. sáng tạo của GV trong việc làm và sử dụng đồ dùng DH
4.2.4.Bài 43 Hiện tượng quang điện ngoài Các định luật quang điện
CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN.
Tiết: … theo phân phối chương trình
I. Mục tiêu 1. Kiến thức
- Nêu được các khái niệm: hiện tượng quang điện ngoài, quang electron, dòng quang điện, giới hạn quang điện, dòng quang điện bão hòa, hiệu điện thế hãm.
- Nêu được nội dung và nhận xét được kết quả thí nghiệm khảo sát định lượng hiện tượng quang điện.
- Phát biểu được các hiện tượng quang điện.
2. Kĩ năng
- Rèn luyện kĩ năng học tập vật lí, phương pháp thực nghiệm. - Vận dụng giải thích được các hiện tượng vật lí trong đời sống. - Vận dụng giải các bài tập về hiện tượng quang điện.
II. Chuẩn bị 1. Giáo viên
- Bộ thí nghiệm khảo sát định lượng hiện tượng quang điện theo sơ đồ hình 43.3 - Bảng vẽ sẵn hình 43.1 và 43.3.
- Xem lại kiến thức về dòng điện trong các môi trường và đặc trưng Vôn-Ampe. - Xem lại thuyết điện từ về ánh sáng.
- Phiếu học tập
Câu 1: Trường hợp nào được gọi là electron quang điện? A. Electron bật ra từ kim loại khi bị đôt nóng.
B. Electron trong dây dẫn.
C. Electron bật ra khỏi catot của tế bào quang điện
D. Electron bị bật ra khỏi 1 nguyên tử khi va chạm vào một nguyên tử khác.
Câu 2: Nếu chiếu một chùm tia hồng ngoại vào tấm kẽm tích điện âm, thì:
A. Tấm kẽm mất dần điện tích dương. B. Tấm kẽm mất dần điện tích âm.
C. Tấm kẽm trở nên trung hòa điện. D. Điện tích âm của tấm kẽm không đổi.
Câu 3: 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 electron ở bề mặt kim loại đó.
C. Bước sóng giới hạn của ánh sáng kích thích để gây ra hiện tượng quang điện đối với kim loại đó.
D. Hiệu điện thế hãm.
Câu 4: Động năng ban đầu cực đại của electron quang điện là 3.2.1019 J, điện tích electron ;là e 1.6.1019c. Hỏi hiệu điện thế hãm đặt vào anôt và catôt bằng bao nhiêu để dòng quang điện triệt tiêu?
A. -1V B. -2V C. -2,5V D. -3V
Câu 5: Chiếu một chùm bức xạ đơn sắc và catôt của tế bào quang điện để triệt tiêu dòng quang điện thì hiệu điện thế hãm có giá trị tuyệt đôi là 1.9V. vận tốc ban đầu cực đại của quang electron là bao nhiêu?
A. 5,2.105 m/s B. 6,2.105 m/s C. 7,2.105 m/s D. 8,2.105 m/s
Đáp án:
Câu 1: C; Câu 2: D; Câu 3: C; Câu 4: B: wđ e.uh V e w uh đ 2 10 . 6 . 1 10 . 2 . 3 19 19 uh 2V
Câu5: D: Vận tốc ban đầu cực đại của electron:
e u mv2 h 2 1 2. . 8.2.105(m/s) m u e v h Dự kiến ghi bảng: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
BÀI 43: HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGOÀI. CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN
1.Hiện tượng quang điện ngoài.
a. Thí nghiệm Héc. (SGK)
Nhận xét: Khi chiếu ánh sáng có bước sóng ngắn thích hợp vào tấm kẽm, có hiện tượng êlêctrôn từ mặt tấm kẽm bật ra ngoài.
b. Hiện tượng quang điện ngo i (SGK)
2. Thí nghiệm khảo sát định lượng hiện tượng quang điện
a. Thí nghiệm.(SGK)
- Với một tế bào quang điện, tồn tại một hiệu điện thế hãm để triệt tiêu dòng quang điện Uh. Giá trị Uh phụ thuộc vào .
Liên hệ giữa động năng cực đại của quang êlec trôn và Uh:
2 0max 2 d h mv W eU
- Cường độ dòng quang điện bão hòa trong một tế bào quang điện tỷ lệ thuận với cường độ chùm ánh sáng kích thích.
3. Các định luật quang điện
- Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi ánh sáng kích thích chiếu vào catot có ≤0. (0 gọi là giới hạn quang điện của katot).
b. Định luật quang điện thứ hai( hay định luật về cường đô dòng quang điện bão hòa).
c. Định luật quang điện thứ ba (hay định luật về động năng cực đại của quang electron) 2 0max 2 d h mv W eU phụ thuộc,bản chất kim loại. 2. Học sinh
- Ôn lại định lý động năng, khái niệm về công của lực điện trường, khái niệm và cách xác định cường độ dòng điện.
III. Thiết kế tiến trình xây dựng kiến thức trong bài học
UAK(V) Ip1 Ip2 =1,5Ip1 I(A) Ibh2 Ibh1 -Uh 0 U(V)
Tại sao khi lại gần thang máy thì cửa thang máy đột nhiên mở ra, còn khi ta vào trong thì cánh thang máy cửa đóng lại?
TN: H43.1 (SGK)
- Mục đích: Phát hiện tượng quang điện ngoài.
- Dụng cụ: như H43.1 (SGK); bao gồm: + Tia tử ngoại (hồ quang điện)
+ Tấm kẽm.
+ Điện nghiệm và tấm thủy tinh không màu.
- Phương án:
+ Chiếu tia tử ngoại vào tấm kẽm ban đầu tích điện (-) + Chiếu tia tử ngoại vào tấm kẽm ban đầu tích điện (+)
- THTN
- Kết luận: HT quang điện: HT ánh sáng làm bật electron ra khỏi bề mặt kim loại.
TN: H43.3 (SGK)
- Mục đích: nghiên cứu sự phụ thuộc của CĐDĐ vào hiệu điện thế UAK. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Dụng cụ: như H43.3 (SGK): tế bào quang điện.
- Phương án: +0
+ 0: di chuyển con chạy B để chỉnh UAK. Với: UAK Uh
Uh UAK U1
UAK U1
- THTN
- Kết luận.
Ba định luật quang điện:
- ĐL quang điện thứ nhất (hay ĐL về giới hạn quang điện): 0 - ĐL quang điện thứ hai (hay ĐL về cường độ dòng quang điện bão hòa): Iqd Ias
- ĐL quang điện thứ ba (hay ĐL về động năng cực đại của quang electron): Wđmax chỉ phụ thuộc: và bản chất kim loại.
Các cơ hội HS có thể nhận được trong quá trình tiếp thu bài học:
Cơ hội 1: HS quan sát GV làm thí nghiệm H.43.2, thảo luận, suy nghĩ và giải thích trình bày ý kiến của mình các câu hỏi mà GV đưa ra.
Cơ hội 2: HS quan sát GV làm thí nghiệm H43.3, suy luận và trả lời, giải thích các câu hỏi GV đưa ra.
Cơ hội 3: Dựa vào các công thức trong bài học và các công thức có liên quan để làm bài tập vận dụng.
Cơ hội 4: Có thể hướng dẫn, gợi ý và đưa ra những câu hỏi nhằm dẫn dắt HS hành động theo đúng quy trình hoạt động dạy – học. giải quyết nhiệm vụ của bài học theo mục tiêu về kiến thức và kỹ năng đã đề ra.
IV. Tiến trình dạy học
Hoạt động 1: (5 phút)Ổn định lớp, đặt vấn đề v o b i mới
Hoạt động của HS Hoạt động của GV
- Cửa mở ra.
- Khép lại.
- Tiếp nhận nhiệm vụ học tập.
- Đặt vấn đề: các em biết thang máy không? Khi mình đi lại gần, thì cửa thang máy như thế nào?
Nhưng khi mình vào trong thang máy rồi thì cánh cửa này như thế nào?
- Và người ta nói thiết bị tự động đóng – mở cửa thang máy hoạt động dựa trên hiện tượng quang điện. vậy hiện tượng quang điện là gì? Để trả lời vấn đề đó chúng ta cùng nhau nghiên cứu bài 43: Hiện tượng quang điện ngoài. Các định luật quang điện.
Hoạt động 2: (10 phút)T m hi u thí nghiệm Héc v hiện tượng quang điện.
Hoạt động của HS Hoạt động của GV
- Hồ quang điện. - Hãy nêu tên nguồn phát ra tia tử ngoại ? - Nêu TN của Héc (1887). Kết hợp đặt câu hỏi gợi ý:
Hoạt động 3: (15 phút)T m hi u đặc trưng Vôn-Ampe của tế b o quang điện.
Hoạt động của HS Hoạt động của GV
- Xuất hiện do hiện tượng quang điện. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Lắng nghe, quan sát tranh.
-Giới thiệu sơ đồ TN (hình 43.3) và cấu tạo của tế bào quang điện.
+ Vai trò của từng loại dụng cụ trong sơ đồ TN.
+ Mục đích TN là nghiên cứu sự phụ thuộc của cường độ dòng quang điện vào hiệu điện thế UAK.
+ Hai lá điện nghiệm xòe ra
+ Hai lá điện nghiệm cụp bớt lại. chứng tỏ tấm kẽm mất điện tích âm (êlectron). + Tia tử ngoại đã làm bật electron ra khỏi bề mặt tấm kẽm.
+ Nếu không có ánh sáng bước sóng ngắn chiếu vào tấm kẽm, hai lá điện nghiệm không cụp, chứng tỏ tấm kẽm không mất điện tích.
- Không xảy ra.
- Tương tự như đã xảy ra với tấm kẽm.
- Hiện tượng quang điện ngoài là hiện tượng tấm kẽm mất điện tích khi bị chiếu ánh sáng có bước sóng ngắn. - Các êlectron bị bật ra khỏi bề mặt kim loại khi bị chiếu sáng gọi là quang êlectron, hay êlectron quang điện.
+ Em có nhận xét gì khi tích điện âm cho tấm kẽm?
+ Chiếu chùm ánh sáng hồ quang (có bước sóng ngắn) vào tấm kẽ thì hiện tượng xảy ra thế nào? Hiện tượng đó chứng tỏ điều gì?
+ Nếu chắn chùm hồ quang hoặc dùng các bức xạ có bước sóng dài) thì hiện tượng ra sao?
- C1: Nếu ban đầu tấm kẽm tích điện dương thì hiện tượng trên có xảy ra không?
- Nếu ta thay tấm kẽm bằng tấm đồng, nhôm…. Thì em dự đoán hiện tượng xảy ra thế nào?
- Hiện tượng này gọi là hiện tượng quang điện.
- Vậy hiện tượng quang điện là gì?
- Êlectron ở trên được gọi là electron quang điện, vậy êlectron quang điện là gì ?
quang điện.
- Khi chiếu ánh sáng có bước sóng 0
+ Khi 0≤UAK<U1: UAK tăng thì I tăng, vì dưới tác dụng lực điện trường số quang êlectron tới anot trong một đơn vị thời gian tăng lên theo UAK (không theo định luật Ôm).
+ Khi U1≤UAK: Mặc dầu UAK tăngthì cường độ dòng điện không tăng (Ibh), vì mọi quang êlectron đều về hết anôt. - Electron bức ra từ K có một động năng ban đầu cực đại nên không có điện trường tăng tốc vẫn về đến anốt. + Khi UAK≤-Uh thì dòng quang điện bị triệt tiêu hoàn toàn, vì mọi quang êlectron bật ra khỏi catot dưới tác dụng lực điện trường đều không đến được anôt.
- UAK < 0, điện trường giữa A và K có tác dụng cản trở chuyển động của electron quang điện về anốt.
- Khi I = 0: động năng ban đầu cực đại của electron bằng công điện trường cản
dòng quang điện ?
- Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi ánh sáng kích thích chiếu vào catôt thõa mãn điều kiện nào?
- Khi 0 ≤ UAK< U1: I phụ thuộc vào UAK như thếnào? Hãy nhận xét về sự phụ thuộc của I vào UAK ?
- Khi U1 ≤ UAK: I phụ thuộc vào UAK như thếnào? Hãy nhận xét về sự phụ thuộc của I vào UAK ?
- Nhận xét gì về kết quả UAK = 0 vẫn tồn tại dòng quang điện? (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Khi UAK = - Uh: I như thế nào?
- Khi UAK = -Uh thì: I = 0. hiện tượng đó chứng tỏ điều gì? Có nhận xét gì về Uh và cường độ ánh sáng tới?
- Gợi ý:
+ Điện trường giữa A và K có tác dụng thế nào?
+ Electron bật ra từ K có về đến A không? Vì sao?
+ Khi I = 0, công của điện trường và động năng ban đầu cực đại của electron như thế nào?
- HS trả lời: Wd Anl A qU + 2 0max dmax h mv W = = eU 2
- Cường độ dòng quang điện bão hòa tăng.
- Nêu định lý động năng và biểu thức công của lực điện trường?
- Hãy tìm mối liên hệ giữa động năng ban đầu cực đại của quang êlectron và hiệu điện thế hãm?
- Giữ nguyên , nhưng tăng cường cường độ chùm ánh sáng kích thích thì kết quả cường độ dòng quang điện bão hòa trong một tế bào quang điện như thế nào?
Hoạt động 4: (10 phút)T m hi u nội dung các định luật quang điện
Hoạt động của HS Hoạt động của GV
- < 0
- Electron quang điện.
- Khác nhau.
- HS xem SGK trang 253
- Thí nghiệm Hertz
- Học sinh xem SGK trang 353
- Khác nhau.
- Không xảy ra hiện tượng quang điện.
- Thí nghiệm tế bào quang điện.
- Học sinh trả lời.
- Học sinh xem SGK trang 254 Thí nghiệm tế bào quang điện.
- Khi nào có dòng quang điện ?
- Dòng quang điện là dòng chuyển dời có hướng của các hạt nào ?
- Động năng của cácelectron quang điện có đặc điểm gì ?
- Viết công thứcđộng năng ban đầu cực đại của các electron quang điện ?
- Giới thiệu định luật thứ nhất ?
- Định luật này được rút ra từ kết quả TN nào ? (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Yêu cầu HS xem bảng giới hạn quang điện của một số kim loại ?
- Nêu nhận xét về trị số của o đối với các kim loại khác nhau ?
- Nếu trong TN Héc không dùng tấm kẽm mà dùng tấm kali hoặc xesi thì các kết quả thu được có điều gì khác ?
- Giới thiệu định luật thứ hai ?
- Hiện tượng quang điện. - Cường độ của chùm sáng là gì ? - Giới thiệu định luật thứ ba.
- Định luật này rút ra từ kết quả TN nào ? - Thuyết điện từ về ánh sáng không giải thích được gì ?
(GV gợi ý HS chú ý đến đặc tuyến vôn – ampe đường cong 1 và 2) của tế bào quang điện và lưu ý đến công thức (59.1) SGK.
Hoạt động 5: (5 phút)Củng cố, dặn dò
Hoạt động của HS Hoạt động của GV
- Cá nhân nhận phiếu học tập, thảo luận nhóm trả lời.
- Cá nhân nhận nhiệm vụ.
- Phát phiếu học tập đã chuẩn bị.
- Nhắc HS làm các BT SGK trang 225 và đọc trước bài 44
V. Rút kinh nghiệm – bổ sung
……… ……… ………