HĐBM VẬT LÝ ĐỒNG THÁP NGUYỄN SƠN TÙNG – THPT HỒNG NGỰ 3 CHƯƠNG VI – LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG ( LÍ THUYẾT ) 1. Giới hạn quang điện của kim loại là A. bước sóng dài nhất của bức xạ chiếu vào kim loại đó mà gây ra được hiện tượng quang điện. B. bước sóng ngắn nhất của bức xạ chiếu vào kim loại đó mà gây ra được hiện tượng quang điện. C. công nhỏ nhất dùng để bứt êlectron ra khỏi bề mặt kim loại đó. D. công lớn nhất dùng để bứt êlectron ra khỏi bề mặt kim loại đó. 2. Phát biểu nào sau đây là đúng? A. Hiện tượng quang điện trong là hiện tượng bứt êlectron ra khỏi bề mặt kim loại khi chiếu vào kim loại ánh sáng có bước sóng thích hợp. B. Hiện tượng quang điện trong là hiện tượng êlectron bị bắn ra khỏi kim loại khi kim loại bị đốt nóng. C. Hiện tượng quang điện trong là hiện tượng êlectron liên kết được giải phóng thành êlectron dẫn khi chất bán dẫn được chiếu bằng bức xạ thích hợp. D. Hiện tượng quang điện trong là hiện tượng điện trở của chất bán dẫn tăng lên khi chiếu ánh sáng thích hợp vào chất bán dẫn. 3. Theo quan điểm của thuyết lượng tử phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Chùm ánh sáng là một dòng hạt, mỗi hạt là một phôtôn mang năng lượng. B. Cường độ chùm sáng tỉ lệ thuận với số phôtôn trong chùm. C. Khi ánh sáng truyền đi các phôtôn ánh sáng không đổi, không phụ thuộc khoảng cách đến nguồn sáng. D. Các phôtôn có năng lượng bằng nhau vì chúng lan truyền với vận tốc bằng nhau. 4. Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Động năng ban đầu cực đại của êlectron quang điện phụ thuộc vào bản chất của kim loại. B. Động năng ban đầu cực đại của êlectron quang điện phụ thuộc bước sóng của chùm ánh sáng kích thích. C. Động năng ban đầu cực đại của êlectron quang điện phụ thuộc tần số của chùm ánh sáng kích thích. D. Động năng ban đầu cực đại của êlectron quang điện phụ thuộc cường độ của chùm ánh sá`ng kích thích. 5. Cường độ dòng quang điện bảo hoà A. tỉ lệ nghịch với cường độ chùm ánh sáng kích thích. B. tỉ lệ thuận với cường độ chùm ánh sáng kích thích. Trang 1 HĐBM VẬT LÝ ĐỒNG THÁP NGUYỄN SƠN TÙNG – THPT HỒNG NGỰ 3 C. không phụ thuộc vào cường độ chùm ánh sáng kích thích. D. tỉ lệ thuận với bình phương cường độ chùm ánh sáng kích thích. 6. Hiện tượng quang điện trong là hiện tượng A. electron thoát khỏi bề mặt kim loại khi bị chiếu sáng thích hợp. B. giải phóng electron thoát khỏi mối liên kết trong chất bán dẫn khi được chiếu sáng thích hợp. C. giải phóng electron khỏi kim loại khi bị đốt nóng. D. giải phóng electron khỏi một chất bằng cách dùng ion bắn phá. 7. Hiện tượng quang dẫn là hiện tượng A. dẫn sóng ánh sáng bằng cáp quang. B. tăng nhiệt độ của một chất khí bị chiếu sáng. C. giảm điện trở của một chất khí bị chiếu sáng. D. thay đổi màu của một chất khí bị chiếu sáng. 8. Trong laze rubi có sự biến đổi của dạng năng lượng nào dưới đây thành quang năng? A. Điện năng. B. Cơ năng. C. Nhiệt năng. D. Quang năng. 9. Phát biểu nào sau đây sai khi nói về phôtôn ánh sáng? A. phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động. B. Mỗi phôtôn có một năng lượng xác định. C. Năng lượng của phôtôn ánh sáng tím lớn hơn năng lượng phôtôn ánh sáng đỏ. D. Năng lượng của các phôtôn của các ánh sáng đơn sắc khác nhau đều bằng nhau. 10. Quang điện trở được chế tạo từ A. chất bán dẫn và có đặc điểm là dẫn điện kém khi không bị chiếu sáng và dẫn điện tốt khi được chiếu ánh sáng thích hợp. B. kim loại và có đặc điểm là điện trở suất của nó tăng khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào. C. chất bán dẫn và có đặc điểm là dẫn điện CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TN THPT – CAO ĐẲNG – ĐẠI HỌC C Quang phổ vạch hấp thụ có vạch sáng nằm quang phổ liên tục D Quang phổ vạch phát xạ khí hay áp suất thấp bị kích thích phát Câu 57: Phát biểu sau nói quang phổ? A Quang phổ liên tục nguồn sáng phụ thuộc thành phần cấu tạo nguồn sáng B Mỗi nguyên tố hóa học trạng thái khí hay nóng sáng áp suất thấp cho quang phổ vạch riêng, đặc trưng cho nguyên tố C Để thu quang phổ hấp thụ nhiệt độ đám khí hay hấp thụ phải cao nhiệt độ nguồn sáng phát quang phổ liên tục D Quang phổ hấp thụ quang phổ ánh sáng vật rắn phát vật nung nóng Câu 58: Khẳng định sau ? A Vị trí vạch tối quang phổ hấp thụ nguyên tố trùng với vị trí vạch sáng màu quang phổ phát xạ nguyên tố B Trong quang phổ vạch hấp thụ vân tối cách C Trong quang phổ vạch phát xạ vân sáng vân tối cách D Quang phổ vạch nguyên tố hoá học giống nhiệt độ CHƯƠNG VII LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG CHỦ ĐỀ 21 LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG HỆ THỨC ANHXTANH A TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN Năng lượng lượng tử ánh sáng (hạt phôtôn a Lượng tử lượng Lượng tử lượng phần lượng xác định mà lần nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay xạ b Năng lượng lượng tử ánh photon hạt phôtôn) : hf hc mc h = 6,625.10-34 Js số Plăng c = 3.108 m/s vận tốc ánh sáng chân không f, λ tần số, bước sóng ánh sáng (của xạ m khối lượng photon Chú ý : Khi ánh sáng truyền lượng tử ánh sáng không bị thay đổi, không phụ thuộc vào khoảng cách tới nguồn sáng c Tế bào quang điện Gồm: Một hình cầu thạch anh bên chân không, có hai điện cực anốt A v canốt K Anốt A l vòng dây kim loại Canốt K l kim loại có dạng hình chỏm cầu Trong d Thuyết lượng tử ánh sáng + Ánh sáng tạo thành từ hạt gọi photon + Với ánh sáng đơn sắc có tần số f, photon giống nhau, photon mang lượng hf + Trong chân không, photon bay với vận tốc c = 3.108 m/s dọc theo tia sáng + Mỗi lần nguyên tử hay phân tử phát xạ hay hấp thụ ánh sáng thi chúng phát hay hấp thụ photon Chú ý : Photon tồn trạng thái chuyển động, photon đứng yên Hiện tượng quang điện + Hiện tượng quang điện : tương ánh sáng làm bật electron khỏi bề mặt kim loại + Hiện tượng quang điện : tượng ánh sáng giải phóng electron liên kết thành electron dẫn lỗ trống tham gia vào trình dẫn điện + Định luật giới hạn quang điện : Đối với kim loại, ánh sáng phải có bước sóng ≤ 0 kim loại `Ìi`ÊÜÌ ÊvÝÊ* Ê
`ÌÀÊ đó, gây tượng quang điện ÊvÀiiÊvÀÊViÀV>ÊÕÃi° Trang 176 /ÊÀiÛiÊÌ ÃÊÌVi]ÊÛÃÌ\Ê ÜÜÜ°Vi°VÉÕV° Ì CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TN THPT – CAO ĐẲNG – ĐẠI HỌC + Định luật quang điện : Cường độ dòng quang điện bão hòa tỉ lệ thuận cường độ chùm sáng kích thích + Định luật quang điện : Động ban đầu cực đại electron quang điện phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng kích thích chất kim loại, không đ m a x phụ thuộc0 vào cường độ chùm sáng kích thích: W W ∈ , ∉ I a skt => Các tượng quang điện định luật quang điện chứng tỏ ánh sáng có tính chất hạt + Ứng dụng tượng quang điện tế bào quang điện, dụng cụ dùng để biến đổi tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu điện, quang trở điện, pin quang điện Giải thích định luật quang điện thuyết lượng tứ ánh sáng a Giải thích định luật I : Để xảy tượng quang điện, photon ánh sáng kích thích phải có lượng: hc hc hc hay A suy A A Chất Chất Chất λo µ m λo µ m h f A hay λo µ m λo µ m Chất Bạc 0,26 Kẽm 0,35 Natri 0,50 Xesi 0,66 Đồng 0,30 Nhôm 0,36 Kali 0,55 Canxi 0,43 b Giải thích định luật II : Với cường độ chùm sáng kích thích lớn đơn vị thời gian số photon đến đập vào catốt nhiều, số electron quang điện bật nhiều, làm cho dòng quang điện bão hòa lớn c Giải thích định luật III : Theo công thức Anhxtanh tượng quang điện hc A m v 02 m ax hc m v 02 m ax A Động ban đầu cực đại electron quang điện phụ thuộc vào tần số f ho ặc bước sóng λ c ánh sáng kích thích công thoát A (bản chất kim loại làm Katốt Phương trình Anhxtanh: h f Trong A m v 02 m a x hc A hc công thoát kim loại dùng làm catốt 0 λ0 giới hạn quang điện kim loại dùng làm catốt v0max vận tốc ban đầu cực đại electron quang điện thoát khỏi catốt f, λ tần số, bước sóng ánh sáng kích thích Với : 1eV = 1, 6.10 −19 J ; 1MeV = 1, 6.10−13 ; J1 MeV10 = eV Chú ý : Phương trình Anhxtanh giải thích định luật 1, định luật 3; thuyết lượng tử giải thích định luật + Để dòng quang điện triệt tiêu UAK Uh U h < 0, U h gọi hiệu điện hãm eU h m v 02m ax Lưu ý: Trong số toán người ta lấy Uh > độ lớn + Xét vật cô lập điện, có điện cực đại Vmax khoảng cách cực đại dmax mà electron chuyển động điện trường cản có cường độ E tính theo công thức: e V m ax e E d m ax hc m v 02m ax A V m ax e mv max hc = hf = = +A + Điều kiện để triệt tiêu dòng quang điện : mv max = e U h hc ⇒ A hc = +A e Uh `Ìi`ÊÜÌ ÊvÝÊ* Ê
`ÌÀÊ ÊvÀiiÊvÀÊViÀV>ÊÕÃi° Trang 177 /ÊÀiÛiÊÌ ÃÊÌVi]ÊÛÃÌ\Ê ÜÜÜ°Vi°VÉÕV° Ì CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TN THPT – CAO ĐẲNG – ĐẠI HỌC + Với U hiệu điện anốt catốt, vA vận tốc cực đại electron đập vào anốt, vK = v0max 1 e U mv A2 mvK2 2 vận ...Lượng tử ánh sáng LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG I. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN - THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG 1. Hiện tượng quang điện: Hiện tượng á.sáng làm bật các êlectron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện (ngoài). 2. Định luật về giới hạn quang điện - Định luật Đối với mỗi kim loại, ánh sáng kích thích phải có bước sóng λ ngắn hơn hay bằng giới hạn quang điện 0 λ của kim loại đó, mới gây ra hiện tượng quang điện. - Giới hạn quang điện của mỗi kloại là đặc trưng riêng của kim loại đó. - Định luật về giới hạn quang điện chỉ có thể giải thích được bằng thuyết lượng tử ánh sáng. 3. Thuyết lượng tử ánh sáng - Giả thuyết Plăng Lượng năng lượng mà mỗi lần một nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định và bằng hf; trong đó f là tần số của ánh sáng bị hấp thụ hay được phát ra; còn h là một hằng số. - Lượng tử năng luợng Lượng năng lượng nói ở trên gọi là lượng tử năng lượng và được kí hiệu bằng chữ ε : hf= ε (1); Trong đó: h = 6,625.10 -34 J.s gọi là hằng số Plăng. - Thuyết lượng tử ánh sáng: Nội dung của thuyết: + Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn. + Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các phôtôn đều giống nhau, mỗi phôtôn mang năng lượng bằng hf. + Trong chân không, phôtôn bay với tốc độ c = 3.10 8 m/s dọc theo các tia sáng. + Mỗi lần một nguyên tử hay phân tử phát xạ hoặc hấp thụ ánh sáng thì chúng phát ra hay hấp thụ một phôtôn. + Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động. Không có phôtôn đứng yên. - Giải thích định luật về giới hạn quang điện bằng thuyết lượng tử ánh sáng + Anh-xtanh cho rằng hiện tượng quang điện xảy ra do sự hấp thụ phôtôn của ánh sáng kích thích bởi êlectron trong kim loại. + Mỗi phôtôn bị hấp thụ sẽ truyền toàn bộ năng lượng của nó cho một êlectron. + Muốn cho êlectron bứt ra khỏi mặt kim loại phải cung cấp cho nó một công để “thắng” các liên kết. Công này gọi là công thoát (A). Vậy, muốn cho hiện tượng quang điện xảy ra thì năng lượng của phôtôn ánh sáng kích thích phải lớn hơn hoặc bằng công thoát: Ahf ≥ hay A≥ λ c h A hc ≤⇒ λ Đặt: A hc = 0 λ => 0 λλ ≤ (2) 0 λ chính là giới hạn quang điện của kim loại và hệ thức (2) phản ánh định luật về giới hạn quang điện. 4. Lưỡng tính sóng - hạt của ánh sáng Ánh sáng có tính chất sóng, ánh sáng có tính chất hạt => ánh sáng có lưỡng tính sóng - hạt. Chú ý: Dù tính chất nào của ánh sáng thể hiện ra thì ánh sáng vẫn có bản chất điện từ. II. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG 1. Chất quang dẫn và hiện tượng quang điện trong - Chất quang dẫn là chất dẫn điện kém khi không bị chiếu sáng và trở thành chất dẫn điện tốt khi bị chiếu ánh sáng thích hợp. - Hiện tượng quang điện trong: + Khi không bị chiếu sáng, các êlectron ở trong các chất quang dẫn đều ở trạng thái liên kết với các nút mạng tinh thể => không có êlectron tự do => chất dẫn điện kém. + Khi bị chiếu sáng, mỗi phôtôn của ánh sáng kích thích sẽ truyền toàn bộ năng lượng của nó cho một êlectron liên kết. Nếu năng lượng mà êlectron nhận được đủ lớn thì êlectron đó có thể được giải phóng khỏi mối liên kết để trở thành êlectron dẫn và tham gia vào quá trình dẫn điện. Mặt khác, khi êlectron liên kết được giải phóng thì nó sẽ để lại một lỗ trống. Lỗ trống này cũng tham gia vào quá trình dẫn điện. Vậy, khối chất nói trên trở thành chất dẫn điện tốt. + Hiện tượng ánh sáng giải phóng các êlectron liên kết để cho chúng trở thành các êlectron dẫn đồng thời tạo ra các lỗ trống cùng tham gia vào quá trình dẫn điện, gọi là hiện tượng quang điện trong. + Hiện tượng quang điện trong được ứng dụng trong quang điện trở và pin quang điện. 2. Quang điện trở - 1 - Lượng tử ánh sáng - Quang điện trở là một điện trở làm bằng chất quang dẫn. Nó có cấu tạo gồm một sợi dây bằng chất quang dẫn gắn trên một đế cách điện. - Điện trở của quang điện trở có thể thay đổi từ vài mêgaôm khi không được chiếu sáng xuống đến vài trục Ôn tập Lý 12 CB – Biên soạn: Dương Văn Đổng Trường THPT Nguyễn Văn Linh – Bình Thuận – Trang 1 VI. LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG A. LÝ THUYẾT 22. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN. THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG * Hiện tượng quang điện Hiện tượng ánh sáng làm bật các electron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện ngoài (gọi tắt là hiện tượng quang điện). * Định luật về giới hạn quang điện Đối với mỗi kim loại ánh sáng kích thích phải có bước sóng λ ngắn hơn hay bằng giới hạn quang điện λ 0 của kim loại đó, mới gây ra được hiện tượng quang điện: λ ≤ λ 0 . * Thuyết lượng tử ánh sáng + Chùm ánh sáng là một chùm các phôtôn (các lượng tử ánh sáng). Mỗi phôtôn có năng lượng xác định ε = hf (f là tần số của sóng ánh sáng đơn sắc tương ứng). Cường độ của chùm sáng tỉ lệ với số phôtôn phát ra trong 1 giây. + Phân tử, nguyên tử, electron… phát xạ hay hấp thụ ánh sáng, cũng có nghĩa là chúng phát xạ hay hấp thụ phôtôn. + Các phôtôn bay dọc theo tia sáng với tốc độ c = 3.10 8 m/s trong chân không. 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. Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động. Không có phôtôn đứng yên. * Giải thích định luật về giới hạn quang điện bằng thuyết lượng tử Công thức Anhxtanh về hiện tượng quang điện: hf = λ hc = A + 2 1 mv 2 max0 . Để có hiện tượng quang điện thì năng lượng của phôtôn phải lớn hơn hoặc bằng công thoát: hf = λ hc ≥ A = 0 λ hc => λ ≤ λ 0 ; với λ 0 = A hc . * Lưỡng tính sóng - hạt của ánh sáng Ánh sáng vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạt. Ta nói ánh sáng có lưỡng tính sóng - hạt. Trong mỗi hiện tượng quang học, ánh sáng thường thể hiện rỏ một trong hai tính chất trên. Khi tính chất sóng thể hiện rỏ thì tính chất hạt lại mờ nhạt, và ngược lại. Sóng điện từ có bước sóng càng ngắn, phôtôn ứng với nó có năng lượng càng lớn thì tính chất hạt thể hiện càng rỏ, như ở hiện tượng quang điện, ở khả năng đâm xuyên, ở khả năng phát quang…, còn tính chất sóng càng mờ nhạt. Trái lại sóng điện từ có bước sóng càng dài, phôtôn ứng với nó có năng lượng càng nhỏ, thì tính chất sóng lại thể hiện rỏ hơn (ở hiện tượng giao thoa, nhiễu xạ, tán sắc, …), còn tính chất hạt thì mờ nhạt. 23. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN BÊN TRONG * Chất quang dẫn Chất quang dẫn là những chất bán dẫn, dẫn điện kém khi không bị chiếu sáng và dẫn điện tốt khi bị chiếu ánh sáng thích hợp. * Hiện tượng quang điện trong Hiện tượng ánh sáng giải phóng các electron liên kết để cho chúng trở thành các electron dẫn đồng thời tạo ra các lỗ trống cùng tham gia vào quá trình dẫn điện, gọi là hiện tượng quang điện trong. * Quang điện trở Quang điện trở được chế tạo dựa trên hiệu ứng quang điện trong. Đó là một tấm bán dẫn có giá trị điện trở thay đổi khi cường độ chùm ánh sáng chiếu vào nó thay đổi. * 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 bên trong của một số chất bán dẫn như đồng ôxit, sêlen, silic, … . Suất điện động của pin thường có giá trị từ 0,5V đến 0,8V Pin quang điện (pin mặt trời) đã trở thành nguồn cung cấp điện cho các vùng sâu vùng xa, trên các vệ tinh nhân tạo, con tàu vũ trụ, trong các máy đo ánh sáng, máy tính bỏ túi. … 24. HIỆN TƯỢNG QUANG – PHÁT QUANG * Sự phát quang + Có một số chất khi hấp thụ năng lượng dưới một dạng nào đó, thì có khả năng phát ra các bức xạ điện từ trong miền ánh sáng nhìn thấy. Các hiện tượng đó gọi là sự phát quang. + Mỗi chất phát quang có một quang phổ đặc trưng cho nó. + Sau khi ngừng kích thích, sự phát quang của một số chất còn tiếp tục kéo dài thêm một thời gian nào đó, rồi mới ngừng hẵn. Khoảng thời gian từ lúc Bài giảng LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG I. Hiện tượng quang điện(ngoài) - Thuyết lượng tử ánh sáng. a. Hiện tượng quang điện Hiện tượng ánh sáng làm bật các electron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện ngoài (gọi tắt là hiện tượng quang điện). b. Các định luật quang điện + Định luật quang điện thứ nhất (định luật về giới hạn quang điện): Đối với mỗi kim loại ánh sáng kích thích phải có bước sóng λ ngắn hơn hay bằng giới hạn quang điện λ 0 của kim loại đó, mới gây ra được hiện tượng quang điện: λ ≤ λ 0 . + Định luật quang điện thứ hai (định luật về cường độ dòng quang điện bảo hòa): Đối với mỗi ánh sáng thích hợp (có λ ≤ λ 0 ), cường độ dòng quang điện bảo hòa tỉ lệ thuận với cường độ chùm ánh sáng kích thích. + Định luật quang điện thứ ba (định luật về động năng cực đại của quang electron):Động năng ban đầu cực đại của quang electron không phụ thuộc vào cường độ của chùm sáng kích thích, mà chỉ phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng kích thích và bản chất kim loại. c. Thuyết lượng tử ánh sáng + Chùm ánh sáng là chùm các phôtôn (các lượng tử ánh sáng). Mỗi phôtôn có năng lượng xác định (năng lượng của 1 phô tôn ε = hf (J). Nếu trong chân không thì λ ε ch fh . . == f là tần số của sóng ánh sáng đơn sắc tương ứng. h=6,625.10 -34 J.s : hằng số Plank; c =3.10 8 m/s : vận tốc ánh sáng trong chân không. + Cường độ chùm sáng tỉ lệ với số phôtôn phát ra trong 1 giây. + Phân tử, nguyên tử, electron… phát xạ hay hấp thụ ánh sáng, nghĩa là chúng phát xạ hay hấp thụ phôtôn. + Các phôtôn bay dọc theo tia sáng với tốc độ c = 3.10 8 m/s trong chân không. + 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. + Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động. Không có phôtôn đứng yên. d. Giải thích các định luật quang điện + Công thức Anhxtanh về hiện tượng quang điện: hf = λ hc = A + 2 1 mv 2 max0 . + Giải thích định luật thứ nhất: Để có hiện tượng quang điện thì năng lượng của phôtôn phải lớn hơn hoặc bằng công thoát: hf = λ hc ≥ A = 0 λ hc λ ≤ λ 0 ; e. Lưỡng tính sóng - hạt của ánh sáng +Sóng điện từ có bước sóng càng ngắn, phôtôn có năng lượng càng lớn thì tính chất hạt thể hiện càng rõ, như ở hiện tượng quang điện, ở khả năng đâm xuyên, khả năng phát quang…,còn tính chất sóng càng mờ nhạt. +Trái lại sóng điện từ có bước sóng càng dài, phôtôn ứng với nó có năng lượng càng nhỏ, thì tính chất sóng lại thể hiện rỏ hơn như ở hiện tượng giao thoa, nhiễu xạ, tán sắc, …, còn tính chất hạt thì mờ nhạt. II. Hiện tượng quang điện trong. a. Chất quang dẫn Chất quang dẫn là những chất bán dẫn, dẫn điện kém khi không bị chiếu sáng và dẫn điện tốt khi bị chiếu ánh sáng thích hợp. b. Hiện tượng quang điện trong Hiện tượng ánh sáng giải phóng các electron liên kết để chúng trở thành các electron dẫn đồng thời tạo ra các lỗ trống cùng tham gia vào quá trình dẫn điện, gọi là hiện tượng quang điện trong. c. ứng dụng chế tạo quang điện trở, Pin quang điện III. So sánh hiện tượng quang điện ngoài và quang điện trong: So sánh Hiện tượng quang điện ngoài Hiện tượng quang dẫn Vật liệu Kim loại Chất bán dẫn Bước sóng as kích thích Nhỏ, năng lượng lớn (như tia tử ngoại) Vừa, năng lượng trung bình (as nhìn thấy ) IV. Hiện tượng quang–Phát quang. a. Sự phát quang + Có một số chất khi hấp thụ năng lượng dưới một dạng nào đó, thì có khả năng phát ra các bức xạ điện từ trong miền ánh sáng nhìn thấy. Các hiện tượng đó gọi là sự phát quang. + Mỗi chất phát quang có một quang phổ đặc trưng cho nó. Thầy Nguyễn Tú Trang 1 Bài giảng LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG b.Huỳnh quang và lân quang- So sánh hiện tượng huỳnh quang và lân quang: So sánh Hiện tượng huỳnh quang Hiện tượng lân quang Vật liệu phát quang Chất khí hoặc chất lỏng Chất rắn Thời gian phát quang Rất ngắn, tắt rất nhanh sau khi tắt as kích thích Kéo dài một khoảng thời gian sau khi tắt as kích thích (vài phần ngàn giây đến vài giờ, tùy chất) Đặc điểm - Ứng dụng As huỳnh quang luôn có bước Ch ơng: Lợng tử ánh sáng. I. Hệ thống kiến thức trong ch ơng: 1. Hiện tợng quang điện: (ngoài) Khi chiếu một chùm ánh sáng có bớc sóng thích hợp vào một tấm kim loại thì làm cho các electron ở mặt kim loại bị bứt ra, đó là hiện tợng quang điện (ngoài). * Hiện tợng quang điện trong: là hiện tợng êléctron liên kết đợc giải phóng thành êléctron dẫn trong chất bán dẫn khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào. + Giống nhau: đều có sự giải phóng êléctron khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào. + Khác nhau: hiện tợng quang điện ngoài: êléctron ra khỏi khối chất, năng lợng giải phóng êléctron lớn; hiện tợng quang điện trong: êléctron vẫn ở trong khối chất, năng lợng giải phóng êléctron nhỏ, có thể chỉ cần tia hồng ngoại. 2. Các định luật quang điện: a. Định luật 1: Hiện tợng quang điện chỉ xảy ra khi ánh sáng kích thích chiếu vào kim loại có bớc sóng nhỏ hơn, hoặc bằng bớc sóng 0 . 0 đợc gọi là giới hạn quang điện của kim loại: 0 . b. Định luật 2: Đối với mỗi ánh sáng thích hợp ( 0 ) cờng độ dòng quang điện bão hoà tỉ lệ thuận với cờng độ chùm sáng kích thích. c. Định luật 3: Động năng ban đầu cực đại của các electron quang điện không phụ thuộc c- ờng độ chùm sáng kích thích mà chỉ phụ thuộc vào bớc sóng ánh sáng kích thích và bản chất kim loại. 3. Thuyết lợng tử ánh sáng. a) Giả thuyết lợng tử năng lợng của Plăng: (1900) Năng lợng bức xạ đợc phát ra không thể có giá trị liên tục bất kì, mà bao giờ cũng là một bội số nguyên của một năng lợng nguyên tố, đợc gọi là lợng tử năng lợng. Nếu bức xạ có tần số f (bớc sóng ) thì giá trị một lợng tử năng lợng tơng ứng bằng: == c hhf ; trong đó h = 6,625.10 -34 J.s gọi là hằng số Plăng. b) Thuyết lợng tử áng sáng, phôton. (Anhxtanh -1905) Chùm ánh sáng là một chùm hạt, mỗi hạt là một phôtôn (hay lợng tử ánh sáng). Phôtôn có vận tốc của ánh sáng, trong chân không, có một động lợng xác định và mang một năng lợng xác định = hf = hc/ , chỉ phụ thuộc vào tần số f của ánh sáng, mà không phụ thuộc khoảng cách từ nó đến nguồn sáng. Cờng độ chùm sáng tỉ lệ với số phôtôn phát ra trong một đơn vị thời gian. 4. Các công thức về quang điện: + Năng lợng của lợng tử: == hc hf ; + Công thức Anh-xtanh về hiện tợng quang điện. 2 mv A 2 max0 += + Giới hạn quang điện: o 0 hc A A hc ==>= + Hiệu điện thế hãm: U h và động năng cực đại của êlectron: 2 max0h v.m 2 1 eU = . + Công suất chùm sáng: P = N P .; N P : số photon ánh sáng trong môt giây. + Cờng độ dòng quang điện bào hoà: I bh = N e .e; N e là số êlectron quang điện trong 1 giây. + Hiệu suất lợng tử: 'N N H P e = ; 'N P là số photon ánh sáng đến catốt trong 1 giây. + Số photon ánh sáng đến catốt và số photon ánh sáng: N P = H.N P ; H là số phần trăm ánh sáng đến catốt ( thờng các bài toán H = 100%, nên N P = N P ). + Động năng êlectron đến đối catốt trong ống tia X: 1AK2 W-e.UW đđ = . P O N M L K K Lai-man Ban-me Pa-sen + Bớc sóng cực tiểu của tia X: 2 min W hc đ = . 5. Các hằng số: + h = 6,625.10 -34 J.s. + c = 3.10 8 m/s. + m e = 9,1.10 -31 kg. + e = 1,6.10 -19 C. + 1eV = 1,6.10 -19 J. 6. Hiện tợng quang điện cũng đợc 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. Hiện tợng quang dẫn là hiện tợng giảm mạnh điện trở của các bán dẫn khi bị chiếu sáng. Trong hiện tợng quang dẫn, ánh sáng dã giải phóng các electron liên kết để tạo thành các electron dẫn và lỗ trống tham gia quá trình dẫn điện. Hiện tợng này là hiện tợng quang điện trong. Hiện tợng quang dẫn, hiện tợng quang điện trong đợc ứng dụng trong các quang điện trở, pin quang điện. 8. Sự phát quang là sự phát ra ánh sáng nhìn thấy của một vật, khi vật hấp thụ năng lợng d- ới dạng nào đó (hấp thụ bức xạ điện từ có bớc sóng ngắn). Sự quang phát quang có đặc điểm: + Mỗi chất phát quang cho một quang phổ riêng đặc trng cho nó. + Sau khi ngừng kích thích, sự phát quang còn tiếp tục kéo dài một thời gian nào đó. Nếu thời gian phát quang ngắn dới 10 -8 s gọi là huỳnh quang; nếu thời gian dài tử 10 -6 s ... suất tuyệt đối môi trường bao nhiêu? Bi ết h số Plăng, c vận tốc ánh sáng chân không f tần số A n = c f B n = c f C n = cf D n = cf Câu 8: Trong công thức nêu công thức công thức Anhxtanh... ho ặc bước sóng λ c ánh sáng kích thích công thoát A (bản chất kim loại làm Katốt Phương trình Anhxtanh: h f Trong A m v 02 m a x hc A hc công thoát kim loại dùng làm catốt 0 λ0 giới... kích thích Với : 1eV = 1, 6.10 −19 J ; 1MeV = 1, 6.10−13 ; J1 MeV10 = eV Chú ý : Phương trình Anhxtanh giải thích định luật 1, định luật 3; thuyết lượng tử giải thích định luật + Để dòng quang