BÀI TẬP VỀ HIỆN TƯỢNG QUANG điện ( thi GV giỏi, kèm GA đt)

TRƯỜNG PHỔ THÔNG VÙNG CAO VIỆT BẮC TỔ LÝ – HÓA - SINH GIÁO ÁN DỰ THI GIÁO VIÊN GIỎI CẤP TRƯỜNG Tiết 81 BÀI 45 – BÀI TẬP VỀ HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN Vật lý 12 - Ban nâng cao Giáo viên dự thi: Nguyễn Văn Tú Năm học 2016 - 2017 Ngày soạn: 13/02/2017 Ngày dạy: 17/02/2017 Tiết 81 Bài 45 BÀI TẬP VỀ HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN I.MỤC TIÊU Kiến thức - Vận dụng công thức Anhxtanh cơng thức khác có liên quan đến tượng quang điện để giải tốn, giải thích tượng quang điện Kĩ - Rèn luyện kĩ tính tốn số, chuyển đổi đơn vị phân tích tượng vật lí Thái độ - Sơi nổi, hào hứng học - Có khả suy diễn toán học, suy luận logic, nhận thức khoa học ứng dụng học vào thực tiễn Phát triển lực - Năng lực tự học - Năng lực tư - Năng lực hợp tác nhóm - Năng lực ngơn ngữ - Năng lực thuyết trình - Năng lực giải vấn đề - Năng lực tính tốn II TRỌNG TÂM - Học sinh nắm vững kiến thức định luật quang điện - Vận dụng công thức Anhxtanh cơng thức khác có liên quan đến tượng quang điện để giải tập III PHƯƠNG PHÁP - PHƯƠNG TIỆN Phương pháp - Đàm thoại, gợi mở, nêu vấn đề, hoạt động nhóm Phương tiện - Sách giáo khoa Vật lý 12, sách giáo viên Vật lý 12, sách tập Vật lý 12, sách tham khảo, phiếu học tập, bảng phụ, máy chiếu IV TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Ổn định lớp - Lớp: 12A4 …………………………………………………… Kiểm tra cũ: - Phát biểu nội dung định luật quang điện - Nêu cơng thức tượng quang điện: cơng thức tính lượng phơtơn, cơng thức tính giới hạn quang điện công thức Anhxtanh tượng quang điện Bài mới: * Đặt vấn đề: Để nắm vững nội dung định luật quang điện, công thức có học phương pháp áp dụng cơng thức đó, hơm thầy trò làm sô tập điển hình Bài 45 – Bài tập tượng quang điện Hoạt động 1: Giải tập Hoạt động Giáo viên - Học sinh Bài 1: Cơng electron kim loại Nội dung dùng làm catốt tế bào quang điện A = 4.10-19J Tính giới hạn quang điện kim loại Chiếu đồng thời hai xạ có bước sóng λ1 = 4,5µ m λ1 = 5, µ m vào catốt tế bào quang điện a) Hiện tượng quang điện có xảy khơng ? sao? b) Tìm vận tốc ban đầu cực đại electron quang điện bắn từ catốt c) Tính hiệu điện hãm Bài GV: Em đọc tóm tắt tốn Tóm tắt HS: Tóm tắt toán Cho: A = 4.10-19 J λ1 = 0, 45µ m = 0, 45.10−6 m GV: Theo ra, có đại lượng cần đổi đơn vị khơng ? Nếu có đổi đồng λ1 = 0, 52µ m = 0, 52.10−6 m đơn vị HS: λ1 λ2 phải đổi đơn vị m Tính: λ0 = ? a) b) v0max = ? c) Uh = ? GV: Để tính giới hạn quang điện ta sử dụng công thức ? GIẢI HS: Trả lời Áp dụng công thức: A= hc λ ⇒ λ0 = hc 6, 625.10−34.3.108 = A 4.10−19 ≈ 4,97.10−7 m = 0,497 µ m GV: Để khẳng định tượng quang điện có xảy hay khơng cần dựa vào điều kiện gì? HS: Áp dụng định luật quang điện I để trả lời GV: Như vậy, ta có kết luận a) khả gây tượng quang điện λ1 λ2 ? HS: Trả lời Ta có: *) λ1 < λ0 (xảy tượng quang điện) *) λ2 f λ0 (không xảy tượng quang GV: Để tính vận tốc ta cần phải tính động Áp dụng cơng thức để điện) b) Áp dụng công thức Anhxtanh: hc = A + Wdmax λ tính động ban đầu cực đại? HS: Trả lời ⇒ Wđ max = hc 6, 625.10−34.3.108 −A= − 4.10−19 λ 0, 45.10−6 ⇒ Wđ max ≈ 4, 2.10−20 J GV: Hãy tính vận tốc ban đầu cực đại? HS: Trả lời - Vận tốc ban đầu cực đại electron quang điện v0max = GV: Ngoài cách tính trên, em có cách tính khác? HS: Trả lời 2Wđ max 2.4, 2.10−20 = ≈ 3, 03.105 m / s m 9,1.10−31 Cách khác - Từ công thức Anhxtanh ta suy vo max =  hc   − A÷ m λ  v0max =  hc   − A÷ m λ  GV: Với công thức này, em sử dụng máy tính, bấm so sánh kết với đáp án bảng HS: Tiến hành (Học sinh tính sai) GV: Với dạng tốn tượng quang điện đưa biểu thức cồng kềnh, thay số dễ dẫn tới sai bấm máy tính (do số cơng thức lớn bé) Vì em nên tính bước để tránh sai sót GV: Muốn tính hiệu điện hãm ta áp dụng cơng thức nào? HS: Trả lời c) Hiệu điện hãm Uh = GV: Đã có sẵn động từ ý b) nên tính Wđ max = 0, 2625V e Uh đơn giản nhiều Hoạt động 2: Giải tập 2, (Hoạt động nhóm) GV: Tương tự tập nhóm tiến hành giải tập sau + Nhóm 1,2 giải tập + Nhóm 3,4 giải tập Các nhóm giải vào bảng phụ thời gian phút (Chiếu tập, phát bảng, bút) Bài Chiếu đồng thời hai xạ có bước Bài sóng λ1 = 0, µ m λ1 = 0, 48µ m Cho: vào catốt tế bào quang điện Biết λ1 = 0, µ m = 0, 4.10 −6 m , giới hạn quang điện kim loại dùng làm λ1 = 0, 48µ m = 0, 48.10−6 m catốt λ0 = 0,58µ m a) Tính cơng eletron kim loại dùng λ0 = 0, 58µ m = 0,58.10 −6 m , Ibh = 8.10-3 A làm catốt Tính a) A = ? b) Hiện tượng quang điện có xảy khơng? b) Htqđ có xảy không? Tại sao? sao? c) v0max c) Tìm vận tốc ban đầu cực đại electron d) ne quang điện d) Xét với xạ λ1 cường độ dòng Giải quang điện bão hòa Ibh = mA Xác định số a) electron bật giây A= hc 6, 625.10−34.3.108 = ≈ 3, 4.10−19 J −6 λ0 0,58.10 ≈ 2,14eV b) Có xảy tượng quang điện Vì λ1 , λ2 < λ0 c) v0 = d) ne = Bài Chiếu đồng thời hai xạ có tần số f1 = 6, 25.1014 Hz Bài Cho f1 = 6, 25.1014 Hz , quang điện Biết giới hạn quang điện f = 5,8.1014 Hz kim loại dùng làm catốt λ0 = 0,56 µ m λ0 = 0,56µ m = 0, 56.10 −6 m a) Tính cơng eletron kim loại dùng làm catốt sao? c) Tìm hiệu điện hãm I bh = 5.1016 (hạt) e - λ1 = 5,8.1014 Hz vào catốt tế bào b) Hiện tượng quang điện có xảy không?   hc  − A ÷ = 5,87.10 m / s m  λ1  P1 = 2W Tính a) A = ? b) Htqđ có xảy khơng? Tại sao? d) Biết cơng suất chùm sáng xạ f1 c) Uh = ? chiếu vào catốt P = 2W Xác định số hạt d) nf = ? photon tới giây Giải a) Cơng A= hc 6, 625.10−34.3.108 = ≈ 3,55.10−19 J λ0 0,56.10−6 ≈ 2, 22eV b) Ta có: f = c ≈ 5,35.1014 Hz λ0 Vậy, có xảy tượng quang điện f1, f2 > f0 c) Hiệu điện hãm eU h = hf1 − A ⇒ U h = ( hf1 − A ) = 0,369V e d) Số hạt photon tới giây HS: Tiến hành thảo luận nhóm hoàn np = P Pλ = = 4,83.1018 hạt ε hc thiện tập GV: Quan sát hoạt động nhóm học sinh Quản lý, nhắc nhở qúa trình học sinh làm GV: Hết giờ, yêu cầu nhóm dán bảng phụ lên bảng GV: Đại diện nhóm rút thăm trình bày GV: Cơng bố nhóm trình bày, nhóm lại theo dõi phản biện kết nhóm bạn (theo cặp 1- - 4) HS: Đại diện nhóm trình bày kết tốn nhóm HS lớp theo dõi đặt câu hỏi cho nhóm bạn GV: Nhận xét làm nhóm GV: Hãy tính cơng theo đơn vị eV? HS: Đổi đơn vị kết tính ý a GV: Giải thích tính vận tốc electron quang điện xạ gây ra? GV: Hãy giải thích tính Uh phụ thuộc vào xạ f1 ? +) Chú ý: Hiện tượng quang điện xảy HS: Giải thích chiếu đồng thời nhiều xạ tính đại lượng: Vận tốc ban đầu cực đại v0max, hiệu điện hãm U h, điện cực đại Vmax, … tính ứng với xạ có λmin (hoặc fmax) * Mở rộng e) Khi chiếu chùm xạ f1 có cơng suất P = 2W vào catốt cường độ dòng quang GV: Hiệu suất lượng tử gì? Tính hiệu suất điện bão hòa I = 0,8mA Hãy tính hiệu lượng tử nào? suất lượng tử? HS H= ne ε I = n p eP H= ne ε I = n p eP Hướng dẫn yêu cầu học sinh làm tiếp Vận dụng, củng cố PHIẾU HỌC TẬP Họ tên nhóm trưởng ……………………………………………………………… Viết chữ in hoa đáp án mà em chọn vào bảng sau: Câu Khi nói thuyết lượng tử ánh sáng, phát biểu sau đúng? A Năng lượng phôtôn nhỏ cường độ chùm ánh sáng nhỏ B Phôtôn chuyển động hay đứng yên tùy thuộc vào nguồn sáng chuyển động hay đứng yên C Ánh sáng tạo hạt gọi phôtôn D Năng lượng phôtôn lớn tần số ánh sáng ứng với phơtơn nhỏ Câu Một kim loại có cơng A = 2,62eV Khi chiếu vào kim loại hai xạ có bước sóng λ1= 0,6µm, λ2 = 0,4µm Hiện tượng quang địên A xảy với xạ B không xảy xạ C xảy với λ không xảy với λ2 D xảy với λ không xảy với λ1 Câu Năng lượng phôtôn ứng với ánh sáng có bước sóng λ = 0,41µm A 4,85.10 -19(J) B 3,03.10-18 (J) C 4,85.10 – 20 (J) D 3,03.10-20 (J) Câu Trong 10s, số electron đến anôt tế bào quang điện 3.10 16 Cường độ dòng quang điện lúc A 0,48 A B 4,8 A C 0,48 mA D 4,8 mA Câu Một tế bào quang điện có catơt làm Asen có cơng electron 5,15 eV Chiếu vào catơt chùm xạ điện từ có bước sóng 0,2 µm nối tế bào quang điện với nguồn điện chiều Mỗi giây catôt nhận lượng chùm sáng 0,3 mJ, cường độ dòng quang điện bão hoà 4,5.10-6 A Hiệu suất lượng tử A 9,4% B 0,094% C 0,94% D 0,186% Gv: Hợp tác nhóm theo đơn vị bàn để hồn thành phiếu học tập phút; sau phút chuyển cho bàn đối diện để đánh giá chéo Mỗi câu điểm *) Phương pháp giải tập B1 – Đọc tóm tắt đầu B2 – Đổi đồng đơn vị có B3 – Lựa chọn công thức phù hợp để áp dụng B3 – Giải tìm dự kiện đầu yêu cầu +) Chú ý: Hiện tượng quang điện xảy chiếu đồng thời nhiều xạ tính đại lượng: Vận tốc ban đầu cực đại v 0max, hiệu điện hãm Uh, điện cực đại V0max, tính ứng với xạ có λmin (hoặc fmax) Dặn dò - Học kỹ định luật quang điện công thức có học - Tìm hiểu ứng dụng thực tế tượng quang điện - Chú ý làm tập liên quan đến tia Rơn-ghen - Làm tập: 7.23; 7.25; 7.29; 7.31; 7.32 SBT V RÚT KINH NGHIỆM GIỜ DẠY …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… PHIẾU HỌC TẬP Bài Chiếu đồng thời hai xạ có bước sóng λ1 = 400nm λ1 = 480µ m vào catốt tế bào quang điện Biết giới hạn quang điện kim loại dùng làm catốt λ0 = 0,58µ m a Tính cơng thoát eletron kim loại dùng làm catốt b Hiện tượng quang điện có xảy khơng? sao? c Tìm vận tốc ban đầu cực đại electron quang điện d Xét với xạ λ1 cường độ dòng quang điện bão hòa Ibh = mA Xác định số hạt electron bật giây PHIẾU HỌC TẬP Bài Chiếu đồng thời hai xạ có tần số f1 = 6, 25.1014 Hz λ1 = 5,8.1014 Hz vào catốt tế bào quang điện Biết giới hạn quang điện kim loại dùng làm catốt λ0 = 0,56µ m a Tính cơng eletron kim loại dùng làm catốt b Hiện tượng quang điện có xảy khơng? sao? c Tìm hiệu điện hãm d Biết công suất chùm sáng xạ f1 chiếu vào catốt P =2W Xác định số hạt phôtôn tới giây PHIẾU HỌC TẬP Bài Chiếu đồng thời hai xạ có bước sóng λ1 = 400nm λ1 = 480µ m vào catốt tế bào quang điện Biết giới hạn quang điện kim loại dùng làm catốt λ0 = 0,58µ m a Tính cơng eletron kim loại dùng làm catốt b Hiện tượng quang điện có xảy khơng? sao? c Tìm vận tốc ban đầu cực đại electron quang điện d Xét với xạ λ1 cường độ dòng quang điện bão hòa Ibh = mA Xác định số hạt electron bật giây PHIẾU HỌC TẬP Họ tên nhóm trưởng ……………………………………………………………… Viết chữ in hoa đáp án mà em chọn vào bảng sau: Câu Khi nói thuyết lượng tử ánh sáng, phát biểu sau đúng? A Năng lượng phôtôn nhỏ cường độ chùm ánh sáng nhỏ B Phơtơn chuyển động hay đứng yên tùy thuộc vào nguồn sáng chuyển động hay đứng yên C Ánh sáng tạo hạt gọi phôtôn D Năng lượng phôtôn lớn tần số ánh sáng ứng với phơtơn nhỏ Câu Một kim loại có cơng A = 2,62eV Khi chiếu vào kim loại hai xạ có bước sóng λ1= 0,6µm, λ2 = 0,4µm Hiện tượng quang địên A xảy với xạ B không xảy xạ C xảy với λ không xảy với λ2 D xảy với λ không xảy với λ1 Câu Năng lượng phơtơn ứng với ánh sáng có bước sóng λ = 0,41µm A 4,85.10 -19(J) B 3,03.10-18 (J) C 4,85.10 – 20 (J) D 3,03.10-20 (J) Câu Trong 10s, số electron đến anôt tế bào quang điện 3.10 16 hạt Cường độ dòng quang điện lúc A 0,48 A B 4,8 A C 0,48 mA D 4,8 mA Câu Một tế bào quang điện có catơt làm Asen có cơng electron 5,15 eV Chiếu vào catơt chùm xạ điện từ có bước sóng 0,2 µm nối tế bào quang điện với nguồn điện chiều Mỗi giây catôt nhận lượng chùm sáng 0,3 mJ, cường độ dòng quang điện bão hồ 4,5.10-6 A Hiệu suất lượng tử A 9,4% B 0,094% C 0,94% D 0,186%  ... Tiết 81 Bài 45 BÀI TẬP VỀ HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN I.MỤC TIÊU Kiến thức - Vận dụng công thức Anhxtanh cơng thức khác có liên quan đến tượng quang điện để giải tốn, giải thích tượng quang điện Kĩ... công thức tượng quang điện: cơng thức tính lượng phơtơn, cơng thức tính giới hạn quang điện cơng thức Anhxtanh tượng quang điện Bài mới: * Đặt vấn đề: Để nắm vững nội dung định luật quang điện, cơng... trò làm sơ tập điển hình Bài 45 – Bài tập tượng quang điện Hoạt động 1: Giải tập Hoạt động Giáo viên - Học sinh Bài 1: Cơng electron kim loại Nội dung dùng làm catốt tế bào quang điện A = 4.10-19J