Dùng thuyết lượng tử ánh sáng không giải thích được | Myphamthucuc.vn

Câu hỏi: Dùng thuyết lượng tử ánh sáng không giải thích được

A. nguyên tắc hoạt động của pin quang điện.

B. hiện tượng quang điện ngoài.

C. hiện tượng giao thoa ánh sáng.  

D. hiện tượng quang – phát quang.

Lời giải:

Đáp án đúng: C – hiện tượng giao thoa ánh sáng.

Giải thích: 

Dùng thuyết lượng tử ánh sáng không giải thích được hiện tượng giao thoa ánh sáng

Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là photon 

– Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các photon đều giống nhau, mỗi photon mang năng lượng bằng hf 

– Trong chân không, photon bay với tốc độ c = 3.108m/s dọc theo các tia sáng. 

– Mỗi lần một nguyên tử hay phân tử phát xạ hoặc hấp thụ ánh sáng thì chúng phát ra hay hấp thụ một photon

Kiến thức mở rộng:

1. Hiện tượng quang điện

Thí nghiệm Hertz về hiện tượng quang điện:

– Đặt một tấm kẽm đã được tích điện âm lên trên một điện nghiệm (tấm kẽm nối với điện cực của điện nghiệm) thì thấy hai lá kim loại của điện nghiệm xòe ra.

– Chiếu một chùm ánh sáng hồ quang vào tấm kẽm thì thấy hai lá kim loại của điện nghiệm cụp lại chứng tỏ tấm kẽm bị mất điện tích âm nghĩa là êlectrôn đã bị bật ra khỏi tấm kẽm.

Hiện tượng trên không xảy ra nếu

– Ban đầu ta tích điện dương cho tấm kẽm

– Chắn chùm ánh sáng hồ quang bằng một tấm thủy tinh.

Lý do mà hiện tượng không xảy ra là

– Nếu ban đầu tích điện dương (đủ lớn) cho tấm kẽm thì tấm kẽm này đang thiếu electrôn. Khi chiếu chùm ánh sáng hồ quang vào tấm kẽm thì cũng có  electrôn bị bật ra nhưng sẽ ngay lập tức bị tấm kẽm hút trở lại (Theo định luật Coulomb: “Hai điện tích trái dấu hút nhau”). Do đó điện tích của tấm kẽm không đổi. Hai lá kim loại của điện nghiệm vẫn tiếp tục xòe ra.

– Tia tử ngoại trong chùm hồ quang bị thủy tinh hấp thụ mạnh nên chùm ánh sáng đến được tấm kẽm chỉ là các bức xạ đơn sắc có bước sóng dài (các tia tử ngoại có bước sóng dài, ánh sáng thấy được, tia hồng ngoại). Điều này giúp khẳng định rằng hiện tượng electrôn bị bật ra khỏi tấm kẽm chỉ xảy ra với các bức xạ tử ngoại có bước sóng ngắn mà thôi.

– Từ thí nghiệm trên ta có thể rút ra kết luận sau:

– Hiện tượng ánh sáng làm bật các electrôn ra khỏi bề mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện (ngoài).

– Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra với một số bức xạ đơn sắc nào đó.

a. Định nghĩa:

– Hiện tượng ánh sáng làm bật các electron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện (ngoài) 

b. Định luật về giới hạn quang điện (Định luật quang điện thứ nhất) 

– Ánh sáng kích thích chỉ có thể làm bật electron ra khỏi một kim loại khi bước sóng của nó ngắn hơn hoặc bằng giới hạn quang điện của kim loại đó. 

 λ ≤ λ

 + λ: bước sóng của ánh sáng kích thích 

 + λ : giới hạn quang điện 

Giới hạn quang điện phụ thuộc vào bản chất của kim loại 

2. Thuyết lượng tử ánh sáng 

a. Lượng tử năng lượng của Plăng

– Là lượng năng lượng một nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ được xác định bằng biểu thức: 

Ԑ = h.f

Trong đó: 

ε: lượng tử năng lượng (J) 

h = 6,625.10^-34J.s: hằng số Plăng 

f: tần số của ánh sáng (Hz) 

– Khi ánh sáng truyền đi, các lượng tử ánh sáng Ԑ = h.f không bị thay đổi và không phụ thuộc vào khoảng cách tới nguồn sáng.

– Tuy mỗi lượng tử ánh sáng Ԑ = h.f mang năng lượng rất nhỏ nhưng trong chùm sáng lại có một số rất lớn lượng tử ánh sáng, vì thế ta có cảm giác chùm sáng là liên tục 

b. Thuyết lượng tử ánh sáng 

– Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là photon 

– Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các photon đều giống nhau, mỗi photon mang năng lượng bằng hf 

– Trong chân không, photon bay với tốc độ c = 3.10 m/s dọc theo các tia sáng. 

– Mỗi lần một nguyên tử hay phân tử phát xạ hoặc hấp thụ ánh sáng thì chúng phát ra hay hấp thụ một photon 

c. Công thức Anhxtanh 

3. Lưỡng tính sóng – hạt của ánh sáng 

 Ánh sáng vừa có tính chất sóng (giao thoa, nhiễu xạ) vừa mang tính chất hạt, hai tính chất này cùng tồn tại song song. Nói cách khác: Ánh sáng có tính chất lưỡng tính sóng –hạt