chương VI. Lượng tử ánh sáng

CHƯƠNG VI. LƯỢNG TỬ ẢNH SÁNG Tiết: 78 HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG A. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: Trình bày được thí nghiệm Héc về hiện tượng quang điện và nêu được định nghĩa hiện tượng quang điện; Phát biểu được định luật về giới hạn quang điện, Phát biểu được giả thuyết Plăng 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. Kĩ năng: Vận dụng được thuyết phôtôn để giải thích định luật về giới hạn quang điện; Nêu được lưỡng tính sóng - hạt của ánh sáng. 3. Thái độ: B. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: - Bộ thí nghiệm về hiện tượng quang điện (nếu có). - Một số mẫu chuyện vui về sự ra đời của thuyết lượng tử như thái độ của các nhà khoa học thời bấy giờ trước ý kiến có tính chất táo bạo của Plăng về sự gián đoạn của năng lượng. 2. Học sinh: C. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động 1 ( phút): Kiểm tra bài cũ , điều kiện xuất phát - Đề xuất vấn đề: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Thí nghiệm nào có chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng? *Vậy ánh sáng còn có tính chất nào nữa không? Vì sao ánh sáng lại là đối tượng để khoa học luôn tìm tòi và khám phá? *Giáo viên nêu mục tiêu tiết học *Học sinh làm việc cá nhân, tái hiện lại kiến thức để trả lời câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên. *Học sinh suy nghĩ và dự đoán. *Học sinh thảo luận theo nhóm, trả lời câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên; *Học sinh nhận thức vấn đề cần nghiên cứu. Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu hiện tượng quang điện HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên giới thiệu thí nghiệm Hertz - Minh hoạ thí nghiệm của Héc (1887) *Giáo viên tiến hành thí nghiệm, yêu cầu học sinh quan sát và nhận xét kết quả thu được. - Góc lệch tĩnh điện kế giảm → chứng tỏ điều gì? - Không những với Zn mà còn xảy ra với nhiều kim loại khác. - Nếu làm thí nghiệm với tấm Zn tích điện dương → kim tĩnh điện kế sẽ không bị lệch → Tại sao? *Giáo viên nhấn mạnh: Khi chiếu chùm ánh sáng đến mặt của kim loại thì các electron ở bề mặt bật ra, hiện tượng đó đươc gọi là hiện tượng quang điện. *Vậy, hiện tượng quang điện là hiện tượng như thế nào? *Giáo viên tiếp tục tiến hành thí nghiệm sử dụng tấm *Học sinh nắm được dụng cụ thí nghiệm và sơ đồ thí nghiệm Hertz; - Tấm kẽm mất bớt điện tích âm → các êlectron bị bật khỏi tấm Zn. - Hiện tượng vẫn xảy ra, nhưng e bị bật ra bị tấm Zn hút lại ngay → điện tích tấm Zn không bị thay đổi. - HS trao đổi để trả lời. - Thuỷ tinh hấp thụ rất mạnh tia tử ngoại → còn lại ánh sáng nhìn thấy→ tia tử ngoại có khả năng gây ra hiện tượng quang điện ở kẽm. Còn ánh sáng nhìn thấy được thì không. *Học sinh tiếp thu và ghi nhận kiến thức; *Học sinh thảo luận theo nhóm, rút ra định nghĩa hiện tượng quang điện: Hiện tượng ánh sáng làm bật các êlectron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện (ngoài). *Học sinh thảo luận theo nhóm, trả lời câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên; *Câu trả lời đúng: trang 1 Zn - - - kim loai chắn ánh sáng hồ quang, yêu cầu học sinh thảo luận theo nhóm, cho biết tác dụng của tấm thủy tinh; *Giáo viên yêu cầu học sinh quan sát thí nghiệm và nhận xét kết quả; Nếu trên đường đi của ánh sáng hồ quang đặt một tấm thuỷ tinh dày → hiện tượng không xảy ra → chứng tỏ điều gì? Tấm thủy tinh có vai trò chắn bức xạ tử ngoại, không cho các bức xạ tử ngoại chiếu tới mặt kim loại. *Học sinh quan sát thí nghiệm và trả lời câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên; Hiện tượng quang điện không xảy ra. Hoạt động 3 ( phút): Tìm hiểu định luật về giới hạn quang điện. HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên thông báo: thí nghiệm khi lọc lấy một ánh sáng đơn sắc rồi chiếu vào mặt tấm kim loại. Ta thấy với mỗi kim loại, ánh sáng chiếu vào nó (ánh sáng kích thích) phải thoả mãn λ ≤ λ 0 thì hiện tượng mới xảy ra. *Giáo viên dẫn dắt học sinh định luật quang điện thứ nhất, hay còn gọi là định luật về giới hạn đỏ của quang điện. *Tại sao không thể dùng thuyết sóng ánh sáng để giải thích kết quả của hiện tượng quang điện? *Giáo viên yêu cầu học sinh thảo luận theo nhóm, trả lời câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên; *Giáo viên nhấn mạnh: Khi sóng điện tích lan truyền đến kim loại thì điện trường trong sóng sẽ làm cho êlectron trong kim loại dao động. Nếu E lớn (cường độ ánh sáng kích thích đủ mạnh) → êlectron bị bật ra, bất kể sóng điện từ có λ bao nhiêu. *Học sinh tiếp thu và ghi nhận kết quả thí nghiệm và từ đó ghi nhận định luật về giới hạn quang điện. *Học sinh ghi nhận nội dung 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. *Học sinh ghi nhận: Giới hạn quang điện của mỗi kim loại là đặc trưng riêng cho kim loại đó. *Học sinh thảo luận theo nhóm trả lời được câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên: Vì sao thuyết sóng điện từ về ánh sáng không giải thích được. *Học sinh thảo luận, trả lời câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên: Cần có một mô hình mới (giả thiết mới) để giải thích kết quả. => Tiếp nhận phương pháp: Xây dựng giả thiết về lượng tử ánh sáng. Hoạt động 4 ( phút): Tìm hiểu thuyết lượng tử ánh sáng HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên nhấn mạnh: Khi nghiên cứu bằng thực nghiệm quang phổ của nguồn sáng → kết quả thu được không thể giải thích bằng các lí thuyết cổ điển → Plăng cho rằng vấn đề mấu chốt nằm ở quan niệm không đúng về sự trao đổi năng lượng giữa các nguyên tử và phân tử. Từ đó Planck đưa ra một giả thiết về sự trao đổi năng lượng của vật chất. *Giáo viên trình tự dẫn dắt học sinh nắm các nội dung của giả thiết về lượng tử năng lượng; *Giáo viên giải thích, để học sinh nắm được thế nào là liên tục, thế nào là riêng biệt, gián đoạn; - Giả thuyết của Plăng được thực nghiệm xác nhận là đúng. *Giáo viên nhấn mạnh: Lượng năng lượng mà mỗi lần một nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ gọi là lượng tử năng lượng (ε) *Giáo viên yêu cầu học sinh đọc sách giáo khoa, từ đó nêu những nội dung của thuyết lượng tử. *Giáo viên nhấn mạnh: Dựa trên giả thuyết của Plăng để giải thích các định luật quang điện, Einstein đã đề ra thuyết lượng tử ánh sáng hay thuyết phôtôn. * Học sinh tiếp thu và ghi nhận những khó khăn khi giải thích các kết quả nghiên cứu thực nghiệm → đi đến giả thuyết Plăng. *Học sinh tiếp nhận giả thuyết Planck về lượng tử năng lượng: 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 hằng hf; trong đó f là tần số của ánh sáng bị hấp thụ hay phát ra; còn h là một hằng số. *Học sinh nắm được, năng lượng mà nguyên tử hay phân tử vật chất hấp thụ hay bức xạ là gián đoạn; *Học sinh nắm được, lượng năng lượng mà ngyên tử hay phân tử vật chất hấp thụ hay bức xạ là xác định và được gọi là lượng tử năng lượng hf ε = h gọi là hằng số Plăng: h = 6,625.10 -34 J.s - HS ghi nhận tính đúng đắn của giả thuyết. *Học sinh tiếp thu và ghi nhận thuyết lượng tử ánh sáng: a. Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn. b. Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các phôtôn trang 2 *Giáo viên phân tích và diễn giảng để học sinh nắm bắt được nội dung: +Tại sao photon chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động. Không có phôtôn đứng yên. *Giáo viên nhấn mạnh: Anh-xtanh cho rằng hiện tượng quang điện xảy ra do có sự hấp thụ phôtôn của ánh sáng kích thích bởi êlectron trong kim loại. *Để êlectron bức ra khỏi kim loại thì năng lượng này phải như thế nào? *Giáo viên yêu cầu học sinh thảo luận theo nhóm, trả lời câu hỏi; *Giáo viên nhấn mạnh: năng lượng mà photon cung cấp tối thiểu phải bằng công thắng lực liên kết (công thoát); *Giáo viên dẫn dắt học sinh giải thích được kết quả của định luật về giới hạn đỏ của quang điện; đều giống nhau, mỗi phôtôn mang năng lượng bằng hf. c. Phôtôn bay với tốc độ c = 3.10 8 m/s dọc theo các tia sáng. d. Mỗi lần một nguyên tử hay phân tử phát xạ hay hấp thụ ánh sáng thì chúng phát ra hay hấp thụ một phôtôn *Học sinh làm việc theo nhóm, trả lời câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên: *năng lượng photon cung cấp dùng để phá vỡ liên kết của electron, do vậy năng lượng mà photon đập tới mặt kim loại phải lớn hơn hoặc bằng công thoát để phá vỡ liên kết của electron; *Từ đó suy ra:Đ ể hiện tượng quang điện xảy ra: hf ≥ A hay c h A λ ≥ → hc A λ ≤ , Đặt 0 hc A λ = → λ ≤ λ 0 . Hoạt động 5 ( phút): Tìm hiểu về lưỡng tính sóng - hạt của ánh sáng HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên yêu cầu học sinh nêu hiện tượng chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng; *Giáo viên nhấn mạnh: Hiện tượng quang điện chứng tỏ ánh sáng có tính chất hạt. *Vậy ánh sáng có tính chất gì? *Giáo viên nhấn mạnh: Một số hiện tượng chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng, một số hiện tượng chứng tỏ ánh sáng có tính chất hạt. vậy ánh sáng đồng thời có đầy đủ hai tính chất trên, tuỳ từng hiện tượng mà tính chất được biểu hiện. =>Yêu cầu học sinh kết luận về lưỡng tính sóng – hạtj *Giáo viên nhấn mạnh: Dù tính chất nào của ánh sáng thể hiện ra thì ánh sáng vẫn có bản chất là sóng điện từ. *Học sinh tái hiện lại kiến thức trả lời câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên: Hiện tượng giao thoa ánh sáng chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng; *Học sinh tiếp thu và ghi nhận kiến thức. *Học sinh tiếp nhận kiến thức. *Học sinh thảo luận theo nhóm để trả lời câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên: Ánh sáng có đầy đủ hai tính chất, một số hiện tượng vật lí thì ánh sáng thể hiện tính chất sóng, một số hiện tượng vật lí thì ánh sáng biểu hiện tính chất hạt. *Học sinh tiếp thu và ghi nhận kiến thức. Hoạt động 6 ( phút): Củng cố bài học và định hướng nhiệm vụ học tập tiếp theo. HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên yêu cầu học sinh nêu những nội dung chính của bài học; *Giáo viên yêu cầu học sinh về nhà làm các bài tập sách giáo khoa và sách bài tập để chuẩn bị cho tiết học sau. *Học sinh làm việc cá nhân, hệ thống hoá các kiến thức trọng tâm của bài học. *Học sinh tiếp thu và ghi nhận nhiệm vụ học tập theo yêu cầu của giáo viên. IV. RÚT KINH NGHIỆM trang 3 Tiết 79: BÀI TẬP VỀ HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN A. MỤC TIÊU BÀI DẠY: 1. Kiến thức: Học sinh khắc sâu kiến thức cơ bản về hiện tượng quang điện, định luật về giới hạn quang điện, thuyết lượng tử ánh sáng; và lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng. 2. Kĩ năng: Học sinh vận dụng định luật về giới hạn quang điện để giải một số bài toán về bước sóng ánh sáng kích thích, giới hạn quang điện, năng lượng photon… 3. Thái độ: Giáo dục học sinh biết tìm tòi khám phá các kiến thức và phương pháp giải các bài toán của vật lí học hiện đại. B. CHUẨN BỊ CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH: 1.Giáo viên: Bài tập có chọn lọc và phương pháp giải; 2. Học sinh: Giải trước các bài tập theo yêu cầu của giáo viên. C. CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC. Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ, điều kiện xuất phát - Đề xuất vấn đề. HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên đưa ra hệ thống câu hỏi kiểm tra bài cũ: 1. Nêu định nghĩa hiện tượng quang điện, và điều kiện để xảy ra hiện tượng quang điện. 2. Trình bày những nội dung cơ bản của thuyết lượng tử năng lượng của Planck và thuyết lượng tử ánh sáng của Einstein. *Giáo viên nhận xét và cho điểm. *Giáo viên đặt vấn đề, nêu mục tiêu tiết học. *Học sinh làm việc cá nhân, tái hiện lại kiến thức một cách có hệ thống để trả lời các câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên; *Học sinh lắng nghe, tiếp thu và nhận thức vấn đề cần nghiên cứu. Hoạt động 2: Giải một số bài tập trắc nghiệm HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên phát phiếu học tập cho học sinh; *Giáo viên yêu cầu học sinh làm việc theo nhóm, tìm đáp án đúng. *Giáo viên yêu cầu đại diện các nhóm trình bày kết quả thảo luận; *Cho học sinh nhận xét, bổ sung. *Đại diện các nhóm lên nhận phiếu học tập từ giáo viên; *Học sinh làm việc theo nhóm, thảo luận và tìm phương pháp giải các bài tập trắc nghiệm để chọn đáp án đúng. *Đại diện nhóm lên trình bày kết quả. *Học sinh nhận xét, bổ sung. PHIẾU TRẮC NGHIỆM Câu 1 . Giới hạn quang điện của mỗi kim loại là: A. Bước sóng của ánh sáng kích thích. B. Bước sóng của riêng kim loại đó. C. Bước sóng giới hạn của ánh sáng kích thích đối với kim loại đó D. Công thoát của các êlectrôn ở bề mặt kim loại đó Câu 2 . Chọn câu đúng . A. Đối với mỗi kim loại dùng catôt, ánh sáng kích thích phải có bước sóng nhỏ hơn trị số λ 0 nào đó thì mới gây ra hiện tượng quang điện. B. Khi hiện tượng quang điện xảy ra cường độ dòng quang điện bão hòa tỷ lệ thuận với cường độ chùm sáng chiếu vào catôt C. Hiệu điện thế giữa anôt và catôt bằng không vẫn có dòng quang điện. D. A, B, C đúng Câu 3. Công thoát của một kim loại là: A. Năng lượng tối thiểu để iôn hóa nguyên tử kim loại đó. B. Công cần thiết để đưa 1 êlectrôn ngoại biên từ quỹ đạo của nó ra tận vô cực. C. Năng lượng của phôtôn cung cấp cho nguyên tử kim loại. D. A, B đúng Câu 4 . Chọn câu sai: A. Các định luật quang điện hoàn toàn phù hợp với tính chất sóng của ánh sáng. trang 4 B. Thuyết lượng tử do Plăng đề xướng. C. Einstein cho rằng ánh sáng gồm những hạt riêng biệt gọi là phôtôn D. Mỗi phôntôn bị hấp thụ sẽ truyền toàn bộ năng lượng của nó cho 1 êlectrôn Câu 5: Chiếu bức xạ có bứơc sóng λ =0.18 m µ vào catốt một tế bào quang điện. Kim loại dùng làm catốt cuả tế bào quang điện có giới hạn quang điện là 0 λ = 0.03 m µ . Cho h = 6,625.10 -34 J.s; 1eV = 1,6.10 -19 J. Công thoát electron khỏi catốt của tế bào có giá trị nào sau đây: A. 1,14eV B. 66,25eV C. 6,625eV D. 41,4eV Câu 6: Kim loại làm catốt một tế bào quang điện có công thoát electron là A 0 = 2,2Ev .Chiếu vào tế bào quang điện bức xạ λ = 0,44 m µ cho h = 6,625.10 -34 kg. Giới hạn quang điện của kim loại làm catốt thoả mãn giá trị nào sau đây: A. 0,5646 m µ B.0,646 m µ C. 6,6220 m µ D. 0,5960 m µ Hoạt động 3: Giải một số bài toán định lượng. HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên cho học sinh chép đề bài tập 1; *Giáo yêu cầu học sinh làm việc theo nhóm, thảo luận và tìm phương pháp giải. *Giáo viên định hướng: 1eV = 1,6.10 -19 J; A,h,c => λ =? *Giáo viên nhận xét và bổ sung; Giáo viên cho học sinh chép đề bài tập 2; *Giáo yêu cầu học sinh làm việc theo nhóm, thảo luận và tìm phương pháp giải. *Giáo viên định hướng: 1eV = 1,6.10 -19 J; λ ο , h,c => A=? *Giáo viên nhận xét và bổ sung; *Giáo viên khắc sâu phương pháp. *Giáo viên cho học sinh chép đề bài tập 2; *Giáo viên yêu cầu học sinh làm việc cá nhận, giải và tìm kết quả theo yêu cầu của bài toán; *Giáo viên gọi hai học sinh lên bảng giả. *Giáo viên nhận xét và bổ sung. * Học sinh chép để bài tập 1: Để tách một electron ra khỏi mạng kim loại cần một năng lượng 2,5eV. Tìm giới hạn quang điện của kim loại này. *Học sinh làm việc theo nhóm, theo định hướng của giáo viên; *Đại diện nhóm lên trình bày kết quả thảo luận; *Học sinh chép đề bài tập 2 theo yêu cầu của giáo viên: Thí nghiệm với tế bào quang điện, dòng điện chỉ sinh ra khi ánh sáng chiếu tới nó có bước sóng nhỏ hơn 0,45 µ m. Tính công thoát của kim loại (ra đơn vị eV). *Học sinh làm việc theo nhóm theo yêu cầu và định hướng của giáo viên; *Đại diện các nhóm lên trình bày kết quả theo yêu cầu của iáo viên. *Học sinh chép đề bài tập 3: Giới hạn quang điện của kẽm là 0,36µm, công thoát của kẽm kém hơn của Natri 1,4 lần. Tìm giới hạn của Natri. *Học sinh làm việc theo nhóm, theo định hướng của giáo viên; *Đại diện nhóm lên trình bày kết quả; *Học sinh nhận xét, bổ sung. Hoạt động 4: Củng cố bài học và định hướng nhiệm vụ học tập tiếp theo. HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên yêu cầu học sinh nêu lại các công thức liên quan trong tiết bài tập. *Giáo viên khắc sâu phương pháp giải các dạng toán thường gặp; *Giáo viên yêu cầu học sinh về nhà chuẩn bị nội dung cho tiết học sau. *Học sinh hệ thống hóa kiến thức để trả lời các câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên; *Học sinh làm việc cá nhân, ghi nhận phương pháp; *Học sinh làm việc cá nhân, ghi nhận nhiệm vụ học tập theo yêu cầu của giáo viên. trang 5 Tiết: 80 HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG A. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Trả lời được các câu hỏi: Tính quang dẫn là gì? - Nêu được định nghĩa về hiện tượng quang điện trong và vận dụng để giải thích được hiện tượng quang dẫn; Trình bày được định nghĩa, cấu tạo và chuyển vận của các quang điện trở và pin quang điện. 2. Kĩ năng: Học sinh phân biệt được hiện tượng quang điện trong và hiện tượng quang điện ngoài, giải thích sự tạo thành dòng điện bên trong bán dẫn 3. Thái độ: B. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: - Thí nghiệm về dùng pin quang điện để chạy một động cơ nhỏ (nếu có). - Máy tính bỏ túi chạy bằng pin quang điện. 2. Học sinh: C. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động 1 ( phút): Kiểm tra bài cũ. HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên đưa ra hệ thống câu hỏi kiểm tra bài cũ: 1.Trình bày định nghĩa hiện tượng quang điện? 2.Phát biểu định luật về giới hạn quang điện và dùng thuyết lượng tử ánh sáng để giải thích định luật. *Giáo viên nhận xét và cho điểm. *Giáo viên đặt vấn đề, nêu mục tiêu tiết học. *Học sinh làm việc cá nhân, tái hiện lại kiến thức một cách có hệ thống để trả lời các câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên; *Học sinh tiếp thu và nhận thức vấn đề cần nghiên cứu. Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu chất quang dẫn và hiện tượng quang điện trong HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH * Giáo viên yêu cầu học sinh đọc sách giáo khoa và cho biết chất quang dẫn là gì? *Giáo viên nhấn mạnh: Một số chất quang dẫn: Ge, Si, PbS, PbSe, PbTe, CdS, CdSe, CdTe… *Dựa vào bản chất của dòng điện trong chất bán dẫn và thuyết lượng tử, hãy giải thích kết quả trên? *Giáo viên nhấn mạnh: Hiện tượng giải phóng các hạt tải điện (êlectron và lỗ trống) xảy ra bên trong khối bán dẫn khi bị chiếu sáng nên gọi là hiện tượng quang dẫn trong. => Giáo viên yêu cầu học sinh rút ra định nghĩa về hiện tượng quang điện trong (hay hiện tượng quang dẫn). *Giáo viên phân tích và dẫn dắt học sinh so sánh độ lớn của giới hạn quang dẫn với độ lớn của giới hạn quang điện và đưa ra nhận xét. *Giáo viên nhấn mạnh: Hiện tượng quang dẫn được áp dụng trong các loại pin quang điện. *Học sinh đọc sách giáo khoa và trả lời câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên. Câu trả lời đúng: Là chất bán dẫn có tính chất cách điện khi không bị chiếu sáng và trở thành dẫn điện khi bị chiếu sáng. *Học sinh tiếp thu và ghi nhận kiến thức. *Học sinh làm việc theo nhóm, trả lời câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên; Kết quả: - Chưa bị chiếu sáng → e liên kết với các nút mạng → không có e tự do → cách điện. - Bị chiếu sáng → ε truyền cho 1 phôtôn. Nếu năng lượng e nhận được đủ lớn → giải phóng e dẫn (+ lỗ trống) → tham gia vào quá trình dẫn điện → trở thành dẫn điện. - Giới hạn quang dẫn ở vùng bước sóng dài hơn giới hạn quang điện vì năng lượng kích hoạt các e liên kết để chúng trở thành các e dẫn nhỏ hơn công thoát để bức các e ra khỏi kim loại. *Học sinh tiếp thu và ghi nhận thông tin. trang 6 Hoạt động 3 ( phút): Tìm hiểu về quang điện trở HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH * Giáo viên yêu cho học sinh quan sát pin quang trở, yêu cầu học sinh nêu khái niệm về cấu tạo và đặc điểm của nó. * Giáo viên nhấn mạnh về giá trị của pin quang trở và ưu điểm của nó. *Giáo viên nhấn mạnh : Pin quang trở được sử dụng trong các mạch điện tự động. *Học sinh quan sát pin quang trở, nhận xét về đặc điểm cấu tạo của nó. *Học sinh tiếp thu và ghi nhận kiến thức: +Là một điện trở làm bằng chất quang dẫn. + Cấu tạo: 1 sợi dây bằng chất quang dẫn gắn trên một đế cách điện. + Điện trở có thể thay đổi từ vài MΩ → vài chục Ω. Hoạt động 4 ( phút): Tìm hiểu về pin quang điện. HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên đưa ra hệ thống câu hỏi: + Pin quang điện (pin Mặt Trời) là một thiết bị biến đổi từ dạng năng lượng nào sang dạng năng lượng nào? *Vậy pin quang điện là gì? *Giáo viên nhấn mạnh: Hiệu suất trên dưới 10% *Giáo viên sử dụng hình vẽ, minh hoạ cấu tạo của pin quang điện. *Giáo viên nhấn mạnh: Trong bán dẫn n hạt tải điện chủ yếu là êlectron, bán dẫn loại p hạt tải điện chủ yếu là lỗ trống → ở lớp chuyển tiếp hình thành một lớp nghèo. Ở lớp nghèo về phía bán dẫn n và về phía bán dẫn p có những ion nào? * Khi chiếu ánh sáng có λ ≤ λ 0 → hiện tượng xảy ra trong pin quang điện như thế nào? + Về phía n sẽ có các ion đôno tích điện dương, về phía p có các ion axepto tích điện âm. + Gây ra hiện tượng quang điện trong. Êlectron đi qua lớp chặn xuống bán dẫn n, lỗ trống bị giữ lại → Điện cực kim loại mỏng ở trên nhiễm điện (+) → điện cực (+), còn đế kim loại nhiễm điện (-) → điện cực (-). *Giáo viên trình tự phân tích để học sinh rút ra được các ứng dụng của pin quang điện: *Trực tiếp từ quang năng sang điện năng. *Học sinh làm việc theo nhóm, rút ra định nghĩa về pin quang điện: Là pin chạy bằng năng lượng ánh sáng. Nó biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng. *Học sinh quan sát vào hình vẽ minh hoạ để trình bày cấu tạo và hoạt động của pin quang điện. a. Pin có 1 tấm bán dẫn loại n, bên trên có phủ một lớp mỏng bán dẫn loại p, trên cùng là một lớp kim loại rất mỏng. Dưới cùng là một đế kim loại. Các kim loại này đóng vai trò các điện cực trơ. b. Giữa p và n hình thành một lớp tiếp xúc p-n. Lớp này ngăn không cho e khuyếch tán từ n sang p và lỗ trống khuyếch tán từ p sang n → gọi là lớp chặn. c. Khi chiếu ánh sáng có λ ≤ λ 0 sẽ gây ra hiện tượng quang điện trong. Êlectron đi qua lớp chặn xuống bán dẫn n, lỗ trống bị giữ lại → Điện cực kim loại mỏng ở trên nhiễm điện (+) → điện cực (+), còn đế kim loại nhiễm điện (-) → điện cực (-). - Suất điện động của pin quang điện từ 0,5V → 0,8V *Học sinh phân tích và làm việc theo nhóm để rút ra được các ứng dụng của pin quang điện như sách giáo khoa: Trong các máy đó ánh sáng, vệ tinh nhân tạo, máy tính bỏ túi… Hoạt động 5: Củng cố bài học và định hướng nhiệm vụ học tập tiếp theo. HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên yêu cầu học sinh nhắc lại các kiến thức trọng tâm của bài học; *Học sinh phân biệt được hiện tượng quang điện và hiện tượng quang dẫn. *Giáo viên yêu cầu học sinh về nhà trả lời các câu hỏi ở sách giáo khoa, chuẩn bị nội dung cho tiết học sau. *Học sinh làm việc cá nhân, hệ thống hoá các kiến thức cơ bản của bài học; *Học sinh làm việc theo nhóm, phân biệt hiện tượng quang dẫn và hiện tượng quang điện. *Học sinh tiếp thu và ghi nhận nhiệm vụ học tập. trang 7 G I qđ E tx + - Lớp chặn g + + + + + + + + - - - - - - - - n p Tiết: 81 HIỆN TƯỢNG QUANG – PHÁT QUANG A. MỤC TIÊU: 1. Kiến thức: Trình bày và nêu được ví dụ về hiện tượng quang – phát quang; Nêu được đặc điểm của ánh sáng huỳnh quang. 2. Kĩ năng: Phân biệt được huỳnh quang và lân quang 3. Thái độ: B . CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: - Một ống nghiệm nhỏ đựng dung dịch fluorexêin; hoặc một vật bằng chất lân quang (núm bật tắt ở một số công tắc điện, các con giáp màu xanh bằng đá ép); Đèn phát tia tử ngoại hoặc một chiếc bút thử tiền; Hộp cactông nhỏ dùng để che tối cục bộ. 2. Học sinh: Ôn lại các kiến thức về tia tử ngoại, định nghĩa, tính chất và ứng dụng. C. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động 1 ( phút): Kiểm tra bài cũ, điều kiện xuất phát – đề xuất vấn đề. HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên đưa ra hệ thống câu hỏi kiểm tra bài cũ. 1. Hiện tượng quang dẫn là gì? Phân biệt hiện tượng quang dẫn và hiện tượng quang điện. 2.Tại sao công thoát của hiện tượng quang điện trong bé hơn công thoát của hiện tượng quang điện ngoài. *Giáo viên nhận xét và cho điểm. *Giáo viên đặt vấn đề, nêu mục tiêu tiết học. *Học sinh tái hiện lại kiến thức một cách có hệ thống để trả lời các câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên; *Học sinh tiếp thu và nhận thức vấn đề cần nghiên cứu. Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu về hiện tượng quang – phát quang HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên yêu cầu học sinh đọc sách giáo khoa và cho biết sự phát quang là gì? *Giáo viên tiến hành thí nghiệm : Chiếu chùm tia tử ngoại vào dung dịch fluorexêin, yêu cầu học sinh quan sát và rút ra kết luận. → ánh sáng màu lục. *Giáo viên nhấn mạnh : + Tia tử ngoại: ánh sáng kích thích. + Ánh sáng màu lục phát ra: ánh sáng phát quang. *Vậy, sự phát quang có đặc điểm gì? *Giáo viên yêu cầu học sinh thảo luận theo nhóm để trả lời câu hỏi. * Thời gian kéo dài sự phát quang phụ thuộc vào yếu tố nào? *Giáo viên nhấn mạnh : Sự phát quang được chia thành hai loại : Huỳnh quang và lân quang. *Giáo viên phân tích và diễn giảng, yêu cầu học sinh rút ra định nghĩa về sự huỳnh quang. *Học sinh đọc sách giáo khoa và trả lời câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên : Sự phát quang là sự hấp thụ ánh sáng có bước sóng này để phát ra ánh sáng có bước sóng khác. *Học sinh quan sát thí nghiệm và nhận xét về kết quả thu được: Dung dịch phát ra ánh sáng màu lục. *Học sinh tiếp thu và ghi nhận kiến thức; *Học sinh làm việc theo nhóm, trả lời câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên; Đặc điểm: sự phát quang còn kéo dài một thời gian sau khi tắt ánh sáng kích thích. *Học sinh suy nghĩ và dự đoán các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát quang: *Học sinh tiếp nhận kiến thức; *Học sinh thảo luận theo nhóm, rút ra định nghĩa hiện tượng huỳnh quang: Sự phát quang của các chất lỏng và khí có đặc điểm là ánh sáng phát quang bị tắt rất nhanh sau khi tắt ánh sáng kích thích gọi là sự huỳnh quang. Học sinh thảo luận theo nhóm, rút ra định nghĩa trang 8 *Giáo viên phân tích và diễn giảng, yêu cầu học sinh rút ra định nghĩa về sự lân quang. * Tại sao sơn quét trên các biển giao thông hoặc trên đầu các cọc chỉ giới có thể là sơn phát quang mà không phải là sơn phản quang (phản xạ ánh sáng)? hiện tượng lân quang: Sự phát quang của các chất rắn có đặc điểm là ánh sáng phát quang có thể kéo dài một thời gian sau khi tắt ánh sáng kích thích gọi là sự lân quang *Học sinh thảo luận theo nhóm, trả lời câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên. * Học sinh ghi nhận : Các chất rắn phát quang loại này gọi là các chất lân quang. Hoạt động 3 ( phút): Tìm hiểu định luật Xtốc (Stokes) về sự huỳnh quang HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên phân tích và diễn giảng, dẫn dắt học sinh nắm được định luật Stokes Mỗi nguyên tử hay phân tử của chất huỳnh quang hấp thụ hoàn toàn phôtôn của ánh sáng kích thích có năng lượng hf kt để chuyển sang trạng thái kích thích. Ở trạng thái này, nguyên tử hay phân tử có thể va chạm với các nguyên tử hay phân tử khác và mất dần năng lượng. Do vậy khi trở về trạng thái bình thường nó phát ra 1 phôtôn có năng lượng nhỏ hơn: hf hq < hf kt → λ hq > λ kt . *Giáo viên nhấn mạnh ý nghĩa của định luật Stokes; *Học sinh chú ý và lắng nghe giáo viên phân tích để hình thành định luật Stokes: Ánh sáng huỳnh quang có bước sóng dài hơn bước sóng của ánh sáng kích thích: λ hq > λ kt . *Học sinh nắm được ý nghĩa định luật Stokes Hoạt động 4 ( phút): Củng cố bài học và định hướng nhiệm vụ học tập tiếp theo. HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên yêu cầu học sinh nhắc lại thế nào là lân quang, thế nào là huỳnh quang; *Giáo viên yêu cầu học sinh nhắc lại định luật Stokes; *Giáo viên yêu cầu học sinh về nhà làm các bài tập và câu hỏi ở sách giáo khoa và sách bài tập để chuẩn bị cho tiếp học sau. *Học sinh hệ thống hoá các kiến thức của bài học để trả lời các câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên; *Học sinh tiêp thu và ghi nhận nhiệm vụ học tập theo yêu cầu của giáo viên. IV. RÚT KINH NGHIỆM Tiết 82 BÀI TẬP VỀ LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG trang 9 A. MỤC TIÊU BÀI DẠY: 1. Kiến thức: Học sinh tiếp tục củng cố các kiến thức liên quan đến lượng tử ánh sáng, bổ sung những kiến thức nhằm khắc sâu những kiến thức cơ bản của lượng tử ánh sáng; 2. Kĩ năng: vận dụng những kiến thức đã học để giải thích được các bài tập liên quan; 3. Giáo dục thái độ: Học sinh có khả năng tư duy, sáng tạo, có ý thức vươn lên trong học tập B. CHUẨN BỊ CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH: 1. Giáo viên: Kiến thức bổ sung, bài tập có chọn lọc và phương pháp giải; 2. Học sinh: Làm trước các bài tập theo yêu cầu của giáo viên; ôn lại các khái niệm về dòng điện, công suất, hiệu suất; C. CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC: Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ, điều kiện xuất phát - Đề xuất vấn đề: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên đưa ra hệ thống câu hỏi để kiếm tra bài cũ: 1.Nêu định nghĩa hiện tượng quang điện ngoài và hiện tượng quang điện trong; 2. Phát biểu định luật về giới hạn quang điện; 3.Trình bày những nội dung cơ bản của thuyết lượng tử năng lượng của Planck và thuyết lượng tử ánh sáng của Einstein; 4. Nêu biểu thức tính công suất của dòng điện. *Giáo viên nhận xét và cho điểm. *Giáo viên đặt vấn đề, nêu mục tiêu bài học. *Học sinh tái hiện lại kiến thức một cách có hệ thống để trả lời các câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên; *Học sinh bổ sung để hoàn thiện câu trả lời; *Học sinh tiếp thu và nhận thức được nội dung của bài học; Hoạt động 2:Bổ sung một số kiến thức: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên yêu cầu học sinh nhắc lại điều kiện của bức xạ ánh sáng để gây ra hiệu ứng quang điện; *Giáo viên dẫn dắt: Để electron quang điện không bị hút trở lại thì phải truyền cho nó một động năng ban đầu, theo định luật bảo toàn năng lượng: ε = A + W đ => 2 o o mv 2 1hchc + λ = λ *Giáo viên nhấn mạnh: Đây chính là phương trình Einstein về hiệu ứng quang điện; *Giáo viên khắc sâu tầm quan trọng của phương trình Einstein; *Giáo viên phân tích và diễn giảng để dẫn dắt học sinh xây dựng biểu thức của công suất chùm bức xạ: P λ = t hc n t n λ = ε ; *Nếu xét trong thời gian 1s, P λ = λ =ε hc nn ; *Giáo viên khắc sâu tầm quan trọng của biểu thức *Giáo viên dẫn dắt học sinh hình thành biểu thức cường độ dòng quang điện: i = t ne Nếu xét trong thời gian 1s, i = ne *Giáo viên nhấn mạnh tầm quan trọng của biểu thức; *Học sinh tái hiện lại kiến thức để trả lời các câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên; e > A *Giáo viên tiếp thu, thảo luận để dẫn đến công thức của Einstein: 2 o o mv 2 1hchc + λ = λ *Học sinh tiếp thu và ghi nhận tầm quan trọng của phương trình Einstein về hiện tượng quang điện; *Học sinh thảo luận theo nhóm, tìm công thức công suất bức xạ theo yêu cầu của giáo viên; P λ = t hc n t n λ = ε ; *Học sinh tiếp thu và ghi nhận kết quả; *Học sinh tiếp thu và ghi nhận tầm quan trọng của biểu thức; *Học sinh làm việc theo nhóm để rút ra biểu thức về cường độ dòng quang điện; *Học sinh tiếp thu và ghi nhận ý nghĩa biểu thức. Hoạt động 3: Giải một số bài tập cơ bản liên quan: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên cho học sinh chép đề bài tập 1; *Học sinh chép đề bài tập 1: Cathode của một tế bào trang 10 [...]... Câu 12/ Năng lượng ion hố của ngun tử Hiđrơ là: A Năng lượng ứng với n= ∞ B Năng lượng cần cung cấp cho ngun tử hiđrơ để đưa electron từ mức năng lượng ứng với (n=1) lên mức (n= ∞ ) C Năng lượng ứng với mức n=1 D Câu A, C đúng Câu 13/ Khi ngun tử hiđrơ chuyển từ quĩ đạo M về quĩ đạo L: A.Ngun tử phát ra phơtơn có năng lượng EM - EL B.Ngun tử phát ra phơtơn có tần số f= EM − E L h C Ngun tử phát ra một... ngun tử và sự tạo thành các quang phổ vạch của các ngun tử C Mẫu ngun tử Bo vẫn dùng mơ hình hành tinh ngun tử nhưng vận dụng thuyết lượng tử D Mẫu ngun tử Bo đã giải thích đúng sự tạo thành quang phổ vạch của các ngun tử của mọi ngun tố hóa học Câu 23 Chọn phát biểu sai với nội dung hai giả thuyết của Bo: A Khi ngun tử ở trạng thái dừng có năng lượng thấp sang trạng thái dừng có năng lượng cao, ngun tử. .. sẽ phát ra phơtơn B Ngun tử có năng lượng xác định khi ngun tử đó ở trạng thái dừng C Trong các trạng thái dừng, ngun tử khơng bức xạ hay hấp thụ năng lượng D Ở trạng thái dừng khác nhau năng lượng của ngun tử có giá trị khác nhau Câu 24 Chọn phát biểu đúng với quan điểm của Bo về mẫu ngun tử Hidrơ: A Quỹ đạo có bán kính lớn ứng với năng lượng lớn, bán kính nhỏ ứng với năng lượng nhỏ B Trong các trạng... về trạng thái có năng lượng thấp hơn, cuối cùng về trạng thái cơ bản *Giáo viên nhấn mạnh: tiên đề này cho thấy: Nếu một chất hấp thụ được ánh sáng có bước sóng nào thì cũng có thể phát ra ánh sáng có bước sóng ấy - Nếu phơtơn có năng lượng lớn hơn hiệu En – Em thì ngun tử có hấp thụ được khơng? 1 Tiên đề về các trạng thái dừng - Ngun tử chỉ tồn tại trong 1 số trạng thái có năng lượng xác định, gọi là... các ngun tử và sự tạo thành quang phổ vạch của + Khối lượng của ngun tử hầu như tập trung ở hạt các ngun tử nhân - Trình bày mẫu hành tinh ngun tử của Rơ-dơ-pho + Qhn = Σqe → ngun tử trung hồ điện *Giáo viên nhấn mạnh: Mẫu ngun tử Bo bao gồm *Học sinh tiếp thu và ghi nhận kiến thức; mơ hình hành tinh ngun tử và hai tiên đề của Bo Hoạt động 3 ( phút): Tìm hiều các tiên đề của Bo về cấu tạo ngun tử HOẠT... năng lượng của các quĩ đạo dừng của ngun tử hiđrơ lần lượt từ trong ra ngồi là – 13,6 eV; -3,4 eV; -1,5 eV… Với E n = - 13, 6 eV; n= 1, 2, 3… Vạch phổ có bước n2 sóng λ = 1875nm ứng với sự chuyển của electron giữa các quĩ đạo: A Từ mức năng lượng ứng với n= 4 về mức năng lượng ứng với n= 3 B Từ mức năng lượng ứng với n= 5 về mức năng lượng ứng với n= 3 C Từ mức năng lượng ứng với n= 6 về mức năng lượng. .. thái dừng thì ngun tử khơng bức xạ - Trong các trạng thái dừng của ngun tử, êlectron chỉ chuyển động trên những quỹ đạo có bán kính hồn tồn xác định gọi là quỹ đạo dừng - Đối với ngun tử hiđrơ rn = n2r0 r0 = 5,3.10-11m gọi là bán kính Bo 2 Tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của ngun tử - Khi ngun tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng (En) sang trạng thái dừng có năng lượng thấp hơn (Em)... hai tiên đề Bohr - Năng lượng ngun tử ở đây gồm W đ của êlectron và thế năng tương tác tĩnh điện giữa êlectron và hạt nhân - Bình thường ngun tử ở trạng thái dừng có năng lượng thấp nhất: trạng thái cơ bản - Khi hấp thụ năng lượng → quỹ đạo có năng lượng cao hơn: trạng thái kích thích - Trạng thái có năng lượng càng cao thì càng kém bền vững Thời gian sống trung bình của ngun tử ở trạng thái kích thích... dừng là nguyên tử không bức xạ, không hấp thụ nên đó chính là trạng thái ổn đònh của hệ thống nguyên tử *Học sinh đọc đề, phân tích và tìm phương pháp giải theo yêu cầu của giáo viên; Theo tiên đề Bo, khi nguyên tử hấp thụ năng lượng bằng hiệu EM – EK thì nó sẽ chuyển từ K lên M (chuyển từ mức năng lượng EK lên có mức năng lượng EM ) Bài 6 trang 169 -Khi nguyên tử hấp thụ phôtôn có năng lượng *Giáo viên... viên nhận xét, bổ sung; các nguyên tử dao động trong một khoảng thời gian ngắn rồi chuyển về quỹ đạo có mức năng lượng thấp hơn -Khi nguyên tử chuyển từ M xuống L thì phát ra vạch quang phổ có năng lượng EM − EL -Khi nguyên tử chuyển từ L xuống K thì phát ra vạch quang phổ có năng lượng EL –EK -Khi nguyên tử chuyển từ M xuống K thì phát ra vạch quang phổ có năng lượng EM –EK Bài 7 trang 169 λ = 0,694 . giả thiết về lượng tử ánh sáng. Hoạt động 4 ( phút): Tìm hiểu thuyết lượng tử ánh sáng HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VI N HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo vi n nhấn mạnh:. và rút ra kết luận. → ánh sáng màu lục. *Giáo vi n nhấn mạnh : + Tia tử ngoại: ánh sáng kích thích. + Ánh sáng màu lục phát ra: ánh sáng phát quang. *Vậy,