Page3
CHương: Lượng tử ánh sáng
*******
1. Hiện tượng quang điện(ngoài). Hiện tượng quang điện trong.
Hiện tượng quang điện (ngoài) Hiện tượng quang điện trong
Định nghĩa Hiện tượng ánh sáng làm bật các electron
ra khỏi bề mặt kim loại là hiện tượng
quang điện ngoài (gọi tắt là hiện tượng
quang điện). Thông thường sử dụng kim
loại kiềm.
Thông thường sử dụng ánh sáng có
bước sóng nhỏ hơn tia tím
Hiện tượng tạo thành các electron dẫn và lỗ
trống trong một số chất bán dẫn do tác dụng của
bức xạ thích hợp. Các chất này được gọi là chất
quang dẫn
Thông thường sử dụng ánh sáng trong vùng
nhìn thấy là được (có thể sử dụng ánh sáng bước
sóng nhỏ hơn vùng này cũng được)
Điều kiện xảy
ra (Định luật
giới hạn
quang điện)
Ánh sáng kích thích (ánh sáng chiếu vào) phải có bước sóng λ
kt
nhỏ hơn giới hạn quang điện
λ
0
của kim loại ( hay giới hạn quang dẫn λ
0
của bán dẫn )

và dẫn điện tốt khi bị chiếu ánh sáng thích hợp.
+Bảng giá trị giới hạn quang điện
Chất kim loại
λ
o
(µm)
Chất kim loại
λ
o
(µm)
Chất bán
dẫn
λ
o
(µm)
Bạc 0,26 Natri 0,50 Ge 1,88
Đồng 0,30 Kali 0,55 Si 1,11
Kẽm 0,35 Xesi 0,66 PbS 4,14
Nhôm 0,36 Canxi 0,75 CdS 0,90
2. Thuyết lượng tử ánh sáng + lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng
a) Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôton.
b) Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các phôton đều giống nhau, mỗi phôton mang năng lượng bằng:
ε = hf = hc/λ ( lượng tử ánh sáng)
c) Phôton chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động dọc theo các tia sáng, không có phôton đứng yên. Phôton
bay với tốc độ ánh sáng ( trong chân không tốc độ phôton = 3.10
8

m/s). Chú ý: tốc độ ánh sáng của cùng một
bức xạ trong các môi trường khác nhau thì khác nhau còn tần số thì không đổi
d) Mỗi lần một nguyên tử hay phân tử phát xạ hoặc hấp thụ ánh sáng thì chúng phát ra hay hấp thụ một

s)
4. Mẫu nguyên tử Bo: ( Chỉ đúng khi áp dụng với mẫu nguyên tử Hidro )
a) Tiên đề 1 về trạng thái dừng: Nguyên tử chỉ tồn tại trong một số trạng thái có năng lượng xác định, gọi là
các trạng thái dừng. Khi ở các trạng thái dừng thì nguyên tử không bức xạ. Trạng thái dừng có mức năng lượng
thấp nhât gọi là trạng thái cơ bản, các trạng thái dừng có mức năng lượng cao hơn gọi là trạng thái kích thích.
Trong các trạng thái dừng của nguyên tử, electron chỉ chuyển động quanh hạt nhân trên những quỹ đạo có
bán kính hoàn toàn xác định gọi là quỹ đạo dừng.
→ Chú ý: * Các trạng thái kích thích có năng lượng càng cao thì ứng với bán kính quỹ đạo của electro càng
lớn và trạng thái đó càng kém bền vững. Bán kính quỹ đạo thứ n : r
n
= n
2
.r
0
(r
0
= 5,3.10
-11
(m) : bán kính Bo
(lúc electron ở quỹ đạo K (n = 1)) * Vận tốc của electron ở quỹ đạo n là:
2
n
kq
v
mr
ε
=

=-
2
13,6
1
-
2
13,6
2
-
2
13,6
3
-
2
13,6
4
-
2
13,6
5
-
2
13,6
6
-
b) Tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử.
Khi nguyên phát ra một phôton thì nó chuyển từ trạng thái dừng có
mức năng lượng cao (E
n
) về trạng thái dừng có mức năng lượng thấp

K
, E
L
, E
M
, .
Khi đó electron chuyển động trên các quỹ đạo dừng K, L, M,

2
hấp thụ

bức xạ
hf
mn
E
n
E
m
hf
nm
Page3
-Khi electron chuyển từ mức năng lượng cao (E
cao
) xuống mức năng

5. Sơ lược về Laze.
a) Laze là một nguồn sáng phát ra một chùm sáng cường độ lớn dựa trên việc ứng dụng hiện tượng phát xạ
cảm ứng
b) Đặc điểm: Có tính đơn sắc, tính định hướng (là chùm sáng song song), tính kết hợp rất cao (cùng tần số,
cùng pha) và cường độ lớn. Hiệu suất của tia laze nhỏ hơn 1
c) Nguyên lý hoạt động: dựa trên hiện tượng phát xạ cảm ứng ( kiến thức nâng cao: ngoài ra còn có ứng dụng
của tạo ra sự đảo lộn mật độ và buồng cộng hưởng) .
d) Cấu tạo của laze: laze rubi (hồng ngọc) phát ánh sáng đỏ có cường độ tới 10
6
W/cm
2
.
laze khí, laze rắn, laze bán dẫn( dùng làm bút chỉ bảng).
e) Ứng dụng: _Y học: làm dao mổ phẫu thuật, sử dụng tác dụng nhiệt chữa bệnh ngoài da.
_ Thông tin liên lạc: liên lạc vô tuyến, liên lạc vệ tinh, điều khiển tàu vũ trụ truyền hình cáp
quang
_ Công nghiệp: khoan, cắt, tôi…kim loại, vật liệu composit một cách chính xác.
_ Trắc địa: đo khoảng cách, tam giác đạc, ngắm đường thẳng.
_ Dùng làm mắt đọc đĩa CD, trong bút chỉ bảng, bản đồ
BÀI TOÁN 1. CÔNG THỨC LIÊN QUAN HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN. LIÊN QUAN ĐẾN
TẾ BÀO QUANG ĐIỆN
Lý thuyết: Chiếu anh sáng thích hợp vào Katot tế bào quang điện, làm bật ra electron.
1. NĂNG LƯỢNG PHÔTÔN:
hc
hf
ε
λ
= =
( J ) h = 6,625 .10
-34

I
t t
= =
( n: số hạt electron bật ra khỏi Katôt )

3
Page3
6. NĂNG LƯỢNG NGUỒN SÁNG:
0 0 0
hc
E N N hf N
ε
λ
= = =

7. CÔNG SUẤT CỦA NGUỒN PHÁT:
0 0
0
N hf N hc
E
P N
t t t t
ε
λ
= = = =
(N
0
: số phôtôn nguồn phát ra )
8. HIỆU SUẤT CỦA HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN:
LT

d katot h
hc hc hc
W eU
λ λ λ
= + = +
T.h.2: Nếu hiệu điện thế giữa Anot và Katot = U
AK
> 0, thì sẽ xuất hiện dòng quang điện chuyển động
nhanh dần đều từ Katot về Anot.

( )
( ) ( )
0 0
.
d katot d anot AK
hc hc hc
W W eU
λ λ λ
= + = + −

BÀI TOÁN 2 . BÀI TOÁN QUANG PHỔ CỦA HIDRO.
8.1. Áp dụng hai tiên đề của Bo, ta chú ý đến các hệ thức: Khi nguyên tử chuyển từ quỹ đạo m sang quỹ
đạo n thì:
mn mn m n
mn
hc
hf E E
ε
λ
= = = −

ma
+ f
an
,
1 1 1
mn ma an
λ λ λ
= +

làm giống như cộng vector
8.2. Bán kính quỹ đạo dừng thứ n của electron trong nguyên tử Hidro:
r
n
= n
2
r
0

Với r
0
=5,3.10
-11
m là bán kính Bo (ở quỹ đạo K)
8.3. * Năng lượng electron trong nguyên tử hiđrô:
2
13,6
( )
n
E eV
n