TIẾT 73: THUYẾT LƯỢNG TỬ VÀ CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN ppt

TIẾT 73: THUYẾT LƯỢNG TỬ VÀ CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN
I. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU:
A. Trọng tâm:
- Ba định luật quang điện; Thuyết lượng tử và khái niệm photon; công thức
Einstein về hiện tượng quang điện; khái niệm lưỡng tính sóng – hạt của ánh sáng.
B. Kỹ năng:
- Vận dụng Thuyết lượng tử để giải thích các định luật quang điện.
- Giải các bài toán đơn giản về hiện tượng quang điện (tính giới hạn quang điện,
tính công thoát, áp dụng công thức Einstein về hiện tượng quang điện, áp dụng
công thức E = hf)
C. Phương pháp: Diễn giảng, pháp vấn, gợi mở.
II. CHUẨN BỊ: Học sinh xem Sgk.
III. TIẾN HÀNH LÊN LỚP:
A. Ổn định:
B. Kiểm tra: Trình bày thí nghiệm với tế bào quang điện và nêu những kết quả của
nó?
C. Bài mới:

PHƯƠNG PHÁP
NỘI DUNG
I. Nhắc lại ở bài hiện tượng quang điện:
1. Để xảy ra được hiện tượng quang điện thì
bước sóng của chùm ánh sáng kích thích phải
có giá trị như thế nào?
(l
ánh sáng kích thích
 l
0
)
- Với mỗi kim loại khác nhau có giá trị l
0

như
thế nào?
(có giá trị l
0
là khác nhau)
I. CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN: (Học
Sgk trang 190-191)
1. Định luật1:
- Với mỗi kim loại dùng làm Katod có một
bước sóng giới hạn l
0
và gọi là giới hạn quang
điện.
- Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi l  l
0

2. I
quang điện bảo hòa
phụ thuộc đại lượng nào?
(I
qđbh
~ I
chùm ánh sáng kích thích
)
2. Định luật 2:
Khi l  l
0
thì I
qđ
bão hòa tỉ lệ I

ánh sáng kích thích

3. - Khi bật ra khỏi kim loại, mỗi e
-

quang điện
có
một vận tốc ban đầu v
0
 năng lượng mà e
-

thu được lớn nhất khi nó chuyển động trong
điện trường = ?
- Để e
-
dừng lại thì điện trường sinh công cản
có giá trị như thế nào? (
2
.
2
max.0
Vm
eU
h
 )
- Mà giá trị của U
h
phụ thuộc đại lượng nào?
(bước sóng ánh sáng kích thích) mà bước

sóng ánh sáng kích thích phụ thuộc kim loại
3. Định luật 3:
Động năng ban đầu cực đại của các e
-
quang
điện E
đmax
không phụ thuộc vào cường độ
chùm ánh sáng kích thích, mà chỉ phụ thuộc
vào bước sóng của ánh sáng kích thích và bản
chất kim loại làm Katod.
Lưu ý: để dòng quang điện triệt tiêu hoàn toàn
thì công cản của điện trường = động năng ban
đầu cực đại của các e
-
quang điện. Vậy:
làm Katod)=> U
h
phụ thuộc vào l
ánh sáng kích
thích
và bản chất kim loại làm Katod)

2
.
2
max.0
Vm
eU
h



II. Nếu dùng tính chất sóng của ánh sáng để
giải thích các định luật quang điện thì: khi
ánh sáng chiếu vào Katod thì “điện trường
biến thiên của sóng ánh sáng” sẽ làm cho các
e
-
dao động mạnh. Nếu I
ánh sáng kích thích
lớn thì
điện trường đó càng mạnh  e
-
dao động
mạnh  bật ra khỏi kim loại  dòng quang
điện => bất kỳ ánh sáng nào cũng gây ra được
hiện tượng quang điện, miễn là I
ánh sáng kích thích
lớn. => định luật 1 bị mâu thuẫn  vì vậy,
Plank đưa ra “Thuyết lượng tử”.
* Ví dụ: l
ánh sáng tím
= 0,4. 10
-6
m, thì lượng tử
của nó là: E = hf = h

C
= 4,965.10
-19

J
Vậy: - Mỗi lượng tử (E = hf) là rất nhỏ nhưng
với một chùm ánh sáng (dù I
ánh sáng
yếu) lại
chứa một lượng rất lớn các lượng tử) => do
đó, ta thấy ánh sáng là liên tục.
II THUYẾT LƯỢNG TỬ:
Nội dung: Những nguyên tử hay phân tử vật
chất không hấp thụ hay bức xạ ánh sáng một
cách liên tục, mà thành từng phần, riêng biệt,
đứt quãng. Mỗi phần đó mang một năng lượng
hoàn toàn xác định, có độ lớn E = hf.
Với: f: tần số của ánh sáng mà nó phát ra
(f =

C
=

8
10.3
)
h: hằng số Plank (h = 6,625.10
-34

J.s)
- Mỗi phần đó (E = hf = h.

C
) là một lượng tử

ánh sáng hay là 1 photon
- Khi truyền đi, thì các lượng tử không bị thay
đổi, không phụ thuộc khoảng cách (kể cả các
ngôi sao ở rất xa)
III. Vậy, theo Thuyết lượng tử thì chùm ánh
sáng chính là một chùm photon (chùm hạt
ánh sáng). Dựa vào đó Einstein cho rằng khi
một photon tới kim loại, nó truyền năng
lượng E = hf cho e
-
và làm bứt ra e
-
đó.
ĐL1: để e
-
bị bứt ra thì: năng lượng mà e
-
hấp
thụ E = hf phải như thế nào với công A mà e
-

thoát ra?

ĐL2: dòng quang điện là dòng chuyển dời
III. GIẢI THÍCH CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG
ĐIỆN:



1. Giải thích định luật 1:
Đối với mỗi kim loại làm Katod khi hấp thụ
một photon có năng lượng E = hf thì có 1 e
-

quang điện bị bứt ra => thì năng lượng hấp
thụ >> công A để bứt e
-
ra khỏi kim loại (A:
công thoát). Nghĩa là:
hf >> A => h

C
>> A => h
A
C
>> l
Đặt: l
0
=
A
hc
, Vậy: l
0

>> l
2. Giải thích định luật 2:
- I
qđbh
~ số e
-
bật ra khỏi Katod
- Số e
-
bật ra khỏi Katod trong 1 đơn vị tn ~
(*)

của e
-
 I
qđbh
như thế nào với số e
-
bật ra
khỏi Katod? (~)
Mà để bứt ra được 1 e
-
thì phải hấp thụ được
một photon  trong 1 đơn vị thời gian; số e
-

được bứt ra như thế nào số photon chiếu tới?
(~)
+ Số photon như thế nào với I
chùm ánh sáng

? (~)
=> Kết luận: I
qđbh
như thế nào I
á s kích thích
? (~)
ĐL3: năng lượng photon E = hf truyền cho e
-

có 2 tác dụng:
- sinh công thoát A để tách e
-

- Truyền động năng cho e
-
: E
đmax

=> E = ?
số photon đến Katod trong khoảng thời
gian đó.
- Số photon đến Katod ~ với cường độ chùm
ánh sáng
=> I
qđbh
~ cường độ chùm ánh sáng kích
thích.

3. Giải thích định luật 3:
Khi kim loại Katod hấp thụ hoàn toàn

photon chiếu tới, mỗi photon hấp thụ sẽ
truyền toàn bộ năng lượng

E = hf cho một e
-
. Năng lượng hấp thụ này
có 2 tác dụng:
- Sinh công A (công thoát) để tách e
-
ra khỏi
kim loại.
- Truyền cho e
-
động năng ban đầu cực đại:
E
đmax
.
Vậy: E = A + E
đmax
=> E
đmax
= E – A
Hay: E
đmax
=

hc
- A =

hc

-
0

hc

Công thức (*) gọi là công thức Einstein.
IV. Ta biết ánh sáng có tính chất là sóng điện
từ được thể hiện bởi hiện tượng giao thoa, tán
sắc…
Để giải thích được hiện tượng quang điện thì
ánh sáng lại có tính hạt.
=> Ánh sáng vừa có tính sóng, vừa có tính
hạt
IV. LƯỠNG TÍNH SÓNG – HẠT CỦA ÁNH
SÁNG:
Ánh sáng trong hiện tượng:
- giao thoa:

ánh sáng có tính chất sóng
- quang điện

ánh sáng có tính chất hạt
Vậy: ánh sáng có lưỡng tính sóng – hạt.

D. Củng cố: Nhắc lại: - Nội dung và giải thích 3 định luật quang điện.
- Nội dung của thuyết lượng tử
E. Dặn dò: - BTVN 3, 4, 5 Sgk trang 195
- Chuẩn bị tiết sau “Bài tập”