Giáo án Vật Lý 12 nâng cao – Năm học 2009 – 2010 Trang 121 Ngày soạn : 14/02/2010 Tiết : 71& 72 I. MỤC TIÊU : 1. Kiến thức: - Hiểu và nhớ được các khái niệm: hiện tượng quang điện, êlectron quang điện, dòng quang điện, dòng quang điện bão hoà, 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. 2. Kỹ năng: - Trình bày hiện tượng quang điện. - Trình bày kết quả thí nghiệm. 3. Thái độ: II. CHUẨN BỊ : 1. Giáo viên: - Hình vẽ các hình 43.3; 43.4 SGK. 2. Học sinh: - Ôn lại các kiến thức về công thức của lực điện trường, định lí về động năng, khái niệm cường độ dòng điện bão hoà III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: A. HOẠT ĐỘNG BAN ĐẦU 1. Ổn định tổ chức 2. Giới thiệu mục tiêu chương V: (5 / ) 3. Tạo tình huống học tập B. TIẾN TRÌNH BÀI HỌC TL Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức HĐ 1: Tìm hiểu hiện tượng quang điện ngoài 15 + Hs đọc thí nghiệm SGK cho biết kết quả thí nghiệm + Hai lá điện nghiệm cụp bớt lại, chứng tỏ tấm kẽm mất điện tích âm (êlectron). + Nếu không có ánh sáng bước sóng ngắn chiếu vào tấm kẽm, hai lá điện nghiệm không cụp, chứng tỏ tấm kẽm không mất điện tích âm. + Một số êlectron bị bứt ra khỏi tấm kẽm, nhưng lập tức bị tấm kẽm (mang điện tích dương) hút vào. Do đó hai lá điện nghiệm không bị khép lại. + Tương tự như đã xảy ra với tấm kẽm. + Giới thiệu thí nghiệm Héc (năm 1887), + Chiếu chùm ánh sáng hồ quang (có bước sóng ngắn) vào tấm kẽm thì hiện tượng xảy ra thế nào? Điều đó chứng tỏ êlectron trên tấm kẽm như thế nào? + Nếu chắn chùm hồ quang hoặc dùng các bức xạ có bước sóng dài) thì hiện tượng ra sao? + C1: Nếu ban đầu tấm kẽm tích điện dương thì hiện tượng xảy ra như thế nào? + Nếu ta thay tấm kẽm bằng tấm đồng, nhôm…. Thì em dự đoán hiện tượng xảy ra thế nào? + Nêu kết luận 1. Hiện tượng quang điện ngoài. a. Thí nghiệm Héc. b. Kết luận + Hiện tượng ánh sáng làm bật các êlectron ra khỏi bề mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện ngoài( hiện tượng quang điện). + Electron bật ra gọi là quang êlêctrôn. Dòng điện do các êlectron tạo ra gọi là dòng quang điện. HĐ 2: Khảo sát định lượng hiện tượng quang điện 5 15 + Hs đọc thí nghiệm SGK cho biết kết quả thí nghiệm + Dựa vào tranh vẽ, mô tả sơ đồ bố trí thí nghiệm. + Hướng đẫn hs nắm được kết quả thí nghiệm và vẽ hình theo từng giai đoạn. 2. Thí nghiệm khảo sát định lượng hiện tượng quang điện a. Thí nghiệm. b. Kết quả và nhận xét. Giáo viên: Dương Văn Tính Tổ Vật Lý - Thể dục Trường PTTH Hùng Vương CHƯƠNG VI: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG BÀI 43: HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGOÀI. CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN Zn - Giáo án Vật Lý 12 nâng cao – Năm học 2009 – 2010 Trang 122 15 + Khi chiếu ánh sáng có bước sóng λ≤λ 0 + Khi 0≤U AK <U 1 : U AK tăng thì I tăng, vì dưới tác dụng lực điện trường số quang êlectron tới anot trong một đơn vị thời gian tăng lên theo U AK (không theo định luật Ôm). + Khi U 1 ≤U AK : Mặc dầu U AK tăng thì cường độ dòng điện không tăng (I bh ), vì mọi quang êlectron đều về hết anôt. + Khi U AK ≤-U h thì dòng quang điện bị triệt tiêu hoàn toàn, vì mọi quang êlectron bật ra khỏi catot dưới tác dụng lực điện trường đều không đến được anôt. + 2 0max dmax h mv W = = eU 2 - Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi ánh sáng kích thích chiếu vào catot thõa mãn điều kiện nào? - Khi 0≤U AK <U 1 : I phụ thuộc vào U AK như thế nào? Hãy nhận xét về sự phụ thuộc của I vào U AK - Khi U 1 ≤U AK : I phụ thuộc vào U AK như thế nào? Hãy nhận xét về sự phụ thuộc của I vào U AK - Khi U AK = - U h : I như thế nào? + Hãy tìm mối liên hệ giữa động năng ban đầu cực đại của quang êlectron và hiệu điện thế hãm? + Gv thông báo kết quả thí nghiệm với một tế bào quang điện, khi ánh sáng kích thích có bước sóng càng ngắn thì giá trị U h càng lớn. Vậy giá trị U h phụ thuộc vào bước sóng λ. + Giữ nguyên λ, nhưng tăng cường cường độ chùm ánh sáng kích thích thì kết quả cường độ dòng quang điện bão hòa trong một tế bào quang điện như thế nào? + Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi ánh sáng kích thích chiếu vào catot có λ ≤λ 0. (λ 0 gọi là giới hạn quang điện của catot). + Với một tế bào quang điện, tồn tại một hiệu điện thế hãm (U h ) để triệt tiêu dòng quang điện. Giá trị U h phụ thuộc vào bước sóng λ. 2 0max dmax h mv W = = eU 2 + Động năng ban đầu cực đại của quang êlectron không phụ thuộc vào cường độ chùm sáng kích thích + Cường độ dòng quang điện bão hòa trong một tế bào quang điện tỷ lệ thuận với cường độ chùm ánh sáng kích thích. HĐ3: Nội dung Các định luật quang điện 25 + Giá trị λ 0 của các kim loại khác nhau thì khác nhau, trong đó có những kim loại có λ 0 thuộc vùng ánh sáng nhìn thấy. + Gv thông báo các định luật quang điện được rút ra từ thực nghiệm. + Thông báo định luật thứ nhất. Hãy cho biết định luật này được rút ra từ kết quả thí nghiệm nào? + Yêu cầu hs đọc bảng giới hạn quang điện một số kim loại 43.1 và nêu nhận xét về trị số của λ 0 3. Các định luật quang điện a. Định luật quang điện thứ nhất (hay định luật về giới hạn quang điện) 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 λ 0. λ 0 gọi là giới hạn quang điện của kim loại đó Giáo viên: Dương Văn Tính Tổ Vật Lý - Thể dục Trường PTTH Hùng Vương 0 I bh2 I bh1 -U h U AK I U 1 Giáo án Vật Lý 12 nâng cao – Năm học 2009 – 2010 Trang 123 + Có vì λ < λ 0 + Định luật thứ hai được rút ra từ thí nghiệm với λ ≤ λ 0 , tăng cường độ chùm sáng kích thích thì kết quả cường độ dòng quang điện bão hòa tăng tỉ lệ thuận + Định luật thứ ba được rút ra từ thí nghiệm với một tế bào quang điện khi dùng ánh sáng kích thích có bước sóng càng ngắn thì giá trị U h càng lớn. mặc khác dmax h W = eU + Nếu trong tn Héc không dùng tấm kẽm mà dùng tấm Kali thì với ánh sáng kích thích là ánh sáng khả kiến (0,4µm) thì có xảy ra hiện tượng quang điện không? + Thông báo định luật thứ hai. Hãy cho biết định luật này được rút ra từ kết quả thí nghiệm nào? + Thông báo định luật thứ hai. Hãy cho biết định luật này được rút ra từ kết quả thí nghiệm nào? λ ≤ λ 0 b. Định luật quang điện thứ hai (hay định luật về cường độ dòng quang điện bão hòa). Đối với mỗi anh sáng thích hợp (có λ ≤ λ 0 ), cường độ dòng quang điện bão hòa tỉ lệ thuận với cường độ chùm ánh sáng kích thích. c. Định luật quang điện thứ ba (hay định luật về động năng cực đại của quang electron) Động năng ban đầu cực đại của quang electron không phụ thuộc cường độ chùm ánh sáng kích thích, mà chỉ phụ thuộc bước sóng của ánh sáng kích thích và bản chất kim loại. C HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC 4. Củng cố kiến thức: (10 / ) 1. Nếu chiếu một chùm tia hồng ngoại vào tấm kẽm tích điện âm, thì: A. tấm kẽm mất dần điện tích dương. B. Tấm kẽm mất dần điện tích âm. C. Tấm kẽm trở nên trung hoà về điện. D. điện tích âm của tấm kẽm không đổi. 2. Giới hạn quang điện của mỗi kim loại là: A. bước sóng của ánh sáng kích thích chiếu vào kim loại. B. Công thoát của các êlectron ở bề mặt kim loại đó. C. Bước sóng giới hạn của ánh sáng kích thích để gây ra hiện tượng quang điện kim loại đó. D. hiệu điện thế hãm. 3. Để gây được hiệu ứng quang điện, bức xạ dọi vào kim loại được thoả mãn điều kiện nào sau đây? A. Tần số lớn hơn giới hạn quang điện. B. Tần số nhỏ hơn giới hạn quang điện. C. Bước sóng nhỏ hơn giới hạn quang điện. D. Bước sóng lớn hơn giới hạn quang điện. 4. Với một bức xạ có bước sóng thích hợp thì cường độ dòng quang điện bão hoà: A. Triệt tiêu, khi cường độ chùm sáng kích thích nhỏ hơn một giá trị giới hạn. B. tỉ lệ với bình phương cường độ chùm sáng. C. tỉ lệ với căn bậc hai của cường độ chùm sáng. D. tỉ lệ với cường độ chùm sáng. 5. Tính vận tốc ban đầu cực đại của quang êlectron, biết rằng hiệu điện thế hãm 1,8V IV: RÚT KINH NGHIỆM ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… Giáo viên: Dương Văn Tính Tổ Vật Lý - Thể dục Trường PTTH Hùng Vương Giáo án Vật Lý 12 nâng cao – Năm học 2009 – 2010 Trang 124 Ngày soạn: 16/2/2010 Tiết thứ: 73&74 I. MỤC TIÊU: 1. Kiến thức: - Nêu được nội dung cơ bản của giả thuyết lượng tử năng lượng của Plăng và thuyết lượng tử ánh sáng của Anh-xtanh. - Viết được công thức Anhxtanh về hiệu ứng quang điện ngoài. - Nêu được ánh sáng có tính chất sóng-hạt. 2. Kĩ năng: - Vận dụng thuyết lượng tử ánh sáng để giải thính được các định luật quang điện. - Vận dụng công thức của Anhxtanh và các công thức về quang điện để giải bài tập về quang điện. 3. Thái độ: . II. CHUẨN BỊ: 1. Chuẩn bị của thầy: - 2. Chuẩn bị của trò: - Ôn khái niệm sóng và hạt. III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: A. HOẠT ĐỘNG BAN ĐẦU 1. Ổn định tổ chức (2 / ) 2. Kiểm tra bài cũ : (8 / ) Phát biểu được các định luật quang điện. 3. Tạo tình huống học tập B. TIẾN TRÌNH BÀI HỌC TL Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức HĐ 1: Tìm hiểu thuyết lượng tử ánh sáng 15 + Hs đọc SGK nội dung giả thuyết lượng tử năng lượng. + Hs đọc SGK nội dung lượng tử ánh sáng + ε = h c λ =2,65.10 -19 J Năng lượng của một phôtôn rất nhỏ. Vì vậy với một chùm sáng dù rất yếu cũng chứa nhiều phôtôn do rất nhiều nguyên tử, phân tử phát ra nên ta cảm thấy liên tục? + Chỉ có một loại phôtôn. Gv thông báo - Để giải thích triệt để vấn đề về bức xạ của vật đen tuyệt đối, năm 1900 Plăng đã đề ra giả thuyết lượng tử năng lượng. - Để giải thích hiện tượng quang điện năm 1905 Anh- xtanh đã phát triển thuyết lượng tử năng lượng và đề xuất thuyết lượng tử ánh sáng + C1: Tính năng lượng của photôn ứng với ánh sáng đỏ λ=0,75µm. Từ đó hãy giải thích vì sao ta nhìn thấy chùm sáng liên tục chứ không phải gián đoạn như theo thuyết lượng tử. + C2: trong chùm sáng đơn sắc màu đỏ có mấy loại phôtôn? 1. Thuyết lượng tử ánh sáng a) Giả thuyết lượng tử năng lượng của Plăng Lượng năng lượng mà mỗi lần một nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định gọi là lượng tử năng lượng Kí hiệu: hf= ε (1) Trong đó: h = 6,625.10 -34 J.s; f là tần số của ánh sáng b) Thuyết lượng tử ánh sáng. Phôtôn + Chùm sáng là một chùm các phôtôn (các lượng tử ánh sáng). Mỗi phôtôn có một năng lượng xác định hf= ε . Cường độ của chùm sáng tỉ lệ với số phôtôn phát ra trong 1 giây. + Phân tử, nguyên tử, êlectron … phát xạ ánh sáng cũng có nghĩa là chúng hấp thụ hay bức xạ phôtôn + Các phôtôn bay dọc theo tia sáng với vận tốc c = 3.10 8 m/s HĐ2: Giải thích các định luật quang điện Giáo viên: Dương Văn Tính Tổ Vật Lý - Thể dục Trường PTTH Hùng Vương BÀI 44: THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG LƯỠNG TÍNH SÓNG - HẠT CỦA ÁNH SÁNG Giáo án Vật Lý 12 nâng cao – Năm học 2009 – 2010 Trang 125 15 + Hs đọc SGK: - 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. - Truyền cho e một động năng ban đầu - Truyền một phần năng lượng cho mạng tinh thể + Cung cấp cho êlectron một công thoát A và động năng ban đầu cực đại 2 0max 2 mv (vì không truyền năng lượng cho mạng tinh thể) + Hs giải thích + Gv thông báo ý 1 + Hướng dẫn hs thành lập công thức Anh-xtanh - Năng lượng ε dùng để làm gì? Giải thích cho hs vì sao phải truyền năng lượng cho mạng tinh thể là do e trước khi đến bề mặt kim loại chúng va chạm với các ion ở nút mạng - Vậy đối với các êlectron nằm ngay trên bề mặt kim loại, thì năng lượng ε này được dùng vào việc gì? + Hướng dẫn hs dựa vào công thức Anh-xtanh để giải thích các định luật quang điện 1 và 3. + Gv giải thích định luật quang điện 2 2. Giải thích các định luật quang điện a) Công thức Anh-xtanh về hiện tượng quang điện + Mỗi phôtôn khi bị hấp thụ sẽ truyền toàn bộ năng lượng ε của nó cho một êlectron. + Công thức Anh-xtanh hf = A+ 2 0max mv 2 A: Công để “thắng” lực liên kết gọi là công thoát. 2 0max mv 2 động năng ban đầu cực đại của quang êlectron b) Giải thích: + Định luật thứ nhất: Để hiện tượng quang điện xảy ra: hf ≥ A hay c h A λ ≥ ⇒ hc λ A ≤ Đặt 0 hc λ = A ⇒ λ ≤ λ 0 . + Định luật thứ hai: - I bh tỉ lệ với số quang e bật ra khỏi catôt trong 1 đvtg. - Số quang e bật ra khỏi catôt trong 1 đvtg tỉ lệ với số phôtôn đập vào catôt trong thời gian đó. - Số phôtôn đập vào catôt lại tỉ lệ với cường độ chùm sáng tới. Vậy I bh tỉ lệ với cường độ chùm sáng tới HĐ3; Nhận biết lưỡng tính sóng hạt +Sóng có các hiện tượng giao thoa , nhiễu xạ. Hạt có tính chất phản xạ, đâm xuyên… C5: Sóng hạt có đặc điểm gì khác nhau? + Vậy ánh sáng có tính chất sóng không? Tính chất sóng giúp ta giải thích các hiện tượng gì? + Vậy ánh sáng có tính chất hạt không? Tính chất hạt giúp ta giải thích các hiện tượng gì? 3. Lưỡng tính sóng - hạt của ánh sáng + Ánh sáng vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạt. Vậy ánh sáng có lưỡng tính sóng - hạt. + Trong mỗi hiện tượng quang học, ánh sáng thường thể hiện rõ một trong hai tính chất. Khi tính chất sóng thể hiện rõ thì tính chất hạt lại mờ nhạt, và ngược lại. C HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC Củng cố kiến thức: (5 / ) Bài tập về nhà : Đọc phần em có biết IV: RÚT KINH NGHIỆM ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… Giáo viên: Dương Văn Tính Tổ Vật Lý - Thể dục Trường PTTH Hùng Vương Giáo án Vật Lý 12 nâng cao – Năm học 2009 – 2010 Trang 126 Ngày soạn: 18/02/2010 Tiết thứ: 75, 76 & 77 I. MỤC TIÊU: 1. Kiến thức: - Nắm chắc và biết vận dụng công thức Anhxtanh và các công thức khác có liên quan đến hiện tượng quang điện để giải thích các bài tập về hiện tượng quang điện. 2. Kĩ năng: - Rèn luyện kỹ năng tính toán bằng số (chuyển đổi đơn vị, làm tròn số có nghĩa …). 3. Thái độ: - Tình cảm: ý thức tự học. II. CHUẨN BỊ: 1. Chuẩn bị của thầy: - 2. Chuẩn bị của trò: - Ôn lại các công thức về quang điện. – Làm bài tập trong SGK và SBT. III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: A. HOẠT ĐỘNG BAN ĐẦU 1. Ổn định tổ chức 2. Kiểm tra bài cũ Kết hợp trong hướng dẫn giải bài tập 3. Tạo tình huống học tập: ( SGK) B. TIẾN TRÌNH BÀI HỌC TL Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức TIẾT 1: Hoạt động 1: Vận dụng công thức về hiện tượng quang điện. Xác định các đại lượng đặc trưng Bài 1: Chiếu một chùm sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,849µm lên một tấm kim loại kali dùng làm catốt của một tế bào quang điện. Biết cồn thoát êléctron của kali là 2,15eV. a) Tính giới hạn quang điện của kali. b) Tính vận tốc ban đầu cực đại của êléctron bắn ra từ catốt. c) Tình hiệu điện thế hàm. d) Biết cường độ dòng quang điện bão hoà I bh = 5mA và công suất của chùm sáng chiếu vào catốt là P = 1,25W, hãy tính hiệu suất lượng tử (là tỉ số giữa êléctron bứt ra khỏi mặt kim loại và số phôtôn tới mặt kim loại đó). 25 + λ o = hc A + ε = 2 omax c 1 hf h mv A 2 = = + λ 0max 2 hc v A m   ⇒ = −  ÷ λ   + eU h = 2 0max mv 2 = hc A− λ ⇒ U h = 1 hc A e   −  ÷ λ   + Công thức giới hạn quang điện? Chú ý đơn vị SI + Công thức Anhxtanh? Suy ra vận tốc ban đầu cực đại của quang e? + Công thức liên hệ giữa hiệu điện thế hãm và động năng ban đầu cực đại của quang e? Suy ra công thức tính hiệu điện thế hãm. + Công thức tính lượng tử a) Giới hạn quang điện: λ o = hc A ≈ 0,578µm với A = 2,15eV=2,14.1,6.10 -19 = 3,44.10 -19 J h = 6,625.10 -34 Js; c = 3.10 8 m/s b) Công thức Anhxtanh: ε = 2 omax c 1 hf h mv A 2 = = + λ 0max 2 hc v A m   ⇒ = −  ÷ λ   ≈ 3,7.10 5 m/s với m = 9,1.10 -31 kg c) Hiệu điện thế hãm U h : eU h = 2 0max mv 2 = hc A− λ ⇒ U h = 1 hc A e   −  ÷ λ   ≈ 0,39V d) Năng lượng mỗi phôtôn: Giáo viên: Dương Văn Tính Tổ Vật Lý - Thể dục Trường PTTH Hùng Vương BÀI 45: BÀI TẬP VỀ HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN Giáo án Vật Lý 12 nâng cao – Năm học 2009 – 2010 Trang 127 + c hε = λ ⇒ N p = P ε + N e = bh I e ánh sáng? Suy ra số phô tôn đến catốt trong mỗi giây? + Số quang e bứt ra khỏi catôt về anôt mỗi giây? (Định nghĩa cường độ dòng điện). + Hiệu suất lượng tử H = e p N N c hε = λ ≈ 4.06.10 -19 J Số phô tôn đến catôt mỗi giây: N p = P ε ≈ 3,08.10 18 hạt Số quang e bứt ra khỏi catôt về anôt mỗi giây: N e = bh I e ≈ 3,12.10 16 hạt Hiệu suất lượng tử H% H = e p N N ≈ 10 -2 = 1% Bài 2: Khi chiếu vào một tấm kim loại một chùm sáng đơn sắc có bước sóng 0,2µm, động năng cực đại của các êlectron quang điện là 8.10 -19 J. Hỏi khi chiếu vào tấm kim loại đó lần lượt hai chùm sáng đơn sắc có bước sóng λ 1 = 1,40µm và λ 2 = 0,10µm, thì có xảy ra hiện tượng quang điện không? Nếu có, hãy xác định vận tốc cực đại của các êléctron quang điện. 10 + λ < λ 0 + Điều kiện để xảy ra hiện tượng quang điện? + Gọi hs giải 2 omax c 1 h mv A 2 = + λ ⇒ A = c h λ - 2 omax 1 mv 2 = 1,94.10 -19 J Giới hạn quang điện: λ o = hc A ≈ 1,02.10 -6 m =1,02 µm + Vậy λ 1 >λ 0 hiện tượng quang điện không xảy ra. + λ 2 < λ 0 hiện tượng quang điện xảy ra. Vận tốc ban đầu cực đại: 0max 2 2 hc v A m   ⇒ = −  ÷ λ   ≈ 1,79.10 -18 J C HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC Củng cố kiến thức: Tiết 1 (10 / ) Vận dụng các công thức: - Lượng tử ánh sáng: ε = c hf h= λ . - Giới hạn quang điện : λ o = hc A - Công thức Anhxtanh: ε = 2 omax c 1 hf h mv A 2 = = + λ . - Hiệu điện thế hãm U h : U h = omax E e 1. Chiếu một chùm bức xạ đơn sắc vào catôt của tế bào quang điện để triệt tiêu dòng quang điện thì hiệu điện thế hãm có giá trị tuyệt đối là 1,9V. Vận tốc ban đầu cực đại của quang electron là bao nhiêu? A. 5,2.10 5 m/s; B. 6,2.10 5 m/s; C. 7,2.10 5 m/s; D. 8,2.10 5 m/s 2. Chiếu vào catốt của một tế bào quang điện một chùm bức xạ đơn sắc có bước sóng 0,330µm. Để triệt tiêu dòng quang điện cần một hiệu điện thế hãm có giá trị tuyệt đối là 1,38V. Công thoát của kim loại dùng làm catôt là A. 1,16eV; B. 1,94eV; C. 2,38eV; D. 2,72eV TIẾT 2: Vận dụng công thức về hiện tượng quang điện. Xác định điện thế của quả câu cô lập khi chiếu ánh sáng thích hợp đến nó Bài 3: Công thoát êlectron khỏi đồng là 4,47eV. a) Tính giới hạn quang điện của đồng? Giáo viên: Dương Văn Tính Tổ Vật Lý - Thể dục Trường PTTH Hùng Vương Giáo án Vật Lý 12 nâng cao – Năm học 2009 – 2010 Trang 128 b) Khi chiếu bức xạ có bước sóng λ = 0,14µm vào một quả cầu bằng đồng đặt xa các vật khác thì quả cầu đạt hiệu điện thế cực đại là bao nhiêu? Vận tốc ban đầu cực đại của các êlectron quang điện là bao nhiêu? c) Chiếu một bức xạ điện từ vào một quả cầu bằng đồng đặt xa các vật khác thì quả cầu đạt điện thế cực đại là 3V. Hãy tính bước sóng của bức xạ và vận tốc ban đầu cực đại của êlectron quang điện? 25 Hs giải dưới sự hướng dẫn của gv Gv hướng dẫn: Khi chiếu ánh sáng thích hợp vào quả cầu sẽ bứt các e khỏi quả cầu kim loại làm quả cầu tích điện dương, quả cầu có điện thế. Số e bị bứt ra khỏi quả cầu ngày càng nhiều, điện thế của quả cầu tăng dần. Điện thế của quả cầu đạt giá trị cực đại V m khi các e bứt ra thêm khỏi quả cầu đều bị lực điện trường của quả cầu kéo trở lại. Vậy V m chính bằng U h trong tế bào quang điện eV m = eU h = 2 omax 1 mv 2 a) Giới hạn quang điện của đồng: λ o = hc A ≈ 0,278.10 -6 m =278 nm b) 2 omax c 1 h mv A 2 = + λ 0max 2 2 hc v A m   ⇒ = −  ÷ λ   ≈ 1,244.10 6 m/s eV m = eU h = 2 omax 1 mv 2 2 0max m mv 1 V . e 2 ⇒ = ≈ 4,4V c) eV m = 2 omax 1 mv 2 6 m 0max 2.e.V v 1,03.10 m / s m   ⇒ = ≈  ÷   Từ 2 omax c 1 h mv A 2 = + λ = A + eV m 6 m hc 0,166.10 m A eV − λ = ≈ + 20 / Hướng dẫn hs giải 1. Chiếu vào catốt của một tế bào quang điện một chùm bức xạ đơn sắc có bước sóng 0,330µm. Để triệt tiêu dòng quang điện cần một hiệu điện thế hãm có giá trị tuyệt đối là 1,38V. Giới hạn quang điện của kim loại dùng làm catôt là A. 0,521µm; B. 0,442µm; C. 0,440µm; D. 0,385µm 2. Chiếu một chùm bức xạ đơn sắc có bước sóng 0,276µm vào catôt của một tế bào quang điện thì hiệu điện hãm có giá trị tuyệt đối bằng 2V. Công thoát của kim loại dùng làm catôt là A. 2,5eV; B. 2,0eV; C. 1,5eV; D. 0,5eV 3. Chiếu một chùm bức xạ đơn sắc có bước sóng 0,5µm vào catôt của một tế bào quang điện có giới hạn quang điện là 0,66µm. Vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện là A. 2,5.10 5 m/s; B. 3,7.10 5 m/s; C. 4,6.10 5 m/s; D. 5,2.10 5 m/s 4. Chiếu một chùm bức xạ đơn sắc có bước sóng 0,5µm vào catôt của một tế bào quang điện có giới hạn quang điện là 0,66µm. Hiệu điện thế cần đặt giữa anôt và catôt để triệt tiêu dòng quang điện là A. 0,2V; B. - 0,2V; C. 0,6V; D. - 0,6V 5. Chiếu một chùm ánh sáng đơn sắc có bước sóng 400nm vào catôt của một tế bào quang điện, được làm bằng Na. Giới hạn quang điện của Na là 0,50µm. Vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện là A. 3.28.10 5 m/s; B. 4,67.10 5 m/s; C. 5,45.10 5 m/s; D. 6,33.10 5 m/s C HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC Củng cố kiến thức: - Lượng tử ánh sáng: ε = c hf h= λ . - Giới hạn quang điện : λ o = hc A - Công thức Anhxtanh: ε = 2 omax c 1 hf h mv A 2 = = + λ . - Hiệu điện thế hãm U h : U h = omax E e Giáo viên: Dương Văn Tính Tổ Vật Lý - Thể dục Trường PTTH Hùng Vương Giáo án Vật Lý 12 nâng cao – Năm học 2009 – 2010 Trang 129 TIẾT 3: 20 Hs giải dưới sự hướng dẫn của gv Chiếu bức xạ đơn sắc bước sóng λ=0,533(μm) vào một tấm kim loại có công thốt electron A=3.10 -19 J. Dùng màn chắn tách ra một chùm hẹp electron quang điện và cho chúng bay vào một miền từ trường đều có cảm ứng từ B. Hướng chuyển động của electron quang điện vuông góc với B. Biết bán kính cực đại của quỹ đạo các electron là R = 22,75mm .Tìm độ lớn cảm ứng từ B của từ trường . Gv hướng dẫn giải dạng tổng quát. Xác định bán kính quỹ đạo của e quang điện khi chuyển động trong từ trường đều. Lực từ tác dụng lên e quang điện ( Lực Lorenxơ) có: - Phương vuông góc với mặt phẳng lập bởi B ur và v r - Chiều tuân theo qui tắc bàn tay trái. - Độ lớn : F = e .B.v o .sin α . Trong đó α là góc lập bởi B ur và v r o . - Khi o v r vuông góc B ur : sin α =1 thì e chuyển động tròn đều với bán kính: e .B.v o = m 2 o v R ⇒ R = o mv e B - Khi o v r lập với B ur góc α thì e chuyển động theo đường xoắn ốc với bán kính của đường xoắn ốc: e .B.v n = m 2 n v R ⇒ R = n mv e B trong đó v n = v o sin α 20 Hs giải bài tập áp dụng: Chiếu λ = 0,33μm vào catốt phẳng của một tế bào quang điện . Biết điện thế hãm là 0,3125V. a). Xác định λ o b). Anốt của tế bào quang điện cũng có dạng bản phẳng song song và cách với catốt d = 1,0cm. Khi rọi chùm bức xạ rết hẹp vào tâm của catốt thì bán kính lớn nhất của vùng trên bề mặt anốt mà các e tới đập vào bằng bao nhiêu? Đs: a) λ o = 0,36 μm b) R = 2d h AK U U = 5,24mm Gv hướng dẫn giải dạng tổng quát. Khi e quang điện chuyển động trong điện trường đều. Độ lệch của e trong điện trường đều: - Lực điện trường tác dụng lên e: F e E= − r ur - Các e bức ra khỏi catốt có o v r theo mọi phương. Điểm xa nhất của e đập vào anốt khi e bật ra có o v r vuông góc với E ur . Áp dụng như trong chuyển động ném ngang: R = d.v omax 2m e U C HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC Củng cố kiến thức: (5 / ) - Lượng tử ánh sáng: ε = c hf h= λ . - Giới hạn quang điện : λ o = hc A - Công thức Anhxtanh: ε = 2 omax c 1 hf h mv A 2 = = + λ . - Hiệu điện thế hãm U h : U h = omax E e IV: RÚT KINH NGHIỆM ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… Giáo viên: Dương Văn Tính Tổ Vật Lý - Thể dục Trường PTTH Hùng Vương Giáo án Vật Lý 12 nâng cao – Năm học 2009 – 2010 Trang 130 Ngày soạn : 20/02/2010 Tiết : 78 I. MỤC TIÊU : 1. Kiến thức: - Nêu được hiện tượng quang điện trong là gì và một số đặc điểm cơ bản của hiện tượng này. - Nêu được hiện tượng quang dẫn là gì và giải thích hiện tượng quang dẫn bằng thuyết lượng tử ánh sáng. - Nêu được quang điện trở là gì? - Nêu được pin quang điện là gì, nguyên tắc cấu tạo và giải thích quá trình tạo thành hiệu điện thế giữa hai bản cực của pin quang điện. 2. Kỹ năng: - Phân biệt hiện tượng quang điện trong và quang điện ngoài. - Giải thích hoạt động quang trở và pin quang điện. 3. Thái độ: II. CHUẨN BỊ : 1. Giáo viên: - Hình vẽ 46.1 và 46.2 trong SGK. 2. Học sinh : - Ôn lại kiến thức về dòng điện trong chất bán dẫn III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: A. HOẠT ĐỘNG BAN ĐẦU 1. Ổn định tổ chức (2 / ) 2. Kiểm tra bài cũ: 3. Tạo tình huống học tập: Ứng dụng của pin sử dụng năng lượng Mặt Trời B. TIẾN TRÌNH BÀI HỌC TL Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức HĐ 1: Chất quang dẫn và hiện tượng quang điện trong + Hs đọc SGK và trả lời + C1: - Giống: Dưới tác dụng của ánh sáng thích hợp thì hình thành các e tự do. - Khác: Hiện tượng quang điện ngoài thì các e bật ra khỏi khối kim loại, còn hiện tượng quang điện trong thì e tự do ở bên trong khối bán dẫn. - Năng lượng cần thiết để giải phóng êlectron liên kết trong bán dẫn thường nhỏ hơn công thoát A + Giảm do hình thành các cặp e dẫn và lỗ trống + Khi bán dẫn tinh khiết được chiếu bằng ánh sáng thích hợp, thì một số êlectron liên kết có thể bứt ra khỏi các nguyên tử bán dẫn và chuyển động tự do trong khối bán dẫn (e dẫn). Đồng thời, có một số lượng như vậy các lỗ trống được tạo ra. Hiện tượng đó được gọi là hiện tượng quang điện trong + Thế nào là hiện tượng quang điện trong? + C1: Nêu những điểm giống nhau và khác nhau của hiện tượng quang điện ngoài và hiện tượng quang điện trong? + Giá trị điện trở của bán dẫn thay đổi như thế nào khi chiếu ánh sáng vào nó? + Thế nào là hiện tượng quang dẫn ? 1. Hiện tượng quang điện trong a) Hiện tượng quang điện trong Hiện tượng tạo thành các êlectron dẫn và lỗ trống trong bán dẫn, do tác dụng của các ánh sáng thích hợp, được gọi là hiện tượng quang điện trong. Vì năng lượng cần thiết để giải phóng êlectron liên kết trong bán dẫn thường nhỏ hơn công thoát A nên λ 0 (giới hạn quang điện của chất bán dẫn) của nhiều chất bán dẫn nằm trong vùng hồng ngoại. b) Hiện tượng quang dẫn Hiện tượng giảm điện trở suất, tức là tăng độ dẫn điện của bán dẫn, khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào gọi là hiện tượng quang dẫn. Giải thích: dựa vào hiện tượng quang điện trong. HĐ2: Tìm hiểu quang điện trở + Hs đọc SGK phần cấu tạo và hoạt động của quang trở trong + Quang điện trở được chế tạo dựa trên hiện tương vật lý gì ? 2.Quang điện trở + Là một điện trở làm bằng chất Giáo viên: Dương Văn Tính Tổ Vật Lý - Thể dục Trường PTTH Hùng Vương BÀI 46: HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG QUANG ĐIỆN TRỞ & PIN QUANG ĐIỆN [...]... 1: Nhận biết về sự hấp thụ lọc lựa ánh sáng 15 Gv thông báo từ thực nghiệm, 1 Hấp thụ ánh sáng khi chiếu ánh sáng qua một Hấp thụ ánh sáng là hiện tượng môi trường vật chất bất kì, thì môi trường vật chất làm giảm cường độ chùm sáng bị giảm cường độ của chùm sáng truyền Một phần năng lượng của qua nó chùm sáng đã bị hấp thụ và a) Định luật về sự hấp thụ ánh biến thành nội năng của môi sáng trường Hiện... biết về sự phản xạ (tán xạ) lọc lựa ánh sáng 15 + Hs đọc bảng và nhận xét: + Cho hs đọc bảng 48.1 Nhận 3 Phản xạ (hoặc tán xạ)lọc lựa xét về sự phản xạ từ bề mặt Màu sắc các vật Ánh sáng đơn sắc khác nhau thì sự phản xạ ánh sáng cũng của tấm đồng đối với ánh sáng a) Phản xạ (hoặc tán xạ)lọc lựa đơn sắc khác nhau? Ở một số vật, khả năng phản xạ khác nhau Từ đó thông báo khái niệm sự (hoặc tán xạ) ánh sáng. .. (hoặc tán xạ) ánh sáng mạnh, yếu + Ánh sáng trắng của Mặt trời đến áo bạn này thì chỉ có ánh sáng màu xanh phản xạ từ áo vào mắt ta Còn đến áo bạn kia thì chỉ có ánh sáng màu đỏ phản xạ từ áo vào mắt ta + Ánh sáng tán xạ từ bộ quần áo của ca sĩ còn phụ thuộc vào màu sắc của ánh sáng rọi vào nó + Do vật có khả năng hấp thụ, phản xạ (hoặc tán xạ) lọc lựa đối với một số ánh sáng đơn sắc phản xạ lọc lựa + Khi... thụ một số ánh sáng đơn sắc và phản xạ, tán xạ hoặc cho truyền qua các ánh sáng đơn sắc khác + Màu sắc các vật còn phụ thuộc vào ánh sáng rọi vào nó + Khi nói vật có màu này hay màu khác là ta giả định ánh sáng rọi vào nó là ánh sáng trắng + Vậy màu sắc của vật thể là do đâu? + Gv giải thích hiện tượng tán xạ: Trong môi trường trong suốt đồng tính thì ánh sáng truyền thẳng, nhưng nếu môi trường trong... độ ánh sáng truyền qua nó sẽ như thế nào? + Màu đen, vì chùm sáng này + Nếu chiếu vào tấm kính lọc bị hấp thụ hoàn toàn sắc màu đỏ ánh sáng tím thì thấy tấm kính màu gì? Trang 135 sáng trong miền nhìn thấy của quang phổ được gọi là vật trong suốt không màu Những vật hấp thụ hoàn toàn mọi ánh sáng nhìn thấy thì sẽ có màu đen + Những vật hấp thụ lọc lựa ánh sáng trong miền nhìn thấy thì được gọi là vật. .. nghĩa ánh sáng màu nào đã đi vào mắt ta? + Tại sao có khi nhìn thấy cùng một bộ quần áo của ca sĩ trên sân khấu, lúc thì có màu này, lúc thì có màu khác khác nhau phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng tới gọi là sự phản xạ (hoặc tán xạ) lọc lựa b) Màu sắc các vật + Các vật thể có màu sắc là do vật được cấu tạo từ những vật liệu xác định Khi chiếu một chùm ánh sáng trắng vào một vật, vật hấp thụ một số ánh sáng. .. thụ rất mạnh ánh sáng màu không màu + Giải thích câu hỏi tình huống + Những vật không hấp thụ ánh Giáo viên: Dương Văn Tính Tổ Vật Lý - Thể dục Trường PTTH Hùng Vương Giáo án Vật Lý 12 nâng cao – Năm học 2009 – 2010 xanh, màu tím và hầu hết các C2? bức xạ còn lại của ánh sáng trắng nên ta thấy tấm kính màu đỏ + Càng giảm theo định luật về + Nếu tấm kính lọc sắc đỏ sự hấp thụ ánh sáng càng dày,... Tính Tổ Vật Lý - Thể dục Trường PTTH Hùng Vương Giáo án Vật Lý 12 nâng cao – Năm học 2009 – 2010 Ngày soạn : 22/02/2010 Tiết : 80 Trang 134 BÀI 48: HẤP THỤ & PHẢN XẠ LỌC LỰA ÁNH SÁNG MÀU SẮC CÁC VẬT I MỤC TIÊU : 1 Kiến thức: - Hiểu được hiện tượng hấp thụ ánh sáng là gì và phát biểu được định luật hấp thụ ánh sáng - Hiểu sự hấp thụ lọc lựa là gì? 2 Kỹ năng: - Giải thích được vì sao các vật có... chùm sáng đơn hiện tượng hấp thụ ánh sáng sắc khi truyền qua môi trường + Hs đọc SGK trả lời theo sự + Yêu cầu hs đọc SGK và trả hấp thụ, giảm theo định luật hàm hướng dẫn lời theo hướng dẫn số mũ của độ dài d của đường đi - Khái niệm hấp thụ ánh sáng - Hiện tượng hấp thụ ánh sáng theo : I = Ioe-αd, với Io là cường - Định luật hấp thụ ánh sáng là gì ? độ của chùm sáng tới môi - Phát biểu định luật về. .. hấp thụ ánh sáng của môi trường có tính chàm Hγ (λγ = 0,4340µm) và ánh sáng của môi trường (H2) chọn lọc Người ta gọi hiện tượng vạch tím Hδ (λδ = 0, 4120 µm) có tính chọn lọc này là sự hấp thụ lọc lựa + Nêu các kết luận về chất gần + Những chất hầu như không hấp + Kính lọc sắc đỏ ít hấp thụ như trong suốt, vật trong suốt thụ ánh sáng trong miền nào của ánh sáng màu đỏ, nhưng hấp không màu, vật trong suốt . (tán xạ) lọc lựa ánh sáng 15 + Hs đọc bảng và nhận xét: Ánh sáng đơn sắc khác nhau thì sự phản xạ ánh sáng cũng khác nhau + Ánh sáng trắng của Mặt trời đến áo bạn này thì chỉ có ánh sáng. là lượng tử năng lượng Kí hiệu: hf= ε (1) Trong đó: h = 6,625.10 -34 J.s; f là tần số của ánh sáng b) Thuyết lượng tử ánh sáng. Phôtôn + Chùm sáng là một chùm các phôtôn (các lượng tử ánh. 1. Hấp thụ ánh sáng Hấp thụ ánh sáng là hiện tượng môi trường vật chất làm giảm cường độ của chùm sáng truyền qua nó. a) Định luật về sự hấp thụ ánh sáng Cường độ I của chùm sáng đơn sắc