Ch ơng: Lợng tử ánh sáng.
I. Hệ thống kiến thức trong ch ơng:
1. Hiện tợng quang điện: (ngoài) Khi chiếu một chùm ánh sáng có bớc sóng thích hợp vào
một tấm kim loại thì làm cho các electron ở mặt kim loại bị bứt ra, đó là hiện tợng quang điện
(ngoài).
* Hiện tợng quang điện trong: là hiện tợng êléctron liên kết đợc giải phóng thành
êléctron dẫn trong chất bán dẫn khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào.
+ Giống nhau: đều có sự giải phóng êléctron khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào.
+ Khác nhau: hiện tợng quang điện ngoài: êléctron ra khỏi khối chất, năng lợng giải phóng
êléctron lớn; hiện tợng quang điện trong: êléctron vẫn ở trong khối chất, năng lợng giải phóng
êléctron nhỏ, có thể chỉ cần tia hồng ngoại.
2. Các định luật quang điện:
a. Định luật 1: Hiện tợng quang điện chỉ xảy ra khi ánh sáng kích thích chiếu vào kim loại
có bớc sóng nhỏ hơn, hoặc bằng bớc sóng
0
.
0
đợc gọi là giới hạn quang điện của kim loại:

0
.
b. Định luật 2: Đối với mỗi ánh sáng thích hợp (
0
) cờng độ dòng quang điện bão hoà tỉ
lệ thuận với cờng độ chùm sáng kích thích.
c. Định luật 3: Động năng ban đầu cực đại của các electron quang điện không phụ thuộc c-
ờng độ chùm sáng kích thích mà chỉ phụ thuộc vào bớc sóng ánh sáng kích thích và bản chất
kim loại.
3. Thuyết lợng tử ánh sáng.
a) Giả thuyết lợng tử năng lợng của Plăng: (1900)
Năng lợng bức xạ đợc phát ra không thể có giá trị liên tục bất kì, mà bao giờ cũng là một

2
max0
+=
+ Giới hạn quang điện:
o
0
hc
A
A
hc

==>=
+ Hiệu điện thế hãm: U
h
và động năng cực đại của êlectron:
2
max0h
v.m
2
1
eU
=
.
+ Công suất chùm sáng: P = N
P
.; N
P
: số photon ánh sáng trong môt giây.
+ Cờng độ dòng quang điện bào hoà: I
bh

=
.

P
O
N
M
L
K
K
Lai-man Ban-me Pa-sen
+ Bớc sóng cực tiểu của tia X:
2
min
W
hc
đ
=
.
5. Các hằng số: + h = 6,625.10
-34
J.s.
+ c = 3.10
8
m/s.
+ m
e
= 9,1.10
-31
kg.

Các tiên đề của Bo.
a. Tiên đề 1: Nguyên tử chỉ tồn tại trong các trạng thái có năng lợng xác định gọi là trạng
thái dừng. Khi ở trạng thái dừng, nguyên tử không bức xạ.
b. Tiên đề 2: Khi chuyển từ trạng thái dừng có
mức năng lợng E
m
sang trạng thái mức năng lợng E
n
< E
m
thì nguyên tử phát ra phôtôn có tần số f tính
bằng công thức:
E
m
- E
n
= hf
nm
với h là hằng số Plăng.
Ngợc lại, nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng
E
n
mà hấp thụ đợc một phôtôn có năng lợng hf đúng
bằng hiệu E
m
- E
n
, thì nó chuyển sang trạng thái
dừng có năng lợng E
m

= 0,53 A
0
và E
0
= 13,6 eV ; n
là các số nguyên liên tiếp dơng: n = 1, 2, 3, . . . tơng ứng với các mực năng lợng.
II Bài tập mẫu:
Bài 1. Chiếu một chùm ánh sáng có bớc sóng = 0,489àm vào một tấm kim loại kali dùng
làm câtốt của tế bào quang điện . Biết công thoát của kali là 2,15 eV .
a/ Tìm giới hạn quang điện của kali ?
b/ Tìm vận tốc cực đại của êléctrôn quang điện ra khỏi catốt ?
c/ Tìm hiệu điện thế hãm ?
d/ Biết I
bh
= 5 mA . công suất chùm tia chiếu vào katốt là 1,25 W và có 50% chiết vào ca
tốt . Tìm hiệu suất lợng tử ?
Giải :
a/ Ta có
0
= hc/A . Thay số :
0
= 0,578 àm .
b/ Từ công thức Anhxtanh suy ra : v
max
=









A
hc
e
1
= 0,39 V
d/ Năng lợng mỗi phôtôn là : = hf =

hc
= 4,064.10
19
J
Số phô tôn bật ra trong mỗi giây là : N = P/ = 3,10.10
18
( hạt )
Cờng dộ dòng quang điện bão hoà : I
bh
= ne với n là số êléctrôn thoát ra khỏi kim loại .
Vì ta tính trong một đơn vị thời gian nên : n = I
bh
/e = 3,12.10
16
(hạt) .
H =
N
n
= 10
2

m = 1,04 àm
Muốn hiện tợng quang điện sẩy ra thì bớc sóng ánh sáng kích thích thoả mãn điều kiện <

0

Với
1
: ta thấy
1
>
0
nên hiện tợng quang điện không xẩy ra . Với
2
<
0
nên hiện tợng
quang điện sẩy ra . Lúc đó :
2
mv
2
max0
=

hc
A = 1,79.10
19
J .
Bài 3. Hiệu điện thế giữa anốt và catốt của ống Rơnghen là 4,8 kV. Hãy tìm:
a/ Bớc sóng nhỏ nhất của tia rơnghen mà nó phát ra ?
b/ Số êléctrôn đập vào đối catốt trong mỗi giây và vận tốc của êléctrôn khi tới catốt biết

10
m .
b/ Số êléctrôn đập vào đối catốt trong mỗi giây : n = I/e = 10
16
(hạt/s).
Từ công thức W
đ
= eU = mv
2
/2 => v =
m/eU2
= 4,1.10
7
(m/s)
Bài 4. Trong nguyên tử Hyđô bán kính quỹ đạo dừng và năng lợng của êléctrôn trên quỹ đạo
đó tính theo công thức : r
n
= r
0
.n
2
(A
0
) và E = - E
0
/n
2
(eV) . Trong đó r
0
= 0,53 A

(A
0
) => r
2
= 4r
0
= 2,12 A
0
; r
3
= 9r
0
= 4,76 A
0
. Lực tơng
tác hạt nhân và êléctrôn trong nguyên tử là : F = ke
2
/r
2
với k = 9.10
9
. Vì chuyển động tròn đều
nên F là lực
hớng tâm : F = ma = mv
2
/r . Suy ra : ke
2
/r
2
= mv






22
1
2
1
n
với n = 3 ,4 ,5 . . . Hai bớc sóng giới hạn của dẫy banme ứng với n = 3 &
n =
Bớc sóng thứ nhất : thay n = 3 ta đợc : hc/
1
= 5E
0
/36 =>
1
= 36hc/E
0
= 0,657.10
6
m
Tơng tự : hc/
2
= E
0
/4 =>
2
= hc/E

– E
3
= (E
5
– E
2
) – (E
3
– E
2
)
V¹ch thø ba : hc/λ
3
= E
6
– E
3
= (E
6
– E
2
) – (E
3
– E
2
)
Mµ (E
3
– E
2

λ
hchchc
1
=>
321
111
λ
−
λ
=
λ
=>
βα
βα
λ−λ
λλ
=λ
.
1
= 1,875 µm .
T¬ng tù :
γα
γα
λ−λ
λλ
=λ
.
2
= 1,282 µm .
δα