Tải Giáo án Vật lý 12 bài 30: Hiện tượng quang điện, Thuyết lượng tử ánh sáng - Giáo án điện tử Vật lý 12

<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

<b>HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN - THUYẾT LƯỢNG TỬ</b>

<b>ÁNH SÁNG</b>

<b>I. MỤC TIÊU:</b>

- Hiểu và nhớ được các khái niệm: hiện tượng quang điện, êlectron quang điện,
dòng quang điện, giới hạn quang điện, dòng quang điện bão hòa, hiệu điện thế
hãm.

- Hiểu được nội dung và nhận xét kết quả TN khảo sát định lượng hiện tượng
quang điện.

- Hiểu và phát biểu được các định luật quang điện.

- Nắm chắc nội dung thuyết lượng tử ánh sáng và vận dụng để giải thích các định
luật quang điện.

- Nắm được công thức Anh-xtanh để giải bài tập về hiện tượng quang điện.

<b>II. CHUẨN BỊ:</b>
<b>1. Giáo viên:</b>

Vẽ trên giấy khổ lớn các Hình 59.2 và 59.3 SGK.

<b>2. Học sinh:</b>

Ơn lại các kiến thức về công của lực điện trường, định lí động năng, khái niệm
cường độ dịng điện bão hịa (SGK Vật lí 11).

<b>III. GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC:</b>

<b>Hoạt động của học sinh</b> <b>Hoạt động của giáo viên</b>

<i><b>Hoạt động 1:</b></i>

HS: Học sinh quan sát thí nghiệm.

HS: Hồ quang điện.

GV: Giáo viên hướng dẫn học sinh làm
thí nghiệm 59.1

GV: Hãy kể tên mot số nguồn phát ra tia
tử ngoại?

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

HS: Tấm kẽm mất điện tích âm.

HS: Khơng xảy ra.

HS: Khơng bị cụp lại: tấm kẽm khơng
mất điện tích âm.

HS: Nêu định nghĩa.

HS: Nêu định nghĩa.

<i><b>Hoạt động 2: </b></i>

HS: Xuất hiện do hiện tượng quang
điện.

HS: Giới hạn quang điện.

HS: Có nhưng nhỏ.

HS: Khơng

HS: Hiệu điện thế hãm.

HS: Cường độ dịng quang điện bão hòa
tăng.

<i><b>Hoạt động 3: </b></i>

HS:  < 0

HS: Electron quang điện

chứng tỏ điều gì?

GV: Nếu tấm kẽm mang điện dương thì
hiện tượng trên có xảy ra không?

GV: Nếu chắn chùm tia hồ quang bằng
tấm thủy tinh khơng màuthì hai lá của
điện nghiệm như thế nào?

GV: Hiện tượng quang điện là gì?

GV: Electron quang điện là gì?

GV: Tại sao dịng điện xuất hiện trong
mạch là dịng quang điện?

GV: 0 có tên gọi là gì?

GV: Khi UAK = 0 thì dịng quang điện có

xuất hiện trong mạch khơng?

GV: Khi UAK =  Uh thì dịng quang điện

có xuất hiện trong mạch khơng?

GV: Uh có tên gọi là gì?

GV: Giữ ngun bước sóng , nhưng
tăng cường độ sáng chiếu vào catốt thì
dịng quang điện sẽ như thế nào?

GV: Khi nào có dịng quang điện?

GV: Dịng quang điện là dịng chuyển
dời có hướng của các hạt nào?

GV: Động năng của các electron quang
điện có đặc điểm gì?

GV: Viết cơng thức động năng ban đầu
cực đại của các electron quang điện?

GV: Giới thiệu định luật thứ nhất?

GV: Định luật này được rút ra từ kết quả
TN nào?

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

HS: Khác nhau

<i><b>Hoạt động 4: </b></i>

HS: Học sinh xem SGK trang 253

HS: Thí nghiệm Hertz

HS: Học sinh xem SGK trang 353

HS: Khác nhau

HS: Không xảy ra hiện tượng quang
điện.

<i><b>Hoạt động 5: </b></i>

HS: Học sinh xem SGK trang 254
HS: Thí nghiệm tế bào quang điện.

HS: Học sinh trả lời

<i><b>Hoạt động 6: </b></i>

HS: Học sinh xem SGK trang 254

HS: Thí nghiệm tế bào quang điện.

HS: Hiện tượng quang điện.

quang điện của một số kim loại?

GV: Nêu nhận xét về trị số của o đối

với các kim loại khác nhau?

GV: Nếu trong TN Héc khơng dùng tấm
kẽm mà dùng tấm kali hoặc xesi thì các
kết quả thu được có điều gì khác?

GV: Giới thiệu định luật thứ hai?

GV: Định luật này được rút ra từ kết quả
TN nào?

GV: Cường độ của chùm sáng là gì?

GV: Giới thiệu định luật thứ ba?

GV: ĐL này rút ra từ kết quả TN nào?
GV: Thuyết điện từ về ánh sáng khơng
giải thích được gì?

(GV gợi ý HS chú ý đến đặc tuyến vôn
– ampe đường cong 1 và 2) của tế bào

quang điện và lưu ý đến cơng thức
(59.1) SGK.

GV: Trình bày giả thuyết lượng tử năng
lượng của Plăng?

GV: Trình bày thuyết lượng tử ánh sáng
của Einstein?

GV: Hãy tính năng lượng của phôtôn
ứng với ánh sáng đỏ? Nêu nhận xét?

GV: Hướng dẫn học sinh thiết lập
phương trình Einstein?

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

<i><b>Hoạt động 7: </b></i>

HS : Học sinh xem SGK trang 254

HS: Học sinh xem SGK trang 255

HS: Rất nhỏ

2
0max
2

<i>mv</i>
<i>hf</i>  <i>A</i>

HS:

<i><b>Hoạt động 8: </b></i>

<i>c</i>



<i>c</i>

<i>A</i>_{HS : Ta có : hf ≥ A hay h ≥ A. Từ}

đó suy ra :  ≤ o, với o = h

HS: Với các chùm sáng có khả năng gây
ra hiện tượng quang điện, thì số êlectron
quang điện bị bật ra khỏi mặt catôt trong
một đơn vị thời gian tỉ lệ thuận với số
phôtôn đến đập vào mặt catôt trong thời
gian đó. Số phơtơn này tỉ lệ với cường
độ của chùm sáng tới. Mặt khác cường
độ của dòng quang điện bão hòa lại tỉ lệ
thuận với số êlectron quang điện bật ra
khỏi catôt trong một đơn vị thời gian.
Từ đó suy ra, cường độ của dịng quang
điện bão hòa tỉ lệ thuận với cường độ
của chùm sáng chiếu vào catôt.

GV: Hướng dẫn học sinh dựa vào
phương trình Einstein để chứng định

luật 2?

<b>IV. NỘI DUNG:</b>

<b>1. Hiện tượng quang điện</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

<b>b) Các thí nghiệm với các tấm kim loại khác đã dẫn đến kết luận sau. Hiện tượng</b>
này được gọi là hiện tượng quang điện. Các êlectron bị bật ra được gọi là êlectron
quang điện.

<b>2. Thí nghiệm khảo sát định lượng hiện tượng quang điện</b>
a) Thí nghiệm

b) Kết quả thí nghiệm

+ Khi UAK > 0, chiếu chùm ánh sáng có bước sóng, trong mạch xuất hiện dòng điện

gọi là dòng quang điện.

Nhỏ hơn hoặc bằng trị số o; o : giới hạn quang điện.

<b>3. Các định luật quang điện</b>
a) Định luật quang điện thứ nhất

Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi ánh sáng kích thích chiếu vào kim loại có
bước sóng nhỏ hơn hoặc bằng bước sóng o. o được gọi là giới hạn quang điện

của kim loại:

 ≤ o

b) Định luật quang điện thứ hai

Đối với mỗi ánh sáng thích hợp (có  ≤ o) cường độ dịng quang điện bão hòa tỉ lệ

thuận với cường độ của chùm sáng kích thích

c) Định luật quang điện thứ ba

Động năng ban đầu cực đại của êlectron quang điện không phụ thuộc cường độ của
chùm sáng kích thích, mà chỉ phụ thuộc bước sóng ánh sáng kích thích và bản chất
của kim loại.

<b>4. Thuyết lượng tử ánh sáng</b>

<i>c</i>
<i>hf</i> <i>h</i>




<i>f</i> _{- Chùm ánh sáng là một chùm hạt, mỗi hạt gọi là một phơtơn (hay lượng}

tử ánh sáng). Phơtơn có vận tốc của ánh sáng, có một động lượng xác định và
mang một năng lượng xác định  = .  chỉ phụ thuộc tần số của ánh sáng, mà
khơng phụ thuộc khoảng cách từ nó đến nguồn sáng.

- ường độ chùm sáng tỉ lệ với số phôtôn phát ra trong một đơn vị thời gian.

</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

<i>f</i> _{a) Hiện tượng quang điện là sự va chạm giữa phôtôn với êlectron trong kim loại.}

Trong va chạm đó, phơtơn bị êlectron quang điện hấp thụ hồn tồn, và nhường
tồn bộ năng lượng  = h của nó cho êlectron. Đối với các êlectron nằm ngay trên
bề mặt kim loại, thì năng lượng  này được dùng vào hai việc :

- Cung cấp cho êlectron một công A, gọi là cơng thốt, để nó thắng được lực liên
kết với mạng tinh thể và thốt ra ngồi mặt kim loại;

2
0max
2

<i>mv</i>

- Truyền cho êlectron đó một động năng ban đầu cực đại , ngay sau khi nó
bứt ra khỏi bề mặt kim loại.

Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng ta có

2
0max
2

<i>mv</i>
<i>hf</i>  <i>A</i>

Là cơng thức Anh-xtanh về hiện tượng quang điện.

b) Giải thích các định luật quang điện

<i>c</i>



<i>c</i>

<i>A</i>_{- Định luật thứ nhất. Muốn cho hiện tượng quang điện xảy ra thì phơtơn của}

chùm sáng chiếu vào catơt phải có năng lượng lớn hơn, hoặc ít nhất phải bằng
cơng thốt A, nghĩa là phải có hf ≥ A hay h ≥ A. Từ đó suy ra  ≤ o, với o = h. o

chính là giới hạn quang điện của kim loại làm catôt.

- Định luật thứ hai. Với các chùm sáng có khả năng gây ra hiện tượng quang điện,
thì số êlectron quang điện bị bật ra khỏi mặt catôt trong một đơn vị thời gian tỉ lệ
thuận với số phôtôn đến đập vào mặt catôt trong thời gian đó. Số phơtơn này tỉ lệ
với cường độ của chùm sáng tới. Mặt khác cường độ của dòng quang điện bão hòa
lại tỉ lệ thuận với số êlectron quang điện bật ra khỏi catôt trong một đơn vị thời
gian. Từ đó suy ra, cường độ của dịng quang điện bão hòa tỉ lệ thuận với cường độ
của chùm sáng chiếu vào catơt

<b>V. CỦNG CỐ VÀ DẶN DỊ:</b>

</div>

<!--links-->