Khóa h ọ c LTĐHĐ B V ậ t Lí – Th ầ y Đoàn Công Th ạ o Bài toán với tế bào quang điện Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 1 - Phần tính chất hạt của ánh sáng A. Lý thuyết 1. Thí nghiệm Hexo về hiện tượng quang điện- khái niệm hiện tượng quang điện - Dụng cụ thí nghiệm là một tĩnh điện kế có một điện cực là 1 tấm kim loại (Zn). Tích điện cho tấm Zn, giả sử tích điện âm, khi đó thanh kim loại tích điện âm, kim tích điện âm, chúng đẩy nhau. Người ta dùng ánh sáng phát ra từ nguồn hoặc hồ quang điện, chiếu vào tấm Zn, góc lệch α giảm. Điều này có thể giải thích là do tấm Zn mất dần điện tích âm. Chứng tỏ việc chiếu ánh sáng vào Zn đã làm bứt e ra khỏi tấm Zn, dẫn đến góc lệch giảm - Tiếp tục làm thí nghiệm , bằng việc dùng tấm thủy tinh chắn tia tử ngoại, thấy góc lệch α không đổi. Hiện tượng này được giải thích như sau: ánh sáng nhìn thấy hoặc ánh sáng hồng ngoại xuyên qua tấm thủy tinh, không có tác dụng bứt e. Chứng tỏ e chỉ bứt ra khi ánh sáng chiếu vào có bước sóng thích hợp. - Hiện tượng quang điện là hiện tượng làm bứt e từ 1 kim loại khi kim loại đó bị chiếu bởi ánh sáng kích thích thích hợp - Electron bứt ra gọi là e quang điện - Nếu nhờ tác dụng của điện trường, e chuyển động thành dòng có hướng tạo nên dòng điện thì dòng điện đó được gọi là dòng quang điện Chú ý: Một kim loại ban đầu tích điện âm hoặc trung hòa về điện hoặc tích điện dương, nếu bị chiếu bởi ánh sáng kích thích thích hợp thì đều gây ra hiện tượng quang điện 2. Thí nghiệm với tế bào quang điện và 4 kết quả chính a. Tế bào quang điện Tế bào quang điện gồm một bình thủy tinh, bên trong chứa 2 điện cực. Điện cực A là 1 vành tròn kim loại mỏng, điện cực K là 1 lớp kim loại mỏng phủ gần kín thành bình (có 1 vùng không phủ kim loại để chiếu ánh sáng kích thích vào), bên trong bình là chân không b. Thí nghiệm với tế bào quang điện Kết quả: - Nếu chiếu ánh sáng có bước sóng thích hợp vào tế bào quang điện thì từK bứt ra các e, các e này chuyển động có hướng sang tạo nên dòng điện trong tế bào quang điện làm kim của điện kế G lệch khác không. Vậy bản chất của dòng điện trong tế bào quang điện là dòng các e được bứt ra từ K chuyển động có hướng sang A khi K bị ánh sáng kích thích thích hợp chiếu vào. - Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi ánh sáng kích thích có bước sóng thỏa mãn: 0 λ λ ≤ ( 0 λ phụ thuộc vào bản chất của kim loại làm K gọi là bước sóng giới hạn của kim loại làm K) - Bằng cách thay đổi tần số AK U thì người ta tìm được đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của I theo AK U + Khi AK U > 0: Khi AK U nhỏ, AK U tăng thì I tăng; khi AK U đủ lớn, AK U tăng thì I=const= bh I , bh I tỉ lệ với cường độ ánh sánh kích thích + Khi AK U < 0: Dòng quang điện không triệt tiêu ngay mà I=0 khi 0 AK h U U ≤ < - Độ lớn của hiệu điện thế hãm phụ thuộc vào bản chất kim loại làm K, phụ thuộc bước sóng ánh sáng kích thích, không phụ thuộc vào cường độ ánh sáng kích thích BÀI TOÁN VỚI TẾ BÀO QUANG ĐIỆN (TÀI LIỆU BÀI GIẢNG) Giáo viên: ĐOÀN CÔNG THẠO Khóa h ọ c LTĐHĐ B V ậ t Lí – Th ầ y Đoàn Công Th ạ o Bài toán với tế bào quang điện Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 2 - Khi AK h U U = ta có công thức: 2 0max 2 h mv eU = Bài tập lí thuyết: Bài 1: Giải thích đường đặc trưng V-A với tế bào quang điện Bài 2: Chứng minh công thức 2 0max 2 h mv eU = (cho biết điều kiện: AK h U U = ) Nhớ: Từ việc giải thích đường đặc trưng V-A và hiện tượng xảy ra lúc AK h U U = ta suy ra được 4 công thức sau: 1- Gọi N là số photon đập vào K trong 1s thì: bxa P N ε = (1) 2- Gọi n là số e bứt ra từ K trong 1s thì: bh I n e = (2) 3- Gọi H là hiệu suất lượng tử quang điện: n H N = (3) 4- Khi AK h U U = thì : 2 0max 2 h mv eU = (4) Chú ý: I=0 khi và chỉ khi: 0 AK h U U ≤ < 3. Ba định luật quang điện a. Định luật 1: Điều kiện có hiện tượng quang điện: 0 λ λ ≤ b. Định luật 2: Khi 0 λ λ ≤ thì dòng điện bão hòa tỉ lệ với cường độ ánh sáng kích thích c. Định luật 3: 2 0max 2 mv phụ thuộc bước sóng, phụ thuộc bản chất kim loại làm K, không phụ thuộc cường độ ánh sáng kích thích Giáo viên : Đoàn Công Thạo Nguồn : Hocmai.vn . hợp thì đều gây ra hiện tượng quang điện 2. Thí nghiệm với tế bào quang điện và 4 kết quả chính a. Tế bào quang điện Tế bào quang điện gồm một bình thủy. Hiện tượng quang điện là hiện tượng làm bứt e từ 1 kim loại khi kim loại đó bị chiếu bởi ánh sáng kích thích thích hợp - Electron bứt ra gọi là e quang điện