Công thức Anhxtanh – Gia sư Tâm Tài Đức

Lý thuyết và các dạng bài tập hiện tượng quang điện

i. Tóm tắt lý thuyết

Bạn Đang Xem: Công thức Anhxtanh – Gia sư Tâm Tài Đức

Hiệu ứng quang điện (Bên ngoài) – Thuyết lượng tử ánh sáng.

a.Hiệu ứng quang điện

Hiện tượng ánh sáng bứt êlectron ra khỏi bề mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện ngoài (gọi tắt là hiện tượng quang điện).

b. Định luậtĐịnh luật quang điện

+Định luật quang điện thứ nhất (định luật giam giữ quang điện cực):

Với mỗi kim loại thì bước sóng λ của ánh sáng kích thích phải nhỏ hơn hoặc bằng giới hạn quang điện l0 của kim loại thì mới xảy ra hiện tượng quang điện: λ≤λ0.

+Định luật quang điện thứ hai (định luật quang điện bão hòa):

Đối với mỗi ánh sáng thích hợp (≤ λ0), dòng quang điện

Độ bão hòa công suất tỷ lệ với cường độ chùm tia kích thích.

+ Định luật quang điện thứ ba

(Định luật Động năng cực đại của quang điện tử):

Động năng ban đầu cực đại của êlectron quang điện không phụ thuộc vào

Về cường độ của chùm tia kích thích thì chỉ phụ thuộc vào số bước

Sự kích thích của sóng ánh sáng và tính chất kim loại.

c. Thuyết lượng tử ánh sáng

+ Chùm là chùm các phôtôn (photon). Mỗi photon có một năng lượng nhất định (năng lượng của 1 photonɛ=hf(j). Nếu trong chân không thì ε=h.f=h.cλε=h.f=h.cλ

f là tần số của sóng ánh sáng đơn sắc tương ứng.

Xem Thêm: Đường sá hay đường xá là đúng chính tả?

h=6,625.10-34 j.s: hằng số giá đỡ tấm; c = 3.108 m/s: tốc độ ánh sáng trong chân không.

+ Cường độ chùm tia tỉ lệ với số phôtôn phát ra trong 1 giây.

+ Phân tử, nguyên tử, điện tử… phát ra hoặc hấp thụ ánh sáng, tức là chúng phát ra hoặc hấp thụ photon.

+ photon truyền dọc theo chùm ánh sáng với vận tốc c = 3.108 m/s trong chân không.

+ Mỗi photon có rất ít năng lượng. Ngay cả một chùm ánh sáng yếu ớt cũng chứa một số lượng lớn photon do nhiều nguyên tử và phân tử phát ra. Vì vậy, chúng ta thấy một chùm ánh sáng liên tục.

+Photon chỉ tồn tại trong chuyển động. Không có photon đứng yên.

Xem Thêm : Đáp án tổ hợp Tự nhiên 2022

d.Giải thích định luật quang điện

+Bảng giá trị giới hạn quang điện

e.Lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng

+ánh sáng có cả tính chất sóng và tính chất hạt. Ta nói ánh sáng có lưỡng tính sóng hạt.

+Trong mọi hiện tượng quang học, ánh sáng thường thể hiện một trong hai tính chất nêu trên. Tính chất sóng mạnh thì tính chất hạt yếu và ngược lại.

+Bước sóng của sóng điện từ càng ngắn, năng lượng của phôtôn càng lớn thì đặc trưng của hạt càng rõ, tính quang điện, năng suất đâm xuyên, tính phát quang… thì tính chất của sóng càng yếu.

+ Ngược lại, sóng điện từ có bước sóng càng dài thì năng lượng photon tương ứng càng nhỏ, các đặc tính giao thoa, nhiễu xạ, tán sắc,…, hạt tinh thể,… của sóng càng tốt và yếu.

Loại bài tập

1. Công thức:

+Công suất nguồn sáng: p=nλεp=nλε

nλnλ là số lượng photon phát ra mỗi giây. εε là lượng tử ánh sáng.

+ Dòng quang điện bão hòa: ibh=nεeibh=nεe (giả sử n= ne, trong đó n là số electron đến cực dương)

nene là số lượng quang điện tử phát ra từ cực âm mỗi giây = n electron đến cực dương mỗi giây

e là điện tích nguyên tố.

Xem Thêm: Tổng hợp các cách mở bài cho tác phẩm Bài ca ngất ngưởng

+ đơn vị chuyển đổi: 1ev=1,6.10-19j. 1mev=1.6.10-13j.

+Hằng số được tích hợp trong máy tính cầm tay fx570ms; lệnh fx570es; 570es plus:

[const] số [0 ~40] (xem mã trên nắp của thiết bị cầm tay)

+Lưu ý: Khi tính toán bằng máy tính cầm tay, các em có thể nhập trực tiếp các hằng số trong câu hỏi đã cho nếu cần, hoặc nếu muốn kết quả chính xác thì nhập Hằng số Mã đã được cài đặt trên máy tính và có sẵn thông qua const [0~40] ! (Xem thêm bảng hằng số vật lý bên dưới)

* -example1: Máy 570es:

3. Loại bài tập: cho 1 ev = 1,6.10-19 j ; h = 6,625.10-34 js ; c = 3,108 m/s; i = 9,1.10-31 kg.

Dạng 1: Tính giới hạn quang điện tử, công và vận tốc cực đại ban đầu của quang điện tử bật ra khỏi katot.

-Hằng số: h = 6,625.10-34 js; c = 3,108 m/s; e = 1,6.10-19 c; i = 9,1.10-31 kg.

Ví dụ 1: Giới hạn quang điện của kẽm λo = 0,35μm. Công thoát của electron khỏi kẽm?

Nhấp vào máy tính: ca phân số 7 06 h x ca 7 28 co ↓ 0,35 x10x -6 = 5.6755584×10-19j

Thay đổi thành ev: chia cho e: nhấn shift tách 7 23 =

Hiển thị: 3.5424 ev

Xem Thêm : Vai trò của gia đình đối với mỗi người?

Nhận xét: Hai kết quả trên là do cách nhập số khác nhau! ! !

Dạng 2: Hệ thức liên hệ giữa động năng ban đầu (vận tốc ban đầu) và hiệu điện thế hãm ở hai đầu a và k triệt tiêu dòng quang điện.

Ví dụ 1: Ta chiếu ánh sáng có bước sóng 0,42 μm vào tế bào ở k. Công xuất của kl do k là 2ev. Phải duy trì điện áp hãm bằng bao nhiêu để triệt tiêu dòng quang điện?

– Dòng điện bão hòa: ibh = ne.e. (ne là số êlectron quang điện chuyển từ catốt sang anốt trong 1 giây).

-Hiệu suất quang điện: h = ne/nλ

Ví dụ 1: Đối với một đèn phát ra ánh sáng đơn sắc λ=0,6μm, nếu đèn có công suất p = 10w thì trong 10s phát ra bao nhiêu phôtôn.

Xem Thêm: Văn mẫu lớp 9: Phân tích khổ 1 bài thơ Sang thu của Hữu Thỉnh Dàn ý & 6 bài văn mẫu lớp 9 hay nhất

Giải pháp:

Dạng 5: Dòng quang điện bão hòa. Tính số quang điện tử bật ra khỏi katot sau thời gian t.

Dạng 6:Tính hiệu suất lượng tử của một tế bào quang điện.

ppg: Hiệu suất lượng tử của tế bào quang điện là đại lượng là tỷ lệ giữa số lượng electron quang điện bật ra khỏi katot với số lượng photon đập vào katot.

Ví dụ 1: Chiếu bức xạ điện từ có bước sóng 0,5 micrômét lên bề mặt tế bào quang điện thì tạo ra cường độ dòng điện bão hòa là 0,32a. Công suất bức xạ đập vào katot là p=1,5w. Hiệu suất của tế bào quang điện.

Dạng 7:Áp dụng hiệu ứng quang điện tính các hằng số h, e, a

Áp dụng công thức:

Câu 8: Chiếu ánh sáng kích thích có bước sóng thích hợp lên bề mặt của một tấm kl (hoặc quả cầu) cách điện. Tính hiệu điện thế cực đại mà bảng kl có thể đạt được.

ppg: Khi ánh sáng kích thích chiếu vào bề mặt kl thì các quang điện tử bị tắt, tấm kl mất bớt êlectron (-) và tích điện (+) và có tiềm năng của v . Điện trường gây ra bởi điện thế v tạo ra công điện trở ac = e.v, do đó ngăn chặn sự phóng điện tử tiếp theo. Nhưng ban đầu ac < wdmax nên hiện tượng quang điện vẫn bị triệt tiêu. Điện tích (+) của tấm kl tăng dần, thế v tăng dần. Khi v = vmax thì điện trở bằng wdmax của e quang điện và e không còn bật lên nữa.

Chúng tôi có:

1.Lượng tử năng lượngε=h.f=h.cλε=h.f=h.c/λvới: h = 6,625.10-34 j.s: hằng số phẳng f: tần số của ánh sáng đơn sắc c = 3,108 m / s: vận tốc ánh sáng trong chân không λλ (m): bước sóng ánh sáng trong chân không

2. công suất bức xạp=nε=n.h.f=n.hcλp=nε=n.h.f=n.hc/λp(w): công suất bức xạ: số lượng photon phát ra trong 1 giây

3. Hiệu suất lượng tửh=n/n trong đó n là số electron bị đẩy ra trong 1 giây

4. Giới hạn quang điệnλ0=hcaλ0=hca trong đó a là công thực hiện bởi các electron rời khỏi kim loại a (j) ⇒ 1ev = 1,6.10-19 j

5. công thức anhxtanh Năng lượng photon đơn lẻ εε: + nội năng q + tính a + động năng ban đầu εε=q+a+ede của electron trên bề mặt kim loại ⇒ q=0;đo giá trị cực đại

m = me = 9,1.10-31 kg: khối lượng electron

vd1: Một nguồn sáng chỉ phát ra ánh sáng đơn sắc có tần số f = 5,1014 Hz. Số phôtôn nguồn phát ra trong mỗi tờ giấy là 3.1019 hạt. Tìm công suất bức xạ của nguồn? Giải:p=n.ε=n.h.fp=n.ε=n.h.f⇒ p = 3.1019.6.625.10-34.5.1014 = 9,9375 w

vd2: Chiếu chùm bức xạ có bước sóng 0,18μm vào bề mặt chi tiết kim loại thì có giới hạn quang điện là 0,3μm. Có ý kiến ​​cho rằng năng lượng của mỗi photon được sử dụng để cung cấp cho công của electron thoát ra và phần còn lại được chuyển hóa hoàn toàn thành động năng. Tìm vận tốc cực đại của electron? Giải pháp:

Nếu chiếu đồng thời nhiều bước sóng kích thích thì bước sóng ngắn nhất xác định vận tốc ban đầu cực đại và động năng cực đại. Chọn một.