Chuyên đề Vật lí 12 Cánh diều Bài 1. Năng lượng photon và hiệu ứng quang điện có đáp án
12 câu hỏi
Ngoài tính chất sóng, ánh sáng còn có tính chất:
- Tính chất lượng tử : Hiện tượng quang điện, hiện tượng quang hoá học
- Tính chất hạt
- Tính chất lưỡng tính sóng, hạt.
Ví dụ: Hiện tượng quang điện: Khi chiếu ánh sáng lên bề mặt kim loại, nếu năng lượng photon lớn hơn hoặc bằng năng lượng tối thiểu cần thiết để giải phóng electron khỏi nguyên tử kim loại, electron sẽ được giải phóng và tạo ra dòng điện.
Vì sao trong thí nghiệm ở Hình 1.2, hai lá của điện nghiệm lại xoè ra khi tích điện âm cho tấm kẽm?
Bởi vì khi tích điện âm cho tấm kẽm, thì nó nhận thêm electron khiến tấm kẽm thừa điện tích âm, chính điện tích âm thừa này đã tạo ra điện trường, lực hút của điện trường làm cho các điện tích dương trong hai lá kim loại chuyển động về hai đầu lá, dẫn đến hai lá của điện nghiệm xoè ra do lực đẩy của các điện tích dương.
Vẽ được đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa cường độ dòng điện I và hiệu điện thế UAK giữa anode và cathode của tế bào quang điện.
Dụng cụ:
- Tế bào quang điện chân không, cathode phủ chất nhạy quang Sb-Ce, có hộp bảo vệ (1).
- Hộp gồm ba LED đỏ, lục, lam, công suất mỗi LED 3W và điều chỉnh được cường độ sáng (2).
Hộp chân đế có tích hợp:
- Núm chọn LED (3)
- Núm điều chỉnh cường độ sáng của LED (4)
- Đồng hồ đo cường độ dòng quang điện I (μA) (5)
- Chuyển mạch đo thuận hoặc nghịch (6)
- Điều chỉnh hiệu điện thế UAK (7)
- Đồng hồ đo hiệu điện thế UAK (V) (8)
Phương án thí nghiệm
- Tìm hiểu công dụng của từng dụng cụ đã cho
- Thiết kế phương án thí nghiệm khảo sát dòng quang điện bằng dụng cụ này.
Tiến hành
Lắp đặt các dụng cụ như Hình 1.5.
a) Tiến hành thí nghiệm với các ánh sáng đơn sắc khác nhau
Bật công tắc nguồn phía sau hộp chân đế.
• Chọn LED màu lam.
• Điều chỉnh (7) để thay đổi UAK
• Đọc và ghi số chỉ của vôn kế và ampe kế vào vở theo mẫu ở Bảng 1.1.
• Thực hiện lại các bước thí nghiệm trên với LED màu lục và LED màu đỏ.
b) Tiến hành thí nghiệm khảo sát mối liên hệ giữa cường độ dòng quang điện và hiệu điện thế UAK
Chọn LED màu lam.
* Với UAK > 0
• Điều chỉnh (7) để thay đổi UAK
• Đọc và ghi số chỉ của vôn kế và ampe kế vào vở theo mẫu Bảng 1.2. (Đo ít nhất 10 giá trị khác nhau của UAK và I; có thể chọn giá trị UAK ở mỗi lần đo cách nhau 2 V hoặc 4 V).
* Với UAK < 0
• Làm tương tự các bước thí nghiệm trên (Đo ít nhất 8 giá trị; có thể chọn giá trị UAK ở mỗi lần đo cách nhau khoảng 0,1 V).
Kết quả
Vẽ đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa cường độ dòng điện I và hiệu điện thế UAK
Đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa cường độ dòng điện I và hiệu điện thế UAK
Vì cường độ dòng quang điện đạt đến trạng thái bão hoà.
Vì mật độ photon rất lớn.
a) \[{{\rm{W}}_d} = qU = {1,6.10^{ - 19}}.1500 = {2,4.10^{ - 16}}J\]
b) \[{{\rm{W}}_d} = \frac{1}{2}m{v^2} \Rightarrow \frac{1}{2}{.1,67.10^{ - 27}}.{v^2} = {2,4.10^{ - 16}} \Rightarrow v = {5,36.10^5}m/s\]
Đối với các clectron nằm sâu bên trong kim loại, trước khi đến bề mặt kim loại, chúng dã va chạm với các ion dương của kim loại và mất một phần năng lượng.
Nếu electron nằm ở bề mặt kim loại thì nó có thể thoát ra ngay mà không mất năng lượng truyền cho kim loại. So với động năng ban đầu mà các electron nằm ở sâu bên trong kim loại thu được khi bị bứt ra thì động năng ban đầu của electron nằm ở bề mặt là cực đại.
Do đó các electron ở trong khối kim loại, khi bị bứt ra, lại có động năng ban đầu nhỏ hơn .
Học thông minh hơn mỗi ngày
Xem toàn bộ 12 câu hỏi và nhiều hơn nữa với tài khoản miễn phí
Từ công thức Einstein, ta có động năng ban đầu cực đại của electron bằng:
Ta thấy động năng ban đầu cực đại của electron không phụ thuộc vào cường độ chùm bức xạ điện từ kích thích mà chỉ phụ thuộc vào bước sóng kích thích A và công thoát A của electron.
Khi photon có bước sóng ngắn hơn giới hạn quang điện của kim loại thì khi đó năng lượng photon truyền cho kim loại đủ lớn, lớn hơn công thoát A, do đó đủ là bật ra các electron khỏi bề mặt kim loại.
Bạn có thích hoạt động này không?
Hãy lưu hoặc chia sẻ nội dung này đến mọi người.
Gợi ý cho bạn
Ý tưởng của bạn, bài học của bạn
Tự thiết kế đề thi, bài giảng hoặc flashcard theo cách riêng.
![[Năm 2022] Đề thi thử môn Vật lí THPT Quốc gia có lời giải - Đề số 21](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fvideo.vietjack.com%2Fupload%2Fimages%2Fvj-image%2Fimage-3izficdefgfoel0s9j8s-1786772791.jpg&w=3840&q=75)
![[Năm 2022] Đề thi thử môn Vật lí THPT Quốc gia có lời giải - Đề số 20](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fvideo.vietjack.com%2Fupload%2Fimages%2Fvj-image%2Fimage-emy0gtcksawvorajezvv-1786772460.jpg&w=3840&q=75)
