Tính chất của lượng tử ánh sáng

QUANG HỌC
CHƯƠNG IX. TÍNH CHẤT
LƯỢNG TỬ CỦA ÁNH SÁNG
Giảng viên: Nguyễn Thị Huyền Trang
Năm học, 2011 - 2012

1. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN
Khi một người
tiến về
garage, cánh
cửa garage
lập tức mở ra,
sau khi người
đó qua cửa,
thì nó đóng
lại. Cánh cửa
đóng mở tự
động dựa trên
hiện tượng
quang điện.

- - - - - -
-
- - - - -
- -
+
+
+
-

-
-
Chứng tỏ : Tấm
kẽm bị mất điện
tích âm(êlectron)
Tấm kẽm Zn
Tĩnh điện kế
Chiếu ánh sáng hồ
quang vào 1 tấm
kẽm ban đầu tích
điện âm
Heinrich Rudolf Hertz
1. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN
1.1. Thí nghiệm của Héc về hiện tượng quang điện
Góc lệch của kim tĩnh điện kế
giảm chứng tỏ điều gì ?

•
Trong thí nghiệm trên thì nguyên nhân
nào làm êlectron bật khỏi tấm kẽm ?
Vậy: Khi ánh sáng hồ quang chiếu vào tấm
kẽm thì các êlectron bị bật khỏi tấm
kẽm.
1. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN
1.1 Thí nghiệm của Héc về hiện tượng quang điện

Tấm kẽm
tích điện
dương
+

+
+
-
-
-
Chiếu ánh
sáng hồ
quang vào
một tấm kẽm
ban đầu tích
điện dương
Điện tích của tấm kẽm
như thế nào sau khi
chiếu ánh sáng hồ
quang ?
1. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN
Điện tích của
tấm kẽm hầu
như không đổi
1.1 Thí nghiệm của Héc về hiện tượng quang điện

Tấm kẽm mang
điện âm
+
+
+
-
-
-
G

Chắn chùm tia
hồ quang bằng
tấm thủy tinh
dày.
Điện tích tấm kẽm
như thế nào ?
Hoạt động 2. Tìm hiểu hiện tượng quang điện
I. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN
1. Thí nghiệm của Héc về hiện tượng quang điện
Tấm thủy tinh
dày.
Tấm kẽm
không mất
điện tích âm.

1.1 Thí nghiệm của Héc về hiện tượng quang điện
•
Khi chiếu ánh sáng hồ quang vào tấm kẽm
tích điện dương thì êlectron vẫn bị bật khỏi
tấm kẽm nhưng bị tấm kẽm tích điện dương
hút lại ngay.
Vậy: Êlectron vẫn bị bật khỏi tấm kẽm mang
điện dương khi ánh sáng hồ quang chiếu
vào.
1. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN
Lặp lại thí nghiệm với
Lặp lại thí nghiệm với
tấm kẽm mang
tấm kẽm mang
điện dương thì

điện dương thì
kim tĩnh điện kế không
kim tĩnh điện kế không
bị thay đổi. Vì sao ?
bị thay đổi. Vì sao ?

Chú ý
Bức xạ tử ngoại có khả năng gây ra
hiện tượng quang điện ở kẽm, còn
ánh sáng nhìn thấy thì không.
Nếu chắn chùm tia hồ quang bằng
tấm thủy tinh dày thì hiện tượng
quang điện không xảy ra → chứng tỏ
điều gì?
1. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN

V
A
G
R
K
F
1.2.Thí nghiệm của Stoletov về hiện tượng quang điện
•
Hai điện cực (A,K) được đặt trong
một bình chân không có cửa sổ F
bằng thạch anh, cho ánh sáng tử
ngoại truyền qua dễ dàng. Catôt K
được làm bằng kim loại cần nghiên
cứu hiện tượng quang điện.

•
Hiệu điện thế giữa A và K được
thiết lập nhờ bộ nguồn một chiều P.
Biến trở R cho phép thay đổi hiệu
điện thế U giữa A, K và cả chiều
điện trường được thiết lập giữa
chúng.
•
Ánh sáng đã làm bứt một số điện
tích ra khỏi catot và chúng bị hút về
phía anot dưới tác dụng của điện
trường, tạo thành dòng điện trong
mạch. Đó là dòng quang điện.
Kết luận:

ĐỊNH NGHĨA
Hiện tượng quang điện (ngoài) là sự
giải phóng các electron ra khỏi bề
mặt kim loại, khi tấm kim loại này
được rọi sáng bằng ánh sáng thích
hợp.

a)Đường đặc trưng vôn – ampe
Đường cong biểu diễn sự thay
đổi của cường độ dòng quang
điện vào hiệu điện thế U giữa A
và K ( khi cường độ sáng I
không đổi) gọi là đường đặc
trưng vôn - ampe
i

bh
i
UU
o
U
h
O
I
o
1.3. Các định luật quang điện

b) Định luật về dòng quang điện bão hòa
•
Cường độ của dòng quang điện bão hòa tỉ lệ
với cường độ I của chùm sáng rọi lên catot.
hoặc
•
Số electron bị bứt ra khỏi catot trong một
đơn vị thời gian tỉ lệ với cường độ I của chùm
sáng rọi lên catot.

c) Định luật về giới hạn đỏ của hiệu
ứng quang điện
•
Đối với mỗi kim loại xác định, hiệu ứng
quang điện chỉ xảy ra khi chùm sáng rọi vào
kim loại đó có tần số v lớn hơn một giá trị
giới hạn v
0
tức là ánh sáng kích thích phải có

bước sóng λ nhỏ hơn hay bằng một giá trị
giới hạn giới hạn
λ
0
của kim loại đó.

λ
<=
λ
0

•
Tần số v
0
hay bước sóng
λ
0
được gọi là giới hạn
đỏ của hiệu ứng quang điện.
•
Mỗi kim lọai có một giới hạn quang điện
λ
0
đặc trưng.

d) Định luật về vận tốc ban đầu cực đại
của quang electron
•
Vận tốc ban đầu cực đại của quang
electron bị bức ra khỏi catot không phụ

thuộc vào cường độ của chùm sang rọi
vào nó, mà chỉ phụ thuộc vào tần số
của chùm sáng đó.
h
eU
mv
=
2
2
max

Theo dõi đoạn phim sau :