VI. LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG A LÝ THUYẾT
22.HIỆN TƯỢNGQUANG ĐIỆN THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG
Hiện tượng ánh sáng làm bật các electron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện ngồi (gọi tắt là hiện tượng quang điện).
* Định luật về giới hạn quang điện
Đối với mỗi kim loại ánh sáng kích thích phải cĩ bước sĩng λ ngắn hơn hay bằng giới hạn quang điệnλo của kim loại đĩ, mới gây ra được hiện tượng quang điện: λ≤λo.
* Thuyết lượng tử ánh sáng
+ Chùm ánh sáng là một chùm các phơtơn (các lượng tử ánh sáng). Mỗi phơtơn cĩ năng lượng xác định ε = hf (f là tần số của sĩng ánh sáng đơn sắc tương ứng). Cường độ của chùm sáng tỉ lệ với số phơtơn phát ra trong 1 giây.
+ Phân tử, nguyên tử, electron… phát xạ hay hấp thụ ánh sáng, cũng cĩ nghĩa là chúng phát xạ hay hấp thụ phơtơn.
+ Các phơtơn bay dọc theo tia sáng với tốc độ c = 3.108m/s trong chân khơng.
Năng lượng của mỗi phơtơn rất nhỏ. Một chùm sáng dù yếu cũng chứa rất nhiều phơtơn do rất nhiều nguyên tử, phân tử phát ra. Vì vậy ta nhìn thấy chùm sáng liên tục.
Phơtơn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động. Khơng cĩ phơtơn đứng yên.
* Giải thích định luật về giới hạn quang điện bằng thuyết lượng tử
Cơng thức Anhxtanh về hiện tượng quang điện: hf = λ hc = A + 2 1 mv2 max o .
Để cĩ hiện tượng quang điện thì năng lượng của phơtơn phải lớn hơn cơng thốt : hf = λ hc ≥ A = o hc λ => λ ≤λo ; với λo = A hc là giới hạn quang điện của kim loại.
* Lưỡng tính sĩng - hạt của ánh sáng
Ánh sáng vừa cĩ tính chất sĩng, vừa cĩ tính chất hạt. Ta nĩi ánh sáng cĩ lưỡng tính sĩng - hạt.
Trong mỗi hiện tượng quang học, ánh sáng thường thể hiện rỏ một trong hai tính chất trên. Khi tính chất sĩng thể hiện rỏ thì tính chất hạt lại mờ nhạt, và ngược lại.
Sĩng điện từ cĩ bước sĩng càng ngắn, phơtơn ứng với nĩ cĩ năng lượng càng lớn thì tính chất hạt thể hiện càng rỏ, như ở hiện tượng quang
điện, ở khả năng đâm xuyên, ở khả năng phát quang…, cịn tính chất sĩng càng mờ nhạt. Trái lại sĩng điện từ cĩ bước sĩng càng dài, phơtơn ứng với nĩ cĩ năng lượng càng nhỏ, thì tính chất sĩng lại thể hiện rỏ hơn (ở hiện tượng giao thoa, nhiễu xạ, tán sắc, …), cịn tính chất hạt thì mờ nhạt.