6. Cấu tr c khoá luận
2.4.2. Tìm các đại lượng thường gặp (công thoát, giới hạn quang điện, vận tốc
tốc ban đầu cực đại, hiệu điện thế hãm, hiệu suất lượng tử…) từ biểu thức tính động năng hay từ phương trình Einstein.
Cách giải: áp dụng các công thức như :
+ Công thức Einstein về hiện tượng quang điện:
+ Công thức động năng:
+ Công thoát:
+ Giới hạn quang điện:
+ Hiệu suất lượng tử : Là tỉ số giữa số electron bứt ra (n) và số photon đập vào Catot (N) trong khoảng thời gian t:
Bài tập ví dụ:
Bài 1: Kim loại dùng làm catốt của tế bào quang điện có công thoát electron là 2,5eV. Chiếu vào catot bức xạ có tần số f = 1,5.1015Hz. Động năng ban đầu cực đại của các electron quang điện là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải: Ta có:
Nếu t nh theo đơn vị eV ta có:
Vậy động năng cực đại của các electron quang điện là:
Bài 2: Chiếu bức xạ có bước sóng λ = 0,546µm lên một tấm kim loại có giới hạn quang điện . Dùng màn chắn tách ra một chùm hẹp các electron quang điện và cho ch ng bay vào từ trường đều theo hướng vuông góc với các đường cảm ứng từ có B = 10-4
T. Biết bán k nh cực đại của quỹ đạo của các electron là R = 23,32mm. T nh giới hạn quang điện ?
Hướng dẫn giải:
Khi bay vào vùng từ trường đều theo hướng vuông góc với các đường cảm ứng từ, lực do từ trường tác dụng lên các electron buộc electron chuyển động tròn đều. Lực Lorenxơ đóng vai trò lực hướng tâm nên ta có f = Fht
→ → (1)
Vì bán k nh của các electron này cực đại nên ch ng có vận tốc ban đầu cực đại là:
(2)
Thay (1), (2) vào công thức Einstein (1.4) cuối cùng ta thu được
Bài 3: Một tấm kim loại có giới hạn quang điện là được đật cô lập về điện. Người ta chiếu sáng nó bằng bức xạ có bước sóng λ thì thấy điện thế cực đại của tấm kim loại này là 2,4V. Bước sóng λ của ánh sáng k ch th ch có giá trị là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải: Ta có công thoát:
Theo công thức Einstein:
Vậy suy ra bước sóng λ của ánh sáng k ch th ch là:
2.4.3. Bài tập về hiện tượng tán xạ Compton. Cách giải: Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng và định luật bảo toàn động lượng, công thức Compton (1.5) để giải dạng bài tập này. Bài tập ví dụ: Photon tới có năng lượng 0,8MeV tán xạ trên electron tự do và biến thành photon ứng với bức xạ có bước sóng bằng bước sóng Compton. Hãy t nh góc tán xạ. Hướng dẫn giải: Ta có, năng lượng photon tới: Từ công thức Compton:
2.5. ết l ận chương 2
Qua chương này ch ng ta đã biết được rất nhiều ứng dụng hữu ch về t nh chất lượng tử của ánh sáng. Những ứng dụng này gi p cho cuộc sống của chúng ta tốt hơn.
Việc giải quyết các bài toán phức tạp cũng đã trở nên đễ dàng hơn nếu ch ng ta biết phân t ch bài toán, áp dụng đ ng các công thức t nh toán của từng dạng bài tập.
Đất nước ch ng ta đang ngày càng phát triển, kéo theo đó là sự phát triển của rất nhiều các lĩnh vực khoa học, nghiên cứu, chế tạo… Để không bị tụt lại ph a sau sự phát triển đó ch ng ta cần phải không ngừng tìm tòi, nghiên cứu. sáng tạo ra nhiều ứng dụng tiên tiến, sử dụng đem lại hiệu quả cao gi p ch cho cuộc sống sau này.
ẾT U N CHUNG
Tất cả những hiện tượng quang học đã được nghiên cứu ở trên đã dần dần được giải th ch đầy đủ nhờ sự phát triển của những giả thuyết về bản chất của ánh sáng.
Những hiện tượng như: Hiện tượng quang điện, hiện tượng quang điện trong, quang phát quang, Compton… có thể giải th ch dễ dàng khi vận dụng thuyết lượng tử ánh sáng.
Có thể thấy rằng ánh sáng là một dạng vật chất có những t nh chất đặc trưng nhất định, nó được biểu hiện không chỉ trong các hiện tượng quang học sóng mà nó còn được biểu hiện trong các hiện tượng quang học lượng tử mà ch ng ta vừa nghiên cứu ở trên.
TÀI IỆU TH M HẢO
[1] Phạm Đức Cường (2007), Tuyển tập các dạng bài tập trắc nghiệm Vật lý luyện thi 12, Nhà xuất bản Hải Phòng.
[2] Huỳnh Huệ (1995), Quang học, Nhà xuất bản Giáo dục.
[3] Trần Trọng Hưng (2011), Phương pháp giải bài tập trắc nghiệm Vật lý theo chủ đề, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia Hà Nội.
[4] Sách giáo khoa Vật lý nâng cao lớp 12, Nhà xuất bản Giáo dục.
[5] Nguyễn Anh Vinh (2011), Hướng dẫn ôn tập và phương pháp giải nhanh bài tập trắc nghiệm Vật lý 12, Nhà xuất bản Đại học Sư phạm.
Các trang web:
[6] https://vi.wikipedia.org
[7] https://vatlypt.com
[8] https://www.dientuvietnam.net