Lượng tử ánh sáng hay nhất | Myphamthucuc.vn

Tổng hợp Lý thuyết về Chương 6: Lượng tử ánh sáng

Hiện tượng quang điện

     – Thí nghiệm chiếu ánh sáng từ hồ quang tới một tấm kẽm tích điện âm đang được nối với tĩnh điện kế.

     – Kết quả: góc lệch của tĩnh điện kế giảm, chứng tỏ miếng kẽm đã bị mất bớt electron.

     – Khái niệm: Hiện tượng ánh sáng làm bật electron ra khỏi bề mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện ngoài.

Các định luật quang điện

     – Định luật quang điện thứ nhất (định luật về giới hạn quang điện)

     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 λ. λ được gọi là giới hạn quang điện của kim loại đó.

     λ ≤ λ

     – Định luật quang điện thứ hai (định luật về cường độ dòng quang điện bão hòa)

     Đối với mỗi ánh sáng thích hợp (λ ≤ λ) cường độ dòng quang điện bão hòa tỷ lệ thuận với cường độ của chùm sáng kích thích.

     – Định luật quang điện thứ ba (định luật về động năng cực đại của quang electron)

     Động năng ban đầu cực đại của quang electron không phụ thuộc vào cường độ chùm sáng kích thích mà chỉ phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng kích thích và bản chất kim loại.

Thuyết lượng tử ánh sáng.

     – Giả thuyết lượng tử năng lượng của Plăng.

     Năng lượng mà mỗi lần một nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định, gọi là lượng tử năng lượng. KH là ε, có giá trị bằng: ε=hf

     Trong đó f là tần số của ánh sáng bị hấp thụ hay phát xạ.

     h là hằng số Plăng h = 6,625.10^-34(J.s)

     – Thuyết lượng tử ánh sáng:

         +) Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn. Cường độ chùm sáng tỷ lệ với số phôtôn phát ra trong 1 giây

         +) Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các phôtôn đều giống nhau và mang năng lượng ε = hf.

         +) Trong chân không phôtôn bay với tốc độ c = 3.10⁸(m/s) dọc theo các tia sáng. Phôtôn không bao giờ đứng yên

         +) Mỗi lần nguyên tử hấp thụ hay phát xạ ánh sáng thì chúng hấp thụ hay phát xạ một phôtôn.

     – Giải thích các định luật quang điện

         +) Công thức Anh-xtanh về hiện tượng quang điện.

     Trong hiện tượng quan điện, phô tôn truyền toàn bộ năng lượng ε cho electron. Năng lượng này dùng để: Cung cấp năng lượng để electron thắng lực liên kết để bứt ra gọi là công thoát A

     Truyền cho electrton một động năng ban đầu W_đ.

     Truyền một phần năng lượng H cho mạng tinh thể.

     Khi electron ở ngay trên bề mặt thì H = 0 khi đó bảo toàn năng lượng ta có:

         +) Giải thích các định luật quang điện.

     Định luật quang điện thứ nhất:

     Theo (1) ta có: 

     Định luật quang điện thứ hai:

     Cường độ dòng quang điện bão hòa Ibh ~ số electron bật ra ne ~ số phôtôn chiều tới np ~ cường độ chùm sáng.

     Định luật quang điện thứ ba:

     Theo (1) ta có:

Hiện tượng quang điện trong

    – Chất quang dẫn: là chất dẫn điện kém khi không bị chiếu sáng và chất dẫn điện tốt khi bị chiếu sáng thích hợp

    – Hiện tượng quang điện trong: là hiện tượng tạo thành các electron dẫn và lỗ trống trong bán dẫn, do tác dụng của ánh sáng có bước sóng thích hợp.

    – Hiện tượng quang dẫn: là hiện tượng giảm điện trở suất hay tăng độ dẫn điện khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào.

Hiện tượng phát quang

    – Khái niệm: có một số chất (rắn, lỏng, khí) khi hấp thụ năng lượng dưới một dạng năng lượng nào đó, thí có khả năng phát ra các bức xạ điện từ trong miền ánh sáng nhìn thấy.

    – Phân loại:

       +) Nhiệt phát quang: khi cháy hòn than dần nóng đỏ, sợi dây tóc của đèn sợi đốt.

       +) Điện phát quang: đèn led

       +) Hóa phát quang: sự phát sáng của đóm đóm.

    +) Quang phát quang: đèn ống huỳnh quang.

    +) Phát quang catôt: ở màn hình vô tuyến.

    – Ứng dụng: sử dụng trong đèn ống huỳnh quang, trong màn hình dao động ký, ti vi, máy tính, sử dụng sơn phát quang quét trên các biển báo giao thông

Hiện tượng quang – phát quang.

    – Khái niệm: Một số chất có khả năng hấp thụ ánh sáng có bước sóng này để phát ra ánh sáng có bước khác.

    – Ví dụ: nếu chiếu một chùm bức xạ tử ngoại vào một ống nghiệm đựng dung dịch fluorexêin thì dung dịch phát ra ánh sáng màu lục. khi đó tia tử ngoại là ánh sáng kích thích, ánh sáng màu lục là ánh sáng phát quang.

    – Phân loại:

       +) Huỳnh quang: là sự phát quang có thời gian phát quang ngắn (dưới 10-8s). Nghĩa là ánh sáng phát quang hầu như tắt ngay sau khi tắt ánh sáng kích thích.

       +) Lân quang: là sự phát quang có thời gian phát quang dài 10-8s trở lên). Nó thường xảy ra với chất rắn. các chất phát quang loại này gọi là chất lân quang.

    – Định luật Xtốc về sự phát quang

     Ánh sáng phát quang có bước sóng λ’ dài hơn bước sóng của ánh sáng kích thích ?: ?’ > ?

Mẫu nguyên tử Bo.

     Năm 1913 nhà vật lý Bo đã bổ sung vào mẫu hành tinh nguyên tử của Rơ-dơ-pho hai giả thuyết ( các tiên đề của Bo)

     – Tiên đề về trạng thái dừng.

     Nguyên tử chỉ tồn tại trong một số trạng thái có năng lượng xác định En, gọi là các trạng thái dừng. Khi ở trạng thái dừng, nguyên tử không bức xạ

         +) Bình thường nguyên tử ở trạng thái dừng có năng lượng thấp nhất gọi là trạng thái cơ bản ( n = 1). Khi hấp thụ năng lượng thì nguyên tử ở các trạng thái dừng có năng lượng cao hơn gọi là trạng thái kích thích thứ n (n > 1)

         +) Tên của các quỹ dạo dừng

     Trong trạng thái dừng của nguyên tử, electron chuyển động quanh hạt nhân trên những quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định rn gọi là quỹ đạo dừng.

     Đối với nguyên tử Hidro r_n = n²r với r = 5,3.10^-11 gọi là bán kính Bo.

     – Tiên đề về sự hấp thụ và bức xạ năng lượng cảu nguyên tử.

     Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng E_m sang trạng thái dừng có năng lượng E_n nhỏ hơn thì nguyên tử phát ra một phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu E_m – E_n.

     E_m – E_n = hf_nm

     Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lượng E_n mà hấp thụ một phôtôn có năng lượng hf đúng bằng hiệu E_m – E_n thì nó chuyển sang trạng thái dừng có năng lượng E_n

     → Nếu nguyên tử hấp thụ ánh sáng có bước sóng nào thì cũng phát ra ánh sáng có bước sóng đó.

Sơ đồ tư duy Vật lý 12 Chương 6: Lượng tử ánh sáng