiện thực nghiệm làm lung lai nền tảng của Vật lí học cổ điển và là tiền đề cho sự ra đời của Vật lí học hiện đại mà cơ sở lý thyết là Thuyết tương đối và Thuyết lượng tử Hiện tượng quang điện là một

trong những sự kiện nói trên.

I Giả thuyết lượng tử của Plăng

Năm 1900, Plăng đề ra giả thuyết sau đây:

Lượng năng lượng mà mỗi nguyên tử hay

phân tử nhận vào hay tỏa ra trong mỗi lần

hấp thụ hay bức xạ ánh sáng có giá trị

hoàn toàn xác định, và bằng hf; trong đó f

là tần số của ánh sáng, còn h là một hằng

số.

Mác Plăng (1858 – 1947)

h = 6,625.10-34J.s : h»ng sè Plăng

f : tÇn sè cña ¸nh s¸ng (Hz)

: l: lượng tử năng lượng (J)ượng tử năng lượng (J)ng t năng lng t năng lử năng lượng (J)ử năng lượng (J) ượng tử năng lượng (J)ượng tử năng lượng (J)ng (J)ng (J)



hf

  hf

II Lượng tử năng lượng

Lượng năng lượng nói ở trên gọi là lượng tử năng lượng và được kí hiệu

bằng chữ ε:

h gọi là hằng số Plăng và được xác định bằng thực nghiệm:

h =

6,625.10-34 Js

Ví dụ : Lượng tử năng lượng ứng với

ánh sáng tím (λ = 0,4μm)

ε =4,965.10ᶺ-19 J.

III THUYẾT PHÔTÔN ÁNH SÁNG

Định luật 1:

Chùm sáng là một chùm các phôtôn (các lượng tử ánh sáng) Mỗi phôtôn có năng lượng xác định ε = hf (f là tần số của ánh sáng có bước sóng đơn sắc tương ứng) Cường độ của chùm

ánh sáng tỉ lệ với số phôtôn phát ra trong một giây

Giải thích:

• Theo hệ thức Anh – tanh: mỗi phôtôn bị hấp thụ sẽ truyền toàn

bộ năng lượng của nó cho một êlectron Để cho êlectron bứt ra khỏi mặt kim loại phải cung cấp cho nó một công để “thắng” các

liên kết với mạng kim loại Công này gọi là công thoát (A) Vậy

muốn cho hiện tượng quang điện xảy ra thì năng lượng

của phôtôn ánh sáng kích thích phải lớn hơn hoặc bằng công thoát :

Từ đó suy ra :

• Đặt:

• Ta có :λο : gọi là giới hạn quang điện của kim loại dùng làm catôt

Định luật 2:

Phân tử, nguyên

tử, electron…

phát xạ hay hấp

thụ ánh sáng

cũng có nghĩa là

chúng phát xạ

hay hấp thụ

photon

Tỉ lệ

Định luật 3:

Các photon chuyển động với vận tốc c=3.10ᶺ8m/

s

Electron bắn ra khỏi catot có thể có vận tốc khác nhau với các electron trên bề mặt catot, năng lượng hf của photon gồm một phần Wο để bức e khỏi kim loại, một

phần chuyển thành động năng của electron

hf = Wο + ½mv²mv²

 Lượng năng lượng mà mỗi nguyên tử hay phân

tử nhận vào hay phát ra trong mỗi lần hấp thụ hay bức xạ ánh sáng có giá trị hoàn toàn xác định và bằng lượng tử năng lượng hf.

năng lượng gọi là phôtôn.

phôtôn trong ánh sáng kích thích bởi êlectron trong kim loại.

quang điện và công thoát :

hiện tượng quang điện: