1. NĂNG LƯỢNG CỦA MỘT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG( HẠT PHÔTÔN ) mc2
hf hc
, năng lượng phôton của mỗi ánh sáng đơn sắc có giá trị không đổi, không phụ thuộc vị trí và khỏang cách tới nguồn sáng
Trong đó : + h = 6,625.10-34 Js là hằng số Plăng, c = 3.108m/s là vận tốc ánh sáng trong chân không.
+ f, là tần số, bước sóng của ánh sáng (của bức xạ) trong chân không ( không khí ) + m là khối lượng của phôtôn
2. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGÒAI : là hiện tượng êlectron bị bức ra khỏi kim lọai khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào .
Điều kiện để xảy ra hiện tượng quang điện ngòai là: 0
Với 0 là giới hạn quang điện của kim lọai được xác định từ hệ thức :
A
hc
0 , A là công thóat của kim lọai
*Công thức Anhxtanh : 0 ax2 2 mv M
hf = +A =>
2
2 max
mv0
c A h
Trong đó :
0
Ahc
Với : +A là công thoát của kim loại dùng làm catốt. + 0 là giới hạn quang điện của kim loại dùng làm catốt + v0Max , là vận tốc ban đầu khi thoát khỏi catốt, m khối lượng của electron quang điện
+ f, là tần số, bước sóng của ánh sáng kích thích
* Điều kiện để cường độ dòng quag điện triệt tiêu là UAK - Uh với Uh gọi là hiệu điện thế hãm:
2 0 ax
2
M h
eU =mv
Chú ý : Trong các bài toán người ta lấy Uh > 0 vì đó là độ lớn.
* Xét vật dẫn cô lập về điện, có điện thế cực đại VMax và khoảng cách cực đại dMax mà electron chuyển động trong điện trường cản có cường độ E được tính theo công thức: ax 1 0 ax2 ax
2 .
M M M
e V = mv = e E d
* Với U là hiệu điện thế giữa anốt và catốt, vA là vận tốc cực đại của electron khi đập vào anốt, vK = v0Max là vận tốc ban đầu cực đại của electron khi rời catốt thì: 1 2 1 2
2 A 2 K e U = mv - mv
* Hiệu suất lượng tử (hiệu suất quang điện) % ( ne 100)%
H = ng´
Với ne là số electron quang điện bứt khỏi catốt và nglà số phôtôn đập vào catốt trong cùng một khoảng thời gian t.
* Công suất của nguồn bức xạ trong thời gian t :
t hc n t
hf n t
e
p ng g g
* Cường độ dòng quang điện bão hoà: bh q n ee
I = t = t
28
Do đó hiệu suất quang điện có thể tính theo công thức H Ipbhe Ibhphfe Ipbhhce
* Bán kính quỹ đạo của electron khi chuyển động với vận tốc v trong từ trường đều B + Trường hợp tổng quát : R= e Bmvsina với : (v,B)
+ Trường hợp đặc biệt: Khi electron vừa rời khỏi catốt với v = v0Max và vr^Burthì quỹ đạo của êlectron là đường tròn có bán kính là : R mv0 max
= e B
Chú ý : Hiện tượng quang điện xảy ra khi được chiếu đồng thời nhiều bức xạ thì Vận tốc ban đầu cực đại
v0Max,
hiệu điện thế hãm Uh, điện thế cực đại VMax, đều được tính ứng với bức xạ có Min (hoặc fMax) 3. BÀI TÓAN về TIA RƠN-GHEN ( TIA X ) :
*Bước sóng ngắn nhất của tia Rơnghen :
min
U hc
e AK hoặc
min
Wđ hc với đ 2 02
2 AK 2
mv W =mv = e U +
e UAK =hfmax hoặc Wd =hfmax
Trong đó:+ Wđ là động năng của electron khi đập vào đối catốt (đối âm cực), UAK là hiệu điện thế giữa anốt và catốt,
+ v là vận tốc êlectron khi đập vào đối catốt, v0 là vận tốc của electron khi rời catốt (thường v0 = 0) + m = 9,1.10-31 kg là khối lượng của êlectron
+ Điều kiện để triệt tiờu hoàn toàn dũng quang điện: Iqủ 0 W0ủM eU Uh; h 0
+ Dòng quang điện bão hòa: bh bh
I t
I n q n
t q
: Số electron bứt ra
+ Năng lượng chùm photon: E N N E
: Số photon đập vào + Công suất bức xạ của nguồn: P E ( )W
t
+ Hiệu suất lượng tử: H n .100%
N
+ Định lí động năng: với 0
cos
ủ ủ ủ
ủ F
F
W W W
W A
A Fs
+ Năng lượng tia Rửentgen: X X X
X ủ AK
hf hc
W eU
4. Các định luật quang điện( ĐLQĐ) và thuyết lượng tử ánh sáng (LTAS)
ĐLQĐ1 (0) ĐLQĐ2 ĐLQĐ3 THUYẾT LT AS Nội
dung
Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi bước sóng của ánh sáng kích thích nhỏ hơn hoặc bằng giới hạn quang điện
Cường độ dòng quang điện bão hòa tỉ lệ thuận
với cường độ của chùm as kích thích
d0 max
(W ) và v0.max không phụ thuộc cường độ của chùm as kích thích mà chỉ phụ thuộc vào bước sóng
của as kích thích và bản chất của kim lọai làm catôt (A)
Nguyên tử hay phân tử phát xạ hay hấp thụ năng lượng không liên tục mà thành từng phần riêng biệt đứt quãng. Mỗi phần đó gọi là lượng tử ánh sáng hay phôtôn . Mỗi phôtôn có mang năng lượng là hf hc
29
5. Các hiện tượng đặc trưng cho tính hạt của ánh sáng
HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN HIỆN TƯƠNG QUANG DẪN
ẹềNH NGHÓA
+là hiện tượng electron bị bứt ra khỏi mặt của kim loại khi bị chiếu sáng.
+Hiện tượng này còn gọi là hiện tượng quang điện ngòai
+là hiện tượng giảm mạnh điện trở của chất bán dẫn khi bị chiếu sáng
+ thực chất là hiện tượng giải phóng electron ra khỏi mối liên kết trong bán dẫn khi bị chiếu sáng
+ Hiện tượng này còn gọi là hiện tượng quang điện trong ẹieàu
kieọn xảy ra
+ 0 hoặc A
+ T T0 hoặc f f0
+ T: chu kì cuûa as + f : Taàn soá cuûa as
+ 0 hoặc A + T T0 hoặc f f0
Trong đó :+ 0 : giới hạn quang điện hoặc gh quang dẫn + : là bước sóng của as + T0 : chu kì giới hạn +f0 : tần số giới hạn
Ưùng duùng
Chế tạo tế bào quang điện dùng trong các mạch điều khiển tự động .
Chế tạo quang trở , pin quang điện dùng trong mạch tự động đóng ngắt đèn đường, máy tính bỏ túi, máy đêm tự động
6. Hiện tượng hấp thụ ás – Hiện tượng quang-phát quang – Tia Laze
Hiện tượng hấp thụ as Hiện tượng quang-phát quang Tia LAZE
Định nghĩa
*Là hiện tượng môi trường vật chất làm giảm cường độ chùm sáng chiếu qua nó
* là hiện tượng một số chất có khả năng hấp thụ ánh sáng có bước sóng để phát ra ánh sáng có bước sóng / >
Laze là một nguồn sáng có cường độ lớn dựa trên ứng dụng của sự phát xạ cảm ứng
Đặc
điểm *Cường độ chùm as giảm theo định luật hàm mũ của độ dài d của đường đi tia sáng
* ánh sáng hùynh quang do chất khí hoặc lỏng bị kích thích phát ra và hầu như tắt ngay sau khi tắt as kích thích.
* ánh sáng lân quang do chất rắn bị kích thích phát ra và còn kéo dài khá lâu sau khi tắt as kích thích.
+Có cường độ lớn và có các tính chất : đơn sắc , định hướng, kết hợp rất cao.
+ nếu ban đầu chỉ có 1 phôtôn bay ngang qua một lọat các nguyên tử đang ở trạng thái kích thích thì số phô tôn sau đó sẽ tăng lên theo cấp số nhân 2n
7. CÁC TIÊN ĐỀ BO VÀ QUANG PHỔ CỦA HIDRO
* Tiên đề Bo mn m n
mn
hf hc E E
e= =l = -
* Bán kính quỹ đạo dừng thứ n của electron trong nguyên tử hiđrô:
rn = n2r0
Với r0 = 5,3.10-11m là bán kính Bo (ở quỹ đạo K)
*CT tính Các mức năng lượng trong nguyên tử hiđrô:
2
13, 6 ( )
En eV
=- n Với n N*.
* Sơ đồ mô tả các mức năng lượng trong nguyên tử hiđrô - Dãy Laiman: Nằm trong vùng tử ngoại
Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo K
Biên tập : GV Nguyễn Văn Tĩnh Trường THPT Hàn Thuyên 30
hfmn hfmn
nhận phôtôn Em phát phôtôn En
Em > E
n
K M N O
L P
Banme
Pasen H
H
H
H
n=1 n=2
n=3 n=4 n=5 n=6
Lưu ý: +Vạch dài nhất LK khi e chuyển từ L K +Vạch ngắn nhất K khi e chuyển từ K.
- Dãy Banme: Một phần nằm trong vùng tử ngoại, một phần nằm trong vùng ánh sáng nhìn thấy Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo L
+Vùng ánh sáng nhìn thấy có 4 vạch:
*Vạch đỏ H ứng với e: M L *Vạch lam H ứng với e: N L *Vạch chàm H ứng với e: O L *Vạch tím H ứng với e: P L Lưu ý: +Vạch dài nhất ML (Vạch đỏ H )
+Vạch ngắn nhất L khi e chuyển từ L.
- Dãy Pasen: Nằm trong vùng hồng ngoại
Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo M Lưu ý: +Vạch dài nhất NM khi e chuyển từ N M.
+ Vạch ngắn nhất M khi e chuyển từ M.
- Mối liên hệ giữa các bước sóng hoặc tần số của các vạch quang phổ của nguyên từ hiđrô:
31 32 21
1 1 1
hoặc
32 31 21
1 1 1
và f31 = f32 + f21 hoặc f32 = f31 - f21
( Cách viết hệ thức tương tự nhưcông thức cộng véctơ hoặc hệ thức Sa-lơ trong tóan học) ++ Chú ý ù : + Khi làm bài tập thì đơn vị của các đại lượng phải dùng trong hệ đơn vị SI.
+ Các đơn vị khác thường sử dụng trong dạng bài tập này là :
* Electron voõn (eV) : 1eV= 1,6. 1019J. * Microõ met (àm): 1 àm = 106m
* Nanoâ met (nm) : 1nm = 109m. * Picoâ met (pm) : 1pm = 1012m
* AÊngstrong ( A0) : 1A0= 1010m
* Hằng số Plăng : h = 6,625. 1034J s . . * Tốc độ ánh sáng : c = 3. 108 ms .
* Khối lượng của electron : m 9,1.1031kg * Điện tích của electron e 1,6.1019C