HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGỒI THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG A- KIẾN THỨC CẦN NẮM: I. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGỒI 1. Hiện tượng quang điện ngồi (hiện tượng quang điện) Hiện tượng quang điện là hiện tượng khi chiếu ánh sáng thích hợp vào mặt kim loại thì các electron ở mặt kim loại bị bật ra khỏi bề mặt kim loại. 2. Định luật về giới hạn quang điện 0 λ λ ≤ Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi th Aff ≥≥≤ ελλ ;; 00 I. THUYẾT LƯỢNG TỬ - Chùm ánh sáng là một chùm các hạt phơtơn (lượng tử ánh sáng). Mỗi một phơtơn có năng lượng hồn tồn xác định ( ) ε . hc hf ε λ = = (J) o λ : bước sóng ánh sáng đơn sắc o f : tần số của sóng ánh sáng đơn sắc o 34 6,625.10 ( . )h J s − = : hằng số Plăng o 8 3.10 ( / )c m s= : vận tốc ánh sáng - Phân tử, ngun tử, electron … phát xạ hay hấp thụ ánh sáng, có nghĩa là chúng phát xạ hay hấp thụ phơtơn. - Các phơtơn bay dọc theo tia sáng với tốc độ 8 3.10 ( / )c m s= trong chân khơng. 2. Cơng thức Anhxtanh 2 0 1 2 th dOMax e OMax hc hc A W m v ε λ λ = + ⇔ = + o ε : năng lượng lượng tử o th A : cơng thốt o dOMax W : động năng ban đầu cực đại o 0 f : tần số giới hạn o 0 λ : giới hạn quang điện của kim loại o 31 9,1.10 ( ) e m kg − = : khối lượng e II. LƯỠNG TÍNH SĨNG - HẠT CỦA ÁNH SÁNG - Ánh sáng vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạt → ánh sáng có lưỡng tính sóng - hạt. - Trong mỗi hiện tượng quang học, ánh sáng thường thể hiện rõ một trong hai tính chất trên. Tính chất sóng thể hiện qua bước sóng λ và tính chất hạt thể hiện qua năng lượng phơtơn ε (bước sóng λ càng lớn, tính chất sóng càng rõ và ngược lại năng lượng phơtơn càng lớn, tính hạt càng nổi trội). B- BÀI TẬP: Bài tập1: Tính năng lượng một phôtôn ánh sáng có bước sóng 7 6,625.10 m λ − = Ngày soạn: 14/02/2011 Phụ đạo 12 Tuần:25 +26 Hình VII.1 Bài tập 2: Công thoát của electron khỏi mặt kim loại A=6,625.10 -19 J. Tính giới hạn quang điện của kim loại. Bài tập 3: Giới hạn quang điện của một kim loại làm catôt của tế bào quang điện là 0 0,5 m λ µ = . Chiếu vào catôt của tế bào quang điện bức xạ có bước sóng 0,35 m λ µ = . Tính động năng ban đầu cực đại của electron quang điện. Bài tập 4: Một đèn phát ánh sáng đơn sắc λ = 0,4.10 -6 m, chiếu vào 1 tế bào quang điện, công thoát của kim loại làm catốt là 2,26 eV . a. Tìm bước sóng giới hạn của catốt. b. Tính vận tốc cực đại của các electron bật khỏi catốt. Bài tập 5: Chiếu bức xạ λ = 0,438 µm vào catốt 1 tế bào quang điện. Tính vận tốc ban đầu cực đại của các quang electron (nếu có) khi: a. Catốt là kẽm có công thoát A o = 56,8.10 -20 J b. Catốt là kali co ù giới hạn quang điện λ o = 0,62µm Đáp án: a. không tượng quang điện ; b. v OM = 0,54.10 -6 m/s D. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Bài tập 1 Chọn phát biểu đúng. Hiện tượng quang điện ngoài là A. Hiện tượng êlectron bò bật ra khỏi bề mặt tấm kim loại khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào nó. B. Hiện tượng êlectron bò bật ra khỏi bề mặt tấm kim loại khi tấm k.loại bò nung nóng đến nhiệt độ rất cao. C. Hiện tượng êlectron bò bật ra khỏi bề mặt tấm kim loại khi tấm kim loại bò nhiễm điện do tiếp xúc với một vật đã bò nhiễm điện khác. D. Hiện tượng êlectron bò bật ra khỏi bề mặt tấm kim loại do bất kì nguyên nhân nào khác. Bài tập 2 Chọn câu trả lời đúng. Hiện tượng quang điện là hiện tượng các quang electron bứt ra khỏi bề mặt kim loại, khi chiếu vào kim loại A. Các phôtôn có bước sóng thích hợp B. Các prôtôn có bước sóng thích hợp C. Các electron có bước sóng thích hợp D. Các Nơtrôn có bước sóng thích hợp Bài tập 3 Trong thí nghiệm Hécxơ về hiện tượng quang điện, quả cầu kim loại đặt trên điện nghiệm trước khi chiếu sáng A. tích điện dương. B. tích điện âm. C. trung hòa về điện. D. có thể tích điện tùy ý. Bài tập 4 Hiện tượng quang điện ngoài xảy ra đối với A. kim loại. B. bán dẫn. C. chất điện môi. D. chất điện phân. Bài tập 5 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 gây ra hiện tượng quang điện đối với kim loại đó. D. Hiệu điện thế hãm. Bài tập 6 Để gây ra hiện tượng quang điện, phải thoả mãn điều kiện nào sau đây? A. Tần số của ánh sáng kích thích phải lớn hơn tần số giới hạn quang điện. B. Năng lượng của photon kích thích phải lớn hơn công thoát của kim loại. C. Bước sóng nhỏ hơn giới hạn quang điện. D. Cả ba câu trên đều đúng. Bài tập 7 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 . Bài tập 8 Theo Anhxtanh A. Sóng ánh sáng làm cho các electron ở bề mặt kim loại dao động và bức ra khỏi kim loại đó là hiện tượng quang điện. B. Trong hiện tượng quang điện các photon chiếu tới kim loại C. Khi các photon bò các electron hấp thụ sẽ tuyền toàn bộ năng lượng của nó cho electron. D. Cả A, B, C đều đúng. Bài tập 9 Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về thuyết lượng tử ánh sáng? A. Những nguyên tử hay phân tử vật chất không hấp thụ hay bức xạ ánh sáng một cách liên tục mà theo từng phần riêng biệt, đứt quãng. B. Chùm ánh sáng là dòng hạt, mỗi hạt gọi là một phôtôn. C. Năng lượng của các phôtôn ánh sáng là như nhau, không phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng. D. Khi ásáng truyền đi, các lượng tử á.sáng không bò thay đổi, không phụ thuộc khoảng cách tới nguồn sáng. Bài tập 10 Công thoát electron của kim loại là A. năng lượng tối thiểu để bứt nguyên tử ra khỏi kim loại. B. năng lượng tối thiểu để ion hóa nguyên tử kim loại. C. năng lượng của phôton cung cấp cho kim loại. D. năng lượng cần thiết để bứt electron trên quỹ đạo k khỏi nguyên tử kim loại. 7.1 Năng lượng của phôtôn ứng với ánh sáng tím có bước sóng 0,41 mλ = µ là A. 4,85.10 -19 J B. 3.03eV C. 4,85.10 -25 J D. A và B đều đúng. 7.2 Bức xạ màu vàng của natri có bước sóng λ = 0,59 µ m. Năng lượng của phôtôn tương ứng có giá trò nào sau đây? A. 2,0 eV. B. 2,1 eV. C. 2,2 eV. D. 2,3 eV. 7.3 Cho h = 6,625.10 -34 Js; c = 3.10 8 m/s. Bước sóng giới hạn quang điện của kim loại là 0 0,6 mλ = µ . Công thoát của kim loại đó là: A. 3,31.10 -20 J B. 2,07eV C. 3,31.10 -18 J D. 20,7eV 7.4 Giới hạn quang điện của niken là 248nm, thì công thoát của êlectron khỏi niken là bao nhiêu? A. 5,0 eV. B. 50 eV. C. 5,5 eV. D. 0,5 eV. 7.5 Cho h = 6,67.10 -34 Js; c = 3.10 8 m/s. Cho công thoát electron của kim loại là A = 2eV. Bước sóng giới hạn quang điện của kim loại là A. 0,625 mµ B. 0,525 mµ C. 0,675 mµ D. 0,585 mµ 7.6 *Chiếu vào catot của tế bào quang điện một bức xạ đơn sắc có bước sóng 0,33 m µ . Để triệt tiêu dòng quang điện can một hiệu điện thế hãm có giá trò tuyệt đối là 1,38V. Công thoát của kim loại dùng làm catot là A. 1,16 eV B. 1,94 eV C. 2,38 eV D. 2,72 eV 7.7 *Chiếu vào catot của tế bào quang điện một bức xạ đơn sắc có bước sóng 0,33 m µ . Để triệt tiêu dòng quang điện can một hiệu điện thế hãm có giá trò tuyệt đối là 1,38V. Giới hạn quang điện của kim loại dùng làm catot là A. 0,521 m µ B. 0,442 m µ C. 0,44 m µ D. 0,385 m µ 7.8 Catôt của một tế bào quang điện được làm bằng một kim loại có giới hạn quang điện 0,3 µ m; khi được chiếu sáng bằng bức xạ 0,25 µ m thì vận tốc ban đầu cực đại của quang êlectron là bao nhiêu? A. 540m/s. B. 5,4km/s. C. 54km/s. D. 540km/s. 7.9 *Chiếu một chùm ánh sáng trắng vào bề mặt một tấm kim loại có giới hạn quang điện 0 0,6 m λ µ = thì vận tốc ban đầu cực đại của các electron đạt được là A. 0 B. 6.10 6 m/s C. 6.10 7 m/s D. 6.10 5 m/s. 7.10 *Chiếu bức xạ có bước sóng 0,5 m λ µ = vào catot của tế bào quang điện, electron quang điện thoát ra từ catot có động năng W đ giá trò biến thiên từ 0 đến đến 7,75.10 -20 J. Công thoát của kim loại dùng làm catot A. 2MeV B. 10 MeV C. 20 MeV D. một giá trò khác 7.11 Cho h = 6,625.10 -34 J.s ; c = 3.10 8 m/s ; e = 1,6.10 -19 C. Kim loại có công thoát electron là A=2,62 eV. Khi chiếu vào kim loại này 2 bức xạ có 1 0,6 mλ = µ và 2 0,4 mλ = µ thì hiện tượng quang điện: A. Xảy ra với cả hai bức xạ. B. Không xảy ra với cả hai bức xạ. C. Xảy ra với bức xạ 1 λ . Không xảy ra với bức xạ 2 λ D. Xảy ra với bức xạ 2 λ . Không xảy ra với bức xạ 1 λ IV. RÚT KINH NGHIỆM Tổ trưởng kí duyệt 14/02/2011 HOANG ĐỨC DƯỠNG II. CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN 1. Định luật về giới hạn quang điện 0 λ λ ≤ Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi th Aff ≥≥≤ ελλ ;; 00 . các phôtôn ánh sáng là như nhau, không phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng. D. Khi ásáng truyền đi, các lượng tử á.sáng không bò thay đổi, không phụ thuộc khoảng cách tới nguồn sáng. Bài tập. LƯỠNG TÍNH SĨNG - HẠT CỦA ÁNH SÁNG - Ánh sáng vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạt → ánh sáng có lưỡng tính sóng - hạt. - Trong mỗi hiện tượng quang học, ánh sáng thường thể hiện rõ một. Chùm ánh sáng là một chùm các hạt phơtơn (lượng tử ánh sáng). Mỗi một phơtơn có năng lượng hồn tồn xác định ( ) ε . hc hf ε λ = = (J) o λ : bước sóng ánh sáng đơn sắc o f : tần số của sóng ánh