Tài liệu Kiến thức vật lý, sự ra đời môn học và nhà khoa học pdf

GV. LƯƠNG VIỆT HẢI THPT TUY PHONG 1 Hình 43.1 Thí nghiệm phát hiện Hình 43.1 Thí nghiệm phát hiện Hình 43.1 Thí nghiệm phát hiện Hình 43.1 Thí nghiệm phát hiện hiện tượng quang điện. hiện tượng quang điện. hiện tượng quang điện. hiện tượng quang điện. Hình 43.3 Sơ đồ thí nghiệm với Hình 43.3 Sơ đồ thí nghiệm vớiHình 43.3 Sơ đồ thí nghiệm với Hình 43.3 Sơ đồ thí nghiệm với tế bào quang điện tế bào quang điệntế bào quang điện tế bào quang điện Hình 43.4. Đặc tuyến vôn - ampe của tế bào quang điện. Hình 43.4. Đặc tuyến vôn - ampe của tế bào quang điện.Hình 43.4. Đặc tuyến vôn - ampe của tế bào quang điện. Hình 43.4. Đặc tuyến vôn - ampe của tế bào quang điện. O OO O - U - U- U - U h hh h U UU U AK AKAK AK U UU U 1 11 1 I II I 0 00 0 I II I bh2 bh2bh2 bh2 I II I bh1 bh1bh1 bh1 2 22 2 1 11 1 I II I CHƯƠNG VII: LƯNG TỬ ÁNH SÁNG. CHƯƠNG VII: LƯNG TỬ ÁNH SÁNG.CHƯƠNG VII: LƯNG TỬ ÁNH SÁNG. CHƯƠNG VII: LƯNG TỬ ÁNH SÁNG. 43. HIỆN TƯNG QUANG ĐIỆN NGOÀI 43. HIỆN TƯNG QUANG ĐIỆN NGOÀI43. HIỆN TƯNG QUANG ĐIỆN NGOÀI 43. HIỆN TƯNG QUANG ĐIỆN NGOÀI CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆNCÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN 1. Hiện tượng quang điện ngoài 1. Hiện tượng quang điện ngoài1. Hiện tượng quang điện ngoài 1. Hiện tượng quang điện ngoài Năm 1887,nhà vật lí người Đức, Héc (Heinrich Rudolf Hertz, 1857- 1894) đã làm thí nghiệm chiếu tia tử ngoại vào một tấm kẽm ban đầu tích điện âm (sơ đồ thí nghiệm tương tự như Hình 43.1). Kết quả thí nghiệm cho thấy tấm kẽmbò mất điện tích âm. Héc cho rằngm tia tử ngoại (có bước sóng ngắn)khi chiếu vào tấm kẽm, đã làm bật các êlectron ra khỏi tấm đó. Làm thí nghiệm với các tấm kim loại khác (như đồng,nhôm, bạc, niken, …), người ta thấy hiện tượng tương tự xảy ra. Hiện tượng ánh sáng làm bật các êlectron ra khỏi bề mặt Hiện tượng ánh sáng làm bật các êlectron ra khỏi bề mặtHiện tượng ánh sáng làm bật các êlectron ra khỏi bề mặt Hiện tượng ánh sáng làm bật các êlectron ra khỏi bề mặt kim loại gọi là hie kim loại gọi là hie kim loại gọi là hie kim loại gọi là hiện tượng quang điện ngoài än tượng quang điện ngoàiän tượng quang điện ngoài än tượng quang điện ngoài , thường gọi tắt là hiện tượng quang điện . Các êlectron bò bật ra khỏi bề mặt kim loại bò chiếu sáng gọi là quang êlectron , còn gọi là êlectron quang điện . 2. Thí nghiệm khảo sát đònh lượng hiện t 2. Thí nghiệm khảo sát đònh lượng hiện t2. Thí nghiệm khảo sát đònh lượng hiện t 2. Thí nghiệm khảo sát đònh lượng hiện tượng quang điện. ượng quang điện.ượng quang điện. ượng quang điện. Để khảo sát hiện tượng quang điện một cách đầy đủ, người ta dùng tế bào quang điện (Hình 43.2) Tế bào quang điện là một bình bằng thạch anh đã hút hết không khí (tế bào quang điện chân không), bên trong có hai điện cực: anốt là một vòng dây kim loại; catốt có dạng một chỏm cầu bằng kim loại mà ta cần khảo sát (hoặc một lá kim mỏng uốn thành nửa hình trụ). a) Thí nghiệm a) Thí nghiệma) Thí nghiệm a) Thí nghiệm λ Sơ đồ thí nghiệm được vẽ trên hình 43.3. b) Kết quả thí nghiệm và nhận xét. b) Kết quả thí nghiệm và nhận xét.b) Kết quả thí nghiệm và nhận xét. b) Kết quả thí nghiệm và nhận xét. * Đóng khoá C và di chuyển con chạy B để U AK > 0. Chiếu chùm ánh sáng có bước sóng ngắn vào catôt, thì xảy ra hiện tượng quang điện và trong mạch xuất hiện dòng điện gọi là dòng điện quang, tạo nên bởi các êlectron bò bật ra từ catôt. Dùng các kính sằc F khác nhau thì thấy dòng quang điện xuất hiện khi ánh sáng chiếu vào catôt có bước sóng nhỏ hơn hoặc bằng trò số λ 0 . • Như vậy hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi λ ≤ λ 0 . • Giá trò λ 0 được gọi là giới hạn quang điện . các khảo sát chi tiết còn cho thấy với các catôt làm bằng các kim loại khác nhau thì λ 0 có các chò số khác nhau. • Với một chùm sáng đơn sắc có bước sóng λ ≤ λ 0 và có cường độ nhất đònh thì sự phụ thuộc của cường độ dòng quang điện I vào hiệu điện thế U AK giữa anôt và catôt được mô tả như đồø thò 1 trên hình 43.4. • Từ đồ thò ta thấy: + Khi U AK ≤ -U h thì dòng quang điện bò triệt tiêu hoàn toàn ( I = 0). Sở dó như vậy là vì: êlectrôn bò bật ra từ catôt với tốc độ ban đầu v 0max và đôïng năng ban đầu w đmax’ đã chòu tác dụng của lực điện trường hướng về catôt (do U h gây ra): lực này đã ngăn không cho êlectron tới anôt để gây ra dòng quang điện. 3.Các đònh luật quang điện. 3.Các đònh luật quang điện.3.Các đònh luật quang điện. 3.Các đònh luật quang điện. Từ kết quả của các thí nghiệm về hiện tượng quang điện , các nhà bác học đã rút ra ba đònh luật sau đây, gọi là các đònh luật quang điện . a) Đònh luật quang điện thứ nhất( hay đònh luật về giới hạn quang điện ) a) Đònh luật quang điện thứ nhất( hay đònh luật về giới hạn quang điện )a) Đònh luật quang điện thứ nhất( hay đònh luật về giới hạn quang điện ) a) Đònh luật quang điện thứ nhất( hay đònh luật về giới hạn quang điện ) Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi ánh sáng kích thích chiếu vào kim loại có bước sóng nhỏ hơn hoặc Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi ánh sáng kích thích chiếu vào kim loại có bước sóng nhỏ hơn hoặc Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi ánh sáng kích thích chiếu vào kim loại có bước sóng nhỏ hơn hoặc Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi ánh sáng kích thích chiếu vào kim loại có bước sóng nhỏ hơn hoặc bằng bước sóng bằng bước sóng bằng bước sóng bằng bước sóng λ λλ λ 0 00 0 . . . . λ λλ λ 0 00 0 được gọi là giới hạn quang điện của kim loại đó: được gọi là giới hạn quang điện của kim loại đó: được gọi là giới hạn quang điện của kim loại đó: được gọi là giới hạn quang điện của kim loại đó: GV. LƯƠNG VIỆT HẢI THPT TUY PHONG 2 λ ≤ λ 0 (43.2) Các kim loại khác nhau có giới hạn quang điện khác nhau (xem bảng 43.1). Trừ kim loại kiềm thổ có giới hạn quang điện trong miền ánh sáng nhìn thấy, các kim loại thường dù khác đều có giới hạn quang điện trong miền tử ngoại. b) Đònh luật quang điện thứ hai (hay đò b) Đònh luật quang điện thứ hai (hay đòb) Đònh luật quang điện thứ hai (hay đò b) Đònh luật quang điện thứ hai (hay đònh luật về cường độ dòng quang điện bão hoà). nh luật về cường độ dòng quang điện bão hoà).nh luật về cường độ dòng quang điện bão hoà). nh luật về cường độ dòng quang điện bão hoà). Đối với mỗi ánh sáng thích hợp(có Đối với mỗi ánh sáng thích hợp(cóĐối với mỗi ánh sáng thích hợp(có Đối với mỗi ánh sáng thích hợp(có λ λλ λ ≤ ≤≤ ≤ λ λλ λ 0 ), cường độ dòng quang điện bão hoà tỉ lệ thuận với ), cường độ dòng quang điện bão hoà tỉ lệ thuận với ), cường độ dòng quang điện bão hoà tỉ lệ thuận với ), cường độ dòng quang điện bão hoà tỉ lệ thuận với cường độ của ch cường độ của chcường độ của ch cường độ của chùm sáng kích thích. ùm sáng kích thích.ùm sáng kích thích. ùm sáng kích thích. Đònh luật quang điện thứ hai được ứng dụng trong các máy đo ánh sáng. Từ việc đó cường độ dòng quang điện , dễ dàng suy ra cường độ chùm sáng cần đo. c) Đònh luật quang điện thứ ba (hay đònh luật về động c) Đònh luật quang điện thứ ba (hay đònh luật về động c) Đònh luật quang điện thứ ba (hay đònh luật về động c) Đònh luật quang điện thứ ba (hay đònh luật về động năng cực đại của quang êlectron) năng cực đại của quang êlectron) năng cực đại của quang êlectron) năng cực đại của quang êlectron) Động năng ban đầu cực đại của quang êletron không phụ thuộc cường độ của chùm sáng kích Động năng ban đầu cực đại của quang êletron không phụ thuộc cường độ của chùm sáng kích Động năng ban đầu cực đại của quang êletron không phụ thuộc cường độ của chùm sáng kích Động năng ban đầu cực đại của quang êletron không phụ thuộc cường độ của chùm sáng kích thích,mà chỉ phụ thuộc bước sóng ánh sáng kích thích và bản chất của kim loại. thích,mà chỉ phụ thuộc bước sóng ánh sáng kích thích và bản chất của kim loại.thích,mà chỉ phụ thuộc bước sóng ánh sáng kích thích và bản chất của kim loại. thích,mà chỉ phụ thuộc bước sóng ánh sáng kích thích và bản chất của kim loại. BÀI TẬP BÀI TẬPBÀI TẬP BÀI TẬP 1. 1. 1. 1. Nếu chiếu một chùm tia hồng ngoại vào tấm kẽm tích điện âm, thì: A. Tấm kẽm mất dần điện tích dương. B. Tấm kẽm mất dần điện tích âm. C. Tấm kẽm trở nên trung hoà. D. Điện tích âm của tấm kẽm không đổi. 2. 2.2. 2. Giới hạn quang điện của mỗi kim loại là A. Bước sóng của ánh sáng kích thích chiếu vào kim loại gây ra hiện tượng quang điện. B. Công thoát của các êlectron ở bề mặt kim loại đó. C. Bước sóng giới hạn của ánh sáng kích thích để gây ra hiện tượng quang điện đối với kim loại đó. D. Hiệu điện thế hãm. 3. 3.3. 3. Để gây ra hiện tượng quang điện, bức xạ rọi vào kim loại phải thoả mãn điều kiện nào sau đây? A. Tần số lớn hơn một tần số nào đó. B. Tần số nhỏ hơn một tần số nào đó. C. Bước sóng nhỏ hơn giới hạn quang điện. D. Bước sóng lớn hơn giới hạn quang điện. 4. 4.4. 4. Với một bức xạ có bước sóng thích hợp thì cường độ dòng quang điện bão hoà A. Triệt tiêu, khi cường độ chùm sáng kích thích nhỏ hơn một giá trò giới hạn. B. Tỉ lệ với bình phương cường độ chùm sáng. C. Tỉ lệ với căn bậc hai của cường độ chùm sáng. D. Tỉ lệ thuận với cường độ chùm sáng. 5. 5.5. 5. Tính vận tốc ban đầu cực đại của quang êlectron, biết rằng hiệu điện thế hãm bằng 1,8V. 44. THUYẾT LƯNG TỬ ÁNH SÁNG 44. THUYẾT LƯNG TỬ ÁNH SÁNG44. THUYẾT LƯNG TỬ ÁNH SÁNG 44. THUYẾT LƯNG TỬ ÁNH SÁNG LƯỢNG TÍNH SÓNG LƯỢNG TÍNH SÓNG LƯỢNG TÍNH SÓNG LƯỢNG TÍNH SÓNG – –– – HẠT CỦA ÁNH SÁNG. HẠT CỦA ÁNH SÁNG. HẠT CỦA ÁNH SÁNG. HẠT CỦA ÁNH SÁNG. 1. Thuyết lượng tử ánh sáng. 1. Thuyết lượng tử ánh sáng.1. Thuyết lượng tử ánh sáng. 1. Thuyết lượng tử ánh sáng. a) Giả thuyết lượng tử năng lượng của Plăng. a) Giả thuyết lượng tử năng lượng của Plăng.a) Giả thuyết lượng tử năng lượng của Plăng. a) Giả thuyết lượng tử năng lượng của Plăng. Năm 1900, nhà vật lí Plăng đã đề xướng giả thuyết về lượng tử năng lượng nhằm giải thích sự phát và hấp thụ bức xạ của các vật, đặc biệt là các vật nóng sáng (bức xạ nhiệt). Theo Plăng thì năng lượng mà mỗi lần nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trò hoàn toàn xác đònh, gọi là lượng tử năng lượng. Lượng tử năng lượng, kí hiệu ε , có giá trò bằng: ε = hf (44.1) Trong đó f là tần số của ánh sáng bò hấp thụ hay được phát ra; h là một hằng số, gọi là hằng số Plăng, h = 6,625.10 -34 J.s. Giả thuyết hằng số Plăng đã được nhiều sự kiện thực nghiệm xác nhận là đúng và là cơ sở của một thuyết vật lí mới: thuyết lượng tử . b) Thuyết lượng tử ánh sáng. Phôtôn. b) Thuyết lượng tử ánh sáng. Phôtôn.b) Thuyết lượng tử ánh sáng. Phôtôn. b) Thuyết lượng tử ánh sáng. Phôtôn. Năm 1905, để giải thích hiện tượng quang điện, nhà bác học Anh-xtanh, đã phát triển giả thuyết của Plăng lên một bước và đề xuất thuyết lượng tử ánh sáng. Thuyết lượng tử ánh sáng (còn gọi là thuyết phôtôn) có nội dung cơ bản như sau: 1. Chùm ánh sáng là một chùm các phôtôn (các lượng tử ánh sáng). Mỗi phôtôn có năng lượng xác 1. Chùm ánh sáng là một chùm các phôtôn (các lượng tử ánh sáng). Mỗi phôtôn có năng lượng xác 1. Chùm ánh sáng là một chùm các phôtôn (các lượng tử ánh sáng). Mỗi phôtôn có năng lượng xác 1. Chùm ánh sáng là một chùm các phôtôn (các lượng tử ánh sáng). Mỗi phôtôn có năng lượng xác đònh đònh đònh đònh ε = hf (f là tần số của ánh sáng đơn sắc tương ứng). Cường độ của chùm sáng với tỉ lệ với số phôtôn = hf (f là tần số của ánh sáng đơn sắc tương ứng). Cường độ của chùm sáng với tỉ lệ với số phôtôn = hf (f là tần số của ánh sáng đơn sắc tương ứng). Cường độ của chùm sáng với tỉ lệ với số phôtôn = hf (f là tần số của ánh sáng đơn sắc tương ứng). Cường độ của chùm sáng với tỉ lệ với số phôtôn phát ra trong 1 giây. phát ra trong 1 giây.phát ra trong 1 giây. phát ra trong 1 giây. 2. Phân tử, nguyên tử, êlectron … phát xạ hay hấp thụ ánh sáng, cũng có nghóa là chúng phát xạ 2. Phân tử, nguyên tử, êlectron … phát xạ hay hấp thụ ánh sáng, cũng có nghóa là chúng phát xạ2. Phân tử, nguyên tử, êlectron … phát xạ hay hấp thụ ánh sáng, cũng có nghóa là chúng phát xạ 2. Phân tử, nguyên tử, êlectron … phát xạ hay hấp thụ ánh sáng, cũng có nghóa là chúng phát xạ hay hay hay hay hấp thụ phôtôn. hấp thụ phôtôn.hấp thụ phôtôn. hấp thụ phôtôn. 3. Các phôtôn bay dọc theo tia sáng với tốc độ c= 3.10 3. Các phôtôn bay dọc theo tia sáng với tốc độ c= 3.103. Các phôtôn bay dọc theo tia sáng với tốc độ c= 3.10 3. Các phôtôn bay dọc theo tia sáng với tốc độ c= 3.10 8 88 8 m/s trong chân không. m/s trong chân không.m/s trong chân không. m/s trong chân không. GV. LƯƠNG VIỆT HẢI THPT TUY PHONG 3 Năng lượng của mỗi phôtôn rất nhỏ. Một chùm sáng dù yếu cũng chứa rất nhiều phôtôn do rất nhiều nguyên tử, phân tử phát ra. Vì vậy ta nhìn thấy chùm sáng liên tục. 2. Giải thích các đònh luật quang điện. 2. Giải thích các đònh luật quang điện.2. Giải thích các đònh luật quang điện. 2. Giải thích các đònh luật quang điện. a) Công thức Anh a) Công thức Anha) Công thức Anh a) Công thức Anh- -xtanh về hiện tượng quang điện. xtanh về hiện tượng quang điện.xtanh về hiện tượng quang điện. xtanh về hiện tượng quang điện. Anh-xtanh cho rằng, hiện tượng quang điện xảy ra là do êlectron trong kim loại hấp thụ phôtôn của ánh sáng kích thích. Phôtôn bò hấp thụ truyền toàn bộ năng lượng của nó cho êlectron. Năng lượng ε này được dùng để: - Cung cấp cho êlectron một công A, gọi là công thoát, để êlectron thắng được lực liên kết với mạng tinh thể và thoát ra khỏi bề mặt kim loại; - Truyền cho êlectron đó một động năng ban đầu; - Truyền một phần năng lượng cho mạng tinh thể. Nếu êlectron này nằm ngay trên lớp bề mặt kim loại thì nó có thể thoát ra ngay mà không mất năng lượng truyền cho mạng tinh thể. Động năng ban đầu của êlectron này có giá trò cực đại 2 0max 2 mv . Áp dụng đònh luật bảo toàn năng lượng, ta có: hf = A+ 2 0max 2 mv (44.2) Đó là công thức Anh-xtanh về hiện tượng quang điện . b) Giải thích các đònh luật quang điện. b) Giải thích các đònh luật quang điện.b) Giải thích các đònh luật quang điện. b) Giải thích các đònh luật quang điện. - Đònh luật thứ nhất: Theo công thức (44.2), muốn cho hiện tượng quang điện xảy ra, nghóa là muốn cho êlectron bật ra khỏi bề mặt kim loại dùng làm catốt, thì phôtôn của chùm sáng chiếu vào catốt phải có năng lượng lớn hơn, hoặc ít nhất phải bằng công thoát A, nghóa là phải có hf ≥ A hay c h λ ≥ A. Từ đó, suy ra 0 λ λ ≤ , với 0 hc A λ = . Bước sóng 0 λ chính là giới hạn quang điện của kim loại làm catôt . - Đònh luật thứ hai: Cường độ của dòng quang điện bão hoà tỉ lệ thuận với số quang êlectron bật ra khỏi catôt trong một đơn vò thời gian. Với chùm sáng có khả năng gây ra hiện tượng quang điện, thì số quang êlectron bò bật ra khỏi catôt trong một đơn vò thời gian lại tỉ lệ thuận với số phôtôn đến đập vào mặt catôt trong thời gian đó. Số phôtôn này tỉ lệ với cường độ của chùm sáng tới. Từ đó suy ra, cường độ của dòng quang điện bão hoà tỉ lệ thuận với cường độ của chùm sáng chiếu vào catôt. 3. Lưỡng tính sóng 3. Lưỡng tính sóng 3. Lưỡng tính sóng 3. Lưỡng tính sóng – –– – hạt của ánh sáng hạt của ánh sáng hạt của ánh sáng hạt của ánh sáng a) a)a) a) Để giải thích các hiện tượng giao thoa, nhiễu xạ (chương VI), ta đã thừa nhận ánh sáng nhìn thấy có tính chất sóng. Ngoài ra, ta cũng thấy rằng tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia X có cùng bản chất với ánh sáng thông thường. nh sáng là sóng điện từ. Thế nhưng, để giả thích hiện tượng quang điện, ta lại phải thừa nhận rằng chùm sáng là một chùmphôtôn . Như vậy, ánh sáng vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạt ánh sáng vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạtánh sáng vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạt ánh sáng vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạt . Người ta nói rằng, ánh sáng cólưỡng tính ánh sáng cólưỡng tính ánh sáng cólưỡng tính ánh sáng cólưỡng tính sóng sóngsóng sóng- -hạt. hạt.hạt. hạt. b) b)b) b) Trong mỗi hiện tượng quang học, ánh sáng thường thể hiện rõ một trong hai tính chất trên. Khi tính chất sóng thể hiện rõ, thì tính chất hạt lại mờ nhạt, và ngược lại. Sóng điện tư øcó bước sóng càng ngắn, phôtôn ứng với nó năng lượng càng lớn thì tính chất hạt thể hiện càng rõ, như ở hiện tượng quang điện, ở khả năng đâm xuyên, ở tác dụng phát quang …, còn tính chất sóng càng mờ nhạt, trái lại, sóng điện từ có bước sóng càng dài, phôtôn đối với nó có năng lượng càng nhỏ, thì tính chất sónglại thể hiện rõ hơn (ở hiện tượng giao thoa, nhiễm xạ,tán sắc…) còn tính chất hạt thì mờ nhạt. BÀI TẬP BÀI TẬPBÀI TẬP BÀI TẬP 1. 1.1. 1. Theo giả thuyết lượng tử của Plăng thì năng lượng của. A. Mọi êlectron. B. Mọi nguyên tử . C. Phân tử mọi chất. D. Một chùm sáng đơn sắc. Phải luôn luôn băng một số nguyên lần lượng tử năng lượng. 2. 2. 2. 2. Theo thuyết phôtôn của Anh-xtanh, thì năng lượng. A. Của mọi phôtôn đều băng nhau. B. Của một phôtôn bằng một lượng tử năng lượng. C. Giảm dần, khi phôtôn càng rời xa nguồn D. Của phôtônkhông phụ thuộc bước sóng. 3. 3. 3. 3. Công thức Anh –xtanh về hiện tượng quang điện là. A. hf= 1 2 m 2 0 v +A 0 . B. h c λ = 1 2 m 2 0 v -A 0 . C. h c λ = 1 2 m 2 0 v max -A 0 . D. h c λ + 0 c λ = 1 2 m 2 0 v . GV. LƯƠNG VIỆT HẢI THPT TUY PHONG 4 4 44 4 4. 4.4. 4. Chiếu một chùm ánh sáng có bước sóng 400nm vào catốt bằng natri của một tế bào quang điện . biết giới hạn quang điện của natri là0,50 µ m,hãy tính vận tốc ban đầu cực đại của các quang êletron. 5. 5.5. 5. Chiếu vào catôt của một tế bào quang điện một chùm ánh sáng có bước sóng 0,330 µ m. Biết rằng để triệt tiêu dòng quang điện , phải đặt một hiệu điện thế hãm1,38V giữa anôt và catôt. Hãy xác đònh công thoát của electron khỏi kim loại và giới hạn quang điện của kim loại làm catôt. 45. BÀI TẬP VỀ HIỆN TƯNG QUANG ĐIỆN 45. BÀI TẬP VỀ HIỆN TƯNG QUANG ĐIỆN45. BÀI TẬP VỀ HIỆN TƯNG QUANG ĐIỆN 45. BÀI TẬP VỀ HIỆN TƯNG QUANG ĐIỆN Bài tập 1: Bài tập 1:Bài tập 1: Bài tập 1: Chiếu một chùm ánh sáng có bước sóng λ = 0,489 µ m lên một tấm kim loại kali dùng làm catốt của tế bào quang điện. Biết công thoát êlectron của kali là 2,15eV. 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) Biết cường độ dòng quang điện bão hoà I bh = 5mA và công suất của chùm ánh sáng chiếu vào catôt là P = 1,25W. Hãy tính hiệu suất lượng tử (tỉ số giữa quang êlectron bứt ra khỏi kim loại và số phôtôn tới mặt kim loại). Bài tập 2: Bài tập 2:Bài tập 2: Bài tập 2: Khi chiếu vào một tấm kim loại một chùm ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,20 µ m. Động năng ban đầu cực đại của các quang êlectron là 8.10 -19 J. Hỏi khi chiếu vào tấm kim loại đó lần lượt hai chùm sáng đơn sắc có bước sóng 1 λ = 0,40 µ m và 2 λ = 0,10 µ m, thì có xảy ra hiện tượng quang điện không? Nếu có, hãy xác đònh vận tốc ban đầu cực đại của các quang êlectron. Bài tập 3: Bài tập 3:Bài tập 3: Bài tập 3: Công thoát êlectron khỏi đồng là 4,47eV. a) Tính giới hạn quang điện của đồng. b) Khi chiếu bức xạ có bước sóng λ = 0,14 µ m vào một quả cầu bằng đồng đặt xa các vật khác thì quả cầu được tích điện đến hiệu điện thế cực đại là bao nhiêu? Vận tốc ban đầu cực đại của quang êlectron là bao nhiêu? c) Chiếu một bức xạ điện từ vào một quả cầu bằng đồng đặt xa các vật khác thì quả cầu đạt được điện thế cực đại 3V. Hãy tính bước sóng của bức xạ và vận tốc ban đầu cực đại của quang êlectron? 46. HIỆN TƯNG QUANG ĐIỆN TRONG 46. HIỆN TƯNG QUANG ĐIỆN TRONG46. HIỆN TƯNG QUANG ĐIỆN TRONG 46. HIỆN TƯNG QUANG ĐIỆN TRONG QUANG QUANG QUANG QUANG ĐIỆN TRỞ VÀ PIN QUANG ĐIỆN ĐIỆN TRỞ VÀ PIN QUANG ĐIỆNĐIỆN TRỞ VÀ PIN QUANG ĐIỆN ĐIỆN TRỞ VÀ PIN QUANG ĐIỆN 1. Hiện tượng quang điện trong 1. Hiện tượng quang điện trong1. Hiện tượng quang điện trong 1. Hiện tượng quang điện trong a) a)a) a) Hiện tượng quang điện trong Khi bán dẫn tinh khiết được chiếu bằng chùm ánh sáng đơn sắc có bước sóng thích hợp, thì một số êlectron liên kết trong bán dẫn có thể bứt ra khỏi các nguyên tử bán dẫn và chuyển động tự do trong khối bán dẫn đó. Đồng thời, có một số lượng như vậy các lỗ trống được tạo ra và tham gia vào quá trình dẫn điện. Hiện tượng tạo thành các êlectron dẫn Hiện tượng tạo thành các êlectron dẫn Hiện tượng tạo thành các êlectron dẫn Hiện tượng tạo thành các êlectron dẫn và lỗ trống trong bán dẫn, do tác dụng của ánh sáng có bước và lỗ trống trong bán dẫn, do tác dụng của ánh sáng có bước và lỗ trống trong bán dẫn, do tác dụng của ánh sáng có bước và lỗ trống trong bán dẫn, do tác dụng của ánh sáng có bước sóng thích hợp, gọi là hiện tượng quang điện trong sóng thích hợp, gọi là hiện tượng quang điện trongsóng thích hợp, gọi là hiện tượng quang điện trong sóng thích hợp, gọi là hiện tượng quang điện trong (để phân biệt với hiện tượng quang điện ngoài đã xét ở Bài 43). Muốn gây được hiện tượng quang điện trong thì ánh sáng kích thích phải có bước sóng nhỏ hơn hoặc bằng một giá trò 0 λ , gọi là giới hạn quang điện của bán dẫn . Vì năng lượng cần thiết để giải phóng êlectron liên kết trong bán dẫn thường nhỏ hơn công thoát A của êlectron từ mặt kim loại, nên giới hạn quang điện của nhiều bán dẫn nằm trong vùng ánh sáng hồng ngoại. Chẳng hạn với Ge thì 0 λ = 1,88 µ m; với Si: 0 λ = 1,11 µ m; với CdS: 0 λ = 0,90 µ m. b) b)b) b) Hiện tượng quang dẫn Ta đã biết (SGK Vật lí 11 nâng cao), điện trở suất của bán dẫn, như Si, Ge, Se, CdS, PbS…, giảm đi khi bò ánh sáng thích hợp chiếu vào. Hiện tượng giảm điện trở suất, tức là tăng độ dẫn điện của bán dẫn, khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào gọi là hiện tượng quang dẫn. Hiện tượng quang dẫn được giải thích dựa trên hiện tượng quang dẫn trong. Khi bán dẫn chiếu bằng chùm ánh sáng có bước sóng thích hợp, thì trong bán dẫn có thêm êlectron dẫn và lỗ trống được tạo thành. GV. LƯƠNG VIỆT HẢI THPT TUY PHONG 5 Do đó, mật độ hạt tải điện trong bán dẫn tăng, độ dẫn điện của bán dẫn tăng, tức là điện trở suất của nó giảm. Cường độ ánh sáng chiếu vào bán dẫn càng mạnh thì điện trở suất của nó càng nhỏ. Người ta thường nói các bán dẫn đó có tính quang dẫn. 2. Quang điện trở 2. Quang điện trở 2. Quang điện trở 2. Quang điện trở Quang điện trở được chế tạo dựa trên hiệu ứng quang điện trong. Đó là tấm bán dẫn có giá trò điện trở thay đổi khi cường độ chùm ánh sáng chiếu vào nó thay đổi. Sơ đồ một mạch điện dùng quang điện trở được vẽ trên Hình 46.1. Khi trên lớp bán dẫn chưa có ánh sáng rọi vào, trong mạch có một dòng điện nhỏ gọi là dòng tối. Nó phụ thuộc vào điện trở thuần của quang điện trở và hiệu điện thế đặt vào hai điện cực. Khi ta rọi sáng lớp bán dẫn, cường độ dòng điện qua nó phụ thuộc cường độ chùm sáng và hiệu điện thế giữa hai điện cực. Quang điện trở thường được lắp vào các mạch khuếch đại trong các thiết bò điều khiển bằng ánh sáng, trong các máy đo ánh sáng. 3. Pin quang điện 3. Pin quang điện3. Pin quang điện 3. Pin quang điện Pin quang điện là nguồn điện, trong đó quang năng được biến đổi trực tiếp thành điện năng. Hoạt động của pin dựa trên hiện tượng quang điện trong của một số chất bán dẫn như đồng ôxit, sêlen, silic, … Cấu tạo của pin quang điện gồm một tấm bán dẫn loại n, bên trên có phủ một lớp mỏng bán dẫn loại p. Mặt trên cùng là một lớp kim loại mỏng trong suốt với ánh sáng và dưới cùng là một đế kim loại (Hình 46.2). Các lớp kim loại này đóng vai trò các điện cực. Lớp tiếp xúc p-n được hình thành giữa hai bán dẫn. Khi ánh sáng có bước sóng thích hợp ( λ ≤ 0 λ ) chiếu vào lớp kim loại mỏng ở trên cùng thì ánh sáng sẽ đi xuyên qua lớp này vào lớp bán dẫn loại p, gây ra hiện tượng quang điện trong và giải phóng ra các cặp êlectron và lỗ trống. Điện trường ở lớp chuyển tiếp p-n đẩy các lỗ trống về phía các bán dẫn loại p và đẩy các êlectron về phía bán dẫn loại n. Do đó, lớp bán dẫn mỏng trên lớp bán dẫn loại p sẽ nhiễm điện dương và trở thành điện cực dương của pin, còn đế kim loại dưới bán dẫn loại n sẽ nhiễm điện âm và trở thành điện cực âm (Hình 46.2). Suất điện động của pin quang điện thường có giá trò từ 0,5V đến 0,8V. Pin quang điện đã trở thành nguồn cung cấp điện năng cho các vùng sâu, vùng xa ở nước ta, trên các vệ tinh nhân tạo, con tàu vũ trụ, trong các máy đo ánh sáng, máy tính bỏ túi, … BÀI TẬP BÀI TẬPBÀI TẬP BÀI TẬP 1. 1.1. 1. Hiện tượng quang dẫn là ht A. Điện trở của một chất bán dẫn tăng khi được chiếu sáng. B. Điện trở của một kim loại giảm khi được chiếu sáng. C. Điện trở của một chất bán dẫn giảm khi được chiếu sáng. D. Truyền dẫn ánh sáng theo các sợi quang uốn cong một cách bất kì. 2. 2.2. 2. Theo đònh nghóa, hiện tượng quang điện trong là A. Hiện tượng quang điện xảy ra ở bên trong ở khối kim loại. B. Hiện tượng quang điện xảy ra ở bên trong ở khối điện môi. C. Nguyên nhân sinh ra hiện tượng quang dẫn. D. Sự giải phóng các êlectron liên kết để chúng trở thành êlectron dẫn nhờ tác dụng của một bức xạ điện từ. 3. 3.3. 3. Pin quang điện là nguồn điện, trong đó A. Quang năng được biến đổi trực tiếp thành điện năng. B. Năng lượng Mặt Trời được biến đổi toàn bộ thành điện năng. C. Một tế bào quang điện được dùng làm máy phát điện. D. Một quang điện trở, khi được chiếu sáng thì trở thành một máy phát điện. 47. MẪU NGUYÊN TỬ BO 47. MẪU NGUYÊN TỬ BO47. MẪU NGUYÊN TỬ BO 47. MẪU NGUYÊN TỬ BO VÀ QUANG PHỔ VẠCH CỦA NGUYÊN TỬ HIĐRÔ VÀ QUANG PHỔ VẠCH CỦA NGUYÊN TỬ HIĐRÔVÀ QUANG PHỔ VẠCH CỦA NGUYÊN TỬ HIĐRÔ VÀ QUANG PHỔ VẠCH CỦA NGUYÊN TỬ HIĐRÔ 1. Mẫu nguyên tử Bo 1. Mẫu nguyên tử Bo1. Mẫu nguyên tử Bo 1. Mẫu nguyên tử Bo Năm 1913, khi vận dụng thuyết lượng tử để giải thích sự tạo thành quang phổ của nguyên tử đơn giản nhất là Hiđrô, nhà vật lí Bo đã bổ sung vào mẫu hành tinh nguyên tử của Rơ-dơ-pho hai giả thuyết sau đây, về sau được gọi là các tiền đề của Bo. a) Tiền đe a) Tiền đea) Tiền đe a) Tiền đề và trạng thái dừng à và trạng thái dừngà và trạng thái dừng à và trạng thái dừng Nguyên tử chỉ tồn tại trong một số trạng thái có năng lượng xác đònh E n gọi là các trạng thái dừng. Ở GV. LƯƠNG VIỆT HẢI THPT TUY PHONG 6 các trạng thái dừng, nguyên tử không bức xạ. Bình thường, nguyên tử ở trạng thái dừng có năng lượng thấp nhất gọi là trạng thái cơ bản. Khi hấp thụ năng lượng thì nguyên tử chuyển lên các trạng thái dừng có năng lượng cao hơn, gọi là trạng thái kích thích. Thời gian sống trung bình của các nguyên tử trong các trạng thái kích thích rất ngắn (chỉ vào cỡ 10 -8 s). Sau đó nguyên tử chuyển về các trạng thái dừng có năng lượng thấp hơn và cuối cùng về trạng thái cơ bản. Trong các trạng thái dừng của nguyên tử, êlectron chuyển động quanh hạt nhân trên các quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác đònh, gọi là các quỹ đạo dừng. Bo đã tìm được công thức tính bán kính của quỹ đạo dừng của êlectron trong nguyên tử hiđrô: r n = n 2 r 0 (47.1) với n là số nguyên và r 0 = 5,3.10 -11 m, gọi là bán kính Bo. Đó chính là bán kính của quỹ đạo êlectron ứng với trạng thái cơ bản của nguyên tử. Người ta đặt tên cho quỹ đạo dừng của êlectron đối với n khác nhau như sau: n 1 2 3 4 5 6 Tên K L M N O P b) Tiền đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử b) Tiền đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tửb) Tiền đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử b) Tiền đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng E n sang trạng thái dừng có năng lượng E m nhỏ hơn thì nguyên tử phát ra một phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu E n - E m . E n - E m = h f (47.2) (h là hằng số Plăng: n, m là những số nguyên) Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lượng E m mà hấp thụ một phôtôn có năng lượng h f đúng bằng hiệu E n - E m thì nó chuyển sang trạng thái dừng có năng lượng E n lớn hơn. Tên đề này cho thấy, nếu một nguyên tử hấp thụ được một phôtôn có năng lượng h f đúng bằng hiệu E n - E m thì nó chuyển lên trạng thái dừng có năng lượng cao E n (Hình 47.1). Điều này giải thích được sự đảo vạch quang phổ (Bài 39). Sự phát và hấp thụ phôtôn bởi nguyên tử được biểu diễn trên sơ đồ ở Hình 47.1, trong đó các đường nằm ngang, có ghi các kí hiệu E n . E m ở bên cạnh, biểu diễn các trạng thái dừng của nguyên tử có năng lượng E n . E m ; các đường này gọi là các mức năng lượng. Sự chuyển mức năng lượng được biểu thò bằng mũi tên. Sự chuyển từ trạng thái dừng E m sang trạng thái dừng E n ứng với sự nhảy của êlectron từ quỹ đạo dừng có bán kính r m sang quỹ đạo dừng có bán kính r n và ngược lại. 2. Quang phổ vạch của nguyên tử hiđrô 2. Quang phổ vạch của nguyên tử hiđrô2. Quang phổ vạch của nguyên tử hiđrô 2. Quang phổ vạch của nguyên tử hiđrô a) a)a) a) Khi khảo sát thực nghiệm quang phổ của nguyên tử hiđrô, người ta thấy các vạch phát xạ của nguyên tử hiđrô sắp xếp thành các dãy khác nhau. Trong miền tử ngoại có một dãy, gọi là dãy Lai-man (Lyman). Dãy thứ hai, gọi là dãy Ban-me (Balmer), gồm các vạch nằm trong miền tử ngoại và một số vạch nằm trong miền ánh sáng nhìn thấy là: vạch đỏ α H ( α λ = 0,6563 µ m), vạch lam β H ( β λ = 0,4861 µ m), vạch chàm γ H ( γ λ = 0,4340 µ m) và vạch tím δ H ( δ λ = 0,4120 µ m) (Hình 47.2). Trong miền hồng ngoại có dãy gọi là dãy Pa-sen (Paschen). b) b)b) b) Mẫu nguyên tử Bo giải thích được cấu trúc quang phổ vạch của hiđrô cả về đònh tính lẫn đònh lượng. Khi nhận được năng lượng kích thích, các nguyên tử hiđrô chuyển từ trạng thái cơ bản E 1 lên các trạng thái kích thích khác nhau, tức là êlectron chuyển từ quỹ đạo dừng K (gần hạt nhân nhất) ra các qũy đạo dừng ở phía ngoài. Khi chuyển về trạng thái cơ bản, các nguyên tử hiđrô sẽ phát ra các phôtôn (các bức xạ) có tần số khác nhau. Vì vậy, quang phổ của hiđrô là quang phổ vạch. GV. LƯƠNG VIỆT HẢI THPT TUY PHONG 7 HÌnh 47.3. Sơ đồ chuyển electron từ quỹ đạo này sang quỹ đạo khác khi tạo thành các HÌnh 47.3. Sơ đồ chuyển electron từ quỹ đạo này sang quỹ đạo khác khi tạo thành cácHÌnh 47.3. Sơ đồ chuyển electron từ quỹ đạo này sang quỹ đạo khác khi tạo thành các HÌnh 47.3. Sơ đồ chuyển electron từ quỹ đạo này sang quỹ đạo khác khi tạo thành các dãy quang phổ của hiđrô ( vẽ phỏng chừng các bán kính). dãy quang phổ của hiđrô ( vẽ phỏng chừng các bán kính).dãy quang phổ của hiđrô ( vẽ phỏng chừng các bán kính). dãy quang phổ của hiđrô ( vẽ phỏng chừng các bán kính). Dãy Pa-sen Dãy Pa-senDãy Pa-sen Dãy Pa-sen (hồng ngoại) (hồng ngoại)(hồng ngoại) (hồng ngoại) Dãy Ban-me Dãy Ban-meDãy Ban-me Dãy Ban-me Dãy Lai - man Dãy Lai - manDãy Lai - man Dãy Lai - man (tử ngoại) (tử ngoại)(tử ngoại) (tử ngoại) n = 6 n = 6n = 6 n = 6 n = 5 n = 5n = 5 n = 5 n = 4 n = 4n = 4 n = 4 n = 3 n = 3n = 3 n = 3 n = 2 n = 2n = 2 n = 2 n = 1 n = 1n = 1 n = 1 K KK K L LL L N NN N M MM M O OO O P PP P Dãy Lai-man được tạo thành khi êlectron chuyển từ các quỹ đạo dừng bên ngoài về quỹ đạo K (Hình 47.3): L → K; M → K; N → K… Dãy Ban-me được tạo thành khi êlectron từ các quỹ đạo ở phía ngoài chuyển về quỹ đạo L: M → L (vạch đỏ α H ); N → L (vạch lam β H ); O → L (vạch chàm γ H ); P → L (vạch tím δ H )…… Dãy Pa-sen được tạo thành khi êlectron từ các quỹ đạo ở phía ngoài chuyển về quỹ đạo M … Kết qủa tính toán của bốn vạch nhìn thấy α H , β H , γ H và δ H của quang phổ vạch của hiđrô trùng với các kết quả thực nghiệm. Sơ đồ chuyển mức năng lượng của nguyên tử hiđrô khi tạo thành các dãy quang phổ được biểu diễn trên Hình 47.4. Hình 47.4. Sơ đồ chuyển mức năng lượng của nguyên tử Hiđrô khi tạo thành Hình 47.4. Sơ đồ chuyển mức năng lượng của nguyên tử Hiđrô khi tạo thànhHình 47.4. Sơ đồ chuyển mức năng lượng của nguyên tử Hiđrô khi tạo thành Hình 47.4. Sơ đồ chuyển mức năng lượng của nguyên tử Hiđrô khi tạo thành các dãy quang phổ các dãy quang phổcác dãy quang phổ các dãy quang phổ K KK K E EE E L LL L M MM M N NN N O OO O P PP P α β γ δ E EE E 3 33 3 E EE E 2 22 2 E EE E 1 11 1 Pa - sen Pa - senPa - sen Pa - senBan - me Ban - meBan - me Ban - me Lai - man Lai - manLai - man Lai - man BÀI TẬP BÀI TẬPBÀI TẬP BÀI TẬP 1. 1. 1. 1. Trạng thái dừng của một nguyên tử là A. Trạng thái đứng yên của nguyên tử. B. Trạng thái chuyển động đều của nguyên tử. C. Trạng thái trong đó mọi êlectron của nguyên tử đều không chuyển động đối với hạt nhân. D. Một trong số các trạng thái có năng lượng xác đònh, mà nguyên tử có thể tồn tại. 2. 2.2. 2. Ở trạng thái dừng, nguyên tử A. Không bức xạ và không hấp thụ năng lượng. GV. LƯƠNG VIỆT HẢI THPT TUY PHONG 8 B. Không bức xạ, nhưng có thể hấp thụ năng lượng. C. Không hấp thụ nhưng có thể bức xạ năng lượng. D. Vẫn có thể hấp thụ và có thể bức xạ năng lượng. 3. 3.3. 3. Dãy Ban-me ứng với sự chuyển êlectron từ quỹ đạo ở xa hạt nhân về quỹ đạo nào sau đây? A. Quỹ đạo K. B. Quỹ đạo L. B. Quỹ đạo M D. Quỹ đạo N. 4. 4. 4. 4. Bước sóng của vạch quang phổ thứ nhất trong dãy Lai-man là 0 λ = 122nm, của hai vạch α H , β H lần lượt là 1 λ = 0,656 µ m và 2 λ = 0,486 µ m. Hãy tính bước sóng hai vạch tiếp theo trong dãy Lai-man và vạch đầu tiên trong dãy Pa-sen. 48. HẤP THỤ VÀ PHẢN XẠ LỌC LƯNG ÁNH SÁNG MÀU SẮC CÁC VA 48. HẤP THỤ VÀ PHẢN XẠ LỌC LƯNG ÁNH SÁNG MÀU SẮC CÁC VA48. HẤP THỤ VÀ PHẢN XẠ LỌC LƯNG ÁNH SÁNG MÀU SẮC CÁC VA 48. HẤP THỤ VÀ PHẢN XẠ LỌC LƯNG ÁNH SÁNG MÀU SẮC CÁC VẬT 1. Hấp thu 1. Hấp thu1. Hấp thu 1. Hấp thụ ánh sáng ï ánh sáng ï ánh sáng ï ánh sáng Thực nghiệm chứng tỏ rằng, khi một chùm ánh sáng đi qua một môi trường vật chất bất kì, thì cường độ chùm sáng bò giảm. Một phần năng lượng của chùm sáng đã bò hấp thụ và biến thành nội năng của môi trường. Hấp thụ ánh sáng là hiện tượng môi trường vật chất làm giảm cường độ của chùm sáng truyền qua nó. a) a)a) a) Đònh luật về sự hấp thụ ánh sáng Việc khảo sát đònh lượng sự hấp thụ ánh sáng đã cho thấy: Cường độ I của chùm sáng đơn sắc khi truyền qua môi trường hấp thụ, giảm theo đònh luật hàm mũ của độ dài d của đường đi tia sáng: d e α − 0 I = I (Hình 48.1) với I 0 là cường độ chùm sáng tới môi trường α được gọi là hệ số hấp thụ của môi trường. b) b)b) b) Hấp thụ lọc lựa. Ta đã biết (Bài 39), khi cho chùm ánh sáng trắng đi qua một chất nào đó, ta quan sát thấy quang phổ hấp thụ (vạch hấp thụ hay đám hấp thụ) trên quang phổ của ánh sáng trắng mất đi một số vạch ứng với các bước sóng đặc trưng cho chất đang xét. Điều đó chứng tỏ, các ánh sáng có bước sóng khác nhau thì bò môi trường hấp thụ nhiều, ít khác nhau. Nói cách khác, sự hấp thụ ánh sáng của một môi trường có tính chọn lọc, hệ số hấp thụ của môi trường phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng. Mọi chất đều hấp thụ có chọn lọc ánh sáng, nhưng chất hầu như không hấp thụ ánh sáng trong miền nào của quang phổ được gọi là gần trong suốt vớiû miền quang phổ đó. Những vật không hấp thụ ánh sáng trong miền nhiền thấy của quang phổ được gọi là vật trong suốt không màu (chẳng hạn, nước nguyên chất,không khí, thuỷ tinh không màu …) những vật hấp thụ hoàn toàn mọi ánh sáng nhìn thấy thì có màu đen. Những vật hấp thụ lọc lựa ánh sáng trong miền nhìn thấythì được gọi là vật trong suốt có màu . 2 2 2 2. Phản xạ (hoặc tán xạ) lọc lựa.Màu sắ Phản xạ (hoặc tán xạ) lọc lựa.Màu sắPhản xạ (hoặc tán xạ) lọc lựa.Màu sắ Phản xạ (hoặc tán xạ) lọc lựa.Màu sắc các lật c các lậtc các lật c các lật. Ở một số vật, khả năng phản xạ (hoặc tán xạ) ánh sáng mạnh yếu khác nhau phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng tới. Có những vật phản xạ(hoặc tán xạ) yếu các ánh sáng ngắn, chẳng hạn một tấm đồng có mặt đánh bóng (xem bảng 48.1). Đó là sự phản xạ (hoặc tán xạ) lọc lựa. Khi chiếu một chùm sáng trắng vào một vật cókhả năng phản xạ (hoặc tán xạ) lọc lựa, nên ánh sáng phản xạ (hoặc tán xạ) là ánh sáng màu. Điều đó giải thích tại sao các vật có màu sắc khác nhau. Các vật thể khác nhau có màu sắc khác nhau là do chúng được cấu tạo từ những vật liệu khác nhau. Khi ta chiếu ánh sáng trắng vào vật, vật hấp thụ một sôas đơn sắc và phản xạ, tán xạ, hoặc truyền qua các ánh sáng đơn sắc khác. Tấm gỗ sơn mau đỏ hâp thụ ánh sáng màu lam lục và tán xa ánh sáng màu đỏ. Do đó, nếu chiếu một chùm ánh sáng trắng vào tấm gỗ đó thì ta thấy nó có màu đỏ của tấm gỗ ï Nhưng nếu chiếu vào tấm gỗ đó là một chùm ánh sáng lam hoặc tím thì nó hập thụ hoàn toàn chùm ánh sáng đó và nó trở thành có màu đen. Vậy màu sắc các vật còn phụ thuộc màu sắc của ánh sáng rọi vào nó và khi nói một vật có màu này hay màu khấct đã giả đònh nó được chiếu sáng bằng chùm ánh sáng trắng. BÀI TẬP BÀI TẬPBÀI TẬP BÀI TẬP 1 11 1.Cường độ của chùm sáng đơn sắc truyền qua môi trường hấp thụ. A. giảm tỉ lệ với độ dài đường đi của tia sáng. B. giảm tỉ lệ với bình phương độ dài đường đi của tia sáng. C. giảm theo đònh luật hàm mũ của độ dài đường đi của tia sáng. GV. LƯƠNG VIỆT HẢI THPT TUY PHONG 9 D. giảm theotỉ lệ nghòch với độ dài đường đi của tia sáng. 2 22 2. Khi chiếu vào tấm bìa đo ûchùm ánh sáng tím, ta thấy tấm bìa có màu A. tím B. đỏ. C. vàng D. đen. 49. SỰ PHÁT QUANG SƠ LƯC VỀ LAZE 49. SỰ PHÁT QUANG SƠ LƯC VỀ LAZE49. SỰ PHÁT QUANG SƠ LƯC VỀ LAZE 49. SỰ PHÁT QUANG SƠ LƯC VỀ LAZE 1. Hiện tượng phát quang 1. Hiện tượng phát quang1. Hiện tượng phát quang 1. Hiện tượng phát quang a) Sự phát quang a) Sự phát quanga) Sự phát quang a) Sự phát quang * * * * Sự phát quang là một dạng phát ánh sáng rất phổ biến trong tự nhiên. Có một số chất (ở thể rắn,lỏng hoặc khí) khi hấp thụ năng lượng dưới một dạng nào đó, thì khả năng phát ra các bức xạ từ trong miền ánh sáng nhìn thấy. Các hiện tượng đó được gọi là sự phát quang. Sự phát sáng của đom đóm, Sự phát sáng của phôtpho bò ôxi hoá trong không khí, Sự phát sáng củamột số chất hơi và chất rắn khi được chiếu sáng bằng tia tử ngoại … là nhữnh ví dụ điển hình về sự phát quang. * Sự phát quang có nhiều đặc điểm khác biệt với các hiện tượng phát ánh sáng khác, trong số đó phải kể đến hai đặc điểm quan trọng: -Một là, bức xạ phát quang là bức xạ riêngcủa vật : mỗi chất phát quang có một quang phổ đặc trưng cho nó. - Hai là, sau khi ngừng kích thích, sự phát quang của một số chất còn tiếp tục kéo dài thêm một khoảng thời gian nào đó, rồi mới ngừng hẳn . Khoảng thời gian từ lúc ngưng kích thích cho đến lúc ngừng phát quang gọi là thời gian phát quang mà thời gian phát quang có thể kéo dài đến 10 -10 s đến vài ng b,Các dạng quang phát quang: lâm quang và huỳnh quang b,Các dạng quang phát quang: lâm quang và huỳnh quangb,Các dạng quang phát quang: lâm quang và huỳnh quang b,Các dạng quang phát quang: lâm quang và huỳnh quang. Một số chất có khả năng hấp thụ ánh sáng kích thích có bước sóng này để phát ra ánh sáng có bước sóng khác. Hiện tượng đó gọi là hiện tượng quang phát quang. Người ta thấy có hai loại quang phát quang, tuỳ theo thời gian phát quang : đó là huỳnh quang và lâm quang. * Huỳnh quang là sự phát quang có thời giang phát ngắn ( 10 -8 s) nghóa là ánh sáng phát quang hầu như tắt ngay sau khi tắt ánh sáng kích thích. Nó thường xảy ra với chất lỏng và chất khí. * Lâm quang là phát quang có thời gian phát quang dài( 10 -8 s trở lên ) ; nó thương xảy ra với chất rắn. Các chất rắn phát quang loại này gọi là chất lâm quang. c. Đònh luật Xtốc về sự phát quang c. Đònh luật Xtốc về sự phát quang c. Đònh luật Xtốc về sự phát quang c. Đònh luật Xtốc về sự phát quang nh sáng phát quang có bươc sóng / λ dài hơn bước sóng của ánh sáng kích thích λ : / λ > λ . d. Ứng dụng. d. Ứng dụng.d. Ứng dụng. d. Ứng dụng. Các loại hiện tượng phát quangcó dất nhiều ứng dụng trong khoa học, kó thuật và đời sống như sử dụng trong các đèn ống để thắp sáng, trong các màn hình của dao động động kí điện tử, của ti vi, máy tính, sử dụng sơn phát quang quét trên các biển báo giao thông. 2.Sơ lược về Laze 2.Sơ lược về Laze2.Sơ lược về Laze 2.Sơ lược về Laze a) a)a) a) Năm 1958 các nhà bác học Nga và Mó, nghiên cứu độc lập với nhau, đã chế tạo thành công laze đầu tiên. Đó là một một loại nguồn sáng mới , phát ra chùm sáng gọin là tia laze, có đặc điểm khác hẳn với các chùm sáng thông thường: - Tia laze có tính đơn sắc rất cao. Độ sai lệch tương đối f f ∆ của tần số ánh sáng do laze phát ra có thể chỉ bằng10 -15 . - Tia laze là chùm sáng kết hợp (các Phôtôn trong chùm có cùng tần số và cùng pha). - Tia laze là chùm sáng song song ( có tính đònh hướng cao). - Tia laze có cường độ lớn. Chẳng hạn, Tia laze rubi (hồng ngọc)có cường độ tới 10 6 w/cm 2 . Như vậy có thể xem laze là một nguồn sáng phát ra chùm sáng song song, kết hợp, có tính đơn sắc rất cao. Nguyên tắc phát quang của laze dựa trên việc ứng dụng hiện tượng phát xạ cảm ứng (xem bài đọc thêm). b) Các loại laze b) Các loại lazeb) Các loại laze b) Các loại laze. Laze được chế tạo đầu tiên là laze hồng ngọc (zubi). Ngày nay, người ta đã chế tạo được hàng chục loại laze rắn khác nhau, trong số đó có những loại công suất lớn như laze thuỷ tinh pha nêin có thể đạt công suất 20 tỉ oát mỗi xung. Ngoài laze rắn còn có laze khí ( laze He-Ne, CO 2 , Ar, N 2 ). Đặc biệt, phải kể đến các loại laze ban dẫn là loại được dùng phổ biến nhất hiện nay. c) Một số ứng dụng của laze c) Một số ứng dụng của lazec) Một số ứng dụng của laze c) Một số ứng dụng của laze GV. LƯƠNG VIỆT HẢI THPT TUY PHONG 10 - Tia laze có ưu thế đặc biệt trong thông tin liên lạc vô tuyến (như truyền thông tin bằng cáp quang, vô tuyến đònh vò, điều khiển con tàu vũ trụ,…). - Tia laze được dùng như dao động mổ trong phẫu thuật mắt, để chữa các bệnh ngoài da (nhờ tác dụng nhiệt)…. - Tia laze được dùng trong các đầu đọc đóa CD bút trỏ bảng… - Ngoài ra, Tia laze còn được dùng để khoa, cắt, tôi… chính xác các vật liệu trong công nghiệp. BÀI TẬP BÀI TẬPBÀI TẬP BÀI TẬP 1 11 1.nh sáng huỳnh quang là ánh sáng A. Tồn tại trong thời gian dài hơn 10 -8 s sau khi tắt ánh sáng kích thích. B. Hầu như tắt ngay sau khi tắt ánh sáng kích thích. C. Có bước sóng nhỏ hơn bước sóng ánh sáng kích thích. D. Do có tinh thể phát ra, khi được kích thích bằng ánh sáng mặt trời. 2 22 2. nh sáng lâm quang là ánh sáng A. Được phát ra bởi cả chất rắn, chất lỏng lẫn chất khí. B. Hầu như tắt ngay sau khi tắt ánh sáng kích thích. C. Có thể tồn tại trong thời gian dài hơn 10 -8 s sau khi tắt ánh sáng kích thích. D. Có bước sóng nhỏ hơn bước sóng ánh sáng kích thích. TÓM TẮT CHƯƠNG VII TÓM TẮT CHƯƠNG VIITÓM TẮT CHƯƠNG VII TÓM TẮT CHƯƠNG VII 1. 1.1. 1.Khi một chùm ánh sáng thích hợp chiếu vào mặt một tấm kim loại thì các êlectron ở mặt kim loại bò bật ra, đó là hiện tượng quang điện ngoài, gọi tắt là hiện tượng quang điện. 2. 2.2. 2. Các đònh luật quang điện a) a) a) a) Đònh luật 1. Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi ánh sáng kích thích chiếu vào kim loại có bước song nhỏ hơn hoặc bằng bước sóng 0 λ ; 0 λ được gọi là giới hạn quang điện của kim loại đó: 0 λ λ ≤ . b. b.b. b. Đònh luật 2. Đối với mỗi ánh sáng thích hợp ( 0 λ λ ≤ ), cường độ dòng quang bão hoà tỉ lệ thuận với cường độ của chùm sáng kích thích. c cc c . . Đònh luật 3. Động năng ban đầu cực đại của các quang êlectron không phu thuộc cường độ cuảchùm sáng kích thích, mà chỉ phụ thuộc bước sóng của ánh sáng kích thích và bản chất của kim loại. 3.Thuyết lượng tử ánh sáng 3.Thuyết lượng tử ánh sáng3.Thuyết lượng tử ánh sáng 3.Thuyết lượng tử ánh sáng Chùm ánh sáng là một chùm hạt, mỗi hạt là một phôtôn có tốc độ ε =3.10 8 m/s, mang một năng lượng e=hf, chỉ phụ thuộc tần số f của ánh sáng, mà không phụ thuộc khoảng các từ nó đến nguồn sáng. Cường độ chùm sáng tỉ lệ với số phôtôn phát ra trong một đơn vò thời gian. 4. Ánh sá 4. Ánh sá4. Ánh sá 4. Ánh sáng có lưỡng tính sóng ng có lưỡng tính sóngng có lưỡng tính sóng ng có lưỡng tính sóng- - hạt hạt hạt hạt. Tính chất sóng thể hiện rõ với ánh sáng và các bức xạ điện từ có bước sóng dài, còn tính chất hạt thể hiện rõ với ánh sáng có bước sóng ngắn. 5. Công thức Anh 5. Công thức Anh 5. Công thức Anh 5. Công thức Anh – –– –xtanh về hiện tượng quang đi xtanh về hiện tượng quang đixtanh về hiện tượng quang đi xtanh về hiện tượng quang điện ện ện ện hf = A + 2 0max 2 mv trong đó f là tần số ánh sáng, A là công thoát êlectron khỏi kim loại, v 0max là vận tốc ban đầu cực đại của êlectron quang điện. 6 66 6. Hiện tượng quang điện ngoài được ứng dụng trong các tế bào quang điện, trong các dụng cụ để biến đổi các tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu điện. 7. 7.7. 7. Trong hiện tượng quang điện trong, ánh sáng giải phóng các êlectron liên kết để tạo thành các êlectron dẫn vào lỗ trống tham gia quá trình dẫn điện. Hiện tượng quang dẫn là hiện tượng điện trở suất của bán dẫn giảm khi bò chiếu sáng. Hiện tượng quang điện trong và quang dẫn được ứng dụng trong các quang điện trở, pin quang điện . 8.Mẫu nguyên tử Bo 8.Mẫu nguyên tử Bo8.Mẫu nguyên tử Bo 8.Mẫu nguyên tử Bo Các tiền đề Bo. 1. 1.1. 1.Nguyên tử chỉ tồn tải trong các trạng thái dừng có năng lượng xác đònh. Khi ở trạng thái dừng, nguyên tử không bức xạ. 2. 2.2. 2. Khi chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng E m sang trạng thái dừng có năng lượng E m < E n thì nguyên tử phát ra phôtôn có tần sồ được xác đònh bởi: E m - E n = hf h là hằng số Plăng. Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng E m mà hấp thụ được một phôtôn có tần số trên đây [...]... chiếu vào catôt của tế bào quang điện, hiện tượng quang điện xảy ra, electron quang điện có động năng cực đại ban đầu E0max khi chiếu vào catôt ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ 2 = 2λ1 thì: A Hiện tượng quang điện xảy ra và electron quang điện có động năng cực đại ban đầu E0max B Hiện tượng quang điện xảy ra và electron quang điện có động năng cực đại ban đầu 2E0max C Hiện tượng quang điện xảy ra và electron... vào kim loại này hai bức xạ có bước sóng λ1 = 0,6 µm và λ 2 = 0, 4 µm thì hiện tượng quang điện: A Xảy ra với cả hai bức xạ C Xảy ra với bức xạ λ1 Không xảy ra với bức xạ λ 2 B Không xảy ra với cả hai bức xạ D Xảy ra với bức xạ λ 2 Không xảy ra với bức xạ λ1 r u r 26 Tách ra một chùm hẹp các electron quang điện có vận tốc v max , rồi hường nó vào một từ trường đều B Q đạo electron trong từ trường... thích bằng tia hồng ngoại 6 Chọn câu trả lời sai khi nói về sự phát quang: A Sự huỳnh quang của chất khí, chất lỏng và sự lân quang của các chất rắn gọi là sự phát quang B Đèn huỳnh quang là việc áp dụng sự phát quang của các chất rắn C Sự phát quang còn được gọi là sự phát lạnh D Khi chất khí được kích thích bới ánh sáng có tần số f, sẽ phát ra ánh sáng có tần số f’ với f’>f 7 Phát biểu nào sau đây... thoát ra Khi áp vào giữa anôt và catốt hiệu điện thế hãm Uh thì các quang electron bò giữ lại trên catôt Nếu chiếu vào catôt của tế bào quang điện đó bức xạ có bước sóng λ ' < λ và áp vào giữa anốt và catốt hiệu điện thế hãm Uh’ thì các quang electron bò giữ lại trên catốt A U 'h > U h B U 'h = U h C U 'h < U h D Không có cơ sở để kết luận 20 Động năng cực đại ban đầu của quang electron thoát ra khỏi... đơn sắc đỏ chiếu vào catốt của tế bào quang điện, hiện tượng quang điện xảy ra Khi chiếu vào catốt ánh sáng đơn sắc màu vàng thì: A Hiện tượng quang điện không thể xảy ra B Hiện tượng quang điện chắc chắn xảy ra C Phụ thuộc vào kim loại làm catốt D Không xác đònh được -34 8 -19 25 Cho h = 6,625.10 J.s ; c = 3.10 m/s ; e = 1,6.10 C Kim loại có công thoat electron là A = 2,62 eV Khi chiếu vào kim loại này... đây là sai : A Không phụ thuộc vào cường độ chùm sáng kích thích B Phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng kích thích C Không phụ thuộc vào bản chất kim loại dùng làm catôt D Phụ thuộc vào hiệu điện thế hãm 7.6 Trong các công thức nêu dưới đây, công thức nào là công thức Anh-xtanh? 2 mv0max 2 2 mv0max C hf= A 2 A hf= A + 2 mv0max 4 2 mv0max D hf= 2A + 2 B hf= A + 7.7 Công thức nào sau đây đúng cho trường... giải thích được cấu tạo quang phổ vạch của hidrô nhưng không giải thích được cấu tạo của nguyên tử phức tạp hơn 9 Màu sắc các vật phụ thuộc vào sự hấp thụ lọc lựa của vật (phản xạ lọc lựa của chất cấu tạo nên vật hoặc của lớp chất phủ lên bề mặt vật) đối với ánh sáng chiếu vào vật 10 10 Trong hiện tượng quang phát quang, bước sóng của ánh sáng phát quang bao giờ cũng lớn hơn bước sóng của ánh sáng mà... nếu B không vuông góc với v max D Cả B, C đều đúng Chủ đề – Hiện tượng quang dẫn Quang trở và Pin quang điện 1 Khi hiện tượng quang dẫn xảy ra, trong chất bán dẫn có hạt tham gia vào quá trình dẫn điện là: A Electron và hạt nhân B Electron và các ion dương D Electron và lỗ trống mang điện dương C Electron và lỗ trống mang điện âm 2 Chọn câu trả lời đúng A Quang dẫn là hiện tượng dẫn điện của chất... cường độ dòng quang điện bão hoà Ibh = 5 mA và công suất của chùm ánh sáng chiếu vào catôt là p = 1,25 W Tìm hiệu suất lượng tử Bài 2 : Khi chiếu vào một tấm kim loại một chùm sáng có λ = 0,2 µm động năng cực đại của các e bắn ra là Wđ = 8.10-19 J Hỏi khi chiếu ánh sáng vào tấm kim loại đó lần lượt hai chùm ánh sáng có bước sóng λ1 = 1,4 µm và λ2 = 0,1 µm thì xảy ra hiện tượng quang điện không ? nếu có... lần chiếu, cường độ dòng quang điện bão hoà đều bằng 8mA và hiệu suất lượng tử đều bằng 5% (cứ 100 phôtôn chiếu vào catôt thì chỉ có 5 êlectron bật ra) Hỏi bề mặt catôt nhận được công suất bức xạ bằng bao nhiêu trong mỗi lần chiếu 7.31 Một tế bào quang điện, khi chiếu vào một bức xạ điện từ có bước sóng λ = 0,400 µ m vào bề mặt catôt thì tạo ra một dòng điện bão hoà có cường độ I Người làm triệt tiêu . các vật phụ thuộc vào sự hấp thụ lọc lựa của vật (phản xạ lọc lựa của chất cấu tạo nên vật hoặc của lớp chất phủ lên bề mặt vật) đối với ánh sáng chiếu vào. Tiền đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử b) Tiền đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tửb) Tiền đề về sự bức xạ và hấp thụ