Lý thuyết Hiện tượng quang điện thuyết lượng tử ánh sáng (hay, chi tiết nhất)

---

---

Bài viết Lý thuyết Hiện tượng quang điện thuyết lượng tử ánh sáng với phương pháp giải chi tiết giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Lý thuyết Hiện tượng quang điện thuyết lượng tử ánh sáng.

Lý thuyết Hiện tượng quang điện thuyết lượng tử ánh sáng

Bài giảng: Bài 30: Hiện tượng quang điện. Thuyết lượng tử ánh sáng - Cô Phan Thanh Nga (Giáo viên VietJack)

I) Hiện tượng quang điện.

     - Thí nghiệm chiếu ánh sáng từ hồ quang tới một tấm kẽm tích điện âm đang được nối với tĩnh điện kế.

     - Kết quả: góc lệch của tĩnh điện kế giảm, chứng tỏ miếng kẽm đã bị mất bớt electron.

     - Khái niệm: Hiện tượng ánh sáng làm bật electron ra khỏi bề mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện ngoài.

II) Các định luật quang điện:

     - Định luật quang điện thứ nhất (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 𝜆 nhỏ hơn hoặc bằng bước sóng λ₀. λ₀ được gọi là giới hạn quang điện của kim loại đó.

     λ ≤ λ₀

     - Định luật quang điện thứ hai (định luật về cường độ dòng quang điện bão hòa)

     Đối với mỗi ánh sáng thích hợp (λ ≤ λ₀) cường độ dòng quang điện bão hòa tỷ lệ thuận với cường độ của chùm 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 chùm sáng kích thích mà chỉ phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng kích thích và bản chất kim loại.

III) Thuyết lượng tử ánh sáng.

     - Giả thuyết lượng tử năng lượng của Plăng.

     Năng lượng mà mỗi lần một nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định, gọi là lượng tử năng lượng. KH là ε, có giá trị bằng: ε=hf

     Trong đó f là tần số của ánh sáng bị hấp thụ hay phát xạ.

     h là hằng số Plăng h = 6,625.10^-34(J.s)

     - Thuyết lượng tử ánh sáng:

         +) Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn. Cường độ chùm sáng tỷ lệ với số phôtôn phát ra trong 1 giây

         +) Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các phôtôn đều giống nhau và mang năng lượng ε = hf.

         +) Trong chân không phôtôn bay với tốc độ c = 3.10⁸(m/s) dọc theo các tia sáng. Phôtôn không bao giờ đứng yên

         +) Mỗi lần nguyên tử hấp thụ hay phát xạ ánh sáng thì chúng hấp thụ hay phát xạ một phôtôn.

     - Giải thích các định luật quang điện

         +) Công thức Anh-xtanh về hiện tượng quang điện.

     Trong hiện tượng quan điện, phô tôn truyền toàn bộ năng lượng ε cho electron. Năng lượng này dùng để: Cung cấp năng lượng để electron thắng lực liên kết để bứt ra gọi là công thoát A

     Truyền cho electrton một động năng ban đầu W_đ.

     Truyền một phần năng lượng H cho mạng tinh thể.

     Khi electron ở ngay trên bề mặt thì H = 0 khi đó bảo toàn năng lượng ta có:

         +) Giải thích các định luật quang điện.

     Định luật quang điện thứ nhất:

     Theo (1) ta có:

     Định luật quang điện thứ hai:

     Cường độ dòng quang điện bão hòa I_bh ~ số electron bật ra n_e ~ số phôtôn chiều tới n_p ~ cường độ chùm sáng.

     Định luật quang điện thứ ba:

     Theo (1) ta có:

IV) Lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng:

     - Có nhiều hiện tượng chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng như: nhiễu xạ, giao thoa, tán sắc,...

     - Cũng có nhiều hiện tượng chứng tỏ ánh sáng có tích chất hạt như: hiện tượng quang điện, khả năng đâm xuyên, tác dụng phát quang,...

     → Ánh sáng vừa có tính chất sóng vừa có tính chạt hạt hay ánh sáng có lưỡng tính sóng hạt

V) Bài tập bổ sung

Bài 1: Hiện tượng quang điện là hiện tượng êlectron bị bứt ra khỏi bề mặt tấm kim loại:

A. Khi tấm kim loại bị nung nóng.

B. Nhiễm điện do tiếp xúc với một vật nhiễm điện khác.

C. Do bất kì nguyên nhân nào.

D. Khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào nó.

Bài 2: Công thoát êlectron của kim loại phụ thuộc vào:

A. Bước sóng của ánh sáng kích thích và bản chất của kim loại

B. Bản chất của kim loại

C. Cường độ của chùm sáng kích thích

D. Bước sóng của ánh sáng kích thích

Bài 3: Tìm phát biểu sai khi nói về thuyết lượng tử ánh sáng:

A. Nguyên tử hay phân tử vật chất không hấp thụ hay bức xạ ánh sáng một cách liên tục mà thành từng phần riêng biệt, đứt quãng.

B. Ánh sáng được tạo bởi các hạt gọi là phôtôn.

C. Năng lượng của các phôtôn ánh sáng là như nhau, không phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng.

D. Khi ánh sáng truyền đi, các lượng tử ánh sáng không thay đổi và không phụ thuộc vào khoảng cách tới nguồn sáng.

Bài 4: Một nguồn phát ra ánh sáng đơn sắc bước sóng λ = 0,50 μm. Số photon mà nguồn phát ra trong 1 phút là N = 2,5.10¹⁸. Công suất phát xạ của nguồn là:

A. 16,6 mW       

B. 8,9 mW

C. 5,72 mW       

D. 0,28 mW

Bài 5: Công thoát êlectron của một kim loại 2 eV. Trong số bốn bức xạ sau đây, bức xạ không gây ra được hiện tượng quang điện khi chiếu vào tấm kim loại nói trên có

A. Bước sóng 450 nm

B. Bước sóng 350 nm

C. Tần số 6,5.10¹⁴ Hz

D. Tần số 4,8.10¹⁴ Hz

Bài 6: Lần lượt chiếu ánh sáng màu tím có bước sóng 0,39µm và ánh sáng màu lam có bước sóng vào một mẫu kim loại có công thoát là 2,48eV. Ánh sáng nào có thể gây ra hiện tượng quang điện?

A. Chỉ có màu lam.

B. Cả hai đều không.

C. Cả màu tím và màu lam

D. Chỉ có màu tím

Bài 7: Chiếu một bức xạ có bước sóng 0,48 µm lên một tấm kim loại có công thoát là 2,4.10^-19J. Dùng màn chắn tách ra một chùm hẹp các electron quang điện và cho chúng đi vào không gian có điện trường đều, theo hướng vectơ cường độ điện trường. Biết cường độ điện trường có giá trị 1000V/m. Quãng đường tối đa mà electron chuyển động được theo chiều vectơ cường độ điện trường là:

A. 0,83cm     

B. 1,53cm

C. 0,37cm     

D. 0,109cm

Bài 8: Giới hạn quang điện của canxi là λ₀ = 0,45µm. Tìm công thoát electron ra khỏi bề mặt canxi:

A. 3,12.10^-19 J.     

B. 4,5.10^-19 J.

C. 4,42.10^-19 J.     

D. 5,51.10^-19 J

Bài 9: Chiếu ánh sáng có bước sóng 0,3 µm vào một chất thì chất đó phát quang ánh sáng có bước sóng 0,5 µm. Cho rằng công suất của ánh sáng phát quang chỉ bằng 0,01 công suất của chùm sáng kích thích. Để có một phôtôn ánh sáng phát quang phát ra thì số phôtôn ánh sáng kích thích chiếu vào là:

A. 600.     

B. 60.

C. 25.      

D. 133.

Bài 10: Chiếu một chùm bức xạ có bước sóng λ vào bề mặt một tấm nhôm có giới hạn quang điện 0,36µm. Hiện tượng quang điện không xảy ra nếu λ bằng:

A. 0,24 µm.     

B. 0,42 µm.

C. 0,30 µm.     

D. 0,28 µm

Xem thêm các bài Lý thuyết Vật Lí lớp 12 hay khác:

• Lý thuyết Hiện tượng quang điện trong
• Lý thuyết Hiện tượng quang - Phát quang
• Lý thuyết Mẫu nguyên tử Bo
• Lý thuyết Sơ lược về Laze

---

---

---