I. CHUẨN BỊ LÝ THUYẾT
Đọc SGK Vật lý 12 Chuẩn bài 30 và SGK Vật lý 12 NC bài 43 để trả lời câu hỏi sau:
- Nêu một cách ngắn gọn, chính xác nội dung các kiến thức mới cần xây dựng được trong từng bài học.
II. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM
- Khảo sát về hiện tượng quang điện và định luật về giới hạn quang điện. - Khảo sát định luật về cường độ dòng quang điện bão hòa.
- Khảo sát định luật động năng ban đầu cực đại của quang electron. Xác định hiệu điện thế hãm đối với các quang electron.
II. DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM
1. Tế bào quang điện (loại chân không, catốt phủ chất nhạy quang Sb - Ce). 2. Nguồn sáng (220 V – 32 W, có thể điều chỉnh cường độ).
3. Hộp chân đế (kích thước (280 100 44) mm có gắn biến thế nguồn, điện áp đầu vào 220 V, điện áp đầu ra tối đa 50 V/100 mA)
5. Điện kế chứng minh một chiều dùng thang đo 0 ữ 100 àA (dùng chung)
6. Dây nối (dùng chung)
7. Vôn kế chứng minh V một chiều, có hai thang đo 2,5 V và 10 V (thêm)
IV. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 4.1. Khảo sát hiện tượng quang điện
Khảo sát hiện tượng quang điện ngoài sử dụng tế bào quang điện (TBQĐ) chân không. TBQĐ được lắp bên trong ở một hộp che sáng có nắp đậy kín sao cho A và K đều hướng về phía cửa sổ dạng một lỗ trịn kht ở mặt trước của hộp che sáng.
- Mắc các dụng cụ theo sơ đồ trên hộp chân đế. Trong đó:
+ µA là một điện kế chứng minh G có thang đo 0 ữ 100 àA dựng đo cường độ dòng một chiều qua TBQĐ. Điều chỉnh để µA chỉ 0.
+ Vơn kế chứng minh V có hai thang đo 2,5 V và 10 V dùng để đo điện áp giữa anôt A và catôt K của TBQĐ.
Điều chỉnh để V chỉ 0.
+ Núm xoay N1 điều chỉnh điện áp cấp cho đèn chiếu sáng Đ. Núm xoay N2 điều chỉnh điện áp UAK. Vặn hai núm xoay trên về 0 (nằm ở tận cùng bên trái).
- Cấp điện 220 V vào hộp chân đế. Gạt công tắc C về vị trí
“thuận” để nối A với cực dương
và K với cực âm của nguồn điện U.
- Cài miếng nhựa đen che kín cửa sổ hộp che sáng của TBQĐ. Vặn núm xoay N1 về tận cùng bên phải để đèn Đ sáng mạnh nhất. Quan sát thấy kim µA vẫn chỉ 0; chứng tỏ khơng có dịng điện khi chưa có ánh sáng dọi vào K.
- Rút miếng nhựa đen ra khỏi khe, quan sát thấy kim của µA bị dịch chuyển mạnh về bên phải, chứng tỏ có dịng điện chạy qua TBQĐ theo chiều từ A → K khi có ánh sáng rọi vào. Đó là dịng quang điện.
- Vặn N1 để điều chỉnh độ sáng đèn sao cho µA chỉ I0 = 20 µA. Gạt cơng tắc C
Hình 3.19.2. TN về dịng quang điện
1
Hình 3.19.1. TN hiện tượng quang điện
2
3 4
về phía “Nghịch” để nối A với cực âm, K với cực dương của nguồn điện U. Vặn núm N2 để tăng dần của điện áp UAK theo chiều âm. Khi đó quan sát thấy kim µA bị dịch chuyển dần về 0, nghĩa là cường độ dòng quang điện bị triệt tiêu.
➢ Kết luận:
- Ánh sáng chiếu vào TBQĐ làm bứt các hạt tải điện ra khỏi mặt kim loại và truyền cho nó động năng đủ lớn để có thể chuyển động từ K sang A để tạo thành dòng quang điện.
- Bản chất dòng quang điện là dòng các electron bị ánh sáng bứt ra khỏi mặt kim loại làm catôt.
4.2. Khảo sát định luật về giới hạn quang điện
- Giữ nguyên hiệu điện thế UAK = 0 và độ sáng đèn Đ ứng với I0 = 20 µA. Gạt cơng tắc C về phía THUẬN.
- Lần lượt dùng các kính lọc sắc vào hộp khe chắn sáng, ghi lại các giá trị dịng quang điện vào bảng sau:
Kính màu lam Kính màu lục Kính màu lục
0,45 µm 0,50 µm 0,65 µm
I0 = I0 = I0 =
➢ Nhận xét và kết luận:
Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi ánh sang kích thích chiếu vào kim loại K có bước sóng ≤ 0 nào đó. 0 gọi là giới hạn quang điện của kim loại làm K.
4.3. Khảo sát định luật về cường độ dòng quang điện bão hòa
- Mắc nối tiếp điện trở phụ Rp = 220 k với thang đo 10 V của vôn kế để chuyển nó thành thang đo 50 V. Cơng tắc cấp điện cho mạch ở vị trí THUẬN.
- Đặt tấm chắn màu lam, điện áp UAK = 0, chỉnh độ sáng bóng đèn vừa phải để có dịng quang điện (khoảng 6 µA). Tăng điện áp UAK lên, mỗi lần khoảng 2V, ta thấy dòng quang điện tăng theo, nhưng đến trị số khoảng 15 - 20V dòng quang điện đạt tới giá trị khơng đổi Ibh ứng với Ubh, Ta nói dịng quang điện đã bão hòa.
- Ghi các giá trị U, I trong mỗi lần đo vào bảng số liệu dưới đây để vẽ đặc tuyến V - A của TBQĐ và xác định Ibh.
UAK (V) I (µA)
tăng theo.
➢ Kết luận: Đối với mỗi ánh sáng thích hợp ( ≤ 0), cường độ dòng quang điện bão hòa Ibh tỉ lệ thuận với cường độ của chùm ánh sáng kích thích..
V. BÀI TẬP
1. Ghi lại các kết quả ứng với các thí nghiệm? Nêu những chú ý khi tiến hành thí nghiệm để đảm bảo thành cơng?
2. Vai trị của thí nghiệm trong mỗi bài học?
3. Soạn thảo tiến trình dạy học có sử dụng thí nghiệm:
- Mục I, II, bài 30 - Hiện tượng quang điện ngoài, thuyết lượng tử ánh sáng - SGKVL 12 Chuẩn.
- Mục 1,2, bài 43 - Hiện tượng quang điện ngoài, các định luật quang điện - SGKVL 12NC.