được hướng dẫn đập vào dynod D2 gây ra sự phát điện tử thứ cấp kế tiếp Cứ như vậy số điện tử được nhân lên gấp bội trước khi đến anod A. Ở các hiệu điện thế thường dùng (hiệu điện thế giữa các dynod thường dùng vào khoảng 80 volt tới 120 volt), các electron khi đập vào các dynod có những năng lượng lớn hơn năng lượng của photon nhiều. Sự phát ra đ iện tử thứ cấp tùy thuộc chất làm dynod, năng lượng của điện tử sơ cấp, góc tới của các điện tử này Gọi d là hệ số phát điện tử thứ cấp trung bình của các dynod (hệ số phát điện tử thứ cấp được định nghĩa là tỷ số giữa số điện tử thứ cấp phát ra và số điện tử sơ cấp đập vào dynod). N là số điện tử tới dynod thứ nhất, số điện tử tới anod là : Ndn Với n là số dynod c ủa máy. Với năng lượng điện tử sơ cấp đập vào dynod vào khoảng 700 eV tới 900 eV, trị số của d có thể lên tới trên 10. Thí dụ hợp kim AgMg, d = 15 (cực đại) khi năng lượng điện tử sơ cấp vào khoảng 300 eV. Ngoài ra ta thừa nhận d tỷ lệ với hiệu điện thế Vo giữa hai dynod liên tiếp (d = k . Vo, k : hằng số). Với một máy nhân quang điện thông thường, số đ iện tử tới anod có thể gấp triệu lần số điện tử tới dynod thứ nhất (dn = 106) Do đó cường độ dòng quang điện rất lớn so với trường hợp một tế bào quang điện chân không đơn giản. 3. Pin quang điện. Pin quang điện còn gọi là tế bào lớp dừng, là một áp dụng của hiệu ứng quang điện trong khi một chất bán d ẫn như germanium hay selenium, tiếp xúc với một kim loại thích hợp thì có thể phát sinh một sức điện đông khi được chiếu sáng. Sơ đồ cấu tạo của một pin quang điện bán dẫn kim loại như hình vẽ 9. B là lớp bán dẫn tiếp xúc với một bản kim loại A thích hợp, a là một vành kim loại tiếp xúc với một lớp vàng C rất mỏng để ánh sáng đi qua được. Vành a và bản kim loạ i A đóng vai trò hai điện cực của máy phát quang điện. Khi rọi ánh sáng vào lớp bán dẫn qua lớp C, ta được một dòng quang điện i theo chiều như trên hình vẽ. Một yếu tố rất thuận lợi của Pin quang điện là không cần môt nguồn cung cấp điện thế như các loại tế bào quang điện mô tả ở trên, đồng thời có độ nhạy khá lớn, cỡ vài trăm (A/lumen. Hiệu ứng quang điện có nhiều ứng dụng quan trọng trong đời sống hàng ngày cũng như trong các phòng thí nghiệm. Các tế bào quang điện, pin quang điện, máy nhân quang điện được dùng trong các phép đo quang học cần sự chính xác cao, trong các mạch tự động, một ứng dụng quan trọng và có nhiều triển vọng là biến đổi quang năng của ánh sáng mặt trời, một nguồn năng lượng vô hạn, thành điện nă ng để phục vụ đời sống. a c A’ B a + – H. 9 Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m §§7. LÝ THUYẾT VỀ PHOTON. Ta đã thấy, để giải thích hiệu ứng quang điện, Einsteins đã khai triển thuyết lương tử của plack và đưa vào thuyết photon, cho rằng năng lượng ánh sáng được tập trung trong những hạt nhỏ gọi là photon hay quang tử. Như vậy, song song với bản chất sóng, chúng ta đã chấp nhận bản chất hạt của ánh sáng, tuy nhiên đây không phải là những hạt cơ học đơn giản nh ư quan niệm của Newton mà có những thuộc tính riêng của nó. Một chùm ánh sáng đơn sắc có tần số ( gồm vô số các hạt photon, mỗi hạt có một năng lượng là h(, trong đó h là hằng số planck. Mỗi một đơn sắc ứng với một loại photon có năng lượng nhất định. Trong chân không, tất cả các loại photon đều truyền đi với vận tốc C ( 300.000 km/giây, nhưng trong một môi trường khác, photon của mỗ i đơn sắc lại có một vận tốc truyền riêng Theo thuyết tương đối, giữa khối lượng m và năng lượng W của một vật, có hệ thức liên lạc W = mc2. Vậy khối lượng của photon là : Động lượng của photon có trị số là : hay: Ġ (làĠ vectơ sóng, song song với phương truyền sáng và cóĠ) Ngoài ra theo thuyết tương đối, một vật có khối lượng tĩnh mo (khố i lượng khi đứng yên) thì khi chuyển động với vận tốc V có khối lượng là : 2 1 o m m V C = ⎛⎞ − ⎜⎟ ⎝⎠ Với photon, ta có v = c. Như vậy nếu photon có mo ( 0 thì phải có m = (. Điều này trái với thực tế. Vậy ta phải công nhận photon là một loại hạt đặc biệt có khối lượng tĩnh mo ( 0. Hay ta cũng có thể nói khi một photon bị ngừng lại thì lập tức tất cả năng lượng W = mC2 của nó chuyển cho một vật khác (giả sử trong trường hợp hấp thụ hoàn toàn) và photon đó hết tồn tại. n C V = ν 22 C h C W m ν == λ ν h C h mcp === Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Chương X HIỆU ỨNG COMPTON §§1. KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM. Là một hiện tượng nổi bật về bản tính hạt của ánh sáng. Hiện tượng này được khảo cứu đầu tiên bởi Compton vào năm 1923, khi ông nghiên cứu sự khuyếch tán (háy tán xạï) tia X bởi graphit (than chì). Khi cho một chùm tia x có độ dài sóng ( đi qua một khối graphit, chùm tia bị khuyếch tán. Khi khảo sát chùm tia khuyếch tán ở một góc khuyếch tán ( nhờ một máy quang phổ, người ta thấy ngoài vạch ứng với độ dài sóng ( còn một vạch ứng với độ dài sóng (’ lớ n hơn (. Compton đã giải thích hiện tượng này bằng sự đụng giữa photon với electron của chất khuyếch tán, trong đó ông coi photon như một hạt có tính cơ học. Sơ đồ thí nghiệm khảo sát hiệu ứng compton như hình vẽ 1. Chùm tia X phóng ra từ ống T được chuẩn trực nhờ hai khe F1 và F2, do đó chùm tia tới A (vật tán xạï) coi như song song. Một phần của chùm tia này đi thẳng qua A, một phần bị tán xạ. Các chùm tia tán xạ ứng với các góc khác nhau, được thu vào máy quang phổ B, máy này có thể di chuyển trên một cung tròn xung quanh vật tán xạï A. Ứng với một góc tán xạï (, máy quang phổ ghi được hai vạch ứng với hai độ dài sóng ( và (’ như trên đã nói. Thí nghiệm cho thấy độ lệch về độ dài sóng (( = (’ - ( không tùy thuộc năng lượng của photon X và chất tán xạï, mà chỉ tùy thuộc góc tán xạï (. Hình vẽ 2 là kết quả của hiệu ứng compton thực hiện với vạch K( c ủa Molybden, tán xạï bởi Carbon, đo ở các góc ( = 0o, 45o, 90o Tia X phát ra từ nguồn chứa nhiều độ dài sóng. Do đó muốn chỉ có một độ dài sóng, thí dụ chỉ có một vạch K(, ta phải cho tia X đi qua một bộ phận lọc, trước khi tới vật tán xạï. T F 1 F 2 A B ϕ H. 1 (a) ∆ λ (A o ) 5x10 -2 43 2 1 0 ϕ = 0 (b) ∆λ 54 3 2 1 0 ϕ = 45 o B A (c) 5 43 2 1 0 ϕ = 90 o B A ∆λ Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Ngoài ra, ta cũng nhắc lại, vạch K( (tia X) do sự di chuyển của electron từ tầng L xuống tầng K của nguyên tử chất dùng làm đối âm cực trong ống phóng tia X (trong thí dụ của chúng ta là molybden). Đỉnh A ứng với độ dài sóng (, đỉnh B ứng với độ dài sóng (’. Ta thấy trong trường hợp ( = 0, (( = 0, không có hiệu ứng compton. Ngoài ra (( tăng theo góc tán xạ. Thí nghiệm cũng cho thấy cường độ vạch compton (ứng với đỉnh B) mạnh đối với các nguyên tử nh ẹ làm chất tán xạ. §§2. KHẢO SÁT LÝ THUYẾT CỦA HIỆU ỨNG COMPTON. Xét một chùm tia X đi vào chất tán xạ, đụng phải một electron, giả sử lúc ban đầu đang đứng yên ở O, phương truyền của photon tới là Ox. Sau khi đụng, phương truyền của photon lệch đi một góc ( đối với phương tới Ox và điện tử bắn đi theo một phương hợp với Ox một góc (. Trước khi đụng, electron có động lượng bằng O, năng lượng là moC2, photon có động lượng ĉ theo ph ương Ox, năng lượngĠ. Sau khi đụng, electron có động lượng mv theo phương (, năng lượng mc2, photon có động lượng Ġ theo phương (’ năng lượngĠ - Sự bảo toàn động lượng cho ta : Chiếu xuống trục x, ta được : Với Do đó : ν λ λ r r r m hh += ' (2.1) θϕ λ λ coscos ' mv hh += 2 2 1 C V m m o − = θϕ λλ cos 1 . cos 2 2 ' C V Vm hh o − =− (2.2) y ϕ ∆’ x θ 0 ∆ Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Chiếu hệ thức (2.1) xuống trục y, ta có : Suy ra Bình phương các phương trình (2.2), (2.3) và cộng lại ta được: hay 22 2 22 22 2 22 2 2 cos '' 1 o o hh h mC mC V C ϕ λλ λλ +− = − − Xét sự bảo toàn năng lượng : suy ra : hay Đem bình phương phương trình (2.5), ta được : Đem so sánh với phương trình (2.4) suy ra : Sau cùng ta được hay θϕ λ sin 1 . sin 2 2 ' C V Vm h O o − −= θϕ λ sin 1 . sin 2 2 C V Vm h o − = (2.3) ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − − = − =−+ 1 1 1 1 cos 2 2 2 2 2 2 2 2 2 ' 2 2 ' 2 2 2 C V Cm C V Vm hhh o o ϕ λλ λ λ (2.4) 2 2 2 ' 2 ' 2 1 C V Cm hc mC hc Cm hc o o − +=+=+ λλ λ 2 2 2 2 ' 1 C V Cm Cm hchc o o − =+− λ λ ' 2 2 1 o o hh mC mC V C λλ −+ = − (2.5) 2 22 2 2 2 2 2 2 2'' ' 2 211 2 1 o oo hh h mC mC hmC V C λλλλλ λ ⎛⎞ ++ − + − = ⎜⎟ ⎝⎠ − () 2 '' 211 cos 1 2 0 o h hm C ϕ λλ λ λ ⎛⎞ −+ − = ⎜⎟ ⎝⎠ () ϕλλλ cos1 ' −=−=∆ Cm h o 2 sin0484,0 2 sin 2 22 ϕ ϕ λ ==∆ Cm h o (A) (2.6) Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m . 1. Chùm tia X phóng ra từ ống T được chuẩn trực nhờ hai khe F1 và F2, do đó chùm tia tới A (vật tán xạï) coi như song song. Một phần của chùm tia này đi thẳng qua A, một phần bị tán xạ. Các chùm. bán dẫn kim loại như hình vẽ 9. B là lớp bán dẫn tiếp xúc với một bản kim loại A thích hợp, a là một vành kim loại tiếp xúc với một lớp vàng C rất mỏng để ánh sáng đi qua được. Vành a và bản. ra, ta cũng nhắc lại, vạch K( (tia X) do sự di chuyển của electron từ tầng L xuống tầng K của nguyên tử chất dùng làm đối âm cực trong ống phóng tia X (trong thí dụ của chúng ta là molybden).