Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 trang 158 sgk Vật Lí 12

Hướng dẫn giải Bài 30. Hiện tượng quang điện. Thuyết lượng tử ánh sáng sgk Vật Lí 12. Nội dung bài Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 trang 158 sgk Vật Lí 12 bao gồm đầy đủ phần lý thuyết, câu hỏi và bài tập, đi kèm công thức, định lí, chuyên đề có trong SGK để giúp các em học sinh học tốt môn vật lý 12, ôn thi tốt nghiệp THPT quốc gia.

LÍ THUYẾT

I – Hiện tượng quang điện

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

II – Định luật về giới hạn quang điện

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.

+ \(\lambda \le {\lambda _0}\)

+ \(\lambda \) : bước sóng của ánh sáng kích thích

+ \({\lambda _0}\) : giới hạn quang điện

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

III – Thuyết lượng tử ánh sáng

1. 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: \(\varepsilon = hf\)

Trong đó:

+ \(ε\): lượng tử năng lượng (J)

+ \(h = 6,625.10^{-34}J.s\) : hằng số Plăng

+ \(f\): tần số của ánh sáng (Hz)

2. 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 \(c=3.10^8 m/s\) 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

IV – 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

Chú ý: Dù tính chất nào của ánh sáng thể hiện ra thì ánh sáng vẫn có bản chất điện từ

CÂU HỎI (C)

1. Trả lời câu hỏi C1 trang 154 Vật Lý 12

Nếu làm thí nghiệm với tấm kẽm tích điện dương thì góc lệch của kim tĩnh điện kế sẽ không bị thay đổi khi chiếu vào tấm kẽm bằng ánh sáng hồ quang. Tại sao?

Trả lời:

Nếu làm thí nghiệm với tấm kẽm tích điện dương thì góc lệch của kim tĩnh điện kế sẽ không bị thay đổi khi chiếu vào tấm kẽm bằng ánh sáng hồ quang vì: khi electron bức ra khỏi tấm kim loại kẽm sẽ bị điện tích dương hút lại, do đó điện tích trên tấm kẽm không thay đổi, nên góc lệch của kim điện kế không đổi.

2. Trả lời câu hỏi C2 trang 156 Vật Lý 12

Nêu sự khác biệt giữa giả thuyết Plang với quan niệm thông thường về sự phát xạ và hấp thụ năng lượng.

Trả lời:

Sự khác biệt giữa giả thuyết Plang với quan niệm thông thường về sự phát xạ và hấp thụ năng lượng.

– Theo quan niệm thông thường: năng lượng được hấp thụ và bức xạ liên tục. Sự phát xạ và hấp thụ năng lượng trao đổi có thể nhỏ bao nhiêu cũng được.

– Còn theo giả thuyết của Plang: Năng lượng mà một nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị xác định bằng hf. Lượng năng lượng trao đổi phải là một bội số của hf.

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

Dưới đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 trang 158 sgk Vật Lí 12 đầy đủ và ngắn gọn nhất. Nội dung chi tiết bài giải (câu trả lời) các câu hỏi và bài tập các bạn xem sau đây:

❓

1. Giải bài 1 trang 158 Vật Lý 12

Trình bày thí nghiệm Héc về hiện tượng quang điện.

Trả lời:

Thí nghiệm Héc về hiện tượng quang điện:

– Gắn một tấm kẽm tích điện âm cần của một tĩnh điện kế, kim điện kế lệch đi một góc nào đó

– Chiếu một chùm sáng do hồ quang phát ra vào tấm kẽm thì góc lệch của kim điện kế giảm đi

→ Kết luận: Ánh sáng hồ quang đã làm bật electron khỏi mặt tấm kẽm.

2. Giải bài 2 trang 158 Vật Lý 12

Hiện tượng quang điện là gì?

Trả lời:

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

3. Giải bài 3 trang 158 Vật Lý 12

Phát biểu định luật về giới hạn quang điện.

Trả lời:

Định luật về giới hạn quang điện: Ánh sáng kích thích chỉ có thể làm bật electron ra khỏi một kim loại khi bước sóng của nó ( λ ) ngắn hơn hoặc bằng giới hạn quang điện (λ0) của kim loại đó (λ ≤ λ0 ).

4. Giải bài 4 trang 158 Vật Lý 12

Phát biểu nội dung của giả thuyết Plăng.

Trả lời:

Giả thuyết Plăng: Lượng năng lượng mà mỗi lần một nguyên tử hay một phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định và bằng hf; trong đó f là tần số của ánh sáng bị hấp thụ hay được phát ra, còn h là một hằng số.

5. Giải bài 5 trang 158 Vật Lý 12

Lượng tử năng lượng là gì?

Trả lời:

Lượng năng lượng mà mỗi lần một nguyên tử hay một phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định được gọi là lượng tử năng lượng (kí hiệu: ε)

\(\varepsilon = hf\)

6. Giải bài 6 trang 158 Vật Lý 12

Phát biểu nội dung của thuyết lượng tử ánh sáng.

Trả lời:

Thuyết lượng tử ánh sáng:

– Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn.

– 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 nguyên tử hay phân tử phát xạ hoặc hấp thụ ánh sáng thì chúng phát xạ và hấp thụ một phôtôn.

7. Giải bài 7 trang 158 Vật Lý 12

Phôtôn là gì?

Trả lời:

Phôtôn là một lượng tử năng lượng của dòng ánh sáng. Nó coi như một hạt ánh sáng.Nó không có kích thước, không có khối lượng nghỉ, không mang điện tích nhưng nó có năng lượng (tỷ lệ với tần số ε = hf ) có khối lượng tương đối tính và có động lượng p (với p = m.c = h/λ), và nó chỉ tồn tại khi chuyển động với vận tốc ánh sáng (không có photon đứng yên).

8. Giải bài 8 trang 158 Vật Lý 12

Giải thích định luật về giới hạn quang điện bằng thuyết phôtôn.

Trả lời:

Hiện tượng quang điện xảy ra do sự hấp thụ photon của ánh sáng kích thích bởi electron trong kim loại. Mỗi photon bị hấp thụ sẽ truyền toàn bộ năng lượng của nó cho một electron. Muốn cho electron bứt ra khỏi mặt kim loại phải cung cấp cho nó một công để “thắng” các liên kết. Công này gọi là công thoát (A).

Như vậy, đặt: \({\lambda _0} = {{hc} \over A}\) là giới hạn quang điện của kim loại \(\Rightarrow \lambda \le {\lambda _0}\)

?

1. Giải bài 9 trang 158 Vật Lý 12

Hiện tượng nào dưới đây là hiện tượng quang điện?

A. Êlectron bứt ra khỏi kim loại khi bị nung nóng.

B. Êlectron bật ra khỏi kim loại khi có ion đập vào.

C. Êlectron bứt ra khỏi một nguyên tử khi va chạm với một nguyên tử khác.

D. Êlectron bứt ra khỏi mặt kim loại khi bị chiếu sáng.

Bài giải:

Ta có: Hiện tượng quang điện là hiện tượng ánh sáng làm bật electron ra khỏi mặt kim loại

→ Phương án D: Hiện tượng electron bị bật ra khỏi mặt kim loại khi bị chiếu sáng là hiện tượng quang điện.

⇒ Đáp án D.

2. Giải bài 10 trang 158 Vật Lý 12

Chọn câu đúng.

Chiếu ánh sáng đơn sắc vào mặt một tấm đồng. Hiện tượng quang điện sẽ không xảy ra nếu ánh sáng có bước sóng.

A. 0,1 μm. B. 0,2 μm.

C. 0,3 μm. D. 0,4 μm.

Bài giải:

Xem bảng 30.1 ta có giới hạn quang điện của đồng là: λ₀= 0,3 μm.

Lại có: Điều kiện xảy ra hiện tượng quang điện: λ ≤ λ₀

→ Ánh sáng có bước sóng λ = 0,4 μm > λ₀ nên không xảy ra hiện tượng quang điện.

⇒ Đáp án D.

3. Giải bài 11 trang 158 Vật Lý 12

Ánh sáng có bước sóng 0,60 μm có thể gây ra hiện tượng quang điện ở chất nào dưới đây?

A. Xesi. B. Kali.

C. Natri. D. Canxi.

Bài giải:

Từ bảng 30.1 ta có giới hạn quang điện của các chất lần lượt là:

λ_0Canxi = 0,45µm; λ_0Natri = 0,50µm; λ_0Kali = 0,55µm; λ_0Xesi = 0,66µm

Lại có: Điều kiện xảy ra hiện tượng quang điện: λ ≤ λ₀

Bước sóng có bước sóng 0,6μm đều lớn hơn cả 3 giới hạn quang điện của Canxi, Natri và Kali nên nó sẽ không gây ra hiện tượng quang điện với 3 chất đó.

Bước sóng 0,6μm nhỏ hơn giới hạn quang điện của Xesi ⇒ gây ra hiện tượng quang điện ở chất này.

⇒ Đáp án A.

4. Giải bài 12 trang 158 Vật Lý 12

Tính lượng tử năng lượng của các ánh sáng đỏ (0,75 μm) và vàng (0,55 μm).

Bài giải:

Ta có lượng tử năng lượng của ánh sáng bất kì: \(\varepsilon = \dfrac{{hc}}{\lambda }\)

⇒ Lượng tử năng lượng của ánh sáng đỏ và vàng là:

– Với ánh sáng đỏ:

\(\begin{array}{l}{\lambda _d} = 0,75\mu m\\ \Rightarrow {\varepsilon _d} = \dfrac{{hc}}{{{\lambda _d}}} = \dfrac{{6,{{625.10}^{ – 34}}{{.3.10}^8}}}{{0,{{75.10}^{ – 6}}}} = 2,{65.10^{ – 19}}\left( J \right)\end{array}\)

– Với ánh sáng vàng:

\(\begin{array}{l}{\lambda _v} = 0,55\mu m\\ \Rightarrow {\varepsilon _v} = \dfrac{{hc}}{{{\lambda _v}}} = \dfrac{{6,{{625.10}^{ – 34}}{{.3.10}^8}}}{{0,{{55.10}^{ – 6}}}} = 3,{61.10^{ – 19}}\left( J \right)\end{array}\)

5. Giải bài 13 trang 158 Vật Lý 12

Giới hạn quang điện của kẽm là \(0,35\mu m\). Tính công thoát của êlectron khỏi kẽm theo đơn vị jun và eV. Cho \(1 eV = 1,6.10^{-19} J.\)

Bài giải:

Ta có giới hạn quang điện của kẽm: \({\lambda _0} = 0,35\mu m\)

Công thoát của electron khỏi kẽm là:

\(A = \dfrac{{hc}}{{{\lambda _0}}} = \dfrac{{6,{{625.10}^{ – 34}}{{.3.10}^8}}}{{0,{{35.10}^{ – 6}}}} \approx 5,{68.10^{ – 19}}\left( J \right)\)

Chuyển A theo đơn vị eV:

\(A = \dfrac{{5,{{68.10}^{ – 19}}}}{{1,{{6.10}^{ – 19}}}} = 3,55eV\)

Bài trước:

Bài 29. Thực hành: Đo bước sóng ánh sáng bằng phương pháp giao thoa Vật Lí 12

Bài tiếp theo:

Giải bài 1 2 3 4 5 6 trang 162 sgk Vật Lí 12

Xem thêm:

Trên đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 trang 158 sgk Vật Lí 12 đầy đủ, ngắn gọn và dễ hiểu nhất. Chúc các bạn làm bài môn Vật lý 12 tốt nhất!

“Bài tập nào khó đã có giaibaisgk.com“