Đang tải... (xem toàn văn)
Tính chất của lượng tử ánh sáng
QUANG HỌC CHƯƠNG IX. TÍNH CHẤT LƯỢNG TỬ CỦA ÁNH SÁNG Giảng viên: Nguyễn Thị Huyền Trang Năm học, 2011 - 2012 1. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN Khi một người tiến về garage, cánh cửa garage lập tức mở ra, sau khi người đó qua cửa, thì nó đóng lại. Cánh cửa đóng mở tự động dựa trên hiện tượng quang điện. - - - - - - - - - - - - - - + + + - - - Chứng tỏ : Tấm kẽm bị mất điện tích âm(êlectron) Tấm kẽm Zn Tĩnh điện kế Chiếu ánh sáng hồ quang vào 1 tấm kẽm ban đầu tích điện âm Heinrich Rudolf Hertz 1. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN 1.1. Thí nghiệm của Héc về hiện tượng quang điện Góc lệch của kim tĩnh điện kế giảm chứng tỏ điều gì ? • Trong thí nghiệm trên thì nguyên nhân nào làm êlectron bật khỏi tấm kẽm ? Vậy: Khi ánh sáng hồ quang chiếu vào tấm kẽm thì các êlectron bị bật khỏi tấm kẽm. 1. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN 1.1 Thí nghiệm của Héc về hiện tượng quang điện Tấm kẽm tích điện dương + + + - - - Chiếu ánh sáng hồ quang vào một tấm kẽm ban đầu tích điện dương Điện tích của tấm kẽm như thế nào sau khi chiếu ánh sáng hồ quang ? 1. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN Điện tích của tấm kẽm hầu như không đổi 1.1 Thí nghiệm của Héc về hiện tượng quang điện Tấm kẽm mang điện âm + + + - - - G Chắn chùm tia hồ quang bằng tấm thủy tinh dày. Điện tích tấm kẽm như thế nào ? Hoạt động 2. Tìm hiểu hiện tượng quang điện I. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN 1. Thí nghiệm của Héc về hiện tượng quang điện Tấm thủy tinh dày. Tấm kẽm không mất điện tích âm. 1.1 Thí nghiệm của Héc về hiện tượng quang điện • Khi chiếu ánh sáng hồ quang vào tấm kẽm tích điện dương thì êlectron vẫn bị bật khỏi tấm kẽm nhưng bị tấm kẽm tích điện dương hút lại ngay. Vậy: Êlectron vẫn bị bật khỏi tấm kẽm mang điện dương khi ánh sáng hồ quang chiếu vào. 1. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN Lặp lại thí nghiệm với Lặp lại thí nghiệm với tấm kẽm mang tấm kẽm mang điện dương thì điện dương thì kim tĩnh điện kế không kim tĩnh điện kế không bị thay đổi. Vì sao ? bị thay đổi. Vì sao ? Chú ý Bức xạ tử ngoại có khả năng gây ra hiện tượng quang điện ở kẽm, còn ánh sáng nhìn thấy thì không. Nếu chắn chùm tia hồ quang bằng tấm thủy tinh dày thì hiện tượng quang điện không xảy ra → chứng tỏ điều gì? 1. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN V A G R K F 1.2.Thí nghiệm của Stoletov về hiện tượng quang điện • Hai điện cực (A,K) được đặt trong một bình chân không có cửa sổ F bằng thạch anh, cho ánh sáng tử ngoại truyền qua dễ dàng. Catôt K được làm bằng kim loại cần nghiên cứu hiện tượng quang điện. • Hiệu điện thế giữa A và K được thiết lập nhờ bộ nguồn một chiều P. Biến trở R cho phép thay đổi hiệu điện thế U giữa A, K và cả chiều điện trường được thiết lập giữa chúng. • Ánh sáng đã làm bứt một số điện tích ra khỏi catot và chúng bị hút về phía anot dưới tác dụng của điện trường, tạo thành dòng điện trong mạch. Đó là dòng quang điện. Kết luận: ĐỊNH NGHĨA Hiện tượng quang điện (ngoài) là sự giải phóng các electron ra khỏi bề mặt kim loại, khi tấm kim loại này được rọi sáng bằng ánh sáng thích hợp. [...]... Einstein đề ra thuyết lượng tử ánh sáng • Thuyết lượng tử ánh sáng (thuyết photon) : Năng lượng của ánh sáng khơng những được bức xạ mà còn bị hấp thụ và truyền đi thành từng lượng năng lượng riêng biệt, gọi là lượng tử ánh sáng hay photo Albert Einstein ( 1879-1955) 2.2 Thuyết lượng tử ánh sáng • • Như vậy dòng ánh sáng cấu tạo bởi các hạt lượng tử ánh sáng hay photo Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần... lượng nghỉ bằng khơng • Xung lượng hv p = mc = c hay h p= λ • Vậy xung lượng của photon tỉ lệ thuận với tần số hoặc tỉ lệ nghịch với bước sóng cử bức xạ điện từ tương ứng LƯỠNG TÍNH SĨNG–HẠT CỦA ÁNH SÁNG • • • Hiện tượng giao thoa chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng; Hiện tượng quang điện chứng tỏ ánh sáng có tính chất hạt Vậy : Ánh sáng có lưỡng tính sóng hạt Ánh sáng có bước sóng càng ngắn thì tính. .. đầu cực đại của quang electron • Vận tốc ban đầu cực đại của quang electron bị bức ra khỏi catot khơng phụ thuộc vào cường độ của chùm sang rọi vào nó, mà chỉ phụ thuộc vào tần số của chùm sáng đó 2 mvmax = eU h 2 Theo dõi đoạn phim sau : 2 THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG 2.1 Thuyết lượng tử của Planck Max Planck ( 1858-1947) 2.2 Thuyết lượng tử ánh sáng của Einstein • Năm 1905, dựa vào giả thuyết của Planck... gì xảy ra? Hiện tượng quang điện ngoài? Vật thể là chất bán dẫn: +là chất cách điện khi không bò chiếu sáng +là chất dẫn điện khi bò chiếu sáng Hiện tượng giảm mạnh điện trở của chất bán dẫn khi bò chiếu sáng 3.1 HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG a 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... sáng Vật bò chiếu sáng là kim loại Khác nhau Hiện tượng quang điện bên trong Cơ chế :ánh sáng thích hợp chiếu vào, electron bật ra khỏi kim loại Vật bò chiếu sáng là chất bán dẫn Cơ chế: Trong hiện tượng quang dẫn:mỗi phôtôn của ánh sáng kích thích khi bò hấp thụ sẽ giải phóng 1 electron liên kết thành electron dẫn mang điện âm, đồng thời để lại 1 “lỗ trống” mang điện dương hạt tải điện bên trong chất. .. hạt Ánh sáng có bước sóng càng ngắn thì tính chất hạt thể hiện rõ Ánh sáng có bước sóng càng dài thì tính chất sóng thể hiện rõ 3 HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG 3.1 Hiện tượng quang điện trong a Hiện tượng quang dẫn b Hiện tượng quang điện trong 3.2 Ứng dụng của hiện tượng quang điện trong • Quang điện trở • Pin quang điện *Vật thể là kim loại: Khi chiếu ánh sáng có bước sóng thích hợp vào kim loại có... diễn sự thay đổi của cường độ dòng quang điện vào hiệu điện thế U giữa A U và K ( khi cường độ sáng I khơng đổi) gọi là đường đặc trưng vơn - ampe bh h Io O Uo U b) Định luật về dòng quang điện bão hòa • Cường độ của dòng quang điện bão hòa tỉ lệ với cường độ I của chùm sáng rọi lên catot hoặc • Số electron bị bứt ra khỏi catot trong một đơn vị thời gian tỉ lệ với cường độ I của chùm sáng rọi lên catot... ban đầu của chúng là lớn nhất 2 max mv hv = A + 2 hay 2 max hc mv = A+ λ 2 2.4 Giải thích định luật về giới hạn quang điện a) Giải thích định luật về giới hạn quang điện bằng thuyết lượng tử b) Định luật về động năng ban đầu cực đại của quang electron c) Định luật về dòng điện bão hòa 2.5 Ứng dụng của hiệu ứng quang điện a) Tế bào quang điện chân khơng b) Ống nhân quang điện 2.6 Các thuộc tính của Photon... khếch đại, thiết bị điều khiển bằng ánh sáng, máy đo ánh sáng 3.2 ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG 2 Pin quang điện • Trong trường hợp các bán dẫn khơng đồng nhất, ngồi sự thay đổi độ dẫn còn xảy ra sự tạo hiệu điện thế Hiện tượng này gọi là quang ganvanic Nó được ứng dụng để chế tạo pin quang điện • Các dụng cụ bán dẫn có thể hoạt động được khi được rọi ánh sáng mà khơng cần hiệu điện thế ngồi,... c) Định luật về giới hạn đỏ của hiệu ứng quang điện • Đối với mỗi kim loại xác định, hiệu ứng quang điện chỉ xảy ra khi chùm sáng rọi vào kim loại đó có tần số v lớn hơn một giá trị giới hạn v0 tức là ánh sáng kích thích phải có bước sóng λ nhỏ hơn hay bằng một giá trị giới hạn giới hạn λ 0 của kim loại đó λ . lượng tử ánh sáng Albert Einstein ( 1879-1955) 2.2. Thuyết lượng tử ánh sáng của Einstein • Thuyết lượng tử ánh sáng (thuyết photon) : Năng lượng của ánh. 2.2. Thuyết lượng tử ánh sáng • Như vậy dòng ánh sáng cấu tạo bởi các hạt lượng tử ánh sáng hay photo. • Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần