Giáo án Vật lý 12 - HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG

Chia sẻ: Nguyen Uyen | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Thêm vào BST

Báo xấu

396
lượt xem 50
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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. ...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo án Vật lý 12 - HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG

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. GV : Giáo viên hướng dẫn học sinh làm thí nghiệm 59.1 HS : Hồ quang điện. GV : Hãy kể tên mot số nguồn phát ra tia tử ngoại ? HS : Tấm kẽm mất điện tích âm. GV : Hai lá của điện nghiệm khép lại chứng tỏ điều gì ? HS : Không xảy ra. GV : Nếu tấm kẽm mang điện dương thì hiện tượng trên có xảy ra HS : Không bị cụp lại : tấm kẽm không ? không mất điện tích âm. GV : Nếu chắn chùm tia hồ quang bằng tấm thủy tinh không màuthì hai HS : Nêu định nghĩa. lá của điện nghiệm như thế nào ? HS : Nêu định nghĩa. GV : Hiện tượng quang điện là gì ? Hoạt động 2 : GV : Electron quang điện là gì ?
HS : Xuất hiện do hiện tượng quang điện. GV : Tại sao dòng điện xuất hiện trong mạch là dòng quang điện ? HS : Giới hạn quang điện. GV : 0 có tên gọi là gì ? HS : Có nhưng nhỏ. GV : Khi UAK = 0 thì dòng quang điện có xuất hiện trong mạch không HS : Không ? GV : Khi UAK =  Uh thì dòng HS : Hiệu điện thế hãm. quang điện có xuất hiện trong mạch HS : Cường độ dòng quang điện bão không ? hòa tăng. GV : Uh có tên gọi là gì ? Hoạt động 3 : GV : Giữ nguyên bước sóng , HS :  < 0 nhưng tăng cường độ sáng chiếu vào HS : Electron quang điện. catốt thì dòng quang điện sẽ như thế nào ? HS : Khác nhau. GV : Khi nào có dòng quang điện ? GV : Dòng quang điện là dòng chuyển dời có hướng của các hạt nào Hoạt động 4 : ? HS : Học sinh xem SGK trang 253
HS : Thí nghiệm Hertz GV : Động năng của các electron quang điện có đặc điểm gì ? HS : Học sinh xem SGK trang 353 GV : Viết công thức động năng ban đầu cực đại của các electron quang HS : Khác nhau. điện ? GV : Giới thiệu định luật thứ nhất ? HS : Không xảy ra hiện tượng quang GV : Định luật này được rút ra từ điện. kết quả TN nào ? GV : Yêu cầu HS xem bảng giới hạn Hoạt động 5 : quang điện của một số kim loại ? HS : Học sinh xem SGK trang 254 GV : Nêu nhận xét về trị số của  o HS : Thí nghiệm tế bào quang điện. đối với các kim loại khác nhau ? GV : Nếu trong TN Héc không dùng HS : Học sinh trả lời tấm kẽm mà dùng tấm kali hoặc xesi Hoạt động 6 : thì các kết quả thu được có điều gì HS : Học sinh xem SGK trang 254 khác ? HS : Thí nghiệm tế bào quang điện. GV : Giới thiệu định luật thứ hai ? GV : Định luật này được rút ra từ HS : Hiện tượng quang điện. kết quả TN nào ? GV : Cường độ của chùm sáng là gì
? Hoạt động 7 : HS : Học sinh xem SGK trang 254 GV : Giới thiệu định luật thứ ba ? GV : ĐL này rút ra từ kết quả TN HS : Học sinh xem SGK trang 255 nào ? GV : Thuyết điện từ về ánh sáng HS : Rất nhỏ không giải thích được gì ? 2 mv0max (GV gợi ý HS chú ý đến đặc tuyến HS : hf  A  2 vôn – ampe đường cong 1 và 2) của Hoạt động 8 : tế bào quang điện và lưu ý đến công c HS : Ta có : hf ≥ A hay h ≥ A. Từ  thức (59.1) SGK. đó suy ra :  ≤ o, với o = h c GV : Trình bày giả thuyết lượng tử A năng lượng của Plăng ? HS : Với các chùm sáng có khả năng GV : Trình bày thuyết lượng tử ánh gây ra hiện tượng quang điện, thì số sáng của Einstein ? êlectron quang điện bị bật ra khỏi mặt GV : Hãy tính năng lượng của catôt trong một đơn vị thời gian tỉ lệ phôtôn ứng với ánh sáng đỏ ? Nêu thuận với số phôtôn đến đập vào mặt nhận xét ? catôt trong thời gian đó. Số phôtôn GV : Hướng dẫn học sinh thiết lập này tỉ lệ với cường độ của chùm sáng phương trình Einstein ?
tới. Mặt khác cường độ của dòng GV : Hướng dẫn học sinh dựa vào quang điện bão hòa lại tỉ lệ thuận với phương trình Einstein để chứng định số êlectron quang điện bật ra khỏi luật 1 ? 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 GV : Hướng dẫn học sinh dựa vào của chùm sáng chiếu vào catôt 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 tích âm. Tia tử ngoại đã làm bứt các êlectron ra khỏi tấm đó. b) Các thí nghiệm với các tấm kim loại khác đã dẫn đến kết luận sau. Hiện tượng này được gọi là hiện tượng quang điện. Các êlectron bị bật ra được gọi là êlectron quang điện. 2. Thí nghiệm khảo sát định lượng hiện tượng quang điện a) Thí nghiệm
b) Kết quả thí nghiệm + Khi UAK > 0, chiếu chùm ánh sáng có bước sóng, trong mạch xuất hiện dòng điện gọi là dòng quang điện. Nhỏ hơn hoặc bằng trị số o; o : giới hạn quang điện. 3. Các định luật quang điện a) Định luật quang điện thứ nhất Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi ánh sáng kích thích chiếu vào kim loại có bước sóng nhỏ hơn hoặc bằng bước sóng o. o được gọi là giới hạn quang điện của kim loại :  ≤ o b) Định luật quang điện thứ hai 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
c định và mang một năng lượng xác định  = 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; 2 mv0 max - Truyền cho êlectron đó một động năng ban đầu cực đại , ngay 2 sau khi nó bứt ra khỏi bề mặt kim loại. Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng ta có 2 mv0max hf  A  2 Là công thức Anh-xtanh về hiện tượng quang điện. b) Giải thích các định luật quang điện
- Định luật thứ nhất. Muốn cho hiện tượng quang điện xảy ra thì phôtôn của chùm sáng chiếu vào catôt phải có năng lượng lớn hơn, hoặc ít c nhất phải bằng công thoát A, nghĩa là phải có hf ≥ A hay h ≥ A. Từ đó suy  c ra  ≤  o, với o = h . o chính là giới hạn quang điện của kim loại làm A catôt. - 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