Cập nhật nội dung chi tiết về Hiện Tượng Quang Điện Và Thuyết Lượng Tử Ánh Sáng mới nhất trên website Sieuphampanorama.com. Hy vọng thông tin trong bài viết sẽ đáp ứng được nhu cầu ngoài mong đợi của bạn, chúng tôi sẽ làm việc thường xuyên để cập nhật nội dung mới nhằm giúp bạn nhận được thông tin nhanh chóng và chính xác nhất.
Hiện tượng quang điện
Thí nghiệm Hertz về hiện tượng quang điện
Đặt một tấm kẽm đã được tích điện âm lên trên một điện nghiệm (tấm kẽm nối với điện cực của điện nghiệm) thì thấy hai lá kim loại của điện nghiệm xòe ra.
Chiếu một chùm ánh sáng hồ quang vào tấm kẽm thì thấy hai lá kim loại của điện nghiệm cụp lại chứng tỏ tấm kẽm bị mất điện tích âm nghĩa là êlectrôn đã bị bật ra khỏi tấm kẽm.
Hiện tượng trên không xảy ra nếu
Ban đầu ta tích điện dương cho tấm kẽm
Chắn chùm ánh sáng hồ quang bằng một tấm thủy tinh.
Lý do mà hiện tượng không xảy ra là
Nếu ban đầu tích điện dương (đủ lớn) cho tấm kẽm thì tấm kẽm này đang thiếu electrôn. Khi chiếu chùm ánh sáng hồ quang vào tấm kẽm thì cũng có electrôn bị bật ra nhưng sẽ ngay lập tức bị tấm kẽm hút trở lại (Theo định luật Coulomb: “Hai điện tích trái dấu hút nhau”). Do đó điện tích của tấm kẽm không đổi. Hai lá kim loại của điện nghiệm vẫn tiếp tục xòe ra.
Tia tử ngoại trong chùm hồ quang bị thủy tinh hấp thụ mạnh nên chùm ánh sáng đến được tấm kẽm chỉ là các bức xạ đơn sắc có bước sóng dài (các tia tử ngoại có bước sóng dài, ánh sáng thấy được, tia hồng ngoại). Điều này giúp khẳng định rằng hiện tượng electrôn bị bật ra khỏi tấm kẽm chỉ xảy ra với các bức xạ tử ngoại có bước sóng ngắn mà thôi.
Từ thí nghiệm trên ta có thể rút ra kết luận sau:
Hiện tượng ánh sáng làm bật các electrôn ra khỏi bề mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện (ngoài).
Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra với một số bức xạ đơn sắc nào đó.
Định luật về giới hạn quang điện (Định luật quang điện thứ nhất)
Giới hạn quang điện của các kim loại thông thường (như: bạc, đồng, kẽm, nhôm) ở trong miền tử ngoại.
Giới hạn quang điện của các kim loại kiềm, kềm thổ (như: canxi, natri, xêsi, kali) ở trong miền ánh sáng thấy được.
Thuyết lượng tử ánh sáng
Giả thuyết Plăng
Lượng năng lượng mà mỗi lần nguyên tử hoặc phân tử hấp thụ hoặc bức xạ có một giá trị hoàn toàn xác định và bằng hf, trong đó h = 6,625.10 – 34 J.s là hằng số Plăng, f là tần số của ánh sáng ứng với bức xạ đang xét (Hz).
Thuyết lượng tử ánh sáng
c) Trong chân không, phôtôn bay với tốc độ c = 3.108 m/s dọc theo tia sáng.
d) Mỗi lần nguyên tử hay phân tử phát xạ hoặc hấp thụ thì chúng phát xạ và hấp thụ một phôtôn.
e) Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động, không có phôtôn đứng yên.
3. Giải thích định luật về giới hạn quang điện bằng thuyết lượng tử ánh sáng
Theo Anhxtanh, mỗi lần nguyên tử hay phân tử ở bề mặt kim loại hấp thụ một phôtôn thì nó dùng năng lượng này vào hai việc:
Cung cấp một một năng lượng A để bứt electrôn ra khỏi liên kết với hạt nhân nguyên tử. Năng lượng này được gọi là công thoát.
Phần năng lượng còn lại biến thành động năng của electrôn khi bứt khỏi kim loại.
Lưỡng tính sóng – hạt của ánh sáng
Từ thí nghiệm về nhiễu xạ ánh sáng và giao thoa ánh sáng ta thấy ánh sáng có tính chất sóng.
Từ thí nghiệm về hiện tượng quang điện ta thấy ánh sáng có tính chất hạt (tính chất lượng tử)
Do vậy ta nói: “Ánh sáng có lưỡng tính sóng – hạt”
Chú ý: Dù ánh sáng thể hiện ra là sóng hay là hạt thì ánh sáng vẫn có bản chất điện từ.
[Total:
0
Average:
0
]
Lý Thuyết Hiện Tượng Quang Điện
– Đặt một tấm kẽm đã được tích điện âm lên trên một điện nghiệm (tấm kẽm nối với điện cực của điện nghiệm) thì thấy hai lá kim loại của điện nghiệm xòe ra.
– Chiếu một chùm ánh sáng hồ quang vào tấm kẽm thì thấy hai lá kim loại của điện nghiệm cụp lại chứng tỏ tấm kẽm bị mất điện tích âm nghĩa là êlectrôn đã bị bật ra khỏi tấm kẽm.
– Hiện tượng trên không xảy ra nếu: Ban đầu ta tích điện dương cho tấm kẽm hoặc Chắn chùm ánh sáng hồ quang bằng một tấm thủy tinh.
a. Định nghĩa:
Hiện tượng ánh sáng làm bật các electron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện (ngoài)
Ánh sáng kích thích chỉ có thể làm bật electron ra khỏi một kim loại khi bước sóng của nó ngắn hơn hoặc bằng giới hạn quang điện của kim loại đó.
(lambda le {lambda _0})
(lambda ) : bước sóng của ánh sáng kích thích
({lambda _0}) : giới hạn quang điện
Giới hạn quang điện phụ thuộc vào bản chất của kim loại
Là lượng năng lượng một nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ được xác định bằng biểu thức: (varepsilon = hf)
Trong đó:
ε: lượng tử năng lượng (J)
h = 6,625.10-34 J.s: hằng số Plăng
f: tần số của ánh sáng (Hz)
Khi ánh sáng truyền đi, các lượng tử ánh sáng (varepsilon = hf) không bị thay đổi và không phụ thuộc vào khoảng cách tới nguồn sáng.
Tuy mỗi lượng tử ánh sáng (varepsilon = hf) mang năng lượng rất nhỏ nhưng trong chùm sáng lại có một số rất lớn lượng tử ánh sáng, vì thế ta có cảm giác chùm sáng là liên tục
– Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là photon
– Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các photon đều giống nhau, mỗi photon mang năng lượng bằng hf
– Trong chân không, photon bay với tốc độ c = 3.10 8 m/s dọc theo các tia sáng.
– Mỗi lần một nguyên tử hay phân tử phát xạ hoặc hấp thụ ánh sáng thì chúng phát ra hay hấp thụ một photon
c. Công thức Anhxtanh
(varepsilon = hf = A + {{rm{W}}_{{d_0}(m{rm{ax)}}}})
Trong đó:
(varepsilon = hf = frac{{hc}}{lambda }): lượng tử năng lượng (J)
(A = frac{{hc}}{{{lambda _0}}}) : công thoát của electron khỏi kim loại (J)
({{rm{W}}_{{d_0}(m{rm{ax)}}}} = frac{1}{2}mv_{0(m{rm{ax)}}}^2): động năng ban đầu cực đại của electron (J)
Dù tính chất nào của ánh sáng thể hiện ra thì ánh sáng vẫn có bản chất điện từ
Lý Thuyết Và Bài Tập Về Hiện Tượng Quang Điện Trong. Sự Phát Quang
Khái niệm về hiện tượng quang điện trong, phân biệt sự giống và khác nhau giữa huỳnh quang và lân quang được trình bày tỉ mỉ, chi tiết trong bài viết này.
LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP VỀ HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG. SỰ PHÁT QUANG
Trong hiện tượng quang điện, khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào kim loại thì electron sẽ bị bật ra khỏi kim loại. Vì vậy, hiện tượng quang điện còn gọi là hiện tượng quang điện ngoài.
Như vậy hiệu ứng quang điện bên trong và hiệu ứng quang điện bên ngoài giống nhau ở chỗ các phôtôn ánh sáng đều làm bứt các electron nhưng khác nhau ở chỗ: hiệu ứng quang điện ngoài bứt các electron ra ngoài khối chất (kim loại), còn hiệu ứng quang điện bên trong chỉ bứt electron ra khỏi liên kết để trở thành electron dẫn ngày trong khối chất đó.
Ngoài ra, cả hai hiệu ứng còn giống nhau ở chỗ: ánh sáng kích thích phải có bước sóng thích hợp, nghĩa là đều có bước sóng giới hạn l 0 nhưng lại khác nhau là: năng lượng cần để bứt electron ra khỏi liên kết trong bán dẫn thường là khá nhỏ so với công thoát electron ra khỏi kim loại (công A), nên giới hạn quang điện l 0 của hiệu ứng quang điện bên trong có thể nằm trong vùng hồng ngoại.
– Hiện tượng khối bán dẫn trở nên dẫn điện tốt hơn (tức điện trở của khối bán dẫn giảm đi) khi bị chiếu sáng gọi hiện tượng quang dẫn. Nó được ứng dụng để tạo ra các điện trở thay đổi được trị số nhờ biến thiên cường độ chùm sáng chiếu vào gọi là các quang trở.
– Cấu tạo quang trở đơn giản, chỉ gồm các lớp bán dẫn mỏng (1) (Cadimisunfua CdS chẳng hạn) phủ lên một lớp nhựa cách điện (2). Hai đầu lớp bán dẫn được gắn với hai điện cực (3) và (4) bằng kim loại để nối ra ngoài.
Quang trở được dùng thay thế cho tế bào quang điện trong các mạch điều khiển tự động.
Xét một pin quang dẫn đơn giản: pin đồng oxit. Pin có một điện cực bằng đồng trên đó phủ một lớp đồng (I) oxit Cu 2O. Người ta phun một lớp kim loại rất mỏng lên trên mặt của lớp Cu 2O để làm điện cực thứ hai. Nó mỏng tới mức cho ánh sáng truyền qua được. Ở chỗ tiếp xúc giữa Cu 2O và Cu hình thành một lớp tác dụng đặc biệt: nó chỉ cho phép electron chạy qua nó theo chiều từ Cu 2 O sang Cu.
Khi chiếu ánh sáng có bước sóng thích hợp vào mặt lớp Cu 2O thì ánh sáng sẽ giải phóng các electron liên kết trong Cu 2O thành electron dẫn. Một phần các electron này khuếch tán sang cực Cu. Cực Cu thừa electron nên nhiễm điện âm, Cu 2O nhiễm điện dương. Giữa hai điện cực của pin hình thành một suất điện động. Nếu nối hai cực với nhau bằng một dây dẫn thông qua một điện kế, ta sẽ có với nhau bằng một dây dẫn thông qua một điện kế, ta sẽ thấy có dòng diện chạy trong mạch theo chiều từ Cu 2 O sang Cu. Các pin mặt trời dùng trong các máy tính bỏ túi, trên các vệ tinh nhân tạo… đều dùng pin quang điện.
1. Quang phát quang là: Hiện tượng một số chất có khả năng hấp thụ ánh sáng có bước sóng này (λ kt bước sóng kích thích) để rồi phát ra ánh sáng có bước sóng khác thuộc vùng khả kiến ( λ phát bước sóng phát ra) được gọi là sự phát quang.
VD: Chất bột bên trong đèn ống; lớp sơn ở cọc tiêu đèn đường; áo của công an hay công nhân vệ sinh đường sử dụng khi trời tối; dung dịch fluorexêin khi bị chiếu tia tử ngoại; công tắc điện, các vùng chứng thật trên tiền giấy….là hiện tượng quang phát quang.
2. Có một số chất khi hấp thụ năng lượng dưới một dạng nào đó và phát ra các bức xạ điện từ trong miền ánh sáng nhìn thấy. Các hiện tượng đó được gọi chung là sự phát quang.
VD: Hóa phát quang (đom đóm, nấm sáng, san hô sáng…), điện phát quang (đèn LEP), Catot phát quang (màn hình máy tính, tivi…)
3. Sự phát quang có khác biệt với các hiện tượng phát ánh sáng khác, hai đặc điểm quan trọng:
Một là, mỗi chất phát quang có một quang phổ đặc trưng cho chất.
Hai là, sau khi ngừng kích thích, sự phát quang của một số chất còn tiếp tục kéo dài thêm một khoảng thời gian nào đó, rồi mới ngừng hẳn.
4. Phân biệt sự huỳnh quang và lân quang:
* giống nhau: Đều là sự phát quang.
5. Giải thích đặc điểm của sự phát quang bằng thuyết lượng tự ánh sáng
Khi phân tử fluôrexêin, hấp thụ một phôtôn tia tử ngoại có năng lượng hf thì nó chuyển sang trạng thái kích thích. Thời gian của trạng thái kích thích rất ngắn và trong thời gian này nó va chạm với các phân tử xung quanh, mất bớt năng lượng nhận được. Vì thế, khi trở về trạng thái ban đầu, nó bức xạ phôtôn có năng lượng hf phát nhỏ hơn:
Như vậy, phát quang là hiện tượng trong đó xảy ra sự hấp thụ ánh sáng, năng lượng photon bị hấp thụ là:
∆ɛ = (frac{hc}{lambda _{kt}}-frac{hc}{lambda _{phat}}) = hf kt – hf phát
6. Hiệu suất phát quang H: Hiệu suất phát quang được tính bằng tỉ lệ giữa công suất chùm sáng phát quang và công suất chùm sáng kích thích.
Trong đó: N phát quang và N kích thích là số photon phát quang và số photon kích thích trong 1s.
– Thế nào là sự phát quang. Phân biệt huỳnh quang và lân quang. Giải thích các đặc điểm của sự phát quang bằng thuyết lượng tử ánh sáng.
– Thế nào là hiện tượng quang hoá? Nêu một số phản ứng quang hoá đơn giản. Hiện tượng quang hoá có thể hiện tính chất hạt của ánh sáng không? Tại sao?
Đặc điểm nổi bật của sự phát quang là bước sóng λ của ánh sáng phát quang dài hơn bước sóng l của ánh sáng kích thích.
– Huỳnh quang là hiện tượng mà ánh sáng phát quang tắt ngay khi ngừng ánh sáng kích thích. Nó thường xảy ra với chất lỏng và chất khí.
– Lân quang là hiện tượng mà ánh sáng phát quang còn kéo dài từ vài giây, đến hàng giờ (tuỳ theo chất) sau khi tắt ánh sáng kích thích. Nó thường xảy ra với các vật rắn.
– Khi phân tử fluôrexêin, hấp thụ một phôtôn tia tử ngoại có năng lượng hf thì nó chuyển sang trạng thái kích thích. Thời gian của trạng thái kích thích rất ngắn và trong thời gian này nó va chạm với các phân tử xung quanh, mất bớt năng lượng nhận được. Vì thế, khi trở về trạng thái ban đầu, nó bức xạ phôtôn có năng lượng hf’ nhỏ hơn:
Như vậy, phát quang là hiện tượng trong đó xảy ra sự hấp thụ.
Hiện tượng quang hoá là hiện tượng các phản ứng hoá học xảy ra dưới dạng tác dụng của ánh sáng. Năng lượng cần thiết để phản ứng xảy ra là năng lượng của phôtôn có tần số thích hợp.
Dưới tác dụng của ánh sáng có thể xảy ra:
– Phản ứng phân tích: 2AgBr+hfà 2Ag +Br 2
Đây là cơ sở của kỹ thuật làm ảnh cổ điển.
– Phản ứng trong quá trình quang hợp: 2CO 2 +hf à2CO+O2
Nếu ánh sáng biểu hiện tính sóng thì năng lượng có nhường cho phân tử phụ thuộc bêin độ sóng, tức cường độ chùm sáng, chứ không phụ thuộc bước sóng. Thực te, không phải nó đủ lớn mới khiến phản ứng quang hoá xảy ra. Vì vậy, hiện tượng quang hoá chính là một trường hợp, trong đó tính hạt của ánh sáng được thể hiện rõ.
Câu 1: Một chất có khả năng phát ra bức xạ có bước sóng 0,5µm khi bị chiếu sáng bởi bức xạ 0,3µm. Hãy tính phần năng lượng photon mất đi trong quá trình trên.
Câu 2: Một chất có khả năng phát ra bức xạ có bước sóng 0,5µm khi bị chiếu sáng bởi bức xạ 0,3µm. Biết rằng công suất của chùm sáng phát quang chỉ bằng 0,1 công suất của chùm sáng kích thích. Hãy tính tỷ lệ giữa số photon bật ra và số photon chiếu tới.
Câu 3: Một chất có khả năng phát ra bức xạ có bước sóng 0,5µm khi bị chiếu sáng bởi bức xạ 0,3µm. Gọi P 0 là công suất chùm sáng kích thích và biết rằng cứ 600 photon chiếu tới sẽ có 1 photon bật ra. Công suất chùm sáng phát ra P theo P 0.
Câu 4: Chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,30μm vào một chất thì thấy chất đó phát ra ánh sáng có bước sóng 0,50μm. Cho rằng công suất của chùm sáng phát quang chỉ bằng 1,5% công suất của chùm sáng kích thích. Hãy tính xem trung bình mỗi phôtôn ánh sáng phát quang ứng với bao nhiêu phôtôn ánh sáng kích thích.
Câu 5: Một chất có khả năng phát ra bức xạ có bước sóng 0,5µm khi bị chiếu sáng bởi bức xạ 0,3µm. Biết rằng công suất của chùm sáng phát quang chỉ bằng 0,01 công suất của chùm sáng kích thích và công suất chùm sáng kích thích là 1W. Hãy tính số photon mà chất đó phát ra trong 10s.
Câu 6: Nguồn sáng X có công suất P 1 phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ 1 = 400nm. Nguồn sáng Y có công suất P 2 phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ 2 = 600nm. Trong cùng một khoảng thời gian, tỉ số giữa số phôtôn mà nguồn sáng X phát ra so với số phôtôn mà nguồn sáng Y phát ra là 5/4. Tỉ số P 1/P 2 bằng:
Câu 7: Một chất phát quang được kích thích bằng ánh sáng có bước sóng 0,26 μm thì phát ra ánh sáng có bước sóng 0,52 μm. Giả sử công suất của chùm sáng phát quang bằng 20% công suất của chùm sáng kích thích. Tỉ số giữa số phôtôn ánh sáng phát quang và số phôtôn ánh sáng kích thích trong cùng một khoảng thời gian là:
Câu 8: Chất lỏng fluorexein hấp thụ ánh sáng kích thích có bước sóng λ = 0,48μm và phát ra ánh sáng có bước sóng λ’ = 0,64μm. Biết hiệu suất của sự phát quang này là 50%, số phôtôn của ánh sánh kích thích chiếu đến trong 1s là 2011.10 9 ( hạt ). Số phôtôn của chùm sáng phát quang phát ra trong 1s là:
Câu 9: Dung dịch Fluorêxêin hấp thụ ánh sáng có bước sóng 0,49µm và phát ra ánh sáng có bước sóng 0,52µm, người ta gọi hiệu suất của sự phát quang là tỉ số giữa năng lượng ánh sáng phát quang và năng lượng ánh sáng hấp thụ. Biết hiệu suất của sự phát quang của dung dịch Fluorêxêin là 75%. Số phần trăm của phôtôn bị hấp thụ đã dẫn đến sự phát quang của dung dịch là:
A. Tia hồng ngoại chỉ có thể gây ra hiện tượng phát quang với một số chất khí.
B. Bước sóng của ánh sáng lân quang nhỏ hơn bước sóng của ánh sáng kính thích.
C. Ánh sáng lân quang tắt ngay sau khi tắt nguồn sáng kích thích.
D. Phát quang là hiện tượng trong đó xảy ra sự hấp thụ ánh sáng
Lý Thuyết Và Các Dạng Bài Tập Hiện Tượng Quang Điện Ngoài ( Hay Và Đầy Đủ)
Hiện tượng quang điện ngoài có rất có rất nhiều dạng bài tập xung quang công thức anhxtanh.như tính bước sóng, cường độ dòng quang điện bão hòa. động năng ban đầu cực đại của các em quang điện, hiệu điện thế hãm …
LÝ THUYẾT VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGOÀI
Hiện tượng ánh sáng làm bật các electron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện ngoài (gọi tắt là hiện tượng quang điện).
+ Định luật quang điện thứ nhất (định luật về giới hạn quang điện):
+ Định luật quang điện thứ hai (định luật về cường độ dòng quang điện bảo hòa):
Đối với mỗi ánh sáng thích hợp (có λ ≤ λ 0), cường độ dòng quang
điện bảo hòa tỉ lệ thuận với cường độ chùm ánh sáng kích thích.
+ Định luật quang điện thứ ba
(định luật về động năng cực đại của quang electron):
Động năng ban đầu cực đại của quang electron không phụ thuộc
vào cường độ của chùm sáng kích thích, mà chỉ phụ thuộc vào bước
sóng ánh sáng kích thích và bản chất kim loại.
+ Chùm ánh sáng là chùm các phôtôn (các lượng tử ánh sáng). Mỗi phôtôn có năng lượng xác định (năng lượng của 1 phô tôn ɛ = hf (J). Nếu trong chân không thì (varepsilon =h.f=frac{h.c}{lambda })
f là tần số của sóng ánh sáng đơn sắc tương ứng.
h=6,625.10-34 J.s : hằng số Plank; c =3.10 8 m/s : vận tốc ánh sáng trong chân không.
+ Cường độ chùm sáng tỉ lệ với số phôtôn phát ra trong 1 giây.
+ Phân tử, nguyên tử, electron… phát xạ hay hấp thụ ánh sáng, nghĩa là chúng phát xạ hay hấp thụ phôtôn.
+ Các phôtôn bay dọc theo tia sáng với tốc độ c = 3.10 8 m/s trong chân không.
+ Năng lượng của mỗi phôtôn rất nhỏ. Một chùm sáng dù yếu cũng chứa rất nhiều phôtôn do rất nhiều nguyên tử, phân tử phát ra. Vì vậy ta nhìn thấy chùm sáng liên tục.
+Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động. Không có phôtôn đứng yên.
d. Giải thích các định luật quang điện
+ Công thức Anhxtanh về hiện tượng quang điện: hf = (frac{hc}{lambda }) = A + (frac{1}{2}m{v_{0max}}^{2}).
+ Giải thích định luật thứ nhất: Để có hiện tượng quang điện thì năng lượng của phôtôn phải lớn hơn hoặc bằng công thoát:(hf=frac{hc}{lambda }geq A=frac{hc}{lambda _{0}}Rightarrow lambda geq lambda _{0})
-Công thoát của e ra khỏi kim loại : (A=frac{hc}{lambda _{0}})
-Tần số sóng ánh sáng giới hạn quang điện : (f_{0}=frac{hc}{lambda _{0}})
m (hay m e ) = 9,1.10-31 kg là khối lượng của e; e = 1,6.10-19 C là điện tích nguyên tố ; 1eV=1,6.10-19 J.
+Bảng giá trị giới hạn quang điện
+Ánh sáng vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạt. Ta nói ánh sáng có lưỡng tính sóng – hạt.
+Trong mỗi hiện tượng quang học, ánh sáng thường thể hiện rỏ một trong hai tính chất trên. Khi tính chất sóng thể hiện rỏ thì tính chất hạt lại mờ nhạt, và ngược lại.
+Sóng điện từ có bước sóng càng ngắn, phôtôn có năng lượng càng lớn thì tính chất hạt thể hiện càng rõ, như ở hiện tượng quang điện, ở khả năng đâm xuyên, khả năng phát quang…,còn tính chất sóng càng mờ nhạt.
+Trái lại sóng điện từ có bước sóng càng dài, phôtôn ứng với nó có năng lượng càng nhỏ, thì tính chất sóng lại thể hiện rỏ hơn như ở hiện tượng giao thoa, nhiễu xạ, tán sắc, …, còn tính chất hạt thì mờ nhạt.
+Năng lượng của phôtôn ánh sáng: e = hf . Trong chân không: ɛ = (frac{hc}{lambda }) .
+Công thức Anhxtanh: hf =(frac{hc}{lambda }) = A + (frac{1}{2}m{v_{0max}}^{2}) = (frac{hc}{lambda _{0}}+W_{dmax})
+Giới hạn quang điện : λ 0 = (frac{hc}{A})
+ Công thoát của e ra khỏi kim loại :(A=frac{hc}{lambda _{0}})
v 0Max là vận tốc ban đầu của electron quang điện khi thoát khỏi catốt
f, λ là tần số, bước sóng của ánh sáng kích thích
+Số hạt photôn đập vào: (N_{lambda }=frac{pt}{varepsilon }=frac{ptlambda }{hc})
+Công suất của nguồn sáng: (P=n_{lambda }varepsilon)
(n_{lambda }) là số photon phát ra trong mỗi giây. (varepsilon) là lượng tử ánh sáng.
+Cường độ dòng quang điện bão hòa: (I_{bh}=n_{varepsilon }e) (Giả sử n= n e , với n là số electron đến được Anốt)
(n_{e}) là số quang electron bức ra khỏi catot mỗi giây = n số electron tới anot mỗi giây
e là điện tích nguyên tố.
(n_{e}) là số electron bức ra khỏi catot kim loại mỗi giây. (n_{lambda }) là số photon đập vào catot trong mỗi giây.
+Hằng số Plank: h = 6,625.10-34 J.s
+Vận tốc ánh sáng trong chân không: c = 3.10 8 m/s
+Đổi đơn vị: 1eV=1,6.10-19J. 1MeV=1,6.10-13 J.
[CONST] Number [0 ~40] ( xem các mã lệnh trên nắp của máy tính cầm tay )
Công thoát (A=frac{hc}{lambda _{0}}) ; A: J hoặc eV; 1eV =1,6.10-19 J
-Phương trình Anhxtanh:hf =(frac{hc}{lambda }) = A + (frac{1}{2}m{v_{0max}}^{2})
-Động năng cực đại:
(W_{dmax}=hc(frac{1}{lambda }-frac{1}{lambda _{0}})Leftrightarrow frac{hc}{lambda }=frac{hc}{lambda _{0}}+frac{1}{2}m{v_{0}}^{2}Rightarrow v_{0}=sqrt{frac{2hc}{m_{e}}(frac{1}{lambda }-frac{1}{lambda _{0}})})
Giới hạn quang điện của kẽm là λ o = 0,35μm. Tính công thoát của êlectron khỏi kẽm?
HD giải: Từ công thức: (lambda _{0}=frac{hc}{A}Rightarrow A=frac{hc}{lambda _{0}}=frac{6,625.10^{-34}.3.10^{8}}{0,35.10^{-6}}) =5,67857.10-19 J = 3,549eV
Đổi sang eV: Chia tiếp cho e: Bấm chia SHIFT 7 23 =
Nhận xét: Hai kết quả trên khác nhau là do thao tác cách nhập các hắng số !!!
Liên hệ giữa động năng ban đầu( vận tốc ban đầu)và hiệu điện thế hãm giữa 2 cực của A và K để triệt tiêu dòng quang điện.
. -PT Anhxtanh: hf =(frac{hc}{lambda }) = A + (frac{1}{2}m{v_{0max}}^{2})
Ta chiếu ánh sáng có bước sóng0,42μm vào K của một tbqđ. Công thoát của KL làm K là 2eV. Để triệt tiêu dòng quang điện thì phải duy trì một hiệu điện thế hãmU AK bằng bao nhiêu?
PPG: Gọi v là vận tốc của e khi đập vào Anot. Áp dụng định lí động năng:
(frac{1}{2}mv^{2}-frac{1}{2}m{v_{0}}^{2}=eU_{AK}Rightarrow frac{1}{2}mv^{2}=frac{1}{2}m{v_{0}}^{2}+eU_{AK})
(Rightarrow frac{1}{2}mv^{2}=+varepsilon -A+eU_{AK})(frac{1}{2}mv^{2}=hc(frac{1}{lambda }-frac{1}{lambda _{0}})+eU_{AK}Rightarrow v…)
PPG: Năng lượng của chùm photon rọi vào Katot sau khoảng thời gian t: W = P.t
-Số photon đập vào Katot: (n_{lambda }=frac{W}{varepsilon }=frac{P.lambda t}{hc})
-Cường độ dòng điện bão hoà : I bh = n e.e .(n e là số electron quang điện từ catot đến anot trong 1 giây).
-Hiệu suất quang điện : H = (frac{n_{e}}{n_{lambda }})
Ví dụ 1: Một ngọn đèn phát ra ánh sáng đơn sắc có λ=0,6μm sẽ phát ra bao nhiêu photon trong 10s nếu công suất đèn là P = 10W.
Gọi n là số e quang đến được Anốt ( n ≤ n e , Khi I= I bh. Thì n = n e )
Lưu ý: Nếu đề không cho rõ % e quang điện bật ra về được Anot thì lúc đó ta có thể cho n= n e = (n_{lambda })
Ví dụ 1: Cho cường độ dòng quang điện bão bào là 0,32mA. Tính số e tách ra khỏi Katot của tế bào quang điện trong thời gian 20s biết chỉ 80% số e tách ra về được Anot.
PPG: Hiệu suất lượng tử của tế bào quang điện là đại lượng được tính bằng tỉ số giữa số e quang điện bật ra khỏi Katot với số photon đập vào Katot.
H =(frac{n_{e}}{n_{lambda }}Rightarrow H=frac{frac{I_{bh}.t}{e}}{frac{Plambda t}{hc}}=frac{I_{bh}.hc}{e.P.lambda }).
Ví dụ 1: Khi chiếu 1 bức xạ điện từ có bước sóng 0,5 micromet vào bề mặt của tế bào quang điện tạo ra dòng điện bão hòa là 0,32A. Công suất bức xạ đập vào Katot là P=1,5W. tính hiệu suất của tế bào quang điện.
Áp dụng các công thức:
– Năng lượng của phôtôn : ε = hf = h(frac{c}{lambda }).
– Phương trình Anh-xtanh : ε = (A+frac{m{v_{omax}}^{2}}{2}).
PPG: Khi chiếu ánh sáng kích thích vào bề mặt KL thì e quang điện bị bật ra, tấm KL mất điện tử (-) nên tích điện (+) và có điện thế là V. Điện trường do điện thế V gây ra sinh ra 1 công cản A C = e.V ngăn cản sự bứt ra của các e tiếp theo. Nhưng ban đầu A C < Wdmax , nên e quang điện vẫn bị bứt ra. Điện tích (+) của tấm KL tăng dần, điện thế V tăng dần. Khi V =Vmax thì công lực cản có độ lớn đúng bằng Wdmax của e quang điện nên e không còn bật ra.
Bạn đang đọc nội dung bài viết Hiện Tượng Quang Điện Và Thuyết Lượng Tử Ánh Sáng trên website Sieuphampanorama.com. Hy vọng một phần nào đó những thông tin mà chúng tôi đã cung cấp là rất hữu ích với bạn. Nếu nội dung bài viết hay, ý nghĩa bạn hãy chia sẻ với bạn bè của mình và luôn theo dõi, ủng hộ chúng tôi để cập nhật những thông tin mới nhất. Chúc bạn một ngày tốt lành!