Bài 59 + 60 : HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN
CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN
THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG
I / MỤC TIÊU :
Hiểu và nhớ được các khái niệm : hiện tượng quang điện, êlectron quang
điện, dòng quang điện, giới hạn quang điện, dòng quang điện bão hòa, hiệu
điện thế hãm.
Hiểu được nội dung và nhận xét kết quả TN khảo sát định lượng hiện tượng
quang điện.
Hiểu và phát biểu được các định luật quang điện.
Nắm chắc nội dung thuyết lượng tử ánh sáng và vận dụng để giải thích các
định luật quang điện.
Nắm được công thức Anh-xtanh để giải bài tập về hiện tượng quang điện.
II / CHUẨN BỊ :
1 / Giáo viên :
Vẽ trên giấy khổ lớn các Hình 59.2 và 59.3 SGK.
2 / Học sinh :
Ôn lại các kiến thức về công của lực điện trường, định lí động năng,
khái niệm cường độ dòng điện bão hòa (SGK Vật lí 11).
III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC :
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
Hoạt động 1 :
HS : Học sinh quan sát thí nghiệm.
HS : Hồ quang điện.
GV : Giáo viên hướng dẫn học sinh
làm thí nghiệm 59.1
GV : Hãy kể tên mot số nguồn phát ra
tia tử ngoại ?
GV : Hai lá của điện nghiệm khép lại
chứng tỏ điều gì ?
GV : Nếu tấm kẽm mang điện dương
thì hiện tượng trên có xảy ra không ?
GV : Nếu chắn chùm tia hồ quang bằng
tấm thủy tinh không màuthì hai lá của
điện nghiệm như thế nào ?
GV : Hiện tượng quang điện là gì ?
GV : Electron quang điện là gì ?
GV : Tại sao dòng điện xuất hiện trong
mạch là dòng quang điện ?
GV :
0
có tên gọi là gì ?
GV : Khi U
AK
= 0 thì dòng quang điện
có xuất hiện trong mạch không ?
GV : Khi U
AK
= U
h
thì dòng quang
điện có xuất hiện trong mạch không ?
GV : U
h
có tên gọi là gì ?
GV : Giữ nguyên bước sóng , nhưng
Hoạt động 7 :
HS : Học sinh xem SGK trang 254
HS : Học sinh xem SGK trang 255
đầu cực đại của các electron quang điện
?
GV : Giới thiệu định luật thứ nhất ?
GV : Định luật này được rút ra từ kết
quả TN nào ?
GV : Yêu cầu HS xem bảng giới hạn
quang điện của một số kim loại ?
GV : Nêu nhận xét về trị số của
o
đối
với các kim loại khác nhau ?
GV : Nếu trong TN Héc không dùng
tấm kẽm mà dùng tấm kali hoặc xesi thì
các kết quả thu được có điều gì khác ?
GV : Giới thiệu định luật thứ hai ?
GV : Định luật này được rút ra từ kết
quả TN nào ?
GV : Cường độ của chùm sáng là gì ?
GV : Giới thiệu định luật thứ ba ?
GV : ĐL này rút ra từ kết quả TN nào ?
GV : Thuyết điện từ về ánh sáng không
giải thích được gì ?
(GV gợi ý HS chú ý đến đặc tuyến vôn
catôt trong một đơn vị thời gian tỉ lệ
thuận với số phôtôn đến đập vào mặt
catôt trong thời gian đó. Số phôtôn này
tỉ lệ với cường độ của chùm sáng tới.
Mặt khác cường độ của dòng quang điện
bão hòa lại tỉ lệ thuận với số êlectron
quang điện bật ra khỏi catôt trong một
đơn vị thời gian. Từ đó suy ra, cường độ
của dòng quang điện bão hòa tỉ lệ thuận
với cường độ của chùm sáng chiếu vào
catôt
sáng của Einstein ?
GV : Hãy tính năng lượng của phôtôn
ứng với ánh sáng đỏ ? Nêu nhận xét ?
GV : Hướng dẫn học sinh thiết lập
phương trình Einstein ?
GV : Hướng dẫn học sinh dựa vào
phương trình Einstein để chứng định
luật 1 ? GV : Hướng dẫn học sinh dựa vào
phương trình Einstein để chứng định
luật 2 ? IV / NỘI DUNG :
1. Hiện tượng quang điện
a) Chiếu tia tử ngoại vào một tấm kẽm ban đầu tích điện âm tấm kẽm bị mất điện
Đối với mỗi ánh sáng thích hợp (có ≤
o
) cường độ dòng quang điện bão
hòa tỉ lệ thuận với cường độ của chùm sáng kích thích
c) Định luật quang điện thứ ba
Động năng ban đầu cực đại của êlectron quang điện không phụ thuộc
cường độ của chùm sáng kích thích, mà chỉ phụ thuộc bước sóng ánh sáng kích
thích và bản chất của kim loại.
4. Thuyết lượng tử ánh sáng
“Chùm ánh sáng là một chùm hạt, mỗi hạt gọi là một phôtôn (hay lượng tử
ánh sáng). Phôtôn có vận tốc của ánh sáng, có một động lượng xác định và mang
một năng lượng xác định =
c
hf h
. chỉ phụ thuộc tần số
f
của ánh sáng, mà
không phụ thuộc khoảng cách từ nó đến nguồn sáng.
Cường độ chùm sáng tỉ lệ với số phôtôn phát ra trong một đơn vị thời gian.
5. Giải thích các định luật quang điện
a) Hiện tượng quang điện là sự va chạm giữa phôtôn với êlectron trong kim
loại. Trong va chạm đó, phôtôn bị êlectron quang điện hấp thụ hoàn toàn, và
nhường toàn bộ năng lượng = h
f
của nó cho êlectron. Đối với các êlectron nằm
ngay trên bề mặt kim loại, thì năng lượng này được dùng vào hai việc :
- Cung cấp cho êlectron một công A, gọi là công thoát, để nó thắng được
lực liên kết với mạng tinh thể và thoát ra ngoài mặt kim loại;
- Truyền cho êlectron đó một động năng ban đầu cực đại
- Định luật thứ hai. Với các chùm sáng có khả năng gây ra hiện tượng
quang điện, thì số êlectron quang điện bị bật ra khỏi mặt catôt trong một đơn vị
thời gian tỉ lệ thuận với số phôtôn đến đập vào mặt catôt trong thời gian đó. Số
phôtôn này tỉ lệ với cường độ của chùm sáng tới. Mặt khác cường độ của dòng
quang điện bão hòa lại tỉ lệ thuận với số êlectron quang điện bật ra khỏi catôt trong
một đơn vị thời gian. Từ đó suy ra, cường độ của dòng quang điện bão hòa tỉ lệ
thuận với cường độ của chùm sáng chiếu vào catôt
V / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ :
Trả lời câu hỏi 1, 2, 3, 3, 4, 5, 6, 7 và làm bài tập 1, 2, 3
Xem bài 62