[Vật Lí 12] Các vấn đề lý thuyết phần lượng tử ánh sáng.

T

thinhtran91

[TẶNG BẠN] TRỌN BỘ Bí kíp học tốt 08 môn
Chắc suất Đại học top - Giữ chỗ ngay!!

ĐĂNG BÀI NGAY để cùng trao đổi với các thành viên siêu nhiệt tình & dễ thương trên diễn đàn.

Tóm tắt, hệ thống và giải thích các vấn đề lý thuyết của phần lượng tử ánh sáng​

***********************

I> Hiện tượng quang điện – tế bào quang điện:

a>Hiện tượng quang điện:

-Là hiện tượng electron bị bật ra khỏi kim loại khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào.
-Mỗi kim loại ứng với 1 lamda 0, gọi là giới hạn quang điện.
- Ánh sáng thích hợp là ánh sáng có bước sóng < giới hạn quang điện .
-Các e bị bật ra gọi là e quang điện

b>Tế bào quang điện:

Các bạn vui lòng tham khảo hình vẽ ở sách giáo khoa.
Sau đây là 1 số điểm cần chú ý về tế bào quang điện:
-Ánh sáng chiếu vào catot của tế bào quang điện có bước sóng < giới hạn quang điện (tức lamda 0).
- Hiệu điện thế giữa A và K là UAK.
- Điện kế G đo cường độ dòng quang điện.
* Cường độ dòng quang điện phụ thuộc vào Uak.

Có 3 điểm cần chú ý ở phần này , đó là :

1.Khi UAK < hoặc = Uhãm thì dòng quang điện triệt tiêu (có giá trị =0). Uh được gọi là hiệu điện thế hãm.
2.Khi UAK =0 thì dòng quang điện vẫn có giá trị khác 0.
3.khi Uak > hoặc = U1(xác định) thì dòng quang điện có giá trị bão hòa goi là Ibh.
Đồ thị các bạn vui lòng tham khảo sách giáo khoa.

-----------------------------
Giải thích và một số điểm cần lưu ý:
1.Dùng thuyết sóng điện từ không thể giải thích được hiện tượng quang điện.
2.U hãm không bao giờ có giá trị âm, thực chất trên đồ thị tồn tại –Uh chỉ là để diễn tả tác dụng của Uh là cản trở các electron quang điện.
3.giải thích về các điểm lưu ý ở tế bào quang điện:
• khi[TEX] Uak \leq Uh,[/TEX] dễ dàng nhận thấy lực điện đóng vai trò là lực hãm (có chiều ngược chiều dịch chuyển của e) ngăn cản hoàn toàn các e đến Anot, nên ko thể tạo thành mạch kín, từ đó không có dòng quang điện.
• Tại vì sao khi [TEX]Uak = 0[/TEX] vẫn xuất hiện dòng quang điện? Các ánh sáng dùng để chiếu vào katot thường là các ánh sáng có bước sóng ngắn , tức là những ánh sáng có mức năng lượng lớn, khi các ánh sáng này bắn phá vào katot, các e được tách ra khỏi katot, và bay ra mọi hướng với 1 động năng rất lớn, trong số các e này, có 1 số e với động năng ban đầu cực đại thắng được lực cản của điện trường và bay về Anot, tạo thành mạch kín , gây ra dòng quang điện. Dĩ nhiên, trong trường hợp này, Iqđ thường mang giá trị nhỏ. Vấn đề vì sao lại có động năng, sẽ được đề cập kĩ hơn trong thuyết Einstein ở phần sau.
(được biết đến với công thức: [TEX]W_d_{max}= eUham[/TEX])
• Khi [TEX]Uak \geq U1[/TEX] thì lúc này ở katot có bao nhiêu e bị bắn ra thì bay toàn bộ về Anot, lúc này cường độ dòng điện là không thay đổi. (lúc này nếu thay đổi cường độ chùm sáng chiếu vào katot thì giá trị của dòng bão hòa ko biến thiên, mà chỉ là giá trị bão hòa thay đổi đến 1 giới hạn mới, tức là 1 giá trị bão hòa mới)
• Dòng điện trong tế bào quang điện dịch chuyển từ A đến K (do dòng điện dịch chuyển theo chiều ngược chiều với chiều dịch chuyển của các hạt mang điện).
4. Hiện tượng quang điện xảy ra trên bề mặt kim loại còn được gọi là hiện tượng quang điện ngoài.
5. Do trong thí nghiệm quang điện, khi dùng thủy tinh chắn tia sáng thì thấy 2 lá kẽm ko bị cụp lại nữa, nên có ý kiến cho rằng, tia hồng ngoại và ánh ság khả kiến không có khả năng gây ra hiện tượng quang điện, đây là 1 nhận định sai lầm.
 
Last edited by a moderator:
T

thinhtran91

II> Thuyết lượng tử - Công thức Einstein về hiện tượng quang điện:

a> Thuyết lượng tử: (giả thuyết của Planck)
- Lượng năng lượng mà mỗi lần nguyên tử hay phân tử hấp thụ hoặc phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định. Kí hiệu là E(E kiểu hoa, mà tớ type kiểu đó ko đc), gọi là lượng tử năng lượng hay lượng tử ánh sáng.

[TEX]E = hf = \frac{hc}{lamda}[/TEX] (với h là hằng số Planck ).

b> Thuyết lượng tử ánh sáng của Einstein:
Phần này sách giáo khoa viết rất … dài dòng. Mình xin phép hệ thống lại ở sách giáo khoa cơ bản và nâng cao trong 5 điểm chính sau:
1> Chùm ánh sáng là chùm các phôton hay các ánh sáng được tạo thành từ các photon.
2> Với mọi ánh sáng có tần số f thì mọi photon đều như nhau và đều mang 1 năng lượng như nhau. (tức không phụ thuộc vào khoảng cách giữa nó với nguồn sáng và không phụ thuộc nguồn sáng đứng yên hay chuyển động).
3> Cường độ chùm sáng tỉ lệ thuận với số phôton phát ra trong 1s
4> Trong chân không , phôton bay với vận tốc bằng vận tốc ánh sáng.
5> Phân tử, nguyên tử phát xạ hay hấp thụ ánh sáng, nghĩa là chúng phát xạ hay hấp thụ phôton.
Giải thích và các điểm cần lưu ý:
- Phôton chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động, không bao giờ có phôton đứng yên.
- Có ý kiến cho rằng, phôton từ 1 nguồn sáng chuyển động bắn ta có năng lượng lớn hơn phôton từ một nguồn sáng đứng yên bắn ra là hoàn toàn sai.

c>Công thức Einstein về hiện tượng quang điện:
Khi phôton bị hấp thụ, thì truyền toàn bộ năng lượng cho 1 e. Năng lượng này được dùng vào 3 việc:
*cung cấp cho e 1 công thoát để thắng lực liên kết với mạng tinh thể và thoát ra ngoài bề mặt kim loại.
* truyền cho e đó 1 động năng ban đầu.
*Truyền 1 phần năng lượng cho mạng tinh thể.

Sự phân chia này được thể hiện trong công thức sau:
[TEX]E= hf= \frac{hc}{lamda} = A + W_o + W mang[/TEX]

Giải thích và các điểm cần lưu ý:

- Nếu e nằm ở bề mặt kim loại thì lúc này năng lượng e ko truyền bất kì 1 phần nào cho mạng tinh thể, lúc này Wđo có giá trị cực đại. (E= hf= hc/lamda = A + Wđomax)
 
Last edited by a moderator:
T

thinhtran91

III> Ba định luật quang điện:

1> Định luật 1(hay định luật về giới hạn quang điện):
-Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi as kích thích chiếu vào kim loại có bước sóng < giới hạn quag điện.
Lưu ý:các kim loại khác nhau thì có lamda0 khác nhau, trừ kim loại kiềm và 1 vài kim loại kiềm thổ thì lamđa 0 nằm trong vùng ánh sáng nhìn thấy, còn các kim loại bình thường đều có ánh sáng nằm trong miền tử ngoại.

2> Định luật 2(hay định luật về dòng quang điện bão hòa):
-Đối với ánh sáng thích hợp, thì cường độ dòng quang điện tỉ lệ thuận với cư- ờng độ chùm sáng.
Lưu ý: định luật này được ứng dụng để đo cường độ dòng điện rồi suy ra cường độ chùm sáng.

3>Định luật 3(hay định luật về động năng ban đầu của e quang điện)
- Động năng ban đầu của e không phụ thuộc vào cường độ chùm sáng, nhưng phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng kích thích và bản chất kim loại dùng làm catot.

Phần 4 và phần 5 bao gồm các điểm về thuyết BO và quang phổ của Hiđro mình sẽ post trong dịp nghỉ tết.
Cám ơn các bạn đã đọc, có gì thiếu sót mong các bạn bổ sung, hoặc các thắc mong các bạn post lên, mình hy vọng topic này sẽ là một điểm lý tưởng để mọi người bàn luận kỹ hơn về lý thuyết của chương này.
Về bài tập của chương này, theo mình có thể chia trong 6 chủ đề chính, trong dịp nghỉ tết mình sẽ post từng dạng và cách giải tổng quát cho mỗi dạng.
 
Last edited by a moderator:
J

jun11791

uhm, cảm ơn rất n` về bài viết này và về sự nhiệt tình của bạn! ^-^

Bổ sung nhé:

- Phần thuyết lượng tử ánh sáng của Einstein:

6. Nguyên tử, phân tử ko hấp thu ánh sáng liên tục mà hấp thụ 1 cách đứt quãng, mỗi lần hấp thụ 1 lượng tử năng lượng (lượng tử ánh sáng)

7.Photon có :
+ năng lượng khác nhau ứng với các đơn sắc khác nhau
+ vận tốc khác nhau trg các môi trg` khác nhau

- Phần định luật 3
Năng lượng ban đầu của e quang điện tỷ lệ nghịch với công thoát và bước sóng của a's' kích thích
 
T

tnttnttnt

Có một vấn đề lí thuyết như sau
Một khối chất có khối lượng m, phát xạ ra một hạt photon. Hỏi khối lượng của khối chất có gì thay đổi. Giảm đi hay tăng lên? Và tăng giảm một lượng là bao nhiêu?
 
Z

zomanticgirl

mọi người ơi! có bài nè nè:( zomantic chả làm đc ! giúp với!
Chiếu 1 bức xạ có lamđa =0,4micromet vào catot của Tế bào quang điện.CHo công thoát của e của catot = 2eV. Đặt giữa A và K của TBQĐ 1 HĐT U(AK)=5V.Tính động năng cực đại và vận tốc cực đại của e khi tới anot?
 
H

hocmai.vatli

Trả lời em.

mọi người ơi! có bài nè nè:( zomantic chả làm đc ! giúp với!
Chiếu 1 bức xạ có lamđa =0,4micromet vào catot của Tế bào quang điện.CHo công thoát của e của catot = 2eV. Đặt giữa A và K của TBQĐ 1 HĐT U(AK)=5V.Tính động năng cực đại và vận tốc cực đại của e khi tới anot?

Bài này em sử dụng công thức nhé:
[TEX]\frac{{hc}}{\lambda } = A + {\rm{W}}_d [/TEX]
Và: [TEX]\rm{W}_d = \frac{{m\upsilon _{0\max }^2 }}{2}\[/TEX]
Em thay số vào, với: λ = 0,4 μm, A = 2 eV, [TEX]U_{AK} = 5 V[/TEX], [TEX]h = 6,625.10^{-34} J/s[/TEX], [TEX]c = 3.10^{8} m/s[/TEX],
 
V

vuthinhung92

Mọi người ơi giải giúp mình bài này vs
Động năng ban đầu cực đại của các e quang điện khi bứt khỏi catốt của 1 tế bào quang điện là 2 eV.Biết vận tốc cực đại của các e quang điện khi tới anót là 3.10^6 m/s,tính hiệu điện thế giữa anốt vs catốt
A.-23,6V B.+49,2V C.-49,2V D.+23,6V
 
L

linhdangvan

Bài này em sử dụng công thức nhé:
[TEX]\frac{{hc}}{\lambda } = A + {\rm{W}}_d [/TEX]
Và: [TEX]\rm{W}_d = \frac{{m\upsilon _{0\max }^2 }}{2}\[/TEX]
Em thay số vào, với: λ = 0,4 μm, A = 2 eV, [TEX]U_{AK} = 5 V[/TEX], [TEX]h = 6,625.10^{-34} J/s[/TEX], [TEX]c = 3.10^{8} m/s[/TEX],
bài này hocmai.vatly giải có vấn đề nè!
em xin sửa lại!


[TEX]\frac{{hc}}{\lambda } = A + {\rm{W}}_d_0 [/TEX]
[TEX]>>>>>>>W_d_0=1,76875.10^{-19}J[/TEX]
áp dụng định luật bảo toàn động năng ta có
[TEX] A_c=W_d-W_d_0>>>> W_d=A_c+W_d_0=|e|.U_{AK}+W_d=1,76875.10^{-19}+1,6.10^{-19}.5[/TEX](chú ý:, [TEX]A_c[/TEX] là công cản của dòng điện, dc tính = công thức [TEX]A_c=|e|.U_{AK}[/TEX], khác hoàn toàn với công thoát A)
từ đó[TEX] >>>>>>>>>>W_d=9,76875.10^{-19}J>>>>>v_{max}=1,465.10^6 m/s[/TEX] (xấp xỉ)
-----------------------------------------------------------
bài của nguyenthinhung92
Mọi người ơi giải giúp mình bài này vs
Động năng ban đầu cực đại của các e quang điện khi bứt khỏi catốt của 1 tế bào quang điện là 2 eV.Biết vận tốc cực đại của các e quang điện khi tới anót là 3.10^6 m/s,tính hiệu điện thế giữa anốt vs catốt
A.-23,6V B.+49,2V C.-49,2V D.+23,6V
em làm nguợc lại như trên anh làm, suy ra độ biến thiên động năng chính là công cản của dòng điện gây ra (với công cản của dòng điên [TEX]A_c=|e|.U_{AK}[/TEX] )
[TEX]>>>>>>>>U=23,6V[/TEX]
 
Top Bottom