Hiện tượng quang điện_Thuyết lượng tử ánh sáng.

Ngày soạn: 28_02_2009. Tiết 53. Bài 1:  Mục tiêu: 1. Kiến thức: _ Trình bày được thí nghiệm Hecxow về hiện tượng quang điện và nêu được định nghĩa hiện tượng quang điện. _ Phát biểu được định luật giới hạn quang điện. _ Phát biểu được giả thuyết Plank và viết được biểu thức về lượng tử năng lượng. _ Phát biểu được thuyết lượng tử ánh sáng và nêu được những đặc điểm của phôtôn. 2. Kỹ năng: _ Vận dụng được thuyết photon để giải thích định luật về giới hạn quang điện. _ Nêu được lưỡng tính sóng_hạt của ánh sáng.  Chuẩn bị: _ GV: Hình vẽ 30.1 SGK. _ HS: Xem trước bài ở nhà.  Nội dung: NỘI DUNG HOẠT ĐỘNG THẦY_TRÒ  Hiện tượng quang điện: 1. Thí nghiệm của Hecxơ về hiện tượng quang điện: GV: Mô tả thí nghiệm: Gắn tấm kẽm tích điện âm vào cần của một tĩnh điện kế, ta thấy kim của tĩnh điện kế bị lệch đi một góc nào đó. GV: Tại sao kim điện kế bị lệch ? HS: Có dòng điện chạy qua tĩnh điện kế. GV: Chiếu ánh sáng do hồ quang phát ra vào tấm kẽm thì góc lệch của kim tĩnh điện kế giảm đi. GV: Thay tấm kẽm bằng kim loại khác, hiện tượng cũng xảy ra tượng tư. GV: Dựa vào phần mô tả thí nghiệm trên, hãy cho biết nguyên nhân nào làm cho góc lệch kim điện kế giảm đi khi chiếu ánh sáng hồ quang vào tấm kẽm ? HS: Do dòng điện chạy qua tĩnh điện kế bị giảm đi. GV: Như vậy, ánh sáng hồ quang là nguyên nhân làm cho dòng điện qua tĩnh điện kế giảm đi. GV: Nhiều thí nghiệm chứng tỏ rằng: ánh sáng hồ quang đã làm cho các 2. Định nghĩa: Hiện tượng ánh sáng làm bật các electron ra khỏi bề mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện. Nguyên nhân làm cho electron bật ra là ánh sáng chiếu vào có bước sóng ngắn.  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 0 λ của kim loại đó, mới gây ra được hiện tượng quang điện.  Thuyết lượng tử ánh sáng: 1. Giả thuyết Planck: Lượng tử 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; h là một hằng số. 2. Lượng tử năng lượng: Lượng năng lượng nói trên gọi là lượng tử năng lượng, ký hiệu là: ε . ε =hf H: hằng số Planck; h= 6,625.10 -34 Js. 3. Thuyết lượng tử ánh sáng: _ Ánh sáng được tạo thành bởi các electron bật ra khỏi bề mặt tấm kẽm cũng như bề mặt các kim loại khác. GV: Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C 1 . GV: Hiện tượng ánh sáng chiếu vào bề mặt kim loại làm cho các elctrron bật ra khỏi bề mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện. GV: Nếu dùng tấm kính thuỷ tinh chắn chùm sáng hồ quang chiếu vào tấm kẽm, hiện tượng trên sẽ không xảy ra. Hãy cho biết nguyên nhận ? HS: GV: Nếu chắn ánh sáng hồ quang bằng kính thuỷ tinh, vì thuỷ tinh hấp thụ rất mạnh tia tử ngoại; mà trong ánh sáng hồ quang có chứa rất nhiều tia tử ngoại. nên ta nói rằng tia tử ngoại có khả năng gây ra hiện tượng quang điện, còn ánh sáng nhìn thấy thì không. GV: Hãy cho biết, trong chùm sáng do hồ quang phát ra, ánh sáng nào có bước sóng ngắn nhất ? HS: Ánh sáng tử ngoại. GV: Vậy để gây ra hiện tượng quang điện, ánh sáng chiếu vào phải thoả mãn điều kiện gì ? HS: Phải có bước sóng ngắn. GV: Dùng tấm kính lọc màu để lọc lấy một ánh sáng đơn sắc nhất định rồi chiếu vào bề mặt tấm kim loại. Người ta nhận thấy rằng: các kim loại khác nhau , ánh sáng chiếu vào ( gọi là ánh sáng kích thích ) phải có bước sóng λ không lớn hơn một giá trị 0 λ nào đó. ( λ 0 λ ≤ ) thì mới gây ra hiện tượng quang điện. 0 λ gọi là giới hạn quang điện. GV: Khi nghiên cứu quang phổ của các nguồn sáng, người ta đã thu được những kết quả không thể giải thích được bằng lý thuyết cổ điển. Để giải quyết vấn đề này, Planck cho rằng có quan niệm không đúng về sự trao đổi năng lượng giữa các nguyên tử, phân tử. GV: Vào năm 1900, Planck đã đưa ra giả thuyết gọi là thuyết lượng tử. GV: Giả thuyết của Planck đã được kiểm nghiệm đúng. GV: Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C 2 . hạt gọi là photon. _ Với ánh sáng đơn sắc có tần số f, các photon đều giống nhau, mỗi photon mang năng lượng bằng hf. _ Trong chân không, photon bay với tốc độ c=3.10 8 m/s. _ Mỗi lần nguyên tử hay phân tử phát xạ hoặc hấp thụ ánh sáng thì chúng phát ra hay hấp thụ một photon. 4. Giải thích định luật về giới hạn quang điện bằng thuyết lượng tử ánh sáng:  Lưỡng tính sóng_hạt của ánh sáng: GV: Năm 1905, dựa vào giả thuyết Planck để giải thích các định luật quang điện, Einstein đã đề ra thuyết lượng tử ánh sáng hay thuyết phooton. GV: Theo Einstein: mỗi photon bị hấp thụ sẽ truyền toàn bộ năng lượng của nó cho một electron. Muốn cho electron thoát ra ngoài thì phải cung cấp cho nó một công để thắng lực liên kết. Công này gọi là công thoát A. GV: Như vậy, nếu ta cung cấp cho electron một năng lượng của photon là ε để electron thoát ra thì giữa ε và công A có mối liên hệ gì ? HS: ε ≥ A hay hf ≥ A. GV: Công thức tính tần số f ? HS: f= c/ λ . GV: Suy ra λ A hc ≤ GV: Đặt A hc = 0 λ Ta có: λ 0 λ ≤ . GV: Yêu cầu học sinh đọc sách giáo khoa và trả lời các câu hỏi: 1. Trước đây ta quan niệm ánh sáng có tính chất gì ? Biểu hiện tính chất sóng của ánh sáng ở chỗ nào ? 2. Với giả thuyết của Planck, người ta quan niệm ánh sáng có tính chất gì ? 3. Vậy, ánh sáng có tính chất như thế nào ?  Củng cố: 1. Hiện tượng quang điện là gì ? 2. Để có electron bật ra, ánh sáng kích thích phải thoả mãn điều kiện gì ? 3. Giới hạn quang điện là gì ? Giới hạn quang điện của các kim loại khác thì thế nào ? Trả lời các câu hỏi trấc nghiệm 9, 10, 11.  Dặn dò: Làm các bài tập 12, 13. • Đáp án các câu hỏi trắc nghiệm: 9. D; 10. D; 11.A. • Trả lời câu hỏi C 1 : Với tấm kẽm tích điện dương thì vẫn xảy ra hiện tượng quang điện. Nhưng vừa bật ra khỏi tấm kim loại, các electron bị hut ngược trở lại, nên điện tích của tấm kẽm không thay đổi. Do đó góc lệch của kim điện kế vẫn không đổi. • Trả lời câu hỏi C 2 : Quan niệm thông thường về sự hấp thụ và bức xạ năng lượng trao đổi bao nhiêu cũng được. Quan niệm của Planck: lượng năng lượng trao đổi phải là một bội số của hf. . trong chùm sáng do hồ quang phát ra, ánh sáng nào có bước sóng ngắn nhất ? HS: Ánh sáng tử ngoại. GV: Vậy để gây ra hiện tượng quang điện, ánh sáng chiếu. tia tử ngoại; mà trong ánh sáng hồ quang có chứa rất nhiều tia tử ngoại. nên ta nói rằng tia tử ngoại có khả năng gây ra hiện tượng quang điện, còn ánh sáng