Giáo án Vật lí Lớp 12 - Bài 43. Hiện tượng quang điện ngoài. Các định luật quang điện

CHƯƠNG VI: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG
BÀI 43. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGOÀI.
 CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN
I. MỤC TIÊU :
	1. Kiến thức:	
	- Hiểu và nhớ được các khái niệm: hiện tượng quang điện, êlectron quang điện, dòng quang điện, dòng quang điện bão hoà, hiệu điện thế hãm.
	- Hiểu được nội dung và nhận xét kết quả thí nghiệm khảo sát định lượng hiện tượng quang điện.
	- Hiểu và phát biểu được các định luật quang điện.
	2. Kỹ năng:
	- Trình bày hiện tượng quang điện.
	- Trình bày kết quả thí nghiệm.
	3. Thái độ: tích cực tham gia bài học
II. CHUẨN BỊ :
	1. Giáo viên: 
- Chuẩn bị các video liên quan đến hiện tượng quang điện.- Bộ thí nghiệm về hiện tượng quang điện ngoài.
- Thí nghiệm ảo về hiện tượng quang điện ngoài.
- Giáo án. 
	2. Học sinh: - Ôn lại các kiến thức về công thức của lực điện trường, định lí về động năng, khái niệm cường độ dòng điện bão hoà
III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC:
1. Ổn định tổ chức:
2. Giới thiệu mục tiêu chương V: (5 phút)
3. Tạo tình huống học tập: SGK 
TIẾN TRÌNH BÀI HỌC
TL
Hoạt động của HS
Hoạt động của GV
Kiến thức
HĐ 1: Tìm hiểu hiện tượng quang điện ngoài

15
+ Hs quan sát thí nghiệm cho biết kết quả thí nghiệm
+ Hai lá điện nghiệm cụp bớt lại, chứng tỏ tấm kẽm mất điện tích âm (êlectron).
+ Nếu không có ánh sáng bước sóng ngắn chiếu vào tấm kẽm, hai lá điện nghiệm không cụp, chứng tỏ tấm kẽm không mất điện tích âm.
+ Một số êlectron bị bứt ra khỏi tấm kẽm, nhưng lập tức bị tấm kẽm (mang điện tích dương) hút vào. Do đó hai lá điện nghiệm không bị khép lại. 
+ Tương tự như đã xảy ra với tấm kẽm. 
+ Giới thiệu thí nghiệm Héc (năm 1887), 
+ Chiếu chùm ánh sáng hồ quang (có bước sóng ngắn) vào tấm kẽm thì hiện tượng xảy ra thế nào? Điều đó chứng tỏ êlectron trên tấm kẽm như thế nào?
+ Nếu chắn chùm hồ quang hoặc dùng các bức xạ có bước sóng dài) thì hiện tượng ra sao?
+ C1: Nếu ban đầu tấm kẽm tích điện dương thì hiện tượng xảy ra như thế nào?
+ Nếu ta thay tấm kẽm bằng tấm đồng, nhôm . Thì em dự đoán hiện tượng xảy ra thế nào?
+ Nêu kết luận
1. Hiện tượng quang điện ngoài.
Zn
-
a. Thí nghiệm Héc.
b. Kết luận
 + Hiện tượng ánh sáng làm bật các êlectron ra khỏi bề mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện ngoài( hiện tượng quang điện).
+ Electron bật ra gọi là quang êlêctrôn. Dòng điện do các êlectron tạo ra gọi là dòng quang điện.
HĐ 2: Khảo sát định lượng hiện tượng quang điện

5
15
+ Hs quan sát thí nghiệm cho biết kết quả thí nghiệm
+ Khi chiếu ánh sáng có bước sóng λ ≤ λ0
+ Khi 0≤UAK<U1: UAK tăng thì I tăng, vì dưới tác dụng lực điện trường số quang êlectron tới anot trong một đơn vị thời gian tăng lên theo UAK (không theo định luật Ôm).
+ Khi U1≤UAK: Mặc dầu UAK tăng thì cường độ dòng điện không tăng (Ibh), vì mọi quang êlectron đều về hết anôt.
+ Khi UAK≤-Uh thì dòng quang điện bị triệt tiêu hoàn toàn, vì mọi quang êlectron bật ra khỏi catot dưới tác dụng lực điện trường đều không đến được anôt.
+ 
+ Hướng đẫn hs nắm được sơ đồ thí nghiệm và sử lí kết quả thí nghiệm và vẽ hình theo từng giai đoạn.
- Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi ánh sáng kích thích chiếu vào catot thỏa mãn điều kiện nào?
- Khi 0≤UAK<U1: I phụ thuộc vào UAK như thế nào? Hãy nhận xét về sự phụ thuộc của I vào UAK 
- Khi U1≤UAK: I phụ thuộc vào UAK như thế nào? Hãy nhận xét về sự phụ thuộc của I vào UAK
- Khi UAK = - Uh: I như thế nào? 
+ Hãy tìm mối liên hệ giữa động năng ban đầu cực đại của quang êlectron và hiệu điện thế hãm?
+ Gv thông báo kết quả thí nghiệm với một tế bào quang điện, khi ánh sáng kích thích có bước sóng càng ngắn thì giá trị Uh càng lớn. Vậy giá trị Uh phụ thuộc vào bước sóng λ. 
+ Giữ nguyên λ, nhưng tăng cường cường độ chùm ánh sáng kích thích thì kết quả cường độ dòng quang điện bão hòa trong một tế bào quang điện như thế nào? 
2. Thí nghiệm khảo sát định lượng hiện tượng quang điện
a. Thí nghiệm. 
b. Kết quả và nhận xét.
U1
0
Ibh2
Ibh1
-Uh
UAK
I
+ Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi ánh sáng kích thích chiếu vào catot có λ ≤ λ0 (λ 0 gọi là giới hạn quang điện của catot).
+ Với một tế bào quang điện, tồn tại một hiệu điện thế hãm (Uh) để triệt tiêu dòng quang điện. Giá trị Uh phụ thuộc vào bước sóng λ.
+ Động năng ban đầu cực đại của quang êlectron không phụ thuộc vào cường độ chùm sáng kích thích
+ Cường độ dòng quang điện bão hòa trong một tế bào quang điện tỷ lệ thuận với cường độ chùm ánh sáng kích thích.

HĐ3: Nội dung Các định luật quang điện
20

+ Giá trị λ0 của các kim loại khác nhau thì khác nhau, trong đó có những kim loại có λ 0 thuộc vùng ánh sáng nhìn thấy.
+ Có vì λ < λ0
+ Định luật thứ hai được rút ra từ thí nghiệm với λ ≤ λ0, tăng cường độ chùm sáng kích thích thì kết quả cường độ dòng quang điện bão hòa tăng tỉ lệ thuận 
+ Định luật thứ ba được rút ra từ thí nghiệm với một tế bào quang điện khi dùng ánh sáng kích thích có bước sóng càng ngắn thì giá trị Uh càng lớn. mặc khác 
+ Gv thông báo các định luật quang điện được rút ra từ thực nghiệm.
+ Thông báo định luật thứ nhất. Hãy cho biết định luật này được rút ra từ kết quả thí nghiệm nào? 
+ Yêu cầu hs đọc bảng giới hạn quang điện một số kim loại 43.1 và nêu nhận xét về trị số của λ0
+ Nếu trong thí nghiệm Héc không dùng tấm kẽm mà dùng tấm Kali thì với ánh sáng kích thích là ánh sáng khả kiến (0,4µm) thì có xảy ra hiện tượng quang điện không? 
+ Thông báo định luật thứ hai. Hãy cho biết định luật này được rút ra từ kết quả thí nghiệm nào?
+ Thông báo định luật thứ hai. Hãy cho biết định luật này được rút ra từ kết quả thí nghiệm nào?
3. Các định luật quang điện
a. Định luật quang điện thứ nhất (hay định luật về giới hạn quang điện)
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 λ0. λ0 gọi là giới hạn quang điện của kim loại đó
 λ ≤ λ0
b. Định luật quang điện thứ hai (hay định luật về cường độ dòng quang điện bão hòa).
 Đối với mỗi anh sáng thích hợp (có λ ≤ λ0), cường độ dòng quang điện bão hòa tỉ lệ thuận với cường độ chùm ánh sáng kích thích.
c. Định luật quang điện thứ ba (hay định luật về động năng cực đại của quang electron)
Động năng ban đầu cực đại của quang electron không phụ thuộc cường độ chùm ánh sáng kích thích, mà chỉ phụ thuộc bước sóng của ánh sáng kích thích và bản chất kim loại.
4. Củng cố 
 17
Câu hỏi 1. Nếu chiếu một chùm tia hồng ngoại vào tấm kẽm tích điện âm, thì:
A. tấm kẽm mất dần điện tích dương. 	B. Tấm kẽm mất dần điện tích âm. 
C. Tấm kẽm trở nên trung hoà về điện. 	D. điện tích âm của tấm kẽm không đổi.
Câu hỏi 2. Đối với chùm sáng gây ra hiện tượng quang điện với kim loại thì giá trị bão hòa của cường độ dòng quang điện không phụ thuộc vào cường độ của chùm sáng tới. Đúng hay sai?
Đúng
B. Sai
Câu hỏi 2. Giới hạn quang điện của mỗi kim loại là:
A. bước sóng của ánh sáng kích thích chiếu vào kim loại. 
B. Công thoát của các êlectron ở bề mặt kim loại đó. 
C. Bước sóng giới hạn của ánh sáng kích thích để gây ra hiện tượng quang điện kim loại đó. 
D. hiệu điện thế hãm.
Câu hỏi 3. Với một bức xạ có bước sóng thích hợp thì cường độ dòng quang điện bão hoà:
A. Triệt tiêu, khi cường độ chùm sáng kích thích nhỏ hơn một giá trị giới hạn. 
B. Tỉ lệ với bình phương cường độ chùm sáng. 
C. Tỉ lệ với căn bậc hai của cường độ chùm sáng. 
D. Tỉ lệ với cường độ chùm sáng.
	 
	5. Dặn dò: Làm bài tập 3 SGK . Bài 7.2; 7.3; 7.4 SBT 
 Đọc bài hiện tượng quang điện trong.