a) ậÓ giời thÝch cịc hiỷn tđĩng giao thoa, nhiÔu xỰ (chđểng VI), ta ệở thõa nhẺn ịnh sịng nhừn thÊy cã tÝnh chất sóng. Ngoài ra, ta cũng thấy rằng tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia X có cùng bản chất với ánh sáng thông thđêng. ịnh sịng lộ sãng ệiỷn tõ.
Thạ nhđng, ệÓ giời thÝch hiỷn tđĩng quang ệiỷn, ta lỰi phải thừa nhận rằng chùm sáng là một chùm các phôtôn.
Nhð vậy, ánh sáng vừa có tính chất sóng, vừa có tÝnh chÊt hỰt. Ngđêi ta nãi rỪng, ịnh sịng cã lđìng tính sóng − hạt.
b)Trong mẫi hiỷn tđĩng quang hảc, ịnh sịng thđêng thể hiện rõ một trong hai tính chất trên. Khi tính chất sóng thÓ hiỷn râ, thừ tÝnh chÊt hỰt lỰi mê nhỰt, vộ ngđĩc lỰi.
Sãng ệiỷn tõ cã bđắc sãng cộng ngớn, phềtền ụng vắi nã cã nẽng lđĩng cộng lắn thừ tÝnh chÊt hỰt thÓ hiỷn cộng râ, nhđ ẻ hiỷn tđĩng quang ệiỷn, ẻ khờ nẽng ệẹm xuyến, ẻ tịc dụng phát quang..., còn tính chất sóng càng mờ nhạt. Trái lỰi, sãng ệiỷn tõ cã bđắc sãng cộng dội, phềtền ụng vắi nã cã nẽng lđĩng cộng nhá, thừ tÝnh chÊt sãng lỰi thÓ hiỷn râ hển (ẻ hiỷn tđĩng giao thoa, nhiÔu xỰ, tịn sớc,...), cưn tÝnh chất hạt thì mờ nhạt.
λ0 =hc
≥ A hc A
λ
1. Trừnh bộy néi dung cựa thuyạt lđĩng tỏ ịnh sịng.
2. Giời thÝch cịc ệỡnh luẺt quang ệiỷn bỪng thuyạt lđĩng tỏ ịnh sịng.
3. Thạ nộo lộ lđìng tÝnh sãng −hỰt cựa ịnh sịng ?
1. Theo giờ thuyạt lđĩng tỏ cựa Plẽng thừ nẽng lđĩng cựa A. mọi êlectron
B. mọi nguyên tử C. phân tử mọi chất D. một chùm sáng đơn sắc
phời luền luền bỪng mét sè nguyến lẵn lđĩng tỏ nẽng lđĩng.
2. Theo thuyạt phềtền cựa Anh-xtanh, thừ nẽng lđĩng A. của mọi phôtôn đều bằng nhau.
B. cựa mét phềtền bỪng mét lđĩng tỏ nẽng lđĩng.
C. giảm dần, khi phôtôn càng rời xa nguồn.
D. cựa phềtền khềng phô thuéc bđắc sãng.
3. Cềng thục Anh-xtanh vÒ hiỷn tđĩng quang ệiỷn lộ
A. B.
C. D.
4. Chiạu mét chỉm ịnh sịng cã bđắc sãng 400 nm vộo catềt bỪng natri cựa mét tạ bộo quang ệiỷn.
Biết giới hạn quang điện của natri là 0,50 μm, hãy tính vận tốc ban đầu cực đại của các quang êlectron.
5. Chiạu vộo catềt cựa mét tạ bộo quang ệiỷn mét chỉm ịnh sịng cã bđắc sãng 0,330 μm. Biạt rỪng
để triệt tiêu dòng quang điện, phải đặt một hiệu điện thế hãm bằng 1,38 V giữa anôt và catôt.
Hãy xác định công thoát của êlectron khỏi kim loại và giới hạn quang điện của kim loại làm catôt.
2 0 0
1 .
2
c c
h h m
λ + λ = v
= −
λ 1 0max2 2 .
hc mv A
= 1 v0 max2 + 2 .
hf m A
2 0
1 .
hf = 2mv +A
bài tập c©u hái
Bài tập 1
Chiạu mét chỉm ịnh sịng cã bđắc sãng λ= 0,489 μm lến mét tÊm kim loại kali dùng làm catôt của một tế bào quang điện. Biết công thoát êlectron của kali là 2,15 eV.
a) Tính giới hạn quang điện của kali.
b) Tính vận tốc ban đầu cực đại của quang êlectron bắn ra từ catôt.
c) Tính hiệu điện thế hãm.
d) Biạt cđêng ệé dưng quang ệiỷn bởo hoộ Ibh= 5 mA vộ cềng suÊt của chùm ánh sáng chiếu vào catôt là P = 1,25 W, hãy tính hiệu suất lđĩng tỏ (tử sè giọa sè quang ếlectron bụt ra khái mẳt kim loỰi vộ sè phôtôn tới mặt kim loại).
Bài giải a) Ta cã λ0=
BiÕt h= 6,625.10−34J.s ; c= 3.108m/s ; A= 2,15 eV = 3,44.10−19J.
Tõ ệã, tÝnh ệđĩc : λ0≈0,578 μm.
b) áp dụng công thức Anh-xtanh : ta có :
Thay sè (m= 9,1.10−31kg ; λ= 0, 489.10−6m), ta ệđĩc v0max≈3,7.105m/s.
c) Ta có : eUh= , từ đó :
Thay sè (e= 1,6.10−19C), ta ệđĩc : Uh= 0,39 V.
d) Nẽng lđĩng mẫi phềtền lộ :
ε= J
Số hạt phôtôn tới catôt mỗi giây :
N= hạt
ε ≈3,08.1018
P
λ ≈4,06.10−19 hc
h
1 hc
U A
e λ
⎛ ⎞
= ⎜ − ⎟
⎝ ⎠
2 0max
2
m hc
λ A
= −
v
2 hc m λ A
⎛ ⎞
= ⎜⎝ − ⎟⎠ v0m ax
λ = +
2 0max, 2 hc m
A v
hc. A
B ội tẺp vÒ hiỷn tđĩng quang ệiỷn
45 45
Cđêng ệé dưng quang ệiỷn bởo hoộ Ibh= ne, vắi nlộ sè quang ếlectron bụt ra khỏi mặt kim loại và chuyển về anôt trong một đơn vị thời gian. Từ đó :
hạt Hiỷu suÊt lđĩng tỏ :
Bài tập 2
Khi chiạu vộo mét tÊm kim loỰi mét chỉm sịng ệển sớc cã bđắc sóng 0,20 μm, động năng ban đầu cực đại của các quang êlectron là 8.10−19J. Hái khi chiạu vộo tÊm kim loỰi ệã lẵn lđĩt hai chỉm sịng
ệển sớc cã bđắc sãng λ1= 1,40 μm vộ λ2= 0,10 μm, thừ cã xờy ra hiỷn tđĩng quang ệiỷn khềng ? Nạu cã, hởy xịc ệỡnh vẺn tèc ban ệẵu cực đại của các quang êlectron.
Bài giải
áp dụng công thức Anh-xtanh, ta có :
Thay sè, ta ệđĩc : A= 1,94.10−19J.
Giới hạn quang điện của tấm kim loại : λ0=
Muèn cã hiỷn tđĩng quang ệiỷn xờy ra, bđắc sãng λcựa ịnh sịng kÝch thÝch phải thoả mãn điều kiện λ ≤ λ0. Do đó :
−Vắi λ1thừ λ1> λ0nến hiỷn tđĩng quang ệiỷn khềng xờy ra ;
−Vắi λ2thừ λ2< λ0nến hiỷn tđĩng quang ệiỷn xờy ra. Khi ệã, ệéng nẽng ban
đầu cực đại của quang êlectron bắn ra là :
Từ đó : v0max≈ 1,98.106m/s.
Bài tập 3
Công thoát êlectron khỏi đồng là 4,47 eV.
a) Tính giới hạn quang điện của đồng.
b) Khi chiạu bục xỰ cã bđắc sãng λ = 0,14 μm vộo mét quờ cẵu bỪng ệăng ệẳt xa cịc vẺt khịc thừ quờ cẵu ệđĩc tÝch ệiỷn ệạn ệiỷn thạ cực đại là bao nhiêu ? Vận tốc ban đầu cực đại của quang êlectron là bao nhiêu ?
λ −
= − ≈
2 0max 18
2
1,79.10 J 2
m hc
v A
≈1,02.10−6 m ≈1,02 mμ hc
A
2 0 max
1 2 A= hcλ − mv
10 2 1%
H n N
= ≈ − =
= Ibh ≈3,12.1016 n e
c) Chiếu một bức xạ điện từ vào một quả cầu bằng đồng đặt xa các vẺt khịc thừ quờ cẵu ệỰt ệđĩc ệiỷn thạ cùc ệỰi 3 V. Hởy tÝnh bđắc sãng của bức xạ và vận tốc ban đầu cực đại của quang êlectron ?
Bài giải
a) Giới hạn quang điện của đồng :
b) áp dụng công thức Anh-xtanh, ta có :
Ban ệẵu, quờ cẵu chđa tÝch ệiỷn. Khi chiạu bục xỰ cã bđắc sãng λvộo quờ cẵu thừ ếlectron bỡ bụt ra khái mẳt quờ cẵu vộ quờ cẵu tÝch ệiỷn dđểng, quờ cẵu cã mét
điện thế. Số êlectron bị bứt ra khỏi mặt quả cầu ngày càng nhiều, điện thế của quả
cầu tăng dần và khi điện thế quả cầu đạt tới giá trị Vmthì các êlectron vừa mới bứt ra thêm, lại bị hút trở lại quả cầu, và điện thế của quả cầu không tăng nữa. Vậy giá
trị cực đại Vmcủa điện thế quả cầu chính là hiệu điện thế hãm trong tế bào quang
điện. Do đó, ta có :
Từ đó, suy ra :
c) Theo trên, ta có : , ở đây Vm= 3 V.
Từ đó :
áp dụng công thức Anh-xtanh : suy ra :
0,166.10−6m 166 nm
≈ ≈
34 8
m 19
6,625.10 .3.10 (4, 47 3).1,6.10
−
= = −
+ +
hc A eV λ
2 0 max
m, 2
hc m
A A eV
λ = + = +
v
6 m
0 max
2 1,03.10 m/s.
= eV ≈ v m
= 0 max2
m 2
eV mv
2 19
0 max
m 19
1 7,044.10
4, 40 V.
2 1,6.10
−
= ⋅m = − ≈
V e
v
2 0 max
m = h = m 2
eV eU v
6 0 max
2⎛ ⎞ 1, 244.10 m/s
= ⎜⎝ − ⎟⎠ ≈ hc A m λ v
2
0 max 7,044.10 19 J
2
m hc
λ A −
= − ≈
v
2 0 max
2 hc m
λ = A+ v
− −
= = 34 − 8 ≈ 6 ≈
0 19
6,625.10 .3.10
0, 278.10 m 278 nm.
4, 47.1,6.10 hc
λ A