Mẹo Hướng dẫn Điều kiện xảy ra hiện tượng kỳ lạ quang điện ngoài Mới Nhất
Bùi Bình Minh đang tìm kiếm từ khóa Điều kiện xảy ra hiện tượng kỳ lạ quang điện ngoài được Cập Nhật vào lúc : 2022-06-24 12:54:05 . Với phương châm chia sẻ Thủ Thuật Hướng dẫn trong nội dung bài viết một cách Chi Tiết Mới Nhất. Nếu sau khi tham khảo Post vẫn ko hiểu thì hoàn toàn có thể lại Comment ở cuối bài để Admin lý giải và hướng dẫn lại nha.
QUANG ĐIỆN TRONG VÀ QUANG ĐIỆN NGOÀI
Chủ đề này gồm có những vấn đề sau: hiện tượng kỳ lạ quang điện, ba định luật về quang điện, hiện tượng kỳ lạ quang điện trong.
A. LÍ THUYẾT
1. Hiện tượng quang điện
a. Thí nghiệm của Hezxo về hiện tượng kỳ lạ quang điện
– Dụng cụ
+ Một đèn hồ quang điện
+ Một tấm kẽm
+ Điện nghiệm
– Tiến hành
Chiếu ánh sáng tử ngoại và tấm kẽm
+ Nếu tấm kẽm ban đầu không mang điện: Thì hai lá sắt kẽm kim loại dần xòe ra => tấm kẽm đã bị nhiễm điện
+ Nếu tấm kẽm ban đầu tích điện âm: Thì hai là sắt kẽm kim loại dần cụp lại, sau đó lại dần xòe ra => điện tích âm của tấm kẽm giảm dần, sau đó điện tích dương tăng dần
+ Tấm kẽm ban đầu tích điện dương lớn: hai lá sắt kẽm kim loại vẫn xòe
Chiếu ánh sáng nhìn thấy hoặc bức xạ hồng ngoại và tấm kẽm thì điện tích của tấm kẽm không đổi => không còn hiện tượng kỳ lạ quang điện
b. Thí nghiệm với tế bào quang điện :
– Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi .
– Sự phụ thuộc của cường độ dòng quang điện vào hiệu điện thế :
+ Khi thì vì eletron bứt ra khỏi catốt đã có một động năng ban đầu. (quang electron hoạt động và sinh hoạt giải trí thẳng đều).
+ Khi thì e quang điện sẽ hoạt động và sinh hoạt giải trí trong điện trường
+ Khi nhỏ: nhỏ do có ít e quang điện hoạt động và sinh hoạt giải trí về anốt.
+ Tăng : tăng do số e bứt ra khỏi catốt hoạt động và sinh hoạt giải trí về được đến anốt tăng lên.
+ Tăng : dòng quang điện đạt đến giá trị bão hòa . Khi đó:
Toàn bộ e bứt ra khỏi catốt đều về đến anốt.
Nếu tiếp tục tăng thì cường độ dòng quang điện đổi.
– Dòng quang điện triệt tiêu (I=0) khi ( gọi là hiệu điện thế hãm): electron có động năng ban đầu cực lớn cũng không đến được anốt.
+ Giá trị của hiệu điện thế hãm phụ thuộc vào bản chất sắt kẽm kim loại và bước sóng của ánh sáng kích thích.
+ Giá trị của hiệu điện thế hãm xác định bởi:
c. Khái niệm
– Hiện tượng quang điện ngoài: Là hiện tượng kỳ lạ khi chiếu bức xạ có bước sóng ngắn vào sắt kẽm kim loại thì làm cho e trong sắt kẽm kim loại bị bật ra.
– Các e bật ra gọi là những e quang điện.
– Dòng quang điện: Là dòng chuyển dời được bố trí theo vị trí hướng của những e quang điện từ catôt về anốt.
2. Ba định luật về quang điện
a. Định luật 1 (định luật về số lượng giới hạn quang điện): Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi bước sóng của ánh sáng kích thích nhỏ hơn hoặc bằng số lượng giới hạn quang điện .
– Giới hạn quang điện là bước sóng dài nhất của ánh sáng kích thích chiếu vào sắt kẽm kim loại vẫn gây ra hiện tượng kỳ lạ quang điện:
– Hiện tượng quang điện xảy ra khi: ; hoặc với
b. Định luật 2 (định luật về cường độ dòng quang điện bão hòa)(Chỉ có sách nâng cao học): Đối với mỗi ánh sáng thích hợp cường độ dòng quang điện bão hoà tỉ lệ thuận với cường độ của chùm sáng kích thích.
Trong số đó : là số e bật ra trong một giây
– Hiệu suất lượng tử:
c. Định luật 3 (định luật về động năng cực lớn của quang electron)(Chỉ có sách nâng cao): Động năng ban đầu cực lớn của e quang điện không phụ thuộc vào cường độ của chùm ánh sáng kích thích mà chỉ phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng kích thích và bản chất sắt kẽm kim loại.
3. Hiện tượng quang điện trong
a.Hiện tượng quang điện trong:
– Hiện tượng quang điện trong là hiện tượng kỳ lạ tạo thành những electron dẫn và lỗ trống trong bán dẫn do tác dụng của ánh sáng có bước sóng thích hợp.
– So sánh hiện tượng kỳ lạ quang điện trong và hiện tượng kỳ lạ quang điện ngoài:
Giống nhau
+ Đều là hiện tượng kỳ lạ electron ở dạng link trở thành electron tự do (giải phóng electron link trở thành electron dẫn) dưới tác dụng của phôtôn ánh sáng.
+ Điều kiện để có hiện tượng kỳ lạ là .
Khác nhau
Hiện tượng quang điện ngoài
Hiện tượng quang điện trong
+ Các quang e bị bật ra khỏi sắt kẽm kim loại
+ Các electron link bị bứt ra vẫn ở trong khối bán dẫn
+ Chỉ xáy ra với sắt kẽm kim loại
+ Chỉ xảy ra với chất bán dẫn
+ Giới hạn quang điện nhỏ thường thuộc vùng tử ngoại trừ kiềm và kiềm thổ
+ Giới hạn quang điện dài (to hơn của sắt kẽm kim loại, thường nằm trong vùng hồng ngoại)
b. Ứng dụng
+ Hiện tượng quang dẫn: Là hiện tượng kỳ lạ điện trở suất của chất bán dẫn giảm (độ dẫn điện tăng) khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào.
+ Quang điện trở:
Quang điện trở là một tấm bán dẫn có điện trở thay đổi khi cường độ chùm sáng chiếu đến nó thay đổi.
Quang điện trở được sản xuất nhờ vào hiện tượng kỳ lạ quang điện trong.
Quang trở thường được dùng trong những mạch điều khiển tự động.
+ Pin quang điện:
Là nguồn điện trong đó quang năng biến hóa trực tiếp thành điện năng.
Hoạt động nhờ vào hiện tượng kỳ lạ quang điện trong.
Pin quang điện (pin mặt trời) thường được sử dụng trong máy tính bỏ túi, trên những vệ tinh tự tạo.
4. Tia lazer
a. Đặc điểm của tia laze: Laze là một nguồn sáng phát ra chùm sáng song song (có tính định hướng cao), phối hợp, có tính đơn sắc rất cao và có cường độ lớn.
b. Một số ứng dụng của laze:
+ Sử dụng trong thông tin liên lạc vô tuyến: truyền thông tin bằng cáp quang, vô tuyến định vị, điều khiển tàu vũ trụ.
+ Dùng như dao mổ trong phẫu thuật mắt, chữa một số trong những bệnh ngoài da nhờ tác dụng nhiệt.
+ Dùng trong những đầu đọc đĩa CD, bút trỏ bảng.
+ Dùng để khoan, cắt….đúng chuẩn những vật liệu trong công nghiệp.
c. Nguyên tắc để phát ra tia laze
+ Dựa trên hiện tượng kỳ lạ phát xạ cảm ứng: Khi có một photon bay qua một nguyên tử đang ở trạng thái kích thích thì nguyên tử đó sẽ phát ra một photon có năng lượng đúng bằng, bay cùng chiều và cùng pha với photon bay lướt qua đó.
+ Cần có môi trường tự nhiên thiên nhiên hoạt tính: là môi trường tự nhiên thiên nhiên có những nguyên tử ở trạng thái kích thích với tỷ lệ to hơn những nguyên tử ở trạng thái cơ bản
B. BÀI TẬP
DẠNG 1: BÀI TẬP VỀ TIA X
+ Ban đầu e được tăng tốc trong điện trường:
+ Sau đó e tới đập vào sắt kẽm kim loại có nguyên tử lượng lớn:
=> Photon có năng lượng lớn số 1 (bước sóng ngắn nhất, tần số lớn số 1): (với )
=> Công suất điện của ống Rownghen: P = U.I
=> Hiệu suất của ống Rơnghen
Ví dụ 1: Bước sóng ngắn nhất của tia Rơn- ghen phát ra từ một ống Rơn -ghen bằng . Coi rằng vận tốc ban đầu của electron bằng không. Động năng cực lớn của electron trước khi đập vào đối catot là
A. B. C. D.
Hướng dẫn
Ta có:
Thay số ta được:
=> Đáp án A.
Ví dụ 2: Một ống Rơn-ghen trong mỗi bức xạ photôn. Những photon có năng lượng trung bình ứng với bước sóng . Hiệu điên thế đặt vào hai đầu ống là 50kV. Cường độ dòng điện chạy qua ống Người ta gọi tỉ số giữa năng lượng bức xạ dưới dạng tia Rơn- ghen và năng lượng tiêu thụ của ống Rơn – ghen là hiệu suất của ống. Hiệu suất của trường hợp này là
A. 0,2% B.0,8% C.3% D.60%
Hướng dẫn
Công suất điện mà ống tiêu thụ được tính: P=UI.
Năng lượng trung bình của mỗi photon
Trong một giây có N photon được phát xạ nên hiệu suất phát xạ của chùm tia Rơn – ghen là:
Theo định nghĩa ta có hiệu suất của ôngd:
=> Đáp án B
DẠNG 2: BÀI TẬP VỀ HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN (Mang tính chất tham khảo)
1. Công thức Anhxtanh
( Để là điện thế cực lớn)
Nếu chiếu đồng thời những bức xạ thì
Các đại lượng tính với
Ví dụ: Catốt của một tế bào quang điện được làm bằng sắt kẽm kim loại có số lượng giới hạn quang điện là .
1. A = ?
A. B. C. D.
2. Vận tốc ban đầu cực lớn của quang electron khi chiếu ánh sáng có bước sóng là
A. B. C. D.
3. Hiệu điện thế hãm là
A. 0,92V B. 0,092V C.1,84V D. 0,184V
Hướng dẫn
a.
=> Đáp án A.
b. Ta có:
=> Đáp án B
c.
=> Đáp án A.
2. Cường độ dòng quang điện bão hòa
Ví dụ:Catốt của một tế bào quang điện có công thoát là 2,26eV. Bề mặt catốt được chiếu bởi bức xạ có bước sóng 0,4mm. Cho hiệu suất quang điện bằng 67%. Tính số êlectron quang điện bật ra trong mỗi giây và cường độ dòng quang điện bão hòa.
A. 0,6475mA B.0,6475A C. D. Đáp án khác
Hướng dẫn
Gọi N là số phôtôn chiếu đến tế bào quang điện trong 1s.
Công suất bức xạ:
Gọi là số êlectron bị bật ra trong 1s:
Cường độ dòng quang điện bão hòa:
=> Đáp án A
3. Hiệu suất lượng tử
Ví dụ: Chiếu bức xạ có bước sóng vào catốt một tế bào quang điện, dòng quang điện bão hoà có cường độ là . Công suất của nguồn sáng chiếu vào catốt là P = 1,20W. Hiệu suất lượng tử bằng
A. 0,650%. B. 0,375%. C. 0,550%. D. 0,425%.
Hướng dẫn
Ta có:
Hiệu suất lượng tử :
=> Đáp án B
4. Chuyển động của e quang điện trong điện trường:
Ví dụ:Chiếu bức xạ có bước sóng l = 0.6mm vào catot của một tế bào quang điện có công thoát A= 1.8eV. Dùng màn chắn tách ra một chùm hẹp những electron quang điện và cho chúng bay vào một điện trường từ A đến B sao cho . Vận tốc nhỏ nhất và lớn số 1 của electron khi tới B lần lượt là
A.18,75.105 m/s và 18,87.105 m/s. B.18,87.105m/s và 18,75.105m/s.
C.16,75.105m/s và 18.87.105m/s. D.18,75.105m/s và 19,00.105m/s.
Hướng dẫn
Ta có: ;
-Khi Vận tốc ban đầu cực lớn của e theo chiều tăng tốc với UAB thì ta có vận tốc lớn số 1 của electron khi tới B là v: Gọi v ( Hay ) là vận tốc cực lớn của e khi tới B. Áp dụng định lí động năng:
=>
Thay số :
-Khi vận tốc ban đầu của e bằng 0 thì ta có vận tốc nhỏ nhất của electron khi tới B là vmin :
=>
Thay số :
=> Đáp án D
5. Chuyển động của e trong từ trường:
=>
Ví dụ: Chiếu bức xạ điện từ vào catôt của tế bào quang điện tạo ta dòng quang điện bảo hòa. Người ta hoàn toàn có thể triệt tiêu dòng quang điện bảo hòa này bằng điện áp hãm . Dùng màn chắn tách ra một chùm hẹp những electron quang điện và cho nó đi qua một từ trường đều có cảm ứng từ theo phương vuông góc với . Bán kính quỹ đạo của electron trong từ trường là
A. 6,4m B. 6,4mm C. 6,4cm D. 0,064cm
Hướng dẫn
Vận tốc ban đầu cực lớn của những quang e:
Ta có:
Trong số đó là góc hợp bởi và , ở đây .
=> Bán kính của electron :
.
=> Đáp án C
