Chương VII . LƯNG TỬ ÁNH SÁNG Bài 49. HIỆN TƯNG QUANG ĐIỆN 1. Thí nghiệm hecxơ ( hertz ) : * Hiện tượng quang điện : Chiếu ánh sáng thích hợp vào mặt một tấm kim loại thì nó làm cho các electron ở mặt kim loại đó bò bật ra 2. Thí nghiệm với tế bào quang điện : • Kết quả thí nghiệm : − Đối với mỗi kim loại dùng làm catốt, ánh sáng kích thích phải có bước sóng nhỏ hơn một giới hạn λ 0 nào đó thì mới gây ra được hiện tượng quang điện. − Khi tăng U AK thì cường độ dòng quang điện cũng tăng theo. Nhưng khi U AK đạt giá trò nào đó thì cường độ dòng quang điện đạt giá trò bão hoà I bh − Để I = 0 thì U AK = U h <0 : U h được gọi là hiệu điện thế hãm Bài 50. THUYẾT LƯNG TỬ VÀ CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN 1. Các đònh luật quang điện : a. Đònh luật 1 : Đối với mỗi kim loại dùng làm catôt có một bước sóng giới hạn λ 0 nhất đònh gọi là giới hạn quang điện . Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi bước sóng λ của ánh sáng kích thích nhỏ hơn giới hạn quang điện . b. Đònh luật 2 : Với ánh sáng kích thích thích hợp ( λ< λ 0 ), cường độ dòng quang điện bão hoà tỉ lệ thuận với cường độ ánh sáng kích thích. c. Đònh luật 3 : Động năng ban đầu cực đại của các electron quang điện không phụ thuộc vào cường độ của chùm ánh sáng kích thích, mà chỉ phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng kích thích và bản chất kim loại dùng làm catôt. 2. Thuyết lượng tử : 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 đònh, có độ lớn là : ε = h.f với h = 6,625 . 10 –34 J.s - gọi là hằng số Planck; f là tần số của ánh sáng mà nó phát ra. ε gọi là một lượng tử năng lượng 2. Giải thích các đònh luật quang điện bằng thuyết lượng t : • Giải thích đònh luật 1 : - Để electron thoát khỏi kim loại thì : 0 A hc A hc A λ=≤λ⇔≥ λ ⇒≥ε • Giải thích đònh luật 2 : - Cường độ dòng quang điện bão hoà tỉ lệ với số electron quang điện - Số electron quang điện tỉ lệ với số hạt phôtôn của ánh sáng kích thích - Nên cường độ dòng điện bão hoà tỉ lệ với cường độ ánh sáng kích thích • Giải thích đònh luật 3 : - Động năng ban đầu cực đại của quang electron : 2 max0maxd mV 2 1 E = - Công thức Anhxtanh : 2 max0maxd mV 2 1 A hc EA += λ ⇒+=ε - Do đó : E dmax phụ thuộc vào λ và bản chất kim loại làm catốt ( phụ thuộc A ) * Công thức tính HĐT hãm : 2 h mv e U 2 = − 4. Lưỡng tính sóng - hạt của ánh sáng : • nh sáng vừa có tính chất sóng ( ánh sáng đều có bản chất là sóng điện từ ) vừa có tính chất hạt ( tính chất lượng tử ). Người ta nói ánh sáng có lưỡng tính sóng - hạt. • Biểu hiện của tính chất hạt là các tác dụng quang điện , ion hóa, phát quang , đâm xuyên • Khi ánh sáng thể hiện tính chất sóng ( bước sóng dài ) thì ta dễ dàng quan sát hiện tượng giao thoa, hiện tượng tán sắc Bài 51. QUANG TRỞ VÀ PIN QUANG ĐIỆN 1. Hiện tượng quang dẫn : • Hiện tượng giảm mạnh điện trở của chất bán dẫn khi bò chiếu sáng gọi là hiện tượng quang dẫn. 2. Quang tr ( Light Dependant Resistor ) : • Cấu tạo : 1 lớp bán dẫn CdS ( cimi sunfua ) phủ trên 1 tấm nhựa cách điện. Trên bán dẫn có gắn 2 điện cực và nối vào 1 nguồn điện vài vôn. • Hoạt động : Chiếu ánh sáng vào bán dẫn, điện trở giãm mạnh. • ng dụng : Thay tế bào quang điện trong các mạch điều khiển tự động. 3. Pin quang điện : • Xét 1 pin quang điện đơn giản : Khi chiếu ánh sáng thích hợp vào Cu 2 O thì ánh sáng sẽ giải phóng các electron trong Cu 2 O thành electron dẫn. Số electron này 1 phần khuếch tán sang cực Cu làm điện cực này tích điện âm. Giữa 2 điện cực xuất hiện 1 suất điện động • Pin quang điện được ứng dụng ở các máy tính bỏ túi, dùng trên các vệ tinh nhân tạo Bài 53. ỨNG DỤNG CỦA THUYẾT LƯNG TỬ TRONG NGUYÊN TỬ HYDRÔ 1. Mẫu nguyên tử Bo : a) Tiên đề về các trạng thái dừng : Nguyên tử chỉ tồn tại trong những trạng thái có năng lượng xác đònh, gọi là các trạng thái dừng. Trong các trạng thái dừng nguyên tử không bức xạ. b) Tiên 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 m sang trạng thái dừng có năng lượng E n ( với E m > E n ) thì nguyên tử phát ra một phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu E m – E n : ε = h.f mn = E m – E n Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lượng E n thấp mà hấp thụ được một phôtôn có năng lượng h.f mn đúng bằng hiệu E m – E n thì nó chuyển lên trạng thái dừng có năng lượng E m lớn hơn. c) Hệ quả : Trong các trạng thái dừng của nguyên tử, electron chỉ chuyển động quanh hạt nhân theo những quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác đònh gọi là các quỹ đạo dừng. d) Công thức tính năng lượng của quỹ đạo dừng : 2 6.13 n E n −= eV 2. Giải thích sự tạo thành quang phổ vạch của hydrô : • Bán kính các quỹ đạo dừng của Hrô tăng tỉ lệ với bình phương của các số nguyên liên tiếp : Bán kính : r 0 4 r 0 9 r 0 16 r 0 25 r 0 36 r 0 Tên quỹ đạo : K L M N O P Với r 0 = 5,3.10 –11 m : Bán kính Bo. • Người ta thấy, quang phổ vạch của Hrô sắp xếp thành 3 dãy riêng biệt, tách rời : ∗ Dãy Lai-man ( Lyman ) : Ở vùng tử ngoại . Đó là do các electron ở quỹ đạo ngoài (L, M, N, O, P ) chuyển về quỹ đạo K. ∗ Dãy Ban-me ( Balmer ) : 1 phần nằm ở vùng tử ngoại, 1 phần nằm trong vùng ánh sáng nhìn thấy. Ở phần ánh sáng thấy được này , có 4 vạch Đó là do các electron ở quỹ đạo ngoài (M, N, O, P ) chuyển về quỹ đạo L * Dãy Pa-sen ( Paschen ) : nằm ở vùng hồng ngoại. Do các electron từ quỹ đạo ngoài (P, O, L ) chuyển về quỹ đạo M. . Chương VII . LƯNG TỬ ÁNH SÁNG Bài 49. HIỆN TƯNG QUANG ĐIỆN 1. Thí nghiệm hecxơ ( hertz ) : * Hiện tượng. trò bão hoà I bh − Để I = 0 thì U AK = U h <0 : U h được gọi là hiệu điện thế hãm Bài 50. THUYẾT LƯNG TỬ VÀ CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN 1. Các đònh luật quang điện : a. Đònh luật 1 : Đối. mà chỉ phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng kích thích và bản chất kim loại dùng làm catôt. 2. Thuyết lượng tử : Những nguyên tử hay phân tử vật chất không hấp thụ hay bức xạ ánh sáng một cách