chương VI. Lượng tử ánh sáng

*Học sinh tiếp thu và ghi nhận kiến thức; *Học sinh thảo luận theo nhóm, rút ra định nghĩa hiệntượng quang điện: Hiện tượng ánh sáng làm bật các êlectron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiệ

CHƯƠNG VI LƯỢNG TỬ ẢNH SÁNG

THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG

A MỤC TIÊU

1 Kiến thức: Trình bày được thí nghiệm Héc về hiện tượng quang điện và nêu được định nghĩa hiện

tượng quang điện; Phát biểu được định luật về giới hạn quang điện, Phát biểu được giả thuyết Plăng và viếtđược biểu thức về lượng tử năng lượng, phát biểu được thuyết lượng tử ánh sáng và nêu được những đặc điểmcủa phôtôn

2 Kĩ năng: Vận dụng được thuyết phôtôn để giải thích định luật về giới hạn quang điện; Nêu được

lưỡng tính sóng - hạt của ánh sáng

3 Thái độ:

B CHUẨN BỊ

1 Giáo viên:

- Bộ thí nghiệm về hiện tượng quang điện (nếu có)

- Một số mẫu chuyện vui về sự ra đời của thuyết lượng tử như thái độ của các nhà khoa học thời bấy giờtrước ý kiến có tính chất táo bạo của Plăng về sự gián đoạn của năng lượng

2 Học sinh:

C HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC

Hoạt động 1 ( phút): Kiểm tra bài cũ , điều kiện xuất phát - Đề xuất vấn đề:

*Thí nghiệm nào có chứng tỏ ánh sáng có tính chất

sóng?

*Vậy ánh sáng còn có tính chất nào nữa không? Vì

sao ánh sáng lại là đối tượng để khoa học luôn tìm tòi

và khám phá?

*Giáo viên nêu mục tiêu tiết học

*Học sinh làm việc cá nhân, tái hiện lại kiến thức đểtrả lời câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên

*Học sinh suy nghĩ và dự đoán

*Học sinh thảo luận theo nhóm, trả lời câu hỏi theoyêu cầu của giáo viên;

*Học sinh nhận thức vấn đề cần nghiên cứu

Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu hiện tượng quang điện

*Giáo viên giới thiệu thí nghiệm Hertz

- Minh hoạ thí nghiệm của Héc (1887)

*Giáo viên tiến hành thí nghiệm, yêu cầu học sinh

quan sát và nhận xét kết quả thu được

- Góc lệch tĩnh điện kế giảm → chứng tỏ điều gì?

- Không những với Zn mà còn xảy ra với nhiều kim

loại khác

- Nếu làm thí nghiệm với tấm Zn tích điện dương →

kim tĩnh điện kế sẽ không bị lệch → Tại sao?

*Giáo viên nhấn mạnh: Khi chiếu chùm ánh sáng đến

mặt của kim loại thì các electron ở bề mặt bật ra, hiện

tượng đó đươc gọi là hiện tượng quang điện

*Vậy, hiện tượng quang điện là hiện tượng như thế

nào?

*Giáo viên tiếp tục tiến hành thí nghiệm sử dụng tấm

*Học sinh nắm được dụng cụ thí nghiệm và sơ đồ thínghiệm Hertz;

- Tấm kẽm mất bớt điện tích âm → các êlectron bị bậtkhỏi tấm Zn

- Hiện tượng vẫn xảy ra, nhưng e bị bật ra bị tấm Znhút lại ngay → điện tích tấm Zn không bị thay đổi

- HS trao đổi để trả lời

- Thuỷ tinh hấp thụ rất mạnh tia tử ngoại → còn lạiánh sáng nhìn thấy→ tia tử ngoại có khả năng gây rahiện tượng quang điện ở kẽm Còn ánh sáng nhìn thấyđược thì không

*Học sinh tiếp thu và ghi nhận kiến thức;

*Học sinh thảo luận theo nhóm, rút ra định nghĩa hiệntượng quang điện:

Hiện tượng ánh sáng làm bật các êlectron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện (ngoài).

*Học sinh thảo luận theo nhóm, trả lời câu hỏi theoyêu cầu của giáo viên;

*Câu trả lời đúng:

Zn-

-

-kim loai chắn ánh sáng hồ quang, yêu cầu học sinh

thảo luận theo nhóm, cho biết tác dụng của tấm thủy

tinh;

*Giáo viên yêu cầu học sinh quan sát thí nghiệm và

nhận xét kết quả;

Nếu trên đường đi của ánh sáng hồ quang đặt một

tấm thuỷ tinh dày → hiện tượng không xảy ra →

Hiện tượng quang điện không xảy ra

Hoạt động 3 ( phút): Tìm hiểu định luật về giới hạn quang điện.

*Giáo viên thông báo: thí nghiệm khi lọc lấy một

ánh sáng đơn sắc rồi chiếu vào mặt tấm kim loại Ta

thấy với mỗi kim loại, ánh sáng chiếu vào nó (ánh

sáng kích thích) phải thoả mãn λ ≤ λ0 thì hiện tượng

mới xảy ra

*Giáo viên dẫn dắt học sinh định luật quang điện thứ

nhất, hay còn gọi là định luật về giới hạn đỏ của

quang điện

*Tại sao không thể dùng thuyết sóng ánh sáng để giải

thích kết quả của hiện tượng quang điện?

*Giáo viên yêu cầu học sinh thảo luận theo nhóm, trả

lời câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên;

*Giáo viên nhấn mạnh: Khi sóng điện tích lan truyền

đến kim loại thì điện trường trong sóng sẽ làm cho

êlectron trong kim loại dao động Nếu E lớn (cường

độ ánh sáng kích thích đủ mạnh) → êlectron bị bật ra,

bất kể sóng điện từ có λ bao nhiêu

*Học sinh tiếp thu và ghi nhận kết quả thí nghiệm và

từ đó ghi nhận định luật về giới hạn quang điện

*Học sinh ghi nhận nội dung định luật về giới hạnquang điện:

Đối với mỗi kim loại, ánh sáng kích thích phải có bước sóng λ ngắn hơn hay bằng giới hạn quang điện

λ0 của kim loại đó, mới gây ra được hiện tượng quang điện.

*Học sinh ghi nhận: Giới hạn quang điện của mỗikim loại là đặc trưng riêng cho kim loại đó

*Học sinh thảo luận theo nhóm trả lời được câu hỏitheo yêu cầu của giáo viên: Vì sao thuyết sóng điện từ

về ánh sáng không giải thích được

*Học sinh thảo luận, trả lời câu hỏi theo yêu cầu củagiáo viên: Cần có một mô hình mới (giả thiết mới) đểgiải thích kết quả

=> Tiếp nhận phương pháp: Xây dựng giả thiết vềlượng tử ánh sáng

Hoạt động 4 ( phút): Tìm hiểu thuyết lượng tử ánh sáng

*Giáo viên nhấn mạnh: Khi nghiên cứu bằng thực

nghiệm quang phổ của nguồn sáng → kết quả thu

được không thể giải thích bằng các lí thuyết cổ điển

→ Plăng cho rằng vấn đề mấu chốt nằm ở quan niệm

không đúng về sự trao đổi năng lượng giữa các

nguyên tử và phân tử Từ đó Planck đưa ra một giả

thiết về sự trao đổi năng lượng của vật chất

*Giáo viên trình tự dẫn dắt học sinh nắm các nội

dung của giả thiết về lượng tử năng lượng;

*Giáo viên giải thích, để học sinh nắm được thế nào

là liên tục, thế nào là riêng biệt, gián đoạn;

- Giả thuyết của Plăng được thực nghiệm xác nhận là

đúng

*Giáo viên nhấn mạnh: Lượng năng lượng mà mỗi

lần một nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ

gọi là lượng tử năng lượng (ε)

*Giáo viên yêu cầu học sinh đọc sách giáo khoa, từ

đó nêu những nội dung của thuyết lượng tử

*Giáo viên nhấn mạnh: Dựa trên giả thuyết của

Plăng để giải thích các định luật quang điện, Einstein

đã đề ra thuyết lượng tử ánh sáng hay thuyết phôtôn

* Học sinh tiếp thu và ghi nhận những khó khăn khigiải thích các kết quả nghiên cứu thực nghiệm → điđến giả thuyết Plăng

*Học sinh tiếp nhận giả thuyết Planck về lượng tửnăng lượng: Lượng năng lượng mà mỗi lần mộtnguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trịhoàn toàn xác định và hằng hf; trong đó f là tần sốcủa ánh sáng bị hấp thụ hay phát ra; còn h là mộthằng số

*Học sinh nắm được, năng lượng mà nguyên tử hayphân tử vật chất hấp thụ hay bức xạ là gián đoạn;

*Học sinh nắm được, lượng năng lượng mà ngyên tửhay phân tử vật chất hấp thụ hay bức xạ là xác định

và được gọi là lượng tử năng lượng

hf

ε =

h gọi là hằng số Plăng: h = 6,625.10-34J.s

- HS ghi nhận tính đúng đắn của giả thuyết

*Học sinh tiếp thu và ghi nhận thuyết lượng tử ánhsáng:

a Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn

b Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các phôtôn

*Giáo viên phân tích và diễn giảng để học sinh nắm

bắt được nội dung:

+Tại sao photon chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển

động Không có phôtôn đứng yên

*Giáo viên nhấn mạnh: Anh-xtanh cho rằng hiện

tượng quang điện xảy ra do có sự hấp thụ phôtôn của

ánh sáng kích thích bởi êlectron trong kim loại

*Để êlectron bức ra khỏi kim loại thì năng lượng này

phải như thế nào?

*Giáo viên yêu cầu học sinh thảo luận theo nhóm, trả

lời câu hỏi;

*Giáo viên nhấn mạnh: năng lượng mà photon cung

cấp tối thiểu phải bằng công thắng lực liên kết (công

thoát);

*Giáo viên dẫn dắt học sinh giải thích được kết quả

của định luật về giới hạn đỏ của quang điện;

đều giống nhau, mỗi phôtôn mang năng lượng bằng hf

c Phôtôn bay với tốc độ c = 3.108m/s dọc theo các tia sáng

d Mỗi lần một nguyên tử hay phân tử phát xạ hay hấp thụ ánh sáng thì chúng phát ra hay hấp thụ một phôtôn

*Học sinh làm việc theo nhóm, trả lời câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên:

*năng lượng photon cung cấp dùng để phá vỡ liên kết của electron, do vậy năng lượng mà photon đập tới mặt kim loại phải lớn hơn hoặc bằng công thoát để phá vỡ liên kết của electron;

*Từ đó suy ra:Đ ể hiện tượng quang điện xảy ra:

hf ≥ A hay h c A

λ ≥ → hc

A

Đặt 0 hc

A

λ = → λ ≤ λ0

Hoạt động 5 ( phút): Tìm hiểu về lưỡng tính sóng - hạt của ánh sáng

*Giáo viên yêu cầu học sinh nêu hiện tượng chứng tỏ

ánh sáng có tính chất sóng;

*Giáo viên nhấn mạnh: Hiện tượng quang điện chứng

tỏ ánh sáng có tính chất hạt

*Vậy ánh sáng có tính chất gì?

*Giáo viên nhấn mạnh: Một số hiện tượng chứng tỏ

ánh sáng có tính chất sóng, một số hiện tượng chứng

tỏ ánh sáng có tính chất hạt vậy ánh sáng đồng thời

có đầy đủ hai tính chất trên, tuỳ từng hiện tượng mà

tính chất được biểu hiện

=>Yêu cầu học sinh kết luận về lưỡng tính sóng –

hạtj

*Giáo viên nhấn mạnh: Dù tính chất nào của ánh sáng

thể hiện ra thì ánh sáng vẫn có bản chất là sóng điện

từ

*Học sinh tái hiện lại kiến thức trả lời câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên:

Hiện tượng giao thoa ánh sáng chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng;

*Học sinh tiếp thu và ghi nhận kiến thức

*Học sinh tiếp nhận kiến thức

*Học sinh thảo luận theo nhóm để trả lời câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên:

Ánh sáng có đầy đủ hai tính chất, một số hiện tượng vật lí thì ánh sáng thể hiện tính chất sóng, một số hiện tượng vật lí thì ánh sáng biểu hiện tính chất hạt

*Học sinh tiếp thu và ghi nhận kiến thức

Hoạt động 6 ( phút): Củng cố bài học và định hướng nhiệm vụ học tập tiếp theo.

*Giáo viên yêu cầu học sinh nêu những nội dung

chính của bài học;

*Giáo viên yêu cầu học sinh về nhà làm các bài tập

sách giáo khoa và sách bài tập để chuẩn bị cho tiết

học sau

*Học sinh làm việc cá nhân, hệ thống hoá các kiến thức trọng tâm của bài học

*Học sinh tiếp thu và ghi nhận nhiệm vụ học tập theo yêu cầu của giáo viên

IV RÚT KINH NGHIỆM

Tiết 79: BÀI TẬP VỀ HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN

A MỤC TIÊU BÀI DẠY:

1 Kiến thức: Học sinh khắc sâu kiến thức cơ bản về hiện tượng quang điện, định luật về giới hạn quang

điện, thuyết lượng tử ánh sáng; và lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng

2 Kĩ năng: Học sinh vận dụng định luật về giới hạn quang điện để giải một số bài toán về bước sóng

ánh sáng kích thích, giới hạn quang điện, năng lượng photon…

3 Thái độ: Giáo dục học sinh biết tìm tòi khám phá các kiến thức và phương pháp giải các bài toán của

vật lí học hiện đại

B CHUẨN BỊ CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH:

1.Giáo viên: Bài tập có chọn lọc và phương pháp giải;

2 Học sinh: Giải trước các bài tập theo yêu cầu của giáo viên.

C CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC.

Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ, điều kiện xuất phát - Đề xuất vấn đề.

*Giáo viên đưa ra hệ thống câu hỏi kiểm tra bài cũ:

1 Nêu định nghĩa hiện tượng quang điện, và điều

kiện để xảy ra hiện tượng quang điện

2 Trình bày những nội dung cơ bản của thuyết lượng

tử năng lượng của Planck và thuyết lượng tử ánh sáng

của Einstein

*Giáo viên nhận xét và cho điểm

*Giáo viên đặt vấn đề, nêu mục tiêu tiết học

*Học sinh làm việc cá nhân, tái hiện lại kiến thức mộtcách có hệ thống để trả lời các câu hỏi theo yêu cầucủa giáo viên;

*Học sinh lắng nghe, tiếp thu và nhận thức vấn đề cầnnghiên cứu

Hoạt động 2: Giải một số bài tập trắc nghiệm

*Giáo viên phát phiếu học tập cho học sinh;

*Giáo viên yêu cầu học sinh làm việc theo nhóm, tìm

đáp án đúng

*Giáo viên yêu cầu đại diện các nhóm trình bày kết

quả thảo luận;

*Cho học sinh nhận xét, bổ sung

*Đại diện các nhóm lên nhận phiếu học tập từ giáoviên;

*Học sinh làm việc theo nhóm, thảo luận và tìmphương pháp giải các bài tập trắc nghiệm để chọn đáp

B Bước sóng của riêng kim loại đó

C Bước sóng giới hạn của ánh sáng kích thích đối với kim loại đó

D Công thoát của các êlectrôn ở bề mặt kim loại đó

Câu 2 Chọn câu đúng

A Đối với mỗi kim loại dùng catôt, ánh sáng kích thích phải có bước sóng nhỏ hơn trị số λ0 nào

đó thì mới gây ra hiện tượng quang điện

B Khi hiện tượng quang điện xảy ra cường độ dòng quang điện bão hòa tỷ lệ thuận với cường

độ chùm sáng chiếu vào catôt

C Hiệu điện thế giữa anôt và catôt bằng không vẫn có dòng quang điện

D A, B, C đúng

Câu 3 Công thoát của một kim loại là:

A Năng lượng tối thiểu để iôn hóa nguyên tử kim loại đó

B Công cần thiết để đưa 1 êlectrôn ngoại biên từ quỹ đạo của nó ra tận vô cực

C Năng lượng của phôtôn cung cấp cho nguyên tử kim loại

D A, B đúng

Câu 4 Chọn câu sai:

A Các định luật quang điện hoàn toàn phù hợp với tính chất sóng của ánh sáng

B Thuyết lượng tử do Plăng đề xướng.

C Einstein cho rằng ánh sáng gồm những hạt riêng biệt gọi là phôtôn

D Mỗi phôntôn bị hấp thụ sẽ truyền toàn bộ năng lượng của nó cho 1 êlectrôn

Câu 5: Chiếu bức xạ có bứơc sóng λ=0.18µm vào catốt một tế bào quang điện Kim loại dùng làm

1,6.10-19J Công thoát electron khỏi catốt của tế bào có giá trị nào sau đây:

Câu 6: Kim loại làm catốt một tế bào quang điện có công thoát electron là A0 = 2,2Ev Chiếu vào

tế bào quang điện bức xạ λ= 0,44µmcho h = 6,625.10-34 kg Giới hạn quang điện của kim loại làm

catốt thoả mãn giá trị nào sau đây:

Hoạt động 3: Giải một số bài toán định lượng

*Giáo viên cho học sinh chép đề bài tập 1;

*Giáo yêu cầu học sinh làm việc theo nhóm, thảo luận

và tìm phương pháp giải

*Giáo viên định hướng:

1eV = 1,6.10-19J;

A,h,c => λ =?

*Giáo viên nhận xét và bổ sung;

Giáo viên cho học sinh chép đề bài tập 2;

*Giáo yêu cầu học sinh làm việc theo nhóm, thảo luận

và tìm phương pháp giải

*Giáo viên định hướng:

1eV = 1,6.10-19J;

λο, h,c => A=?

*Giáo viên nhận xét và bổ sung;

*Giáo viên khắc sâu phương pháp

*Giáo viên cho học sinh chép đề bài tập 2;

*Giáo viên yêu cầu học sinh làm việc cá nhận, giải và

tìm kết quả theo yêu cầu của bài toán;

*Giáo viên gọi hai học sinh lên bảng giả

*Giáo viên nhận xét và bổ sung

* Học sinh chép để bài tập 1: Để tách một electron ra khỏi mạng kim loại cần một năng lượng 2,5eV Tìm giới hạn quang điện của kim loại này.

*Học sinh làm việc theo nhóm, theo định hướng củagiáo viên;

*Đại diện nhóm lên trình bày kết quả thảo luận;

*Học sinh chép đề bài tập 2 theo yêu cầu của giáo

viên: Thí nghiệm với tế bào quang điện, dòng điện chỉ sinh ra khi ánh sáng chiếu tới nó có bước sóng nhỏ hơn 0,45µm Tính công thoát của kim loại (ra đơn vị eV).

*Học sinh làm việc theo nhóm theo yêu cầu và địnhhướng của giáo viên;

*Đại diện các nhóm lên trình bày kết quả theo yêu cầucủa iáo viên

*Học sinh chép đề bài tập 3: Giới hạn quang điện củakẽm là 0,36µm, công thoát của kẽm kém hơn củaNatri 1,4 lần Tìm giới hạn của Natri

*Học sinh làm việc theo nhóm, theo định hướng củagiáo viên;

*Đại diện nhóm lên trình bày kết quả;

*Học sinh nhận xét, bổ sung

Hoạt động 4: Củng cố bài học và định hướng nhiệm vụ học tập tiếp theo.

*Giáo viên yêu cầu học sinh nêu lại các công thức liên

quan trong tiết bài tập

*Giáo viên khắc sâu phương pháp giải các dạng toán

thường gặp;

*Giáo viên yêu cầu học sinh về nhà chuẩn bị nội dung

cho tiết học sau

*Học sinh hệ thống hóa kiến thức để trả lời các câu hỏitheo yêu cầu của giáo viên;

*Học sinh làm việc cá nhân, ghi nhận phương pháp;

*Học sinh làm việc cá nhân, ghi nhận nhiệm vụ học tậptheo yêu cầu của giáo viên

Tiết: 80 HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG

A MỤC TIÊU

1 Kiến thức:

- Trả lời được các câu hỏi: Tính quang dẫn là gì? - Nêu được định nghĩa về hiện tượng quang điện trong

và vận dụng để giải thích được hiện tượng quang dẫn; Trình bày được định nghĩa, cấu tạo và chuyển vận của cácquang điện trở và pin quang điện

2 Kĩ năng: Học sinh phân biệt được hiện tượng quang điện trong và hiện tượng quang điện ngoài, giải thích

sự tạo thành dòng điện bên trong bán dẫn

3 Thái độ:

B CHUẨN BỊ

1 Giáo viên:

- Thí nghiệm về dùng pin quang điện để chạy một động cơ nhỏ (nếu có)

- Máy tính bỏ túi chạy bằng pin quang điện

2 Học sinh:

C HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC

Hoạt động 1 ( phút): Kiểm tra bài cũ.

*Giáo viên đưa ra hệ thống câu hỏi kiểm tra bài

cũ:

1.Trình bày định nghĩa hiện tượng quang điện?

2.Phát biểu định luật về giới hạn quang điện và

dùng thuyết lượng tử ánh sáng để giải thích định

luật

*Giáo viên nhận xét và cho điểm

*Giáo viên đặt vấn đề, nêu mục tiêu tiết học

*Học sinh làm việc cá nhân, tái hiện lại kiến thức mộtcách có hệ thống để trả lời các câu hỏi theo yêu cầu củagiáo viên;

*Học sinh tiếp thu và nhận thức vấn đề cần nghiên cứu

Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu chất quang dẫn và hiện tượng quang điện trong

* Giáo viên yêu cầu học sinh đọc sách giáo khoa

và cho biết chất quang dẫn là gì?

*Giáo viên nhấn mạnh: Một số chất quang dẫn:

Ge, Si, PbS, PbSe, PbTe, CdS, CdSe, CdTe…

*Dựa vào bản chất của dòng điện trong chất bán

dẫn và thuyết lượng tử, hãy giải thích kết quả

trên?

*Giáo viên nhấn mạnh: Hiện tượng giải phóng

các hạt tải điện (êlectron và lỗ trống) xảy ra bên

trong khối bán dẫn khi bị chiếu sáng nên gọi là

hiện tượng quang dẫn trong

=> Giáo viên yêu cầu học sinh rút ra định nghĩa

về hiện tượng quang điện trong (hay hiện tượng

quang dẫn)

*Giáo viên phân tích và dẫn dắt học sinh so sánh

độ lớn của giới hạn quang dẫn với độ lớn của giới

hạn quang điện và đưa ra nhận xét

*Giáo viên nhấn mạnh: Hiện tượng quang dẫn

được áp dụng trong các loại pin quang điện

*Học sinh đọc sách giáo khoa và trả lời câu hỏi theo yêucầu của giáo viên

Câu trả lời đúng: Là chất bán dẫn có tính chất cách điện khi không bị chiếu sáng và trở thành dẫn điện khi bị chiếu sáng.

*Học sinh tiếp thu và ghi nhận kiến thức

*Học sinh làm việc theo nhóm, trả lời câu hỏi theo yêucầu của giáo viên;

- Giới hạn quang dẫn ở vùng bước sóng dài hơn giới hạnquang điện vì năng lượng kích hoạt các e liên kết đểchúng trở thành các e dẫn nhỏ hơn công thoát để bức các

e ra khỏi kim loại

*Học sinh tiếp thu và ghi nhận thông tin

Hoạt động 3 ( phút): Tìm hiểu về quang điện trở

* Giáo viên yêu cho học sinh quan sát pin quang trở,

yêu cầu học sinh nêu khái niệm về cấu tạo và đặc

điểm của nó

* Giáo viên nhấn mạnh về giá trị của pin quang trở và

ưu điểm của nó

*Giáo viên nhấn mạnh : Pin quang trở được sử dụng

+ Điện trở có thể thay đổi từ vài MΩ → vài chục Ω

Hoạt động 4 ( phút): Tìm hiểu về pin quang điện.

*Giáo viên đưa ra hệ thống câu hỏi:

+ Pin quang điện (pin Mặt Trời) là một thiết bị biến

đổi từ dạng năng lượng nào sang dạng năng lượng

nào?

*Vậy pin quang điện là gì?

*Giáo viên nhấn mạnh: Hiệu suất trên dưới 10%

*Giáo viên sử dụng hình vẽ, minh hoạ cấu tạo của pin

quang điện

*Giáo viên nhấn mạnh: Trong bán dẫn n hạt tải điện

chủ yếu là êlectron, bán dẫn loại p hạt tải điện chủ

yếu là lỗ trống → ở lớp chuyển tiếp hình thành một

lớp nghèo Ở lớp nghèo về phía bán dẫn n và về phía

bán dẫn p có những ion nào?

* Khi chiếu ánh sáng có λ ≤ λ0 → hiện tượng xảy ra

trong pin quang điện như thế nào?

+ Về phía n sẽ có các ion đôno tích điện dương, về

phía p có các ion axepto tích điện âm

+ Gây ra hiện tượng quang điện trong Êlectron đi

qua lớp chặn xuống bán dẫn n, lỗ trống bị giữ lại →

Điện cực kim loại mỏng ở trên nhiễm điện (+) → điện

cực (+), còn đế kim loại nhiễm điện (-) → điện cực

(-)

*Giáo viên trình tự phân tích để học sinh rút ra được

các ứng dụng của pin quang điện:

*Trực tiếp từ quang năng sang điện năng

*Học sinh làm việc theo nhóm, rút ra định nghĩa vềpin quang điện: Là pin chạy bằng năng lượng ánhsáng Nó biến đổi trực tiếp quang năng thành điệnnăng

*Học sinh quan sát vào hình vẽ minh hoạ để trìnhbày cấu tạo và hoạt động của pin quang điện

a Pin có 1 tấm bán dẫn loại n, bên trên có phủ mộtlớp mỏng bán dẫn loại p, trên cùng là một lớp kimloại rất mỏng Dưới cùng là một đế kim loại Các kimloại này đóng vai trò các điện cực trơ

b Giữa p và n hình thành một lớp tiếp xúc p-n Lớpnày ngăn không cho e khuyếch tán từ n sang p và lỗtrống khuyếch tán từ p sang n → gọi là lớp chặn

c Khi chiếu ánh sáng có λ ≤ λ0 sẽ gây ra hiện tượngquang điện trong Êlectron đi qua lớp chặn xuống bándẫn n, lỗ trống bị giữ lại → Điện cực kim loại mỏng ởtrên nhiễm điện (+) → điện cực (+), còn đế kim loạinhiễm điện (-) → điện cực (-)

- Suất điện động của pin quang điện từ 0,5V → 0,8V

*Học sinh phân tích và làm việc theo nhóm để rút rađược các ứng dụng của pin quang điện như sách giáokhoa: Trong các máy đó ánh sáng, vệ tinh nhân tạo,máy tính bỏ túi…

Hoạt động 5: Củng cố bài học và định hướng nhiệm vụ học tập tiếp theo.

*Giáo viên yêu cầu học sinh nhắc lại các kiến thức

trọng tâm của bài học;

*Học sinh phân biệt được hiện tượng quang điện và

hiện tượng quang dẫn

*Giáo viên yêu cầu học sinh về nhà trả lời các câu hỏi

ở sách giáo khoa, chuẩn bị nội dung cho tiết học sau

*Học sinh làm việc cá nhân, hệ thống hoá các kiếnthức cơ bản của bài học;

*Học sinh làm việc theo nhóm, phân biệt hiện tượngquang dẫn và hiện tượng quang điện

*Học sinh tiếp thu và ghi nhận nhiệm vụ học tập

Tiết: 81 HIỆN TƯỢNG QUANG – PHÁT QUANG

A MỤC TIÊU:

1 Kiến thức: Trình bày và nêu được ví dụ về hiện tượng quang – phát quang; Nêu được đặc điểm

của ánh sáng huỳnh quang.

2 Kĩ năng: Phân biệt được huỳnh quang và lân quang

2 Học sinh: Ôn lại các kiến thức về tia tử ngoại, định nghĩa, tính chất và ứng dụng.

C HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC

Hoạt động 1 ( phút): Kiểm tra bài cũ, điều kiện xuất phát – đề xuất vấn đề.

*Giáo viên đưa ra hệ thống câu hỏi kiểm tra bài

cũ.

1 Hiện tượng quang dẫn là gì? Phân biệt hiện

tượng quang dẫn và hiện tượng quang điện.

2.Tại sao công thoát của hiện tượng quang điện

trong bé hơn công thoát của hiện tượng quang

điện ngoài.

*Giáo viên nhận xét và cho điểm.

*Giáo viên đặt vấn đề, nêu mục tiêu tiết học.

*Học sinh tái hiện lại kiến thức một cách có hệ thống để trả lời các câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên;

*Học sinh tiếp thu và nhận thức vấn đề cần nghiên cứu.

Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu về hiện tượng quang – phát quang

*Giáo viên yêu cầu học sinh đọc sách giáo khoa

và cho biết sự phát quang là gì?

*Giáo viên tiến hành thí nghiệm : Chiếu chùm tia

tử ngoại vào dung dịch fluorexêin, yêu cầu học

lục.

*Giáo viên nhấn mạnh :

+ Tia tử ngoại: ánh sáng kích thích.

+ Ánh sáng màu lục phát ra: ánh sáng phát quang.

*Vậy, sự phát quang có đặc điểm gì?

*Giáo viên yêu cầu học sinh thảo luận theo nhóm

để trả lời câu hỏi.

* Thời gian kéo dài sự phát quang phụ thuộc vào

yếu tố nào?

*Giáo viên nhấn mạnh : Sự phát quang được chia

thành hai loại : Huỳnh quang và lân quang.

*Giáo viên phân tích và diễn giảng, yêu cầu học

sinh rút ra định nghĩa về sự huỳnh quang.

*Học sinh đọc sách giáo khoa và trả lời câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên :

Sự phát quang là sự hấp thụ ánh sáng có bước sóng này để phát ra ánh sáng có bước sóng khác.

*Học sinh quan sát thí nghiệm và nhận xét về kết quả thu được: Dung dịch phát ra ánh sáng màu lục.

*Học sinh tiếp thu và ghi nhận kiến thức;

*Học sinh làm việc theo nhóm, trả lời câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên;

Đặc điểm: sự phát quang còn kéo dài một thời

gian sau khi tắt ánh sáng kích thích.

*Học sinh suy nghĩ và dự đoán các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát quang:

*Học sinh tiếp nhận kiến thức;

*Học sinh thảo luận theo nhóm, rút ra định nghĩa

hiện tượng huỳnh quang: Sự phát quang của các chất lỏng và khí có đặc điểm là ánh sáng phát quang bị tắt rất nhanh sau khi tắt ánh sáng kích

thích gọi là sự huỳnh quang.

Học sinh thảo luận theo nhóm, rút ra định nghĩa

*Giáo viên phân tích và diễn giảng, yêu cầu học

sinh rút ra định nghĩa về sự lân quang.

* Tại sao sơn quét trên các biển giao thông hoặc

trên đầu các cọc chỉ giới có thể là sơn phát quang

mà không phải là sơn phản quang (phản xạ ánh

sáng)?

hiện tượng lân quang: Sự phát quang của các chất rắn có đặc điểm là ánh sáng phát quang có thể kéo dài một thời gian sau khi tắt ánh sáng kích

thích gọi là sự lân quang

*Học sinh thảo luận theo nhóm, trả lời câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên.

* Học sinh ghi nhận : Các chất rắn phát quang loại

này gọi là các chất lân quang.

Hoạt động 3 ( phút): Tìm hiểu định luật Xtốc (Stokes) về sự huỳnh quang

*Giáo viên phân tích và diễn giảng, dẫn dắt học

sinh nắm được định luật Stokes

Mỗi nguyên tử hay phân tử của chất huỳnh

quang hấp thụ hoàn toàn phôtôn của ánh sáng kích

thích có năng lượng hfkt để chuyển sang trạng thái

kích thích Ở trạng thái này, nguyên tử hay phân

tử có thể va chạm với các nguyên tử hay phân tử

khác và mất dần năng lượng Do vậy khi trở về

trạng thái bình thường nó phát ra 1 phôtôn có

năng lượng nhỏ hơn: hfhq < hfkt→ λhq > λkt.

*Giáo viên nhấn mạnh ý nghĩa của định luật

Stokes;

*Học sinh chú ý và lắng nghe giáo viên phân tích

để hình thành định luật Stokes: Ánh sáng huỳnh quang có bước sóng dài hơn bước sóng của ánh sáng kích thích: λhq > λkt.

*Học sinh nắm được ý nghĩa định luật Stokes

Hoạt động 4 ( phút): Củng cố bài học và định hướng nhiệm vụ học tập tiếp theo.

*Giáo viên yêu cầu học sinh nhắc lại thế nào là

lân quang, thế nào là huỳnh quang;

*Giáo viên yêu cầu học sinh nhắc lại định luật

Stokes;

*Giáo viên yêu cầu học sinh về nhà làm các bài

tập và câu hỏi ở sách giáo khoa và sách bài tập để

chuẩn bị cho tiếp học sau.

*Học sinh hệ thống hoá các kiến thức của bài học

để trả lời các câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên;

*Học sinh tiêp thu và ghi nhận nhiệm vụ học tập theo yêu cầu của giáo viên.

IV RÚT KINH NGHIỆM

A MỤC TIÊU BÀI DẠY:

1 Kiến thức: Học sinh tiếp tục củng cố các kiến thức liên quan đến lượng tử ánh sáng, bổ sung những

kiến thức nhằm khắc sâu những kiến thức cơ bản của lượng tử ánh sáng;

2 Kĩ năng: vận dụng những kiến thức đã học để giải thích được các bài tập liên quan;

3 Giáo dục thái độ: Học sinh có khả năng tư duy, sáng tạo, có ý thức vươn lên trong học tập

B CHUẨN BỊ CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH:

1 Giáo viên: Kiến thức bổ sung, bài tập có chọn lọc và phương pháp giải;

2 Học sinh: Làm trước các bài tập theo yêu cầu của giáo viên; ôn lại các khái niệm về dòng điện, công

suất, hiệu suất;

C CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC:

Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ, điều kiện xuất phát - Đề xuất vấn đề:

*Giáo viên đưa ra hệ thống câu hỏi để kiếm tra bài

cũ:

1.Nêu định nghĩa hiện tượng quang điện ngoài và

hiện tượng quang điện trong;

2 Phát biểu định luật về giới hạn quang điện;

3.Trình bày những nội dung cơ bản của thuyết lượng

tử năng lượng của Planck và thuyết lượng tử ánh

sáng của Einstein;

4 Nêu biểu thức tính công suất của dòng điện

*Giáo viên nhận xét và cho điểm

*Giáo viên đặt vấn đề, nêu mục tiêu bài học

*Học sinh tái hiện lại kiến thức một cách có hệ thống

để trả lời các câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên;

*Học sinh bổ sung để hoàn thiện câu trả lời;

*Học sinh tiếp thu và nhận thức được nội dung củabài học;

Hoạt động 2:Bổ sung một số kiến thức:

*Giáo viên yêu cầu học sinh nhắc lại điều kiện của

bức xạ ánh sáng để gây ra hiệu ứng quang điện;

*Giáo viên dẫn dắt: Để electron quang điện không bị

hút trở lại thì phải truyền cho nó một động năng ban

đầu, theo định luật bảo toàn năng lượng:

ε = A + Wđ => 2o

o

mv2

1hchc

+λ

=λ

*Giáo viên nhấn mạnh: Đây chính là phương trình

Einstein về hiệu ứng quang điện;

*Giáo viên khắc sâu tầm quan trọng của phương

trình Einstein;

*Giáo viên phân tích và diễn giảng để dẫn dắt học

sinh xây dựng biểu thức của công suất chùm bức xạ:

Pλ =

t

hcnt

*Giáo viên khắc sâu tầm quan trọng của biểu thức

*Giáo viên dẫn dắt học sinh hình thành biểu thức

cường độ dòng quang điện: i =

tne

Nếu xét trong thời gian 1s, i = ne

*Giáo viên nhấn mạnh tầm quan trọng của biểu

1hc

λ

=λ

*Học sinh tiếp thu và ghi nhận tầm quan trọng củaphương trình Einstein về hiện tượng quang điện;

*Học sinh thảo luận theo nhóm, tìm công thức côngsuất bức xạ theo yêu cầu của giáo viên;

Pλ =

t

hcnt

*Học sinh tiếp thu và ghi nhận kết quả;

*Học sinh tiếp thu và ghi nhận tầm quan trọng củabiểu thức;

*Học sinh làm việc theo nhóm để rút ra biểu thức vềcường độ dòng quang điện;

*Học sinh tiếp thu và ghi nhận ý nghĩa biểu thức

Hoạt động 3: Giải một số bài tập cơ bản liên quan:

*Giáo viên cho học sinh chép đề bài tập 1; *Học sinh chép đề bài tập 1: Cathode của một tế bào

*Giáo viên yêu cầu học sinh làm việc theo nhóm, tìm

phương pháp giải theo yêu cầu của giáo viên;

*Giáo viên định hướng:

+ A => λ = ?

+ Từ công thức Einstein: 2o

o

mv 2

1 hc hc

+ λ

= λ

=> vo = ?

*Giáo viên yêu cầu đại diện nhóm lên trình bày kết

quả;

*Giáo viên cho học sinh chép đề bài tập 2;

*Giáo viên yêu cầu học sinh làm việc theo nhóm,

theo luận và tìm phương pháp giải;

*Giáo viên định hướng: 2o

o

mv 2

1 hc

λ

= λ

*Giáo viên nhận xét, bổ sung;

*Giáo viên khắc sâu phương pháp giải bài tập về tìm

động năng, hiệu điện thế hãm từ phương trình

Einstein;

quang điện có công thoát A = 3,5eV

1 Tìm giới hạn quang điện của kim loại dùng làm cathode

2 Tìm vận tốc ban đầu cực đại của các electron quang điện bật ra khỏ cathode khi được chiếu sáng bằng bức xạ có bước sóng λ = 0,25µm

*Học sinh làm việc theo nhóm, tìm phương pháp giải bài tập theo yêu cầu của giáo viên;

*Đại điện nhóm lên trình bày kết quả;

*Học sinh nhận xét bổ sung;

*Học sinh chép để bài tập: Cathode của một tế bào

quang điện có công thoát 3eV Tìm hiệu điện thế hãm đặt vào hai đâu anode và cathode để làm triệt tiêu hoàn toàn dòng quang điện khi cho bức xạ kích thích có bước sóng λ= 0,3µm

*Học sinh làm việc theo nhóm, tìm phương pháp giải theo yêu cầu của giáo viên;

*Đại diện nhóm lên trình bày kết quả;

*Học sinh nhận xét, bổ sung

Hoạt động 4: Củng cố bài học và định hướng nhiệm vụ học tập tiếp theo:

*Giáo viên khắc sâu phương trình Einstein và tầm

quan trọng của nó;

*Giáo viên yêu cầu học sinh về nhà, giải các bài tập

nâng cao;

*Giáo viên yêu cầu học sinh chuẩn bị bài cho tiết học

sau

*Học sinh tiếp thu và ghi nhận kiến thức, phương pháp;

*Học sinh tiếp thu và ghi nhận nhiệm vụ học tập theo yêu cầu của giáo viên;

IV RÚT KINH NGHIỆM