Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
BÀI 7: HIỆU ỨNG QUANG ĐIỆN VÀ NĂNG LƯỢNG CỦA PHOTON - Coggle Diagram
BÀI 7: HIỆU ỨNG QUANG ĐIỆN VÀ NĂNG LƯỢNG CỦA PHOTON
Hiệu ứng quang điện
Thí nghiệm Hertz về hiệu ứng quang điện
Bản kẽm được kết nối với 2 lá kim loại đặt trong bình điện nghiệm. Hai lá có thể khép vào hay tách ra tùy theo bản kẽm có tích điện hay không.
Ban đầu bản kẽm được tích điện âm, hai lá kim loại tách ra. Đèn hồ quang được bật được chiếu chùm tia tử ngoại đến tấm kẽm, ta thấy góc giữa 2 lá kim loại nhỏ lại. --> bản kẽm mất điện âm.
Dùng tấm thủy tinh không màu, góc giữa 2 tấm kim loại không thay đổi --> Bản kẽm không mất điện âm.
Hertz kết luận rằng khi chiếu vào bản kim loại, tia tử ngoại làm bật electron ra khỏi bản.
Hiệu ứng e bị bứt ra khỏi bề mặt kim loại khi được chiếu bởi bức xạ điện từ có bước sóng thích hợp gọi là HIỆU ỮNG QUANG ĐIỆN NGOÀI. Electron bị bật ra khỏi bề mặt kim loại gọi là Electron quang điện hay quang Electron.
Tương tự với các kim loại khác (Như Nickel, Đồng, nhôm,...)
Đèn hồ quang phát tia tử ngoại
Một tấm thủy tinh không màu với tác dụng hấp thụ tia tử ngoại.
Thí nghiệm khảo sát dòng quang điện
Mục đích: - Vẽ đường đặc trưng vôn - ampe kế của tế bào quang điện. - Khảo sát sự phụ thuộc của cường độ dòng quang điện vào cường độ chùm sáng.
Chuẩn bị:
1.Tế bào quang điện; 2.Nguồn sáng; 3.Núm xoay điều chỉnh cường độ sáng của đèn; 4.Hộp chân đế có gắn biến áp nguồn với điện áp đầu vào 220V và hiệu điện thế đầu ra tối đa 50V 5.Núm xoay để thay đổi hiệu điện thế đặt vào hai điện cực tế bào quang điện; 6.Công tắc thuận nghịch C giúp đảo chiều hiệu điện thế U; 7.Kính lọc sắc F đặt vào khe; 8.Hai đồng hồ đô điện đa năng hiên số; 9.Các dây nối.
Tiến hành thí nghiệm:
B1: Lắp đặt dụng cụ như hình. Núm xoay để ở vị trí tận cùng trái. Công tắc ở vị trí thuận
B2: Cắm phích cắm của bộ dụng cụ vào nguồn 220V để cấp điện cho mạch và đèn. Vặn núm xoay để tăng dần độ sáng đèn đến khi có dòng quang điện thì dừng lại.
B3: Vặn núm xoay để tăng dần U từ 0 và đồng thời ghi nhận các số chỉ I của microampe kế tương ứng với từng giá trị U. (Tham khảo bảng 7.1)
B4: Vặn núm xoay về tận cùng trái. Chuyển công tắc qua vị trí nghịch. Thực hiện lại B3.
B5: Tăng cường độ của chùm sáng bằng cách tiếp tục vặn núm xoay theo chiều cũ đến vị trí mới. Thực hiện lại B3 và B4.
Báo cáo + Nhận xét: Dựa vào bảng số liệu và đồ thị, I sẽ tăng đồng biến với U đến một ngưỡng thì ngừng tăng và không thay đổi.
Các định luật Quang điện.
Định luật quang điện thứ 2 về dòng quang điện bão hòa: Khi xảy ra hiệu ứng quang điện, cường độ dòng quang điện bão hòa tỉ lệ thuận với cường độ bức xạ điện từ kích thích.
Định luật quang điện thứ 3 về động năng ban đầu cực đại của quang electron: V động 0 max
Định luật quang điện thứ nhất về giới hạn quang điện: Đối với mỗi KL, hiệu ứng quang điện chỉ xảy ra khi bước sóng bức xạ điện từ kích thích nhỏ hơn hoặc bằng một giá trị Lambda 0 xác định, gọi là giới hạn quang điện của kim loại đó: λ <= λ0
Tính lượng tử của bức xạ điện từ
Giả thuyết lượng tử của Planck
Các nguyên tử / phân tử chỉ phát xạ hoặc hấp thu năng lượng theo từng lượng nhỏ, gián đoạn (gọi là lượng tử năng lượng)
Lượng tử năng lượng: ε = hf
f: tần só của bức xạ điện tử mà nguyên tử/ phân tử hấp thụ hay bức xạ
h = 6,626.10^-34 J.s: hằng số Planck
Đơn vị: electron vôn (eV), 1eV = 1,6.10^-19 J
Photon
Là các hạt ánh sáng. Tập hợp các photon chuyển động với tốc độ v = c trong chân không tạo thành ánh sáng.
Năng lượng của mỗi photon: ε = hf = hc/λ
Mang năng lượng
Giải thích các định luật quang điện
Phương trình Einstein
Hiệu ứng quang điện xảy ra khi một electron dẫn trong kim loại hấp thụ một photon của bức xạ điện từ kích thích và nhận toàn bộ năng lượng của photon đó
Năng lượng của photon
Truyền một phần năng lượng cho mạng tinh thể
Cung cấp cho electron công thoát để electron rời khỏi bề mặt kim loại
Truyền động năng ban đầu cho electron
hf = A + Wđ(max) = 1/2 m (v0^2 max)
m: khối lượng electron
Wđ max : động năng ban đầu cực đại của quang electron
Định luật quang điện thứ nhất
Electron dẫn thoát ra khỏi bề mặt kim loại cần được cung cấp một công thoát đủ lớn để thắng liên kết kim loại trong nút mạng
λ <= λ0 = hc/A
Năng lượng cung cấp bởi bức xạ điện từ kích thích cho mỗi electron không phụ thuộc vào cường độ bức xạ điện từ chiếu vào kim loại
Chỉ phụ thuộc năng lượng của mỗi photon (hoặc bước sóng) của bức xạ điện từ tương ứng
Định luật quang điện thứ hai
Khi xảy ra hiệu ứng quang điện, tại cathode, trong 1 đơn vị thời gian: số electron bật khỏi tỉ lệ thuận với số photon đập vào => tỉ lệ thuận với cường độ bức xạ điện từ kích thích
Cường độ dòng quang điện bão hòa => Giá trị này tỉ lệ thuận với cường độ bức xạ điện từ kích thích
Định luật quang điện thứ 3
Wđ(max) = 1/2 (v0 max)^2 = hc/λ - A
Động năng ban đầu cực đại của electron chỉ phụ thược vào bước sóng λ của bức xạ điện từ kích thích và công thoát A
Khi U(AK) bắt đầu âm, dòng quang điện có giá trị giảm dần.
U(AK) = -Uh, dòng quang điện tắt, Uh > 0 gọi là hiệu điện thế hãm
eUh = Wđ0 (max)
Lưỡng tính sóng hạt
Bức xạ điện từ là một chùm các photon, mỗi photon có giá trị năng lượng xác định phụ thuộc vào bước sóng bức xạ điện từ
Bức xạ điện từ vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạt
λ càng lớn tính chất sóng càng rõ thì tính chất hạt càng ít thể hiện và ngược lại