8. Các chữ viết tắt trong luận văn
4.2. THIẾT KẾ GIÁO ÁN MỘT SỐ BÀI HỌC TRONG CHƯƠNG
Bài 43: Hiện tượng quang điện ngoài. Các định luật quang điện. Bài 44: Thuyết lượng tử ánh sáng. Lưỡng tính sóng-hạt của ánh sáng. Bài 46: Hiện tượng quang điện trong. Quang điện trở và pin quang điện. Bài 48: Hấp thụ và phản xạ lọc lựa ánh sáng. Màu sắc các vật.
Trang 62
BÀI 43: HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGOÀI. CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN
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 TN khảo sát định lượng hiện tượng quang điện.
- Phát biểu được các hiện tượng quang điện.
2. Kỹ năng
- Rèn luyện kỹ năng học tập VL.
- Vận dụng giải thích được các hiện tượng VL trong đời sống. - Vận dụng giải các bài tập về hiện tượng quang điện.
II. Chuẩn bị 1. Giáo viên
Kiến thức và dụng cụ
- Bố trí TN 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: Để gây được hiệu ứng quang điện, bức xạ rọi vào kim loại được thỏa mãn điều
kiện nào sau đây?
A. Tần số lớn hơn giới hạn quang điện. B. Tần số nhỏ hơn giới hạn quang điện. C.Bước sóng nhỏ hơn giới hạn quang điện. D.Bước sóng lớn hơn giới hạn quang điện.
Câu 2: Trường hợp nào được gọi là electron quang điện?
A. Electron bật ra từ kim loại khi bị đốt nóng B. Electron trong dây dẫn.
C. Electron bật ra khỏi catôt của tế bào quang điện.
Trang 63
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 các 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: Cường độ dòng quang điện đạt đến giá trị bão hòa khi:
A. Tất cả các electron bật ra từ catôt khi catôt được chiếu sáng đều đi về được anôt. B. Tất cả các electron bật ra từ catôt khi catôt được chiếu sáng đều quay trở về được catôt.
C. Có sự cân bằng giữa số electron bật ra từ catôt và số electron bị hút quay trở lại catôt.
D. Số electron đi về được catôt không đổi theo thời gian.
Câu 5: Trong thí nghiệm với tế bào quang điện. Hiệu điện thế hãm để triệt tiêu dòng
quang điện có độ lớn là 1,8V, vận tốc ban đầu cực đại của quang electron là: A. Vomax = 0,63.106 m/s B. Vomax = 0,795.106 m/s C. Vomax = 0,63.104 m/s D. Vomax = 0,795.104 m/s Đáp án phiếu học tập: Câu 1: C Câu 2: C Câu 3: C Câu 4: A Câu 5: B
Dự kiến nội dung ghi bảng
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 electron từ mạt tấm kẽm bật ra ngoài.
Trang 64
2. Thí nghiệm khảo sát định lượng hiện tượng quang điện a. Thí nghiệm (SGK).
b. Kết quả và nhận xét:
- Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi ánh sáng kích thích chiếu vào catôt có
0
(0 gọi là giới hạn quang điện của catôt).
- 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 ban đầu cực đại của quang electron và Uh: 2 0max max W 2 d h mv eU
- Cường độ dòng quang điện bão hòa trong một tế bào quang điện tỉ lệ thuận với cường độ chùm ánh sáng kích thích.
3. Các định luật quang điện
a. ĐLQĐ 1 (hay ĐL về giới hạn quang điện): 0.
b. ĐLQĐ 2 (hay ĐL về cường độ dòng quang điện bão hòa). c. ĐLQĐ 3 (hay ĐL về động năng cực đại của quang electron):
2 0max max W 2 d h mv 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. Nội dung rèn luyện kỹ năng học tập vật lý cho học sinh
- Cơ hội 1: HS quan sát GV làm TN H.43.2, thảo luận, suy nghĩ và giải thích trình bày ý kiến của mình về các câu hỏi của GV.
-Cơ hội 2: HS quan sát GV làm TN H.43.3, thảo luận và trả lời, giải thích các câu hỏi GV đưa ra.
Trang 65
-Cơ hội 3: Dựa vào các công thức trong bài học và các công thức có kiên quan để làm bài tập vận dụng.
IV. Tiến trình xây dựng kiến thức bài học
Tại sao khi lại gần tấm cửa kính thì 2 tấm cửa kính tự động tách ra, khi vào trong thì 2 cánh cửa kính khép lại?
TN: H.43.1 (SGK)
- Mục đích: Phát hiện hiện tượng quang điện ngoài.
- Dụng cụ: Như H.43.1 (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 (+).
- Tiến hành thí nghiệm.
- Kết luận: Hiện tượng quang điện là hiện tượng ánh sáng làm bật các electron ra khỏi bề mặt kim loại.
TN: H.43.3 (SGK)
- Mục đích: Nghiên cứu sự phụ thuộc của CĐDĐ vào hiệu điện thế UAK.
- Dụng cụ: Như H.43.3 (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
- Tiến hành thí nghiệm.
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 vào và bản chất kim loại.
Trang 66
V. Tiến trình hoạt động dạy học
Hoạt động 1(5 phút): Ổn định lớp, đặt vấn đề vào bài mới
Hoạt động của HS Hoạt động của GV
Trả lời câu hỏi: Cửa mở ra.
Trả lời câu hỏi: Cửa khép lại.
Tiếp nhận nhiệm vụ học tập.
Đặt vấn đề: các em biết tấm cửa kính không? Khi chúng ta đi lại gần thì cửa tấm cửa kính như thế nào?
Nhưng khi mình vào trong tấm cửa kính rồi thì tấm cửa kính sẽ như thế nào?
Người ta nói thiết bị tự động đóng-mở tấm cửa kính hoạt động dựa trên hiện tượng quang điện, vậy hiện tượng quang điện là gì? Để trả lời câu hỏi đó, chúng ta sẽ cùng nhau nghiên cứu bài 43. Hiện tượng quang điện ngoài. Các định luật quang điện.
Hoạt động 2(10 phút): Tìn hiểu thí nghiệm Héc và hiện tượng quang điện
Hoạt động của HS Hoạt động của GV
Trả lời câu hỏi: Hồ quang điện.
Trả lời: Hai lá điện nghiệm xòe ra.
Trả lời: Hai lá điện nghiệm cụp bớt lại, chứng tỏ tấm kẽm mất điện tích âm (electron).
+ 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.
Trả lời: Không có hiện tượng xảy ra.
Hãy nêu tên nguồn phát ra tia tử ngoại?
Nêu TN của Héc (1887). Kết hợp đặt câu hỏi gợi ý:
Khi tích điện âm cho tấm kẽm, hai lá điện nghiệm sẽ như thế nào?
Chiếu chùm ánh sáng hồ quang (có bước sóng ngắn) vào tấm kẽm 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 gì xảy ra?
Câu C1: Nếu chiếu tia tử ngoại vào tấm kẽm ban đầu tích điện dương thì hiện tượng sẽ
? ? ? ? ? ? ?
Trang 67
Trả lời: 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 electron bị bật ra khỏi bề mặt kim loại khi bị chiếu sáng gọi là
quang electron, hay electron quang điện.
xảy ra như thế nào?
Nếu ta thay tấm kẽm bằng tấm đồng, nhôm…thì các em dự đoán hiện tượng xảy ra như thế nào?
Hiện tượng này gọi là hiện tượng quang điện. Vậy hiện tượng quang điện là gì?
Các electron ở trên được gọi là electron quang điện. Vậy electron quang điện là gì?
Hoạt động 3 (15 phút): Tìm hiểu đặc trưng Vôn-Ampe của tế bào quang điện
Hoạt động của HS Hoạt động của GV
Xuất hiện do hiện tượng quang
điện.
+ Lắng nghe, quan sát tranh.
Trả lời: Dòng điện xuất hiện do hiện tượng quang điện.
Trả lời: Khi chiếu sáng có bước sóng 0.
Khi 0 UAK U1: UAK tăng thì I tăng, vì dưới tác dụng lực điện trường, số quang electron tới anôt trong một đơn vị thời gian tăng lên theo UAK (không theo định luật Ôm).
Giới thiệu sơ đồ TN (H43.3) 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.
Tại sao dòng điện xuất hiện trong mạch là dòng quang điện?
Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi ánh sáng kích thích chiếu vào catôt thỏa mãn điều kiện nào?
Khi 0 UAK U1: I phụ thuộc vào UAK như thế nào? Hãy nhận xét về sự phụ thuộc của I vào UAK? ? ? ? ? ? ?
Trang 68 Khi U1 UAK: Mặc dù UAK tăng
nhưng cường độ dòng điện không tăng (Ibh), vì mọi quang electron đều về hết anôt.
Khi UAK -Uh thì dòng quang điện bị triệt tiêu hoàn toàn, vì mọi quang electron bật ra khỏi catôt dưới tác dụng lực điện trường đều không đến được anôt. HS trả lời: Wđ = Anl A = qU + 2 0max max W 2 d h mv eU
+ Cường độ dòng quang điện bão hòa tăng.
Khi U1 UAK: I phụ thuộc vào UAK như thế nào? Hãy nhận xét về sự phụ thuộc của I vào UAK?
Khi UAK -Uh, I như thế nào?
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 electron và hiệu điện thế hãm?
Thông báo kết quả TN với một tế bào quang điện.
Giữ nguyên , nhưng tăng cường độ chùm 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): Tìm hiểu nội dung các định luật quang điện
Hoạt động của HS Hoạt động của GV
Trả lời câu hỏi: 0.
Trả lời: Electron quang điện. Khác nhau. 2 0max max W 2 d h mv eU
Khi nào có dòng quang điện?
Dòng quang điện là dòng chuyển dời có hướng của các hạt nào?
Động năng của các electron quang điện có đặc điểm gì?
Viết công thức động năng ban đầu cực đại của các electron quang điện?
? ? ? ? ? ? ? ? ?
Trang 69 HS xem SGK trang 224
Thí nghiệm Héc.
HS xem bảng giới hạn quang điện ở SGK trang 224.
Khác nhau.
Không xảy ra hiện tượng quang điện.
HS xem SGK trang 224. Thí nghiệm tế bào quang điện. HS trả lời.
HS xem SGK trang 225. Thí nghiệm tế bào quang điện. Trả lời: Hiện tượng quang điện.
Giới thiệu định luật thứ nhất?
Định luật này rút ra từ kết quả TN nào? Yêu vầu HS xem bảng giới hạn quang điện của một số kim loại?
Nêu nhận xét về vị trí số của 0 đối với các kim loại khác?
Nếu trong TN Héc không dùng tấm kẽm mà dùng tấm kali hoặc xesi thì kết quả thu được có gì khác?
Giới thiệu định luật thứ hai?
Định luật này rút ra từ kết quả TN nào? Cường độ của chùm sáng là gì?
Giới thiệu định luật thứ ba? Định luật này 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 của tế bào quang điện và lưu ý công thức 43.1(SGK)).
Hoạt động 5 (5 phút): Củng cố, dặn dò
Hoạt động của HS Hoạt động của GV
Ghi câu hỏi và bài tập về nhà.
Ghi nhớ lời dặn của GV.
Giao bài tập về nhà cho HS: Các bài còn lại
trong SGK và các câu hỏi trong phiếu học tập.
Yêu cầu HS về nhà chuẩn bị bài 44. Thuyết
lượng tử ánh sáng. Lưỡng tính sóng-hạt của ánh sáng.
VI. Rút kinh nghiệm, bổ sung
……… ……… ……… ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
Trang 70
BÀI 44: THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG. LƯỠNG TÍNH SÓNG-HẠT CỦA ÁNH SÁNG I. Mục tiêu
1. Kiến thức
- Nêu được nội dung cơ bản của giả thuyết lượng tử năng lượng của Plăng và
thuyết lượng tử ánh sáng của Anh-xtanh.
- Viết được công thức Anh-xtanh về hiện tượng quang điện ngoài. - Nêu được ánh sáng có lưỡng tính sóng-hạt.
2. Kỹ năng
Vận dụng được thuyết lượng tử ánh sáng để giải thích ba định luật quang điện.
II. Chuẩn bị 1. Giáo viên
Kiến thức và dụng cụ
Chọn một số bài toán định lượng về việc vận dụng công thức Anh-xtanh để kết hợp việc rèn luyện kỹ năng học tập VL cho HS.
Phiếu học tập
Câu 1: Theo thuyết phôtôn của Anh-xtanh, thì năng lượng:
A. Của mọi phôtôn đều bằng nhau.
B. Của một phôtôn bằng một lượng tử năng lượng. C. Giảm dần, khi phôtôn càng rời xa nguồn.
D. Của phôtôn không phụ thuộc vào bước sóng.
Câu 2: Trong các công thức nêu dưới đây, công thức nào là công thức Anh-xtanh?
A. 2 0 max 2 mv hf A . B. 2 0max 4 mv hf A . C. 2 max 2 o mv hf A . D. 2 0 max 2 2 mv hf A .
Trang 71
Câu 3: Theo giả thuyết lượng tử của Plăng thì năng lượng của
A.Mọi electron. B.Mọi nguyên tử. C.Phân tử mọi chất.
D.Một chùm sáng đơn sắc.
Câu 4: Phát biểu nào sau đây sai khi nói về thuyết phôtôn ánh sáng?
A.Mỗi phôtôn bay với vận tốc bằng vận tốc ánh sáng.
B.Năng lượng của mỗi phôtôn là rất nhỏ được xác định bằng biểu thức = hf. C.Phôtôn tồn tại trong cả trạng thái đứng yên và chuyển động.
D.Hiện tượng quang điện xảy ra do các electron trong kim loại hấp thụ phôtôn.
Câu 5: Năng lượng phôtôn của một bức xạ là 3,3.10-19J, cho h=6,6.10-34J.s. Tần số của bức xạ bằng? A.5.1016 Hz. B.6.1016 Hz. C.5.1014 Hz. D.6.1014 Hz. Đáp án phiếu học tập: Câu 1: B Câu 2: A Câu 3: D Câu 4: C Câu 5: C
Dự kiến nội dung ghi bảng
1. Thuyết lượng tử ánh sáng
a. Giả thuyết lượng tử năng lượng của Plăng
= hf Trong đó: h = 6,625.10-34
(J.s): được gọi là hằng số Plăng. f: tần số của ánh sáng bị hấp thụ hay được phát ra.
Trang 72
2. Giải thích các định luật quang điện
a. Công thức Anh-xtanh về hiện tượng quang điện
2 0 max 2 mv hf A
b. Giải thích các định luật quang điện
Định luật 1: hf A 0 hc A
.
Định luật 2: Ibh tỉ lệ với số electron bật ra K, số electron bậc ra K tỉ lê với số phôtôn đập vào K, số phôtôn đập vào K tỉ lệ với chùm sáng tới.
3. Lưỡng tính sóng-hạt của ánh sáng (SGK)
Ánh sáng vừa có tính chất sóng vừa có tính chất hạt, nên người ta nói ánh sáng có