Bài giảng môn Vật lý Lớp 12 - Bài 30: Hiện tượng quang điện. Thuyết lượng tử ánh sáng

Kính chào các thầy cô!Chào các em!KIỂM TRA BÀI CŨCâu 1.Hiện tượng nào sau đây khẳng định ánh sáng có tính chất sóngCâu 2. Một ánh sáng đơn sắc có tần số thì bước sóng của ánh sáng đó là Hiện tượng cảm ứng điện từHiện tương giao thoa ánh sángHiện tượng khúc xạ ánh sángHiện tượng phản xạ ánh sángCHƯƠNG VILƯỢNG TỬ ÁNH SÁNGCÁC KIẾN THỨC TRONG CHƯƠNGHiện tượng quang điệnGiả thuyết Plăng. Lượng tử năng lượngThuyết lượng tử ánh sáng. PhôtônHiện tượng quang điện trong. Quang điện trở, Pin quang điệnHiện tượng quang - phát quangHai tiên đề của Bo về cấu tạo nguyên tửLazeHIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆNTHUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNGBài 30: I. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN1. Thí nghiệm của Héc về hiện tượng quang điện2. Định nghĩaHiện tượng ánh sáng làm bật các electron ra khỏi bề mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện ngoài.HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆNTHUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNGBài 30: I. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆNII. ĐỊNH LUẬT VỀ GIỚI HẠN QUANG ĐIỆNĐiều kiện xảy ra hiện tượng quang điệnBước sóng của ánh sáng kích thíchGiới hạn quang điệnGiới hạn quang điện của một số kim loại ChấtChấtBạc 0,26Canxi0,75Đồng0,30Natri0,50Kẽm0,35Kali0,55Nhôm0,36xesi0,66HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆNTHUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNGBài 30: I. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆNII. ĐỊNH LUẬT VỀ GIỚI HẠN QUANG ĐIỆNIII. THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG1. Giả thuyết PlăngLượng năng lượng mà mỗi lần một nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định và bằng hf trong đó: f là tần số của ánh sáng bị hấp thụ hay được phát ra h là một hằng số.2. Lượng tử năng lượng h là hằng số PLăng.HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆNTHUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNGBài 30: I. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆNII. ĐỊNH LUẬT VỀ GIỚI HẠN QUANG ĐIỆNIII. THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG1. Giả thuyết Plăng2. Lượng tử năng lượng3. Thuyết lượng tử ánh sánga) Ánh sáng 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) Trong chân không, phôtôn bay với tốc độ bằng c = 3.108m/s dọc theo các tia sángd) Mỗi lần một nguyên tử hay một phân tử phát xạ hay hấp thụ thì chúng hấp thụ hay phát xạ một phôtôn. Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động.HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆNTHUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNGBài 30: I. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆNII. ĐỊNH LUẬT VỀ GIỚI HẠN QUANG ĐIỆNIII. THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG4. Giải thích định luật quang điện bằng thuyết lượng tử ánh sángTrong kim loại, các electron liên kết với hạt nhân bằng năng lượng: AKhi chiếu ánh sáng vào kim loại, có sự hấp thụ hoàn toàn năng lượng. Mỗi phôtôn sẽ truyền toàn bộ năng lượng cho một electron. Phần năng lượng đó dùng vào hai việc:+ Thắng lực liên kết của electron với hạt nhân (A). A gọi là công thoát electron+ Cung cấp cho electron đó một động năng ban đầu để bay ra khỏi kim loại ( )-Theo định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng-Để xảy ra hiện tượng quang điện thìĐặtHIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆNTHUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNGBài 30: I. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆNII. ĐỊNH LUẬT VỀ GIỚI HẠN QUANG ĐIỆNIII. THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNGIV. LƯỠNG TÍNH SÓNG – HẠT CỦA ÁNH SÁNG-Hiện tượng giao thoa ánh sáng : thể hiện ánh sáng có tính chất sóng-Hiện tượng quang điện : thể hiện ánh sáng có tính chất hạtTóm lại ánh sáng có lưỡng tính sóng – hạt. Ánh sáng có bước sóng dài thì tính sóng thể hiện rõ hơn tính hạt, ngược lại ánh sáng có bước sóng ngắn thì tính hạt thể hiện rõ hơn tính sóngHIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆNTHUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNGBài 30: VẬN DỤNGCâu 1. Hiện tượng nào dưới đây là hiện tượng quang điệnElectron bứt ra khỏi kim loại bị nung nóngElectron bứt ra khỏi kim loại khi có ion đập vàoElectron bứt ra khỏi một nguyên tử khi va chạm với một nguyên tử khácElectron bứt ra khỏi kim loại khi bị chiếu sángCâu 2. Dựa vào bảng giới hạn quang điện của một số kim loại. Chọn ý đúng.Chiếu ánh sáng đơn sắc vào bề mặt một tấm đồng. Hiện tượng quang điện sẽ không xảy ra nếu ánh sáng có bước sóngHIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆNTHUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNGBài 30: BÀI TẬP VỀ NHÀ- Làm bài tập 11,12,13 trang 158 SGK- Chuẩn bị bài hiện tượng quang điện trong- Làm các câu hỏi từ 1 đến 8 trang 158 SGKa. Thí nghiệm của Héc Thí nghieäm vaø keát quaûHIEÄN TÖÔÏNG QUANG ÑIEÄN NGOAØI Haõy quan saùt vaø trình baøy keáât quaû thí nghieäm? Giaûi thích keát quaû thí nghieäm.+1. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGOÀI Chieáu chuøm saùng hoà quang vaøo taám keõm tích ñieän aâm thì taám keõm seõ maát ñieän tích.  Aùnh saùng hoà quang laøm caùc electron treân taám keõm baät ra ngoaøi. C1: NẾU THAY TẤM KẼM TÍCH ĐIỆN ÂM BẰNG TẤM KẼM TÍCH ĐIỆN DƯƠNG THI TA THẤY NHƯ THẾ NÀO?a. Thí nghiệm của Héc Thí nghieäm vaø keát quaûHIEÄN TÖÔÏNG QUANG ÑIEÄN NGOAØI+1. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGOÀIHiện tượng vẫn xảy ra, nhưng những e bị bật ra bị tấm Zn hút lại ngay điện tích tấm Zn không bị thay đổi1. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGOÀIHIEÄN TÖÔÏNG QUANG ÑIEÄN NGOAØIa. Thí nghiệm của Hécb. Khái niệm hiện tượng quang điện ngoài	  Hiện tượng ánh sáng làm bật các eletron ra khỏi bề mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện ngoài, thường gọi tắt là hiện tượng quang điện. 	  Các êlectron bị bật ra khỏi bề mặt kim loại khi bị chiếu sáng gọi là quang êlectron, còn gọi là êlectron quang điện.CÓ PHẢI CỨ KHI NÀO CHIẾU MỘT ÁNH SÁNG VÀO BỀ MẶT MỘT TẤM KIM LOẠI THÌ CŨNG XẢY RA HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN HAY KHÔNG?CHÚNG TA HÃY ĐI VÀO THÍ NGHIỆM THỰC TẾ ĐỂ KIỂM CHỨNGThí nghiệm kiểm chứngNHƯ VẬY KHÔNG PHẢI KHI NÀO CHIẾU MỘT ÁNH SÁNG VÀO BỀ MẶT MỘT TẤM KIM LOẠI THÌ CŨNG XẢY RA HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆNII. ĐỊNH LUẬT VỀ GIỚI HẠN QUANG ĐIỆNĐối với mỗi kim loại, ánh sáng kích thích phải có bước sóng λ ngắn hơn hay bằng giới hạn quang điện λo của kim loại đó, mới gây ra hiện tượng quang điện.Dùng thuyết sóng điện từ về ánh sáng , ta không thể giải thích được định luật về giới hạn quang điện.Vậy ta phải dựa vào đâu??? Thuyết lượng tử ánh sáng.III.THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SANG1. Giả thiết PlăngNăm 1900 Plăng đề ra giả thiết sau: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 bằng hf ; trong đó f là tần số của ánh sáng bị hấp thụ hay được phát ra ; còn h là một hằng số.Quan niệm Plăng khác gì với quan niệm thông thường???Quan niệm thông thường về sự phát xạ và hấp thụ năng lượng trao đổi có thể nhỏ bao nhiêu cũng được. Quan niệm của Plăng là: lượng năng lượng trao đổi phải là một bội số của hf 2. LƯỢNG TỬ NĂNG LƯỢNG.h gọi là hằng số Plăng:h = 6,625.10-34J.s3. Thuyết lượng tử ánh sáng.năm 1905, dựa vào giả thiết của Plăng để giả thích các định luật quang điện. Anh- xtanh đã đề ra thuyết lượng tử ánh sáng.hay thuyết phôtôn . Nội dung như sau:a) Ánh sáng 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) Trong chân không, phôtôn bay với tốc độ bằng c = 3.108m/s dọc theo các tia sángd) Mỗi lần một nguyên tử hay một phân tử phát xạ hay hấp thụ thì chúng hấp thụ hay phát xạ một phôtôn. Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động.4. Giải thích định luật về giới hạn quang điện bằng thuyết lượng tử ánh sángMỗi phôtôn khi bị hấp thụ sẽ truyền toàn bộ năng lượng của nó cho 1 êlectron.Công để “thắng” lực liên kết gọi là công thoát (A).- Để hiện tượng quang điện xảy ra:hay ,từ đó suy ra :đặt là giới hạn quang điện của kim loạiTừ thuyết lượng tử ánh sáng có thể nói ánh sáng có lưỡng tính sóng hạt , vừa có tính chất sóng vừa có tính chất hạt.Nhận Xét