Giải vật lí 12 bài 30: Hiện tượng quang điện. Thuyết lượng tử ánh sáng
Nội dung bài gồm:
- I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
- II. GIẢI BÀI TẬP
- Hướng dẫn trả lời câu hỏi giữa bài
- Giải câu 1: Nếu làm thí nghiệm với tấm kẽm...
- Giải câu 2: Nêu sự khác biệt giữa giả thuyết Plăng...
- Hướng dẫn trả lời câu hỏi cuối bài
- Giải câu 1: Trình bày thí nghiệm Héc về hiện tượng...
- Giải câu 2: Hiện tượng quang điện là gì?...
- Giải câu 3: Phát biểu định luật về giới hạn quang điện...
- Giải câu 4: Phát biểu nội dung của giả thuyết Plăng...
- Giải câu 5: Lượng tử năng lượng là gì...
- Giải câu 6: Phát biểu nội dung của thuyết lượng...
- Giải câu 7: Photon là gì...
- Giải câu 8: Giải thích định luật về giới hạn quang...
- Giải câu 9: Hiện tượng nào dưới đây là hiện tượng...
- Giải câu 10: Chọn câu đúng....
- Giải câu 11: Ánh sáng có bước sóng 0,60μm c...
- Giải câu 12: Tính lượng tử năng lượng của ánh sáng...
- Giải câu 13: Giới hạn quang điện của kẽm là...
I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
I. Hiện tượng quang điện
1. Thí nghiệm của Héc về hiện tượng quang điện
- Gắn một tấm kẽm tích điện âm vào cần của một tĩnh điện kế. Chiếu một chùm sáng do hồ quang phát ra vào tấm kim loại kẽm thì góc lệch của kim điện kế giảm đi.
- Thay kẽm bằng kim loại khác, ta cũng thấy hiện tượng tương tự xảy ra.
- Các thí nghiệm cho thấy, ánh sáng hồ quang đã làm bật electron ra khỏi mặt tấm kim loại
2. Định nghĩa
- Hiện tượng ánh sáng làm bật các electron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện ngoài.
II. Định luật về giới hạn quang điện
- Đối với mỗi kim loại, ánh sáng kích thích phải có bước sóng ngắn hơn hay bằng giới hạn quang điện của kim loại đó mới gây ra được hiện tượng quang điện.
λ ≤ λ0
III. Thuyết lượng tử ánh sáng
1. Giả thuyết Plăng
Lượng năng lượng mà mỗi lần nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định và bằng hf; trong đó f là tần số của của ánh sáng bị hấp thụ hay được phát ra; còn h là một hằng số.
2. Lượng tử năng lượng
- Lượng năng lượng gọi là lượng tử năng lượng được kí hiệu bằng chữ ε:
ε = hf
- Trong đó: h là hằng số Plăng được xác định bằng thực nghiệm: h = 6,625.10-34J.s.
3. Thuyết lượng tử ánh sáng
- Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn.
- Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các phôtôn đều giống nhau, mỗi phôtôn mang năng lượng bằng hf.
- Trong chân không, phôtôn bay với tốc độ dọc theo các tia sáng.
- Mỗi lần nguyên tử hay phân tử phát xạ hoặc hấp thụ ánh sáng thì chúng phát ra hay hấp thụ một phôtôn.
- Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động. Không có phôtôn đứng yên.
4. Giải thích định luật về giới hạn quang điện bằng thuyết lượng tử ánh sáng
- Trong hiện tượng quang điện mỗi phôtôn bị hấp thụ sẽ truyền toàn bộ năng lượng cho một electron. Để bứt được electron ra khỏi bề mặt kim loại thì năng lượng của phôtôn phải lớn hơn công thoát A:
hf ≥ A hay $\frac{hc}{\lambda }$≥ A
Từ đó ta có: λ ≤$\frac{hc}{A}$
với A =$\frac{hc}{\lambda _{0}}$
λ ≤ λ0
với λ0 là giới hạn quang điện của kim loại.
IV. Lưỡng tính sóng – hạt của ánh sáng
- Ánh sáng vừa có tính chất sóng lại vừa có tính chất hạt nên ta nói ánh sáng có lưỡng tính sóng – hạt.
- Ánh sáng có bản chất điện từ.
II. GIẢI BÀI TẬP
Bài giải:
Nếu làm thí nghiệm với tấm kẽm tích điện dương thì góc lệch của kim tĩnh điện kế sẽ không bị thay đổi khi chiếu vào tấm kẽm bằng ánh sáng hồ quang vì: khi electron bức ra khỏi tấm kim loại kẽm sẽ bị điện tích dương hút lại, do đó điện tích trên tấm kẽm không thay đổi, nên góc lệch của kim điện kế không đổi.
Bài giải:
Theo quan niệm thông thường: năng lượng được hấp thụ và bức xạ liên tục. Sự phát xạ và hấp thụ năng lượng trao đổi có thể nhỏ bao nhiêu cũng được.
Còn theo giả thuyết của Plang: Năng lượng mà một nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị xác định bằng hf. Lượng năng lượng trao đổi phải là một bội số của hf.
Bài giải:
- Gắn một tấm kẽm tích điện âm vào cần của một tĩnh điện kế. Chiếu một chùm sáng do hồ quang phát ra vào tấm kim loại kẽm thì góc lệch của kim điện kế giảm đi.
- Thay kẽm bằng kim loại khác, ta cũng thấy hiện tượng tương tự xảy ra.
- Các thí nghiệm cho thấy, ánh sáng hồ quang đã làm bật electron ra khỏi mặt tấm kim loại.
Bài giải:
Hiện tượng quang điện ngoài là hiện tượng ánh sáng làm bật các electron ra khỏi mặt kim loại.
Bài giải:
Đối với mỗi kim loại, ánh sáng kích thích phải có bước sóng ngắn hơn hay bằng giới hạn quang điện của kim loại đó mới gây ra được hiện tượng quang điện.
λ ≤ λ0
Bài giải:
Lượng năng lượng mà mỗi lần nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định và bằng hf; trong đó f là tần số của của ánh sáng bị hấp thụ hay được phát ra; còn h là một hằng số.
Bài giải:
- Lượng năng lượng mà mỗi lần nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định và bằng hf; trong đó f là tần số của của ánh sáng bị hấp thụ hay được phát ra; còn h là một hằng số.
- Lượng năng lượng gọi là lượng tử năng lượng được kí hiệu bằng chữ ε:ε = hf
- Trong đó: h là hằng số Plăng được xác định bằng thực nghiệm: h = 6,625.10-34J.s.
Bài giải:
- Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn.
- Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các phôtôn đều giống nhau, mỗi phôtôn mang năng lượng bằng hf.
- Trong chân không, phôtôn bay với tốc độ dọc theo các tia sáng.
- Mỗi lần nguyên tử hay phân tử phát xạ hoặc hấp thụ ánh sáng thì chúng phát ra hay hấp thụ một phôtôn.
- Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động. Không có phôtôn đứng yên.
Bài giải:
- Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn.
Bài giải:
Trong hiện tượng quang điện mỗi phôtôn bị hấp thụ sẽ truyền toàn bộ năng lượng cho một electron. Để bứt được electron ra khỏi bề mặt kim loại thì năng lượng của phôtôn phải lớn hơn công thoát A.
hf ≥ A hay $\frac{hc}{\lambda }$≥ A => λ ≤$\frac{hc}{A}$
với A =$\frac{hc}{\lambda _{0}}$
λ ≤ λ0
với λ0 là giới hạn quang điện của kim loại.
Giải câu 9: Hiện tượng nào dưới đây là hiện tượng...
Hiện tượng nào dưới đây là hiện tượng quang điện?
A. electron bứt ra khỏi kim loại bị nung nóng.
B. electron bật ra khỏi kim loại khi có ion đập vào.
C. electron bị bật ra khỏi một nguyên tử khi va chạm với một nguyên tử khác.
D. electron bị bật khỏi mặt kim loại khi bị chiếu sáng.
Bài giải:
Chọn D vì hiện tượng quang điện hay còn gọi là hiện tượng quang điện ngoài hiện tượng ánh sáng làm bật các electron ra khỏi mặt kim loại.
Bài giải:
Dựa vào bảng 30.1 ta xác định được bước sóng của đồng bằng 0,3μm.
Khi chiếu một ánh sáng đơn sắc vào một tấm đồng thì bước sóng của đồng chính là giới hạn quang điện ⇒ λ0 = 0,3μm.
Theo định luật về giới hạn quang điện: Đối với mỗi kim loại, ánh sáng kích thích phải có bước sóng ngắn hơn hay bằng giới hạn quang điện của kim loại đó mới gây ra được hiện tượng quang điện.
λ ≤ λ0
Nhìn vào đáp án ta thấy 0,1μm; 0,2μm ; 0,3μm đều thỏa mãn.
0,4 μm không thỏa mãn vì 0,4μm > 0,3μm.
Chọn D.
Bài giải:
Ánh sáng có bước sóng 0,6 μm có thể gây ra hiện tượng quang điện. Ở đây ánh sáng này là ánh sáng kích thích λ = 0,6μm. Ta phải đi tìm giới hạn quang điện λ0.
Tra bảng 30.1 ta có λxesi = 0,66 μm;λkali = 0,55 μm;λnatri = 0,5 μm;λcanxi = 0,45 μm.
Theo định luật về giới hạn quang điện: Đối với mỗi kim loại, ánh sáng kích thích phải có bước sóng ngắn hơn hay bằng giới hạn quang điện của kim loại đó mới gây ra được hiện tượng quang điện.
λ ≤ λ0
Nhìn vào đáp án ta thấy 0,55 μm; 0,5 μm ; 0,45 μm đều không thỏa mãn.
Chỉ có λxesi = 0,66μm thỏa mãn.
Chọn A.
Bài giải:
Để tính lượng tử ánh sáng ta sử dụng công thức:
ε = hf với f =$\frac{c}{\lambda }$ ⇒ ε=$\frac{hc}{\lambda }$(1)
với h = 6,625.10-34J.s, c = 3.108 m/s.
Chú ý bước sóng phải đổi đơn vị về m.
Thay λđỏ = 0,75μm = 0,75.10-6m; λvàng = 0,55μm = 0,55.10-6m vào (1) ta có:
Lượng tử năng lượng của ánh sáng đỏ là:
$\varepsilon _{đỏ} = \frac{hc}{\lambda _{đỏ}}$=$\frac{6,625.10^{-34}.3.10^{8}}{0,75.10^{-6}}=2,65.10^{-19}J$
Lượng tử năng lượng của ánh sáng vàng
$\varepsilon _{vàng} = \frac{hc}{\lambda _{vàng}}$=$\frac{6,625.10^{-34}.3.10^{8}}{0,55.10^{-6}}=3,61.10^{-19}J$
Bài giải:
Công thoát của electron khỏi kẽm kí hiệu là A
Mà A =$\frac{hc}{\lambda _{0}}$
Chú ý λ0 đổi về đơn vị m. λ0 = 0,35μm = 0,35.10-6m
A =$ \frac{6,625.10^{-34}.3.10^{8}}{0,35.10^{-6}}=5,68.10^{-19}J$
Ta có: 1 eV = 1,6.10-19J.
$5,68.10^{-19}J$=$\frac{5,68.10^{-19}}{1,6.10^{-19}}$=3,55 eV.
Xem thêm lời giải Giải môn Vật lí lớp 12
- 👉 Giải vật lí 12 bài 1: Dao động điều hòa
- 👉 Giải vật lí 12 bài 8: Giao thoa sóng
- 👉 Giải vật lí 12 bài 2: Con lắc lò xo
- 👉 Giải vật lí 12 bài 3: Con lắc đơn
- 👉 Giải vật lí 12 bài 4: Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức
- 👉 Giải vật lí 12 bài 5: Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số. Phương pháp giản đồ Fre-nen
- 👉 Giải vật lí 12 bài 7: Sóng cơ và sự truyền sóng cơ
- 👉 Giải vật lí 12 bài 9: Sóng dừng
- 👉 Giải vật lí 12 bài 10: Đặc trưng vật lí của âm
- 👉 Giải vật lí 12 bài 11: Đặc trưng sinh lí của âm
- 👉 Giải vật lí 12 bài 12: Đại cương về dòng điện xoay chiều
- 👉 Giải vật lí 12 bài 13: Các mạch điện xoay chiều
- 👉 Giải vật lí 12 bài 14: Mạch có R, L, C mắc nối tiếp
- 👉 Giải vật lí 12 bài 15: Công suất tiêu thụ của mạch điện xoay chiều. Hệ số công suất
- 👉 Giải vật lí 12 bài 16: Truyền tải điện năng – Máy biến áp
- 👉 Giải vật lí 12 bài 17: Máy phát điện xoay chiều
- 👉 Giải vật lí 12 bài 18: Động cơ không đồng bộ ba pha
- 👉 Giải vật lí 12 bài 20: Mạch dao động
- 👉 Giải vật lí 12 bài 21: Điện từ trường
- 👉 Giải vật lí 12 bài 22: Sóng điện từ
- 👉 Giải vật lí 12 bài 23: Nguyên tắc thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến
- 👉 Giải vật lí 12 bài 24: Tán sắc ánh sáng
- 👉 Giải vật lí 12 bài 25: Giao thoa ánh sáng
- 👉 Giải vật lí 12 bài 26: Các loại quang phổ
- 👉 Giải vật lí 12 bài 27: Tia hồng ngoại và tia tử ngoại
- 👉 Giải vật lí 12 bài 28: Tia X
- 👉 Giải vật lí 12 bài 30: Hiện tượng quang điện. Thuyết lượng tử ánh sáng
- 👉 Giải vật lí 12 bài 31: Hiện tượng quang điện trong
- 👉 Giải vật lí 12 bài 32: Hiện tượng quang-phát quang
- 👉 Giải vật lí 12 bài 33: Mẫu nguyên tử Bo
- 👉 Giải vật lí 12 bài 34: Sơ lược về laze
- 👉 Giải vật lí 12 bài 35: Tính chất và cấu tạo hạt nhân
- 👉 Giải vật lí 12 bài 36: Năng lượng liên kết của hạt nhân. Phản ứng hạt nhân
- 👉 Giải vật lí 12 bài 37: Phóng xạ
- 👉 Giải vật lí 12 bài 38: Phản ứng phân hạch
- 👉 Giải vật lí 12 bài 39: Phản ứng nhiệt hạch
- 👉 Giải vật lí 12 bài 40: Các hạt sơ cấp
- 👉 Giải vật lí 12 bài 41: Cấu tạo vũ trụ
- 👉 Giải vật lí 12 bài 29: Thực hành: Đo bước sóng ánh sáng bằng phương pháp giao thoa ( Phần 1 )
- 👉 Giải vật lí 12 bài 29: Thực hành: Đo bước sóng ánh sáng bằng phương pháp giao thoa ( Phần 2 )
Lớp 12 | Các môn học Lớp 12 | Giải bài tập, đề kiểm tra, đề thi Lớp 12 chọn lọc
Danh sách các môn học Lớp 12 được biên soạn theo sách giáo khoa mới của bộ giáo dục đào tạo. Kèm theo lời giải sách bài tập, sách giáo khoa, đề kiểm tra 15 phút, 45 phút (1 tiết), đề thi học kì 1 và học kì 2 năm học 2024 ngắn gọn, chi tiết dễ hiểu.
Toán Học
- Đề thi, đề kiểm tra Toán lớp 12
- SBT Toán lớp 12 Nâng cao
- SBT Toán 12 Nâng cao
- SGK Toán 12 Nâng cao
- SBT Toán lớp 12
- SGK Toán lớp 12
Vật Lý
- SBT Vật lí 12 Nâng cao
- SGK Vật lí lớp 12 Nâng cao
- SBT Vật lí lớp 12
- SGK Vật lí lớp 12
- Giải môn Vật lí lớp 12
Hóa Học
- Đề thi, đề kiểm tra Hóa lớp 12
- SBT Hóa học 12 Nâng cao
- SGK Hóa học lớp 12 Nâng cao
- SBT Hóa lớp 12
- SGK Hóa lớp 12
Ngữ Văn
- Đề thi, đề kiểm tra Ngữ Văn 12 mới
- Soạn văn 12
- SBT Ngữ văn lớp 12
- Luyện dạng đọc hiểu
- Văn mẫu 12
- Soạn văn 12 chi tiết
- Soạn văn ngắn gọn lớp 12
- Soạn văn 12 siêu ngắn
- Bài soạn văn lớp 12 siêu ngắn
- Bài soạn văn 12
Lịch Sử
Địa Lý
Sinh Học
- Đề thi, đề kiểm tra Sinh lớp 12
- SGK Sinh lớp 12 Nâng cao
- SBT Sinh lớp 12
- SGK Sinh lớp 12
- Giải môn Sinh học lớp 12
GDCD
Tin Học
Tiếng Anh
- Đề thi, đề kiểm tra Tiếng Anh 12 mới
- SBT Tiếng Anh lớp 12
- Ngữ pháp Tiếng Anh
- SGK Tiếng Anh 12
- SBT Tiếng Anh lớp 12 mới
- SGK Tiếng Anh 12 Mới