Giáo án ôn thi tốt nghiệp Vật Lý 12- Tính chất sóng hạt của ánh sáng. Tính chất sóng của ánh sáng 1. Hiện tợng tán sắc ánh sáng: 1.Thí nghiệm về sự tán sắc ánh sáng: */ Kết luận: - Hiện tợng ánh sáng trắng khi đi qua LK, có xu hớng bị lệch về phía đáy LK và bị phân tích thành một dải sáng nhiều màu có màu biến thiên liên tục từ đỏ tới tím: hiện tợng tán sắc ánh sáng. - Dải màu ánh sáng nói trên gọi là quang phổ của ánh sáng trắng. - Các tia màu đỏ bị lệch ít nhất, các tia màu tím bị lệch nhiều nhất. 2.Thí nghiệm về ánh sáng đơn sắc: */ Kết luận: ASĐS là ánh sáng không bị tán sắc khi đi qua LK.Mỗi ánh sáng có một màu xác định gọi là màu đơn sắc. 3.Tổng hợp ánh sang trắng: - ánh sáng trắng là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc khác nhau có màu biến thiên liên tục từ đỏ tới tím. 4.Sự phụ thuộc của chiết suất môi tr ờng trong suốt vào màu sắc ánh sáng: - Các tia sáng đơn sắc khác nhau bị lệch khác nhau khi qua LK: Tia đỏ bị lệch ít nhất, tia tím bị lệch nhiều nhất. Vậy chiết của chất làm LK phụ thuộc vào màu sắc ánh sáng, đối với ánh sáng đỏ là nhỏ nhất, với ánh sáng tím là lớn nhất. 2. Hiện tợng giao thoa ánh sáng: 1.Thí nghiệm Iâng hiện t ợng giao thoa ánh sáng: */ Thí nghiêm: (SGK) */ Giải thích thí nghiệm: - ánh sáng có tính chất sóng. Những chỗ hai sóng gặp nhau, tăng cờng lẫn nhau cho ra những vạch sáng, những chỗ hai sóng gặp nhau, triệt tiêu lẫn nhau cho ra những vạch tối. - Những vạcg sáng tối này gọi là những vân giao thoa. */ Giải thích thí nghiêm: - Trong thí nghiệm Iâng, đèn chiếu Đ chiếu sáng khe S làm S trở thành một nguồn phát sóng ánh sáng lan toả về phía hai khe S 1 và S 2 , chiếu sáng hai khe S 1 và S 2 làm chúng trở thành hai nguồn phát ra hai sóng ánh sáng. - Hai sóng ánh sáng phát ra từ hai khe S 1 và S 2 do cùng nhận sóng từ nguồn S nên dao động cùng tần số. Do khoảng cách từ S 1 và S 2 tới S hoàn toàn xác định nên hai sóng phát ra từ S 1 và S 2 lệch pha nhau lợng không đổi. -Vậy hai sóng a.sáng phát ra từ S 1 và S 2 thoả mãn điều kiện hai nguồn kết hợp nên có khả năng giao thoa. Tại những chỗ hai sóng gặp nhau, chồng chập lên nhau, giao thoa tăng cờng lẫn nhau cho ra những vân sáng, những chỗ hai sóng triệt tiêu nhau cho ra những vân tối. */ Nếu dùng ánh sáng trắng thì hệ thống vân giao thoa không trùng khít lên nhau, ở chính giữa vân sáng của các ánh sáng đơn sắc khác nhau nằm trùng với nhau cho ra vân trắng chính giữa, hai bên các vân sáng của các ánh sáng đơn sắc khác nhau không trùng lên nhau mà nằm kề sát nhau và cho ra quang phổ có màu cầu vồng. 3. Kết luận: - Hiện tợng giao thoa ánh sáng là một bằng chứng thực nghiệm quan trọng khẳng định ánh sáng có tính chất sóng. - ánh sáng là một loại sóng điện từ. 4. Hệ vân giao thoa. Khoảng vân: 1.Thí nghiệm Iâng hiện t ợng giao thoa ánh sáng: */ Giải thích thí nghiệm: - ánh sáng có tính chất sóng. Những chỗ hai sóng gặp nhau, tăng cờng lẫn nhau cho ra những vạch sáng, những chỗ hai sóng gặp nhau, triệt tiêu lẫn nhau cho ra những vạch tối. - Những vạcg sáng tối này gọi là những vân giao thoa. */ Giải thích thí nghiêm: - Trong thí nghiệm Iâng, đèn chiếu Đ chiếu sáng khe S làm S trở thành một nguồn phát sóng ánh sáng lan toả về phía hai khe S 1 và S 2 , chiếu sáng hai khe S 1 và S 2 làm chúng trở thành hai nguồn phát ra hai sóng ánh sáng. 25 Giáo án ôn thi tốt nghiệp Vật Lý 12- Tính chất sóng hạt của ánh sáng. - Hai sóng ánh sáng phát ra từ hai khe S 1 và S 2 do cùng nhận sóng từ nguồn S nên dao động cùng tần số. Do khoảng cách từ S 1 và S 2 tới S hoàn toàn xác định nên hai sóng phát ra từ S 1 và S 2 lệch pha nhau lợng không đổi. -Vậy hai sóng a.sáng phát ra từ S 1 và S 2 thoả mãn điều kiện hai nguồn kết hợp nên có khả năng giao thoa. Tại những chỗ hai sóng gặp nhau, chồng chập lên nhau, giao thoa tăng cờng lẫn nhau cho ra những vân sáng, những chỗ hai sóng triệt tiêu nhau cho ra những vân tối. */ Nếu dùng ánh sáng trắng thì hệ thống vân giao thoa không trùng khít lên nhau, ở chính giữa vân sáng của các ánh sáng đơn sắc khác nhau nằm trùng với nhau cho ra vân trắng chính giữa, hai bên các vân sáng của các ánh sáng đơn sắc khác nhau không trùng lên nhau mà nằm kề sát nhau và cho ra quang phổ có màu cầu vồng. 3. Kết luận: - Hiện tợng giao thoa ánh sáng là một bằng chứng thực nghiệm quan trọng khẳng định ánh sáng có tính chất sóng. ánh sáng là một loại sóng điện từ. 5. Công thức xác định vị trí vân giao thoa. Khoảng vân: 1.Khoảng vân giao thoa: a/ V trí của các vân giao thoa trong thí nghiệm Iâng: - Giả sử ta hứng đợc hệ thống vân giao thoa trên một màn ảnh có dạng là những đoạn thẳng sáng,tối nằm xen kẽ đều đặn và song song với hai khe S 1 S 2 - Lấy mặt phẳng vuông góc với S 1 S 2 và màn ảnh E làm mặt phẳng hình vẽ (H65 SGK). - Gọi: a = S 1 S 2 : khoảng cách giữa hai khe. D = IO: khoảng cách từ hai khe tới màn r 1 , r 2 : chiều dài đờng truyền sáng từ S 1 S 2 tới màn ảnh. H 1 , H 2 : hình chiếu của S 1 S 2 trên đờng IA. - Gọi A là vị trí mà tại đó hai sóng gặp nhau giao thoa với nhau,cùng pha cho ra một vân sáng: x = OA . - Để tại A có vân sáng thì phải thoả mán điều kiện: hiệu đờng đi của hai sóng ánh sáng từ S 1 S 2 tới A bằng số nguyên lần bớc sóng: S 2 A S 1 A = k hay r 2 - r 1 = k (65.1) r 2 - r 1 = a x D = k (65.6) Vậy vị trí của một vân sáng trên màn đợc xác định bởi công thức: x = k D a = k.i - k: số bậc của vân sáng ( k Z ) - Nếu k = 0: ta có vân sáng chính giữa. - Xen giữa hai vân sáng cạnh nhau là một vân tối. - Vị trí vân tối: x = ( k + 1 D ) 2 a ; k = 0: vân tối thứ nhất; k = n: vân tối thứ: n +1. b/ Khoảng vân: - Khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối cạnh nhau gọi là khoảng vân. Kí hiệu là i. - Công thức: Khoảng cách giữa hai vân sáng bậc k và bậc k + 1 là: i = x k+1 x k = (k+1) D a - k D a = D a Vậy i = D a 2.B ớc sóng và màu sắc ánh sáng: a/ Đo b ớc sóng ánh sáng bằng ph ơng pháp giao thoa: Dùng kính lúp hoặc kính hiển vi xác định D, a i với khoảng chính xác hàng mm. Khi biết D, a, i ta sẽ xác định đợc . Đó chính là nguyên tắc đo bớc sóng ánh sáng bằng phơng pháp giao thoa. b/B ớc sóng và màu sắc ánh sáng: Mỗi sóng ánh sáng đơn sắc có một bớc sóng hoàn toàn xác định. Với sóng ánh sáng màu đỏ: = 0,76 mà ánh sáng màu vàng do đèn hơi Na phát ra có bớc sóng =0,589 àm ánh sáng màu tím : = 0,400 mà */ Vậy asđs là ánh sáng là a.sáng có bớc sóng hoàn toàn xác định. Màu của ánh sáng đó gọi là màu đơn sắc hay màu quang phổ. - Những ánh sáng đơn sắc có bớc sóng lân cận nhau thì có màu gần giống nhau nên trong quang phổ liên tục ngời ta phân định ra những vùng màu khác nhau. 26 Giáo án ôn thi tốt nghiệp Vật Lý 12- Tính chất sóng hạt của ánh sáng. - Các vùng màu: (SGK) - Ngoài những màu đơn sắc còn những màu không đơn sắc, đó là tổng hợp của nhiều màu đơn sắc với mhững tỉ lệ khác nhau. 6. Quang phổ. 1. Máy quang phổ. Quang phổ liên tục: 1.Chiết suất của môi tr ờng trong suốt và b ớc sóng ánh sáng: - Mỗi sóng a.sáng đơn sắc có bớc sóng hoàn toàn xác định. Mặt khác n của môi trờng trong suốt lại thay đổi theo màu sắc a.sáng. Vậy n của môi trờng trong suốt nhất định đối với các a/s đơn sắc khác nhau thì phụ thuộc vào bớc sóng của a/s đó. - Chiết suất của môi trờng trong suốt nhất định đối với sóng a/s có bớc sóng dài thì nhỏ hơn chiết suất của môi trờng đó với sóng a/s có bớc sóng ngắn. +/ VD: (SGK) 2.Máy quang phổ: a/ Định nghĩa: (SGK) b/Nguyên lý cấu tạo: */ ống chuẩn trực: - Bộ phận tạo ra chùm tia song song. Gồm một khe hẹp S nằm tại tiêu diện của một TKHT L 1 (H 7.8 SGK). chùm tia ló ra khỏi TK là một chùm tia song song. */ Lăng kính: - Tác dụng làm tán sắc chùm ánh sáng song song chiếu tới từ L 1 thành nhiều chùm tia đơn sắc song song. */ Buồng ảnh: - Gồm một TKHT L 2 đặt chắn chùm tia đã bị tán sắc chiếu tới từ LK P. - Chùm tia sáng ló ra khỏi LK gồm nhiều chùm tia đơn sắc song song lệch theo các phơng khác nhau.Mỗi chùm tia đơn sắc song 2 cho một vạch màu trên tiêu diện của TK L 2 , mỗi một vạch màu là một ảnh đơn sắc của khe S. - Tại tiêu diện của L 2 đặt một tấm kính ảnh F đẻ chụp ảnh quang phổ (hoặc một tấm kính mờ để quan sát q.phổ ) - Nếu nguồn J phát ra một số ánh sáng đơn sắc có các b/sóng , , , 1 2 3 4 thì trên tấm kính ảnh F thu đợc một số vạch màu S 1 ,S 2 , S 3 , S 4 trên một nền tối.Mỗi một vạch màu ứng với một tthành phần đơn sắc do nguồn S phát ra. Tập hợp các vạch màu đó tạo thành quang phổ của nguồn J. 3.Quang phổ liên tục: a/Định nghĩa: - Dải ánh sáng có nhiều màu biến thiên liên tục từ đỏ tới tím thu đợc khi chiếu chùm a/s trắng từ nguồn J vầo khe của MQP : quang phổ liên tục. b/ Nguồn gốc của QPLT: - Tất cả những vật rắn, lỏng, khí có tỉ khối lớn khi bị nung nóng đều phát ra QPLT. - VD: (SGK) c/Đặc điểm: - Trong QPLT, các vạch màu cạnh nhau nằm sát nhau đến mức nối liền với nhau tạo nên một dỉa sáng có màu biến đổi liên tục. - QPLT không phụ thuộc vào thành pơhần cấu tạo của nguồn sáng mà chỉ phụ tthuộc vào nhiệt độ của nguồn sáng. - VD: (SGK) d/ ứ ng dụng: - QPLT đợc dùng để xác định nhiệt độ của những vật nung nóng phát sáng nh dây tóc bóng đèn, hồ quang, lò cao - Dùng QPLT có thể xác định nhiệt độ của những vật ở rất xa nh Mặt trời, các vì sao (SGK) 4. Quang phổ vạch phát xạ: a/ Định nghĩa: - Chiếu vào khe của máy quang phổ một chùm sáng do một đèn phóng điện chứa khí loãng (đèn hơi thuỷ ngân, hơi Na ) phát ra, ta thu đợc trên màn ảnh của máy quang phổ vạch phát xạ của chất khí hoặc hơi kim loại đó. b/ Đặc điểm nguồn gốc phát sinh: - Quang phổ này gồm một hệ thống những vạch màu riêng rẽ nằm trên một nền tối. - Quang phổ vạch của các chất khác nhau thì khác nhau: Khác nhau về số lợng các vạch. vị trí của các vạch, độ sáng tỉ đối của các vạch. - QPV ph.xạ do các chất khí hoặc hơi ở áp suất thấp phát sáng khi bị đốt nóng hoặc bị tia lửa điện phóng qua KL: Mỗi nguyên tố hoá học ở trạng thái khí hay hơi nóng sáng, dới áp suất thấp cho một quang phổ vạch riêng rẽ đặc trng cho nguyên tố đó. 27 Giáo án ôn thi tốt nghiệp Vật Lý 12- Tính chất sóng hạt của ánh sáng. c/ ứng dụng: Dùng để nhận biết thành phần (định tính, định lợng) của các nguyên tố hoá học có trong một mẫu vật. 5.Quang phổ vạch hấp thụ: a/ Cách tạo: (SGK) b/Điều kiện: - Điều kiện để thu đợc quang phổ vạch hấp thụ của một đám hơi hay khí là nhiệt độ của đám hơi hay khí đó phải tthấp hơn nhiệt độ của nguồn phát ra quang phổ liên tục. c/Hiện t ợng đảo sắc vạch quang phổ: */ Khi điều kiện trên đợc thoả mãn thì : - Nếu để đèn Đ phát ánh sáng trắng, ta thuđợc trên nền q.phổ l.tục các vạch tối của quang phổ vạch hấp thụ của đám hơi hay khí. - Nếu đột ngột tắt nguồn phát ánh sáng trắng thì nền q.phổ l.tục biến mất, đồng thời những vạch tối của q.phổ vạch hấp thụ trở thành những vạch màu của q.phổ vạch phát xạ của chính đám hơi hay khí đó. Hiện tợng nh vậy gọi là hiện tợng đảo sắc vạch quang phổ. Kết luận: Vậy ở một nhiệt độ nhất định,một đám hơi hay khí có khả năng phát ra áng sáng đơn sắc nào thì cũng có khả năng hấp thụ ánh sáng đơn sắc đó. d/ Phép phân tích quang phổ vạch hấp thụ: (SGK) - QPHT của nguyên tố nào thì có những đặc điểm riêng đặc trng cho nguyên tố đó. Vì vậy nó đợc dùng để nhậ biết sự có mặt của nguyên tố trong mẫu chất phức tạp. 3.Phép phân tích quang phổ và tiện lợi của phép phân tích: (SGK) 7. Tia hồng ngoại. Tia tử ngoại: 1.Thí nghiêm phát hiện tia hồng ngoại và tia tử ngoại: (SGK) Vậy các a.sáng đơn sắc khác nhau thì có tác dụng nhiệt khác nhau. Ngoài vùng ánh sáng nhìn thấy vẫn có những ánh sáng không nhìn thấy gọi là những bức xạ gây ra tác dụng nhiệt. - Những bức xạ nằm ngoài vùng màu đỏ: Những tia hồng ngoại. - Những bức xạ nằm ngoài vùng màu tím: những tia tử ngoại. - Các tia tử ngoại có bớc sóng trong khoảng từ 0,18 mà đến 0,4 mà : Tia tử ngoại gần. - Tia tử ngoại tác dụng mạnh lên kính ảnh, làm phát quang một số chất, gây ra một số phản ứng quang hoá, phản ứng quang hợp và có tác dụng sinh học. */ứng dụng: - Trong công nghiệp: Dùng để phát hiện các vết nứt, vết xớc nhỏ trên các sản phẩm tiện, sản phẩm đúc. Trong y học: Chữa bệnh còi xơng. - Trong vệ sinh thực phẩm : Diệt vi khuẩn, khử trùng nguồn nớc. 8. Tia Rơnghen: 1.ống Rơnghen: (SGK) 2. Bản chất tia Rơnghen: - Tia Rơnghen là một loại sóng điện từ có bớc sóng ngắn hơn bớc sóng của tia tử ngoại. 2.Tia hồng ngoại: a/Định nghĩa: (SGK) b/Đặc điểm tính chất: - Tia hồng ngoại có bản chất là sóng điện từ. - Những vật có nhiệt độ thấp chỉ phát ra tia hồng ngoại. VD: (SGK) - Nguồn thờng dùng để phát tia hồng ngoại là những bóng fđèn dây tóc V f nóng sáng có công suất từ 250W đến 1000W với nhiệt độ khoảng 2000 o C. - Tác dụng nổi bật của tia hồng ngoại là tác dụng nhiệt. Tia hồng ngoại t/d lên kính ảnh hồng ngoại c/ ứng dụng: - Chụp ảnh hồng ngoại, kính nhìn ban đêm. - Dùng để sấy hoặc sởi. 3.Tia tử ngoại: */Định nghĩa: (SGK) - Tia tử ngoại phát ra từ những vật có nhiệt độ rất cao. Ví dụ: + Mặt trời là nguồn phát tia tử ngoại rất mạnh: 9% công suất của a.sáng Mặt trời thuộc về các tia tử ngoại. + Hồ quang điện cũng là nguồn phát tia tử ngoại mạnh. +Các đèn thuỷ ngân trong phòng thí nghiệm , trong bệnh viện đợc dùng làm nguồn phát tia tử ngoại. + Các vật nung nóng trên 3000 o C đều là những nguồn phát tia tử ngoại mạnh. */ Tính chất: - Tia tử ngoại bị thuỷ tinh, nớc hấp thụ mạnh, thạch anh thì gần nh trong suốt đối với các tia tử ngoại gần. 28 Giáo án ôn thi tốt nghiệp Vật Lý 12- Tính chất sóng hạt của ánh sáng. - Tia Rơnghen không bị lệch khi đi qua điện từ trờng, chứng tỏ Tia Rơnghen không mang điện. - Các Tia Rơnghen có bớc sóng trong khoảng 10 -12 m: Tia Rơnghen cứng. ác Tia Rơnghen có bớc sóng trong khoảng 10 -8 m: Tia Rơnghen mềm */ Giải thích cơ chế phát tia Rơnghen: - Các e - trong tia katốt đã đợc tăng tốc trong điện trờng mạnh nên thu đợc động năng rất lớn. - Khi đến đối âm cực, chúng gặp các nguyên tử của đối âm cực, xuyên sâu vào lớp vỏ của các nguyên tử, tơng tác với hạt nhân ng.tử và các electron ở các lớp này. Trong sự tơng tác đó phát ra một sóng điện từ có bớc sóng rất ngắn mà ta gọi là bức xạ hãm: Đó chính là tia Rơnghen. - Phần lớn động năng của e - khi tơng tác bị biến thành nội năng làm nóng đối âm cực, phần còn lại thành năng lợng của tia Rơnghen. Lợng tử ánh sáng. 1. Hiện tợng quang điện: - Dòng điện trong TBQĐ có chiều từ A sang K. Nó là dòng các e - quang điện bay từ K sang A dới tác dụng của điện trờng mạnh giữa Avà K. b/ Giới hạn quang điện o : - Nghiên cứu sự phụ thuộc của hiện tợng q.điện vào bớc sóng ánh sáng kích thích, thấy rằng đối với mỗi KL dùng làm K, askt phải có b.sóng nhỏ hơn giới hạn q.điện o nào đó thì mới gây ra h.tợng q.điện. - Giá trị o : giới hạn quang điện của KL làm K. d/ nghiên cứu sự phụ thuộc của c.độ dòng q.điện bão hoà vào c.độ của chùm a.sáng kích thích , ngời ta thấy I bh tỉ lệ với cờng độ đó. +/ Giá trị của U h ứng với mỗi KL dùng làm K hoàn toàn không phụ thuộc vào cờng độ của chùm ánh sáng k.thích mà chỉ phụ thuộc vào bớc sóng của ánh sáng k.thích đó. 2. Thuyết lợng tử và các định luật quang điện: 1.Các định luật quang điện: a/ Định luật quang điện thứ nhất: (SGK) o b/ Định luật quang điện thứ hai: (SGK) c/ Định luật quang điện thứ ba: (SGK) eU h = o 2 mv 2 - Theo thuyết sóng ánh sáng: nếu c.đ a.s càng mạnh làm cho các e - dao động càng mạnh. nếu tăng cờng độ a/sáng kích thích đạt tới một giá trị đủ lớn thì sẽ làm cho các 3. Các tính chất và công dụng của tia Rơnghen: - Tính chất nổi bật của tia Rơnghen là khả năng đâm xuyên: +Tia Rơnghen dễ dàng xuyên qua những vật chắn sáng thông thờng. + Đi qua kim loại khó khăn hơn, KL có khối lợng riêng càng lớn thì khả năng cản trở tia Rơnghen càng mạnh. Ví dụ: (SGK) - Tia Rơnghen tác dụng mạnh lên kính ảnh, có tác dụng làm phát quang một số chất. - Có khả năng ion hoá chất khí - Có tác dụng sinh lý: diệt vi khuẩn huỷ hoại tế bào 1.Thí nghiệm Hecxơ: (SGK) 2. Thí nghiệm với tế bào quang điện: a/ Tế bào quang điện: (SGK) - ánh sáng do hồ quang phát ra đợc chiếu qua một kính lọc sắc F để lọc lấy một thành phần đơn sắc nhất định rồi cho chiếu vào Katốt của TBQĐ. - Thiết lập giữa A và K một điện trờng nhờ bộ nguồn E, hiệu điện thế giữa A và K có thể thay đổi nhờ chốt cắm C. - Vôn kế V dùng đo HĐT giữa Avà K. - Điện kế G nhạy dùng đo dòng điện chạy qua TBQĐ. c/ Đ ờng đặc tr ng Vôn Ampe của TBQĐ: - Thoạt tiên khi U AK tăng thì dòng q.điện I cũng tăng, nhng khi U AK tăng tới một giá trị nào đó thì dòng q.điện I không tăng nữa dù U AK tiếp tục tăng. - Giá trị đó của dòng q.điện gọi là cờng độ dòng q.điện bão hoà- kí hiệu I bh . e/Hiệu điện thế hãm: - Muốn cho dòng q.điện triệt tiêu hoàn toàn thì phải đặt vào gia A và K một h.đ.t âm U h : Gọi là hiệu điện thế hãm. (U h = U AK < 0). +/ Trên đờng dặc trng V A: giá trị của U h ứng với giao điểm của đờng đặc trng với trục hoành. 2. Thuyết l ợng tử: a/ Sự mâu thuẫn giữa thuyết l ợng tử và lý thuyết sóng ánh sáng: 29 Giáo án ôn thi tốt nghiệp Vật Lý 12- Tính chất sóng hạt của ánh sáng. e - bật ra và gây ra hiệh tợng quang điện. Vậy bất kỳ ánh sáng nào cũng có khả năng gây ra hiện tợng q.điện miễn là có cờng độ đủ lớn. Động năng ban đầu cực đại của e - quang điện phụ thuộc vào cờng độ của chùm ánh sáng k.thích. Tất cả những điều này mâu thuẫn với các định luật quang điện nên thuyết sóng ánh sáng không giải thích đợc các định luật quang điện. - Các lợng tử ánh sáng không thay đổi khi ánh sáng truyền đi , không phụ thuộc khoảng cách tới nguồn sáng. - Trong hiện tợng quang điện có sự hấp thụ hoàn toàn fôton a/sáng chiếu tới.Mỗi fôton khi đợc hấp thụ sẽ truyền toàn bộ năng lợng của nó cho electron. - Với các e - ở lớp sâu bên trong, khi chuyển động lên trên bề mặt K, chúng va chạm với các ion KL và các e - khác nên mất đi một phần năng lợng. Cho nên động năng ban đầu cực đại E o của chúng nhỏ hơn E o của các e - trên bề mặt. b/ Giải thích định lụât quang điện thứ hai: - Với chùm ánh sáng kích thích thoả mãn định luật quang điện thứ nhất thì số e - quang điện trong một đơn vị thời gian tỉ lệ thuận với số fôton tới đập vào K trong thời gian ấy. - Số fôton này tỷ lệ với cờng độ chùm sáng kích thích. Mặt khác dòng quang điện bão hoà lại tỷ lệ với lại tỉ lệ với số e - quangđiện bật ra trong đơn vị thời gian. Vậy c.độ dòng q.điện bão hoà tỉ lệ với c.độ của chùm sáng kích thích. c/ Giải thích định luật quang điện thứ ba: - Theo (74.4): động năng ban đầu cực đại của quang electron chỉ phụ thuộc vào tần số f hoặc b.sóng của a.sáng k.thích và phụ thuộc vào bản chất kim loại làm K, không phụ thuộc vào c.độ của chùm ánh sáng k.thích. - Những sóng ánh sáng có b.sóng dài thì t/c sóng thể hiện rõ, tính chất hạt thể hiện yếu. T/c sóng thể hiện qua các hiện tợng tán sắc a.sáng, giao thoa ánh sáng. 3. Hiện tợng quang dẫn: 1.Hiện t ợng quang dẫn: b/ Thuyết l ợng tử: */ Nội dung: Những nguyên tử hay phân tử vật chất không hấp thụ hay bức xạ ánh sáng một cách liên tục mà thành từng phần riêng biệt đứt quãng.Mỗi phần tử đó mang một năng lợng hoàn toàn xác định, có độ lớn : = hf = h c h = 6,625.10 -34 J.s : Hằng sốPland c/ Tính chất của các l ợng tử ánh sáng: - Mỗi lợng tử ánh sáng dù rất nhỏ, mỗi chùm sáng dù yếu cũng chứa một số rất lớn các lợng tử ánh sáng nên cho ta cảm giác chùm sáng là liên tục. 3. Giải thích các định luật quang điên bằng thuyết l ợng tử: +/ Theo Anhxtanh: - Mỗi chùm sáng coi nh một chùm hạt, mỗi hạt là một fôton ánh sáng , mỗi fôton ánh sáng ứng với một lợng tử nănglợng ánh sáng. Với các e - trên bề mặt K, năng lợng này đợc sử dụng vào hai việc: +/ Cung cấp cho e - một công A để e - thắng đợc lực liên kết tinh thể và thoát ra ngoài thành e - quang điện.Khi đó công A: công thoát +/ Cung cấp cho e - một động năng ban đầu cực đại: E 0max = 2 mv o 2 (73.3) Vậy = hf = h c = A + 2 mv o 2 (73.4) a/Giải thích định luật quang điện thứ nhất: - Theo (73.4): Nếu năng lợng của foton ánh sáng nhỏ hơn công thoát A thì nó không làm cho các e - thoát khỏi bề mặt K, do đó sẽ không gây ra hiện tợng quang điện. Vì vậy để gây ra h.tợng q.điện ta phải có: hf A h c A Suy ra hc A Đặt hc o A = thì ta có o 4.L ỡng tính sóng hạt của ánh sáng: - Mọi ánh sáng đều có chung bản chất là sóng điện từ.A.sáng vừa có tính chất sóng vừa có tính chất hạt cho nên nói ánh sáng có tính chất lỡng tính sóng hạt. - Những a/sáng có bớc sóng càng ngắn thì fôton của những a.sáng đó có năng lợng càng lớn, t/c hạt thể hiện càng rõ, tính chất sóng thể hiện yếu.Tính chất hạt thể hiện qua khả năng đâm xuyên, t/d quang điện, t/d Ion hoá, t/d phát quang. 30 Giáo án ôn thi tốt nghiệp Vật Lý 12- Tính chất sóng hạt của ánh sáng. - Hiện tợng điện trở của chất bán dẫn giảm mạnh khi bị chiếu sáng gọi là hiện tợng quang dẫn. - Trong h.tợng quang dẫn, mỗi phôton của ánh sáng k.thích khi bị hấp thụ sẽ giải phóng một electron liên kết để nó trở trành e - tự do. Các e - chuyển động tự do trong khối chất bán dẫn gọi là electron dẫn. - Mỗi e - khi đợc giải phóng sẽ để lại một lỗ trống mang điện dơng cũng tham gia vào quá trình dẫn điện của chất bán dẫn. H.tợng giải phóng các e - trở thành các e - dẫn gọi là hiện tợng quang điện trong hiện tợng quang dẫn. - Đối với hiện tợng quang dẫn không cần đòi hỏi phôton có năng lợng lớn chỉ cần phôton của ánh sáng kích thích thoả mãn điều kiện quang điện. - Một phần e - này khuếch tán sang cực đồng làm cực này thừa e - nên nhiễm điện âm, còn cực Cu 2 O mất đi e - nên nhiễm điện dơng. Kết quả là giữa hai cực hình thành một suất điện động. Nếu nối hai cực với nhau bằng một dây dẫn qua một điện kế thì trong mạch có một dòng diện chạy theo chiều từ Cu 2 O sang Cu 4.Mẫu nguyên tử Bỏ: - Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có mức năng lợng E m cao sang trạng thái dừng có mứ năng lợng E n thấp ( E m > E n ) thì nguyên tử phát ra một phôtôn có năng lợng đúng bằng hiệu hai mức n.lợng: = E m - E n = hf mn = E m - E n - Ngợc lại nếu ng.tử đang ở trạng thái dừng có mức năng lợng E n thấp mà hấp thụ một phôtôn có năng lợng = hf mn = E m - E n thì nó sẽ chuyển lên trạng thái dừng có mức năng lợng E n lớn hơn. * Hệ qủa của hai tiên đề Bor: Trong các trạng thái dừng của nguyên tử , e - chỉ chuyển động quanh hạt nhân theo những quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là các quỹ đạo dừng. */ Đối với ng.tử Hiđrô: Bán kính các quỹ đạo dừng tăng tỷ lệ với bình phơng các số nguyên liên tiếp. Bán kính: r o 4 r o 9 r o 16 r o 25 r o 36 r o Quỹ đạo: K L M N O P 2. Quang trở(LDR * ): Cấu tạo : Gồm một lớp bán dẫn phủ lên trên lớp nhựa cách điện. Có hai điện cực gắn vào lớp bán dẫn đó. Hoạt động : - Nối nguồn khoảng vài vôn với quang trở qua điện kế G. - Trong tối quang trở không dẫn điện. - Chiếu ánh sáng kích thích có bớc sóng thoả mãn điều kiện quang điện vào quang trở thì xuất hiện dòng điện trong mạch. - Khi đợc chiếu sáng, điện trở quang trở giảm mạnh, xuất hiện dòng điện trong lớp bán dẫn chạy giữa hai cực của quang trở. ứng dụng : (SGK) 3. Pin quang điện: - Pin quang điện là nguồn điện trong đó quang năng biến đổi trực tiếp thành điện năng. Hoạt động dựa vào hiện tợng quang điện trong. */ Xét pin đồng ôxít: Một cực làm bằng đồng mà trên bề mặt phủ một lớp Cu 2 O.Trên mătl lớp Cu 2 O có phủ lớp vàng mỏng mà ánh sáng có thể đi qua làm điện cực thứ hia. - Tại chỗ tiếp xúc giữa lớp Cu 2 O và Cu hình thành một lớp tiếp xúc chỉ cho phép e - đi theo một chiều từ cực Cu 2 O sang cực Cu. */Hoạt động: - Khi chiếu a.sáng k.thích thích hợp vào bề mặt lớp Cu 2 O thì ánh sáng giải phóng e - liên kết trong lớp Cu 2 O thành e - dẫn. 1.Mẫu nguyên tử Bor: a/ Tiên đề về các trạng thái dừng: (SGK) b/ Tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng l ợng của nguyên tử : 31 Giáo án ôn thi tốt nghiệp Vật Lý 12- Tính chất sóng hạt của ánh sáng. + Dãy Pasen: Các e - chuyển từ các quỹ đạo ngoài về quỹ đạo M. + Dãy Banme: Các e - chuyển từ các quỹ đạo ngoài về quỹ đạo L. - Vạch H : e - chuyển từ quỹ đạo M L - Vạch H : e - chuyển từ quỹ đạo N L - Vạch H : e - chuyển từ quỹ đạo O L - Vạch H : e - chuyển từ quỹ đạo P L 2. Giải thích sự tạo thành quang phổ vạch của nguyên tử Hiđrô: a/ Quang phổ vạch phát xạ của nguyên tử Hiđrô: + Dãy Laiman: nằm trong vùng tử ngoại. + Dãy Banme: Một phần nằm trong vùng tử ngoại, một phần nằn trong vùng ánh sáng nhìn thấy. Vùng nằm trong vùng ánh sáng nhìn thấy gồm có bốn vạch: Đỏ - H ; Lam- H ; Chàm H ; Tím - H . + Dãy Pasen: Nằm trong vùng hồng ngoại. b/ Gải thích sự hình thành quang phổ vạch của nguyên tử Hiđrô: -ở trạng thái cơ bản, ng.tử Hiđrô có năng lợng thấp nhất, e - ch.động trên quỹ đạo K. - Khi ng.tử nhận năng lợng k.thích, e - ch.động lên các quỹ đạo có mức năng lợng cao hơn: L ; M : N O ; P và ng.tử sống ở trạng thái kích thích. - Thời gian nguyên tử sống ở trạng thái k.thích rất ngắn (khoảng 10 -8 s), sau đó các e - chuyển về các quỹ đạo bên trong và phát ra các phôton có năng lợng = hf = E c - E t . - Mỗi phôton có tần số f lại ứng với một sóng ánh sáng đơn sắc có bớc sóng mn c f = . Mỗi sóng ánh sáng lại cho ra một một vạch quang phổ có một màu nhất định. Vì vậy quang phổ của ng.tử Hiđrô là qung phổ vạch. c/ Sự tạo thành các dãy: +Dãy Laiman: Các e - chuyển từ các quỹ đạo ngoài về quỹ đạo K. 32 . án ôn thi tốt nghiệp Vật Lý 12- Tính chất sóng hạt của ánh sáng. Tính chất sóng của ánh sáng 1. Hiện tợng tán sắc ánh sáng: 1.Thí nghiệm về sự tán sắc ánh sáng: */ Kết luận: - Hiện tợng ánh. nên thuyết sóng ánh sáng không giải thích đợc các định luật quang điện. - Các lợng tử ánh sáng không thay đổi khi ánh sáng truyền đi , không phụ thuộc khoảng cách tới nguồn sáng. - Trong hiện. trục hoành. 2. Thuyết l ợng tử: a/ Sự mâu thuẫn giữa thuyết l ợng tử và lý thuyết sóng ánh sáng: 29 Giáo án ôn thi tốt nghiệp Vật Lý 12- Tính chất sóng hạt của ánh sáng. e - bật ra và gây