6. Phương pháp nghiên cứu
2.1.1. Nội dung chính của chương
Chương Lượng tử ánh sáng thuộc chương trình Vật lí 12 NC, đề cập đến hiện tượng quang điện và các định luật quang điện, thuyết lượng tử ánh sáng, các tiền đề của Bo, quang phổ vạch của nguyên tử Hidro, hiện tượng quang dẫn, hiện tượng quang điện trong, sự hấp thụ lọc lựa, phản xạ lọc lựa và màu sắc của các vật, trình bày sơ lược về laze, các tính chất, ứng dụng của laze và sự lưỡng tính sóng-hạt của ánh sáng. Nội dung của chương khá trừu tượng và phức tạp nên SGK đã giới hạn các mức độ nhận thức cần thiết, không yêu cầu HS phải tìm hiểu quá sâu về bản chất của các vấn đề. Các kết luận, định luật của chương hầu hết được rút ra từ các kết quả thu được từ thí nghiệm (TN). Tuy nhiên những TN trong điều kiện phổ thông chỉ mang tính chất định tính chứ chưa thể tiến hành khảo sát định lượng. Nội dung của chương có liên quan đến kiến thức về dòng điện trong chất bán dẫn đã học ở chương trình Vật lí 11 NC, có sự tiếp nối giữa các bài học trong cùng một chương và nội dung kiến thức của các chương trước thuộc chương trình Vật lí 12 NC.
Số tiết học dành cho chương này gồm 11 tiết, 8 tiết lí thuyết và 3 tiết bài tập. Chương được chia thành 7 bài gồm 6 bài lí thuyết và 1 bài giải bài tập.
Trong chương này, đầu tiên HS được tìm hiểu TN về mặt định tính cũng như TN về mặt định lượng của hiện tượng quang điện ngoài để từ đó rút ra những hình dung cụ thể về hiện tượng quang điện ngoài, quang electron và đúc kết lại nội dung của ba định luật quang điện.
Để giải thích cho hiện tượng quang điện và các định luật quang điện, HS được tiếp cận với giả thuyết lượng tử năng lượng của Plăng và các nội dung cơ bản của thuyết lượng tử ánh sáng Anh-xtanh, đây cũng chính là một trong hai thuyết trụ cột của nền Vật lí học hiện đại. Kết hợp với kiến thức cũ của chương “Sóng ánh sáng” và thuyết lượng tử ánh sáng, HS sẽ biết được rằng ánh sáng có lưỡng tính sóng-hạt. Tính
35 chất sóng của ánh sáng giúp giải thích các hiện tượng giao thoa nhiễu xạ nhưng để giải thích được các hiện tượng quang điện phải thừa nhận tính chất hạt của ánh sáng.
Sau khi tìm hiểu về hiện tượng quang điện ngoài và các thuyết lượng tử, HS được giới thiệu như thế nào là hiện tượng quang điện trong, hiện tượng quang dẫn và các ứng dụng quan trọng nó trong đời sống và kĩ thuật. Trong đó phải kể đến pin quang điện và quang điện trở. Để hiểu được rõ ràng hiện tượng quang điện trong và nguyên tắc cấu tạo của pin quang điện, HS cần ôn lại kiến thức đã học về dòng điện trong chất bán dẫn, khái niệm electron dẫn và lỗ trống ở chương trình Vật lí 11 NC.
Thuyết lượng tử đã giúp Bo (Niels Bohr) đưa ra mẫu nguyên tử Bo cùng với các tiền đề về trạng thái dừng, về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử. Các khái niệm mới cần được HS lưu ý là: trạng thái dừng, trạng thái cơ bản, trạng thái kích thích. Đồng thời, mẫu nguyên tử Bo đã giải thích được cấu trúc quang phổ vạch của Hydro cả về mặt định tính lẫn định lượng, từ đó HS có thể giải các bài tập tính bước sóng của các vạch quang phổ của nguyên tử Hidro.
Đồng thời qua chương này, HS được tìm hiểu về hiện tượng hấp thụ ánh sáng, hiện tượng phản xạ lọc lựa, biết được nội dung của định luật hấp thụ ánh sáng và có thể giải thích được nguyên nhân tạo ra màu sắc của các vật khác nhau. Hiện tượng phát quang của một số chất khi hấp thụ năng lượng và các dạng quang phát quang như lân quang, huỳnh quang và định luật Xtốc về sự phát quang cũng được giới thiệu và trình bày một cách khái quát. Cuối cùng, HS được giới thiệu sơ lược thế nào là tia laze cũng như các đặc trưng cơ bản và ứng dụng thường gặp của nó.
Nhìn chung nội dung kiến thức của chương khá nhiều, nhưng một số bài chỉ dừng lại ở mức độ giới thiệu, còn mang tính chất định tính và chưa đòi hỏi HS phải tìm hiểu sâu về mặt toán học định lượng. Sau khi học xong chương này HS có thể giải thích được các hiện tượng đơn giản trong khoa học cũng như trong cuộc sống hàng ngày và bước đầu được tiếp cận với nền Vật lí học hiện đại.
36