Bài 30. Thuyết lượng tử ánh sáng

Ngày soạn: 23/02/2011
Tiết thứ : 51
Bài 30. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN. THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG
I. Mục tiêu:
1. Kiến thức:
- Trình bày được thí nghiệm của Héc về hiện tượng quang điện và nêu được hiện tượng quang điện là gì.
- Phát biểu được định luật về giới hạn quang điện
- Nêu được nội dung cơ bản của thuyết lượng tử ánh sáng.
- Nêu được ánh sáng có lưỡng tính sóng – hạt.
2. Kỹ năng:
- Vận dụng được thuyết lượng tử ánh sáng để giải thích định luật về giới hạn quang điện
3. Thái độ: Có niềm tin khoa học, độc lập nghiên cứu, có tác phong khoa học.
II. Chuẩn bị:
1. Giáo viên:
2. Học sinh:
III. Tổ chức hoạt động dạy học:
A. Hoạt động ban đầu(03p)
1. Ổn định tổ chức: Kiểm tra sỉ số lớp
2. Kiểm tra bài cũ:
3. Tạo tình huống học tập: Có thể làm các electron bật ra khỏi mặt một tấm kim loại bằng những cách nào ?
B. Hoạt động dạy học
Tg Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Kiến thức
Hoạt động 1: Tìm hiểu hiện tượng quang điện:
10p - Minh hoạ thí nghiệm của Héc
(1887)
- Góc lệch tĩnh điện kế giảm →
chứng tỏ điều gì?
- Không những với Zn mà còn
xảy ra với nhiều kim loại khác.
- Trả lờI Câu C1?
→ Hiện tượng quang điện là hiện

tượng như thế nào?
- Nếu trên đường đi của ánh sáng
hồ quang đặt một tấm thuỷ tinh
dày → hiện tượng không xảy ra
→ chứng tỏ điều gì?
- Tấm kẽm mất bớt điện tích
âm → các êlectron bị bật khỏi
tấm Zn.
- Hiện tượng vẫn xảy ra, nhưng
e bị bật ra bị tấm Zn hút lại
ngay → điện tích tấm Zn không
bị thay đổi.
- HS trao đổi để trả lời.
- Thuỷ tinh hấp thụ rất mạnh tia
tử ngoại → còn lại ánh sáng
nhìn thấy→ tia tử ngoại có khả
năng gây ra hiện tượng quang
điện ở kẽm. Còn ánh sáng nhìn
thấy được thì không.
I. Hiện tượng quang điện:
1. Thí nghiệm của Héc về
hiện tượng quang điện:
- Chiếu ánh sáng hồ quang vào
tấm kẽm tích điện âm làm bật
êlectron khỏi mặt tấm kẽm.
2. Định nghĩa:
- Hiện tượng ánh sáng làm bật
các êlectron ra khỏi mặt kim
loại gọi là hiện tượng quang
điện (ngoài).

3.Nếu chắn chùm sáng hồ
quang bằng một tấm thuỷ tinh
dày thì hiện tượng trên không
xảy ra → bức xạ tử ngoại có
khả năng gây ra hiện tượng
quang điện ở kẽm
124
Zn
-
-
-
Hoạt động 2: Tìm hiểu định luật về giới hạn quang điện :
08p - Thông báo thí nghiệm khi lọc
lấy một ánh sáng đơn sắc rồi
chiếu vào mặt tấm kim loại. Ta
thấy với mỗi kim loại, ánh sáng
chiếu vào nó (ánh sáng kích
thích) phải thoả mãn λ ≤ λ
0
thì
hiện tượng mới xảy ra.
- Khi sóng điện tích lan truyền
đến kim loại thì điện trường trong
sóng sẽ làm cho êlectron trong
kim loại dao động. Nếu E lớn
(cường độ ánh sáng kích thích đủ
mạnh) → êlectron bị bật ra, bất
kể sóng điện từ có λ bao nhiêu.
- Ghi nhận kết quả thí nghiệm
và từ đó ghi nhận định luật về

giới hạn quang điện.
- HS được dẫn dắt để tìm hiểu
vì sao thuyết sóng điện từ về
ánh sáng không giải thích được.
II. Định luật về giới hạn
quang điện :
- Định luật: Đối với mỗi kim
loại, ánh sáng kích thích phải
có bước sóng λ ngắn hơn hay
bằng giới hạn quang điện λ
0

của kim loại đó, mới gây ra
được hiện tượng quang điện.
- Giới hạn quang điện của mỗi
kim loại là đặc trưng riêng cho
kim loại đó.
- Thuyết sóng điện từ về ánh
sáng không giải thích được mà
chỉ có thể giải thích được bằng
thuyết lượng tử.
Hoạt động 3: Tìm hiểu thuyết lượng tử ánh sáng :
15p - Khi nghiên cứu bằng thực
nghiệm quang phổ của nguồn
sáng → kết quả thu được không
thể giải thích bằng các lí thuyết
cổ điển → Plăng cho rằng vấn đề
mấu chốt nằm ở quan niệm không
đúng về sự trao đổi năng lượng
giữa các nguyên tử và phân tử.

- Giả thuyết của Plăng được thực
nghiệm xác nhận là đúng.
- Lượng năng lượng mà mỗi lần
một nguyên tử hay phân tử hấp
thụ hay phát xạ gọi là lượng tử
năng lượng (ε)
- Y/c HS đọc Sgk từ đó nêu
những nội dung của thuyết lượng
tử.
-Giáo viên giải thích
- Để êlectron bức ra khỏi kim loại
thì năng lượng này phải như thế
nào?
- HS ghi nhận những khó khăn
khi giải thích các kết quả
nghiên cứu thực nghiệm → đi
đến giả thuyết Plăng.
- HS ghi nhận tính đúng đắn
của giả thuyết.
- HS đọc Sgk và nêu các nội
dung của thuyết lượng tử.
-Ghi nhận
- Phải lớn hơn hoặc bằng công
thoát.
III. Thuyết lượng tử ánh
sáng:
1. Giả thuyết Plăng:
- Lượng năng lượng mà mỗi
lần một nguyên tử hay phân tử
hấp thụ hay phát xạ có giá trị

hoàn toàn xác định và hằng hf;
trong đó f là tần số của ánh
sáng bị hấp thụ hay phát ra;
còn h là một hằng số.
2. Lượng tử năng lượng:
ε = hf
h gọi là hằng số Plăng:
h = 6,625.10
-34
J.s
3. Thuyết lượng tử ánh sáng:
a. Ánh sáng được tạo thành bởi
các hạt gọi là phôtôn.
b. Với mỗi ánh sáng đơn sắc có
tần số f, các phôtôn đều giống
nhau, mỗi phôtôn mang năng
lượng bằng hf.
c. Phôtôn bay với tốc độ c =
3.10
8
m/s dọc theo các tia sáng.
d. Mỗi lần một nguyên tử hay
phân tử phát xạ hay hấp thụ
ánh sáng thì chúng phát ra hay
hấp thụ một phôtôn.
4. Giải thích định luật về giới
hạn quang điện bằng thuyết
lượng tử ánh sáng:
- Mỗi phôtôn khi bị hấp thụ sẽ
truyền toàn bộ năng lượng của

125
nó cho 1 êlectron.
- Công để “thắng” lực liên kết
gọi là công thoát (A).
- Để hiện tượng quang điện
xảy ra:
hf ≥ A hay
c
h A
λ
≥
→
hc
A
λ
≤
.
Đặt
0
λ
=
A
hc
→ λ ≤ λ
0
.
Hoạt động 4: Tìm hiểu về lưỡng tính sóng - hạt của ánh sáng
05p - Trong hiện tượng giao thoa,
phản xạ, khúc xạ … → ánh sáng
thể hiện tích chất gì?

- Liệu rằng ánh sáng chỉ có tính
chất sóng?
- Lưu ý: Dù tính chất nào của ánh
sáng thể hiện ra thì ánh sáng vẫn
có bản chất là sóng điện từ.
- Ánh sáng thể hiện tính chất
sóng.
- Không, trong hiện tượng
quang điện ánh sáng thể hiện
chất hạt.
IV. Lưỡng tính sóng - hạt của
ánh sáng:
- Ánh sáng có lưỡng tính sóng
- hạt.
C. Hoạt động kết thúc(04p)
1. Củng cố kiến thức:
Câu 1. Trình bày thí nghiệm Héc về hiện tượng quang điện.
Câu 2. Chiếu một ánh sáng đơn sắc vào mặt một tấm đông. Hiện tượng sẽ không xảy ra nếu ánh sáng
có bước sóng nào sau đây:
A. 0,1µm. B. 0,2µm. C. 0,3µm. D. 0,4µm.
2. Bài tập về nhà-Tìm hiểu:
- Bài tập: Các bài tập 11,12,13 trang 158 sgk.
- Tìm hiểu: Chuẩn bị cho tiết bài tập kế tiếp.
IV. Rút kinh nghiệm-Bổ sung kiến thức:



126