Chương 7 – Lượng tử ánh sáng.
I. Hệ thống kiến thức trong chương:
1. Hiện tượng quang điện: (ngoài) Khi chiếu một chùm ánh sáng có bước sóng thích hợp vào một tấm kim loại thì làm cho các electron ở mặt kim loại bị bứt ra, đó là hiện tượng quang điện (ngoài).
* Hiện tượng quang điện trong: là hiện tượng êléctron liên kết được giải phóng thành êléctron dẫn trong chất bán dẫn khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào.
+ Giống nhau: đều có sự giải phóng êléctron khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào.
+ Khác nhau: hiện tượng quang điện ngoài: êléctron ra khỏi khối chất, năng lượng giải phóng êléctron lớn; hiện tượng quang điện trong: êléctron vẫn ở trong khối chất, năng lượng giải phóng êléctron nhỏ, có thể chỉ cần tia hồng ngoại.
2. Các định luật quang điện:
a. Định luật 1: 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 . được gọi là giới hạn quang điện của kim loại: λ ≤ .
b. Định luật 2: Đối với mỗi ánh sáng thích hợp (λ ≤ ) cường độ dòng quang điện bão hoà tỉ lệ thuận với cường độ chùm sáng kích thích.
c. Định luật 3: Động năng ban đầu cực đại của các electron quang điện không phụ thuộc cường độ chùm sáng kích thích mà chỉ phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng kích thích và bản chất kim loại.
3. Thuyết lượng tử ánh sáng.
a) Giả thuyết lượng tử năng lượng của Plăng: (1900)
Năng lượng bức xạ được phát ra không thể có giá trị liên tục bất kì, mà bao giờ cũng là một bội số nguyên của một năng lượng nguyên tố, được gọi là lượng tử năng lượng.
Nếu bức xạ có tần số f (bước sóng () thì giá trị một lượng tử năng lượng tương ứng bằng:
trong đó h = 6,625.10-34J.s gọi là hằng số Plăng.
b) Thuyết lượng tử áng sáng, phôton. (Anhxtanh -1905)
Chùm ánh sáng là một chùm hạt, mỗi hạt là một phôtôn (hay lượng tử ánh sáng). Phôtôn có vận tốc của ánh sáng, trong chân không, có một động lượng xác định và mang một năng lượng xác định ε = hf = hc/(, ( chỉ phụ thuộc vào 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.
4. Các công thức về quang điện:
+ Năng lượng của lượng tử:
+ Công thức Anh-xtanh về hiện tượng quang điện.
+ Giới hạn quang điện:
+ Hiệu điện thế hãm: Uh và động năng cực đại của êlectron:
+ Công suất chùm sáng: P = NP.(; NP: số photon ánh sáng trong môt giây.
+ Cường độ dòng quang điện bào hoà: Ibh = Ne.e; Ne là số êlectron quang điện trong 1 giây.
+ Hiệu suất lượng tử: là số photon ánh sáng đến catốt trong 1 giây.
+ Số photon ánh sáng đến catốt và số photon ánh sáng: