Tải Lại Trang

Giới hạn quang điện của kim loại - Vật lý 12 

Vật lý 12.Giới hạn quang điện của kim loại. Hướng dẫn chi tiết.


Làm bài tập

Những Điều Thú Vị Chỉ 5% Người Biết

Advertisement
Advertisement

Giới hạn quang điện của kim loại - Vật lý 12

λ0

 

Khái niệm: Giới hạn quang điện của một kim loại là bước sóng dài nhất của ánh sáng kích thích để hiện tượng quang điện có thể xảy ra.

 

Đơn vị tính: m.

Advertisement

Các công thức liên quan


λλ0

 

Phát biểu:

- Hiện tượng ánh sáng làm bật electron ra khỏi mặt kim loại được gọi là hiện tượng quang điện.

- 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.

 

Trong đó:

λ: bước sóng của ánh sáng kích thích (m)

λ0: giới hạn quang điện của kim loại (m)

 

Bước sóng của ánh sáng đơn sắc:

Các ánh sáng đơn sắc có bước sóng trong khoảng từ 380nm (ứng với màu tím trên quang phổ) đến chừng 760nm (ứng với màu đỏ) là ánh sáng nhìn thấy được (khả kiến).

 

Bảng bước sóng của ánh sáng nhìn thấy trong chân không:

 

hinh-anh-hien-tuong-quang-dien-va-gioi-han-quang-dien-172-0

 

Giới hạn quang điện của một số kim loại:

 

hinh-anh-hien-tuong-quang-dien-va-gioi-han-quang-dien-172-1

Ánh sáng nhìn thấy có thể gây ra hiện tượng quang điện ngoài ở kim loại kiềm. 


Xem thêm

A=hcλ0

 

Khái niệm: 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.

 

Chú thích:

A: công thoát (J)

h: hằng số Planck với h=6.625.10-34J.s

λ0: bước sóng của ánh sáng đơn sắc (m)

c: tốc độ ánh sáng trong chân không, c=3.108m/s

 


Xem thêm

Điều kiện để có hiện tượng là : λλ0 hay ff0=Ah

 

Phát biểu: Hiện tượng ánh sáng giải phóng các electron liên kết để cho chúng trở thành các electron dẫn đồng thời tạo ra các lỗ trống cùng tham gia vào quá trình dẫn điện, gọi là hiện tượng quang điện trong.

Hiện tượng quang điện trong xảy ra đối với một số chất bán dẫn như Ge, Si, PbS, PbSe, PbTe, CdS, CdSe, CdTe,... có tính chất đặc biệt sau đây: Là chất dẫn điện kém khi không bị chiếu sáng và trở thành chất dẫn điện tốt khi bị chiếu ánh sáng thích hợp. Các chất này còn được gọi là cht quang dn.

 

Năng lượng kích hoạt và giới hạn quang dẫn của một số chất:

 

hinh-anh-hien-tuong-quang-dien-trong-vat-ly-12-177-0

 

So sánh hiện tượng Quang điện ngoài và hiện tượng Quang điện trong:

- Giống nhau:

+ Đều là hiện tượng electron ở dạng liên kết trở thành electron tự do (giải phóng electron liên kết trở thành electron dẫn) dưới tác dụng của phôtôn ánh sáng, tham gia vào quá trình dẫn điện.

+ Điều kiện để có hiện tượng là λλ0.

- Khác nhau: 

+ Hiện tượng quang điện ngoài:

Các quang electron bị bật ra khỏi kim loại.

Chỉ xảy ra với kim loại.

Giới hạn quang điện λ0 nhỏ thường thuộc vùng tử ngoại trừ kiềm và kiềm thổ (ánh sáng nhìn thấy).

+ Hiện tượng quang điện trong:

Các electron liên kết bị bứt ra vẫn ở trong khối bán dẫn.

Chỉ xảy ra với chất bán dẫn.

Giới hạn quang điện λ0 dài (lớn hơn của kim loại, thường nằm trong vùng hồng ngoại).


Xem thêm

v0max=2hcm1λ-1λ0

 

Chú thích:

v0max: vận tốc ban đầu cực đại của electron (m/s)

h: hằng số Planck với h=6.625.10-34J.s

λ: bước sóng của ánh sáng đơn sắc (m)

λ0: giới hạn quang điện của kim loại (m)

c=3.108m/s: tốc độ của ánh sáng trong chân không

m=me=9,1.10-31kg


Xem thêm

R gim khi chiếu sáng

 

Khái niệm: Quang điện trở là một điện trở được làm bằng chất quang dẫn. Nó có cấu tạo gồm một sợi dây bằng chất quang dẫn gắn trên một đế cách điện.

Điện trở của quang điện trở có thể thay đổi từ vài MegaOhm khi không được chiếu sáng xuống vài chục Ohm khi được chiếu ánh sáng thích hợp.

 

hinh-anh-quang-dien-tro-vat-ly-12-183-0

 

Ứng dụng: lắp vào các mạch khuếch đại trong các thiết bị điều khiển bằng ánh sáng, trong các máy đo ánh sáng.


Xem thêm

Pin quang điện :nguồn điện chạy bằng năng lượng ánh sáng

H=UIIsáng.S

 

Khái niệm: Pin quang điện (còn gọi là pin Mặt Trời) là một nguồn điện chạy bằng năng lượng ánh sáng. Nó biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng.

Pin hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện trong xảy ra bên cạnh một lớp chặn (lớp chuyển tiếp).

Hiệu suất của các pin quang điện chỉ vào khoảng trên dưới 10%.

 

Cấu tạo: Tấm bán dẫn , bên trên có phủ một lớp mỏng bán dẫn loại . Mặt trên cùng là lớp kim loại mỏng trong suốt với ánh sáng và dưới cùng là một đế kim loại.

hinh-anh-pin-quang-dien-va-hieu-suat-pin-quang-dien-vat-ly-12-185-0

 

Ứng dụng: trong các máy đo ánh sáng, vệ tinh nhân tạo, máy tính bỏ túi,... Ngày nay người ta đã chế tạo thành công oto và máy bay chạy bằng pin quang điện.

 

hinh-anh-pin-quang-dien-va-hieu-suat-pin-quang-dien-vat-ly-12-185-1

 

 

 

 


Xem thêm

Vmax=ε-Ae=hce1λ-1λ0=hf-f0e

Khi chiếu ánh sáng vào quả cầu trung hòa về điện các electron bị bật ra ngoài làm cho qua cầu mang điện tích dương sau khi chiếu một thời gian thì electron không bật nữa cho lực hút tĩnh điện lớn

Vmax=ε-Ae 

Với V điện thế cực đại của quả cầu

     ε,A năng lượng ánh sáng chiếu vào và công thoát

     e=1,6.10-19 C


Xem thêm

Vmax=MaxV1max;V2max;.. khi λ=Minλ1;λ2;..λ0 hay f=Maxf1;f2;..f0=cλ0

Lúc này điện thế tối đa của quả cầu sẽ tương ứng với ánh sáng có năng lượng cao nhất


Xem thêm

λ=hcVmaxe+A=1Vmaxehc+1λ0

Wđ=ε-A=Vmaxeλ=hcVmaxe+A=1Vmaxehc+1λ0

Với Vmax điện thế cực đại của quả cầu

     ε,A năng lượng ánh sáng chiếu vào và công thoát

     e=1,6.10-19 C

     λ0 giới hạn quang điện


Xem thêm

 Dòng điện đi từ điện thế cao sang thấp giữa 2 vật dẫn : I=VAmax-VBmaxR

Khi nối đất : I=VmaxR

Xét 2 quả cầu A , B có thể nhiễm điện bằng cách chiếu ánh sáng thích hợp

VAmax=hce1λ-1λ01

VBmax=hce1λ-1λ02

Khi điện thế 2 quả cầu cực đại người ta nối điện trở R ở giữa :

TH1 I=VAmax-VBmaxR=hce1λ01-1λ02 λ<λ01,λ<λ02 Dòng điện đi từ điện thế cao sang thấp

TH2  I=VAmaxR ; λ01>λ>λ02 dòng điện đi từ A sang B xem B như là nối đất

TH3 :I=VBmaxR:λ02>λ>λ01 dòng điện đi từ B sang A xem A như là nối đất


Xem thêm

Wđ=ε-A=hf-f0=hcλλ0λ0-λ

Khi ta chiếu ánh sáng thích hợp vào các electron trên bề mặt sẽ bức ra dễ dàng hơn và có động năng cực đại .Các electron ở dưới do có lực liên kết mạnh hơn nên động năng thoát ra nhỏ hơn

Wđ=ε-A=hf-f0=hcλλ0λ0-λ

Với Wđ động năng cực đại của e khi thoát ra

       ε năng lượng ánh sáng chiếu vào

       A công thoát

        λ0 giới hạn quang điện


Xem thêm

v=2Wđme=2ε-Ame=2hcme1λ-1λ0=2eUhme

Với v : vận tốc cực đại của electron m/s

     Uh điện thế hãm

      Wđ động năng cực đại của electron J

      ε;A năng lượng chùm sáng chiếu vào và công thoát J


Xem thêm

v1v2=Wđ1Wđ2=ε1-Aε2-A=f1-f0f2-f0=λ1λ2λ0-λ2λ0-λ1Wđ1Wđ2=v1v22=ε1-Aε2-A=f1-f0f2-f0=λ1λ2λ0-λ2λ0-λ1

Với v1;v2 : vận tốc cực đại của electron ứng với ánh sáng 1 và ánh sáng 2 m/s

      Wđ1;Wđ2 động năng cực đại của electron ứng với ánh sáng 1 và ánh sáng 2 J

      ε1;ε2;A năng lượng chùm sáng chiếu vào ứng với ánh sáng 1 và ánh sáng 2 và công thoát J

      λ1;λ2;λ0bước sóngchùm sáng chiếu vào ứng với ánh sáng 1 và ánh sáng 2 và giới hạn quang điện


Xem thêm

Điều kiện xảy ra :

λλ0 εA hay ff0 

Định nghĩa :

Hiện tượng quang điện là hiện tượng elctron bị bức ra khỏi tâm kim loại khi có ánh sáng phù hợp chiếu vào 

Kết quả : tấm kim loại trung hòa sẽ nhiễm điện dương

Với kim loại kiềm , kiềm thổ : ánh sáng nhìn thấy , ánh sáng hồng ngoại có thể gây ra hiện tượng quang điện.

Với các kim loại khác : vùng ánh sáng tử ngoại có thể gây ra hiện tượng quang điện

Điều kiện xảy ra ": λλ0 εA hay ff0


Xem thêm

A=hcλ0=hf0=hf-Wđ=hf-mv22

Công thoát của kim loại là năng lượng cần thiết để electron bức ra khỏi liên kết.

Với λ0 giới hạn quang điện của kim loại 


Xem thêm

ε0=hcλ0=hf0

Với ε0 năng lượng kích hoạt

λ0 giới hạn quang dẫn


Xem thêm

λ0=hcA=hcε-Wđ

Với λ0 giới hạn của kim loại

h hằng số plank

c vận tốc ánh sáng

 A: công thoát của kim loại

Wđ động năng cực đại của electron


Xem thêm

Advertisement

Biến số liên quan


Wđ

Định nghĩa :Động năng cực đại của quang electron là năng lượng của electron nằm trên bề mặt bị bức ra khi có ánh sáng chiếu vào.Bước sóng càng nhỏ động năng này càng lớn.

Đơn vị : J eV

Kí hiệu: Wđ


Xem thêm

c

 

Quy ước: c=3.108 m/s.


Xem thêm

c

 

Quy ước: c=3.108 m/s.


Xem thêm

λ0

 

Khái niệm: Giới hạn quang điện của một kim loại là bước sóng dài nhất của ánh sáng kích thích để hiện tượng quang điện có thể xảy ra.

 

Đơn vị tính: m.


Xem thêm

v

Định nghĩa : Vận tốc của electron quang điện là vận tốc mà electron có được khi bị bức ra khỏi tấm kim loại do hiện trượng quang điện.Vận tốc này có thể thay đổi bởi hiệu điện thế của môi trường.

Đơn vị: m/s

Kí hiệu : v


Xem thêm

Advertisement

Các câu hỏi liên quan

có 108 câu hỏi trắc nghiệm và tự luận vật lý


Tính năng lượng kích hoạt của chất đó.

Một chất bán dẫn có giới hạn quang dẫn là 5 μm. Biết tốc độ ánh sáng trong chân không là 3.108 m/s và hằng số Plank là 6,625 .10-34 J.s . Tính năng lượng kích hoạt của chất đó.

Trắc nghiệm Dễ

Hiệu suất của bộ pin là : 

Một bộ pin quang điện gồm nhiều pin mắc nối tiếp. Diện tích tổng cộng của các pin là 0,4 m2. Dòng ánh sáng chiếu vào bộ pin có cường độ 1000 W/m2. Khi cường độ dòng điện mà bộ pin cung cấp cho mạch ngoài là 2,5 A thì điện áp đo được hai cực rủa bộ pin là 20V . Hiệu suất của bộ pin là : 

Trắc nghiệm Dễ

Khi tắt chùm ánh sáng trắng thì số chỉ của ampe kế và vôn kế lần lượt là I2 và U2 . Chọn kết luận đúng.

Đoạn mạch AB mắc nối tiếp gồm ampe kế có điện trở RA=0  và quang điện trở. Mắc vôn kế có điện trở Rv rất lớn song song với quang điện trở. Nối AB với nguồn điện không đổi có suất điện động E và điện trở trong r. Khi chiếu chùm ánh sáng trắng vào quang trở thì số chỉ của ampe kế và vôn kế lần lượt là I1U1 . Khi tắt chùm ánh sáng trắng thì số chỉ của ampe kế và vôn kế lần lượt là I2U2 . Chọn kết luận đúng.

Trắc nghiệm Dễ
Advertisement

Giới hạn quang điện của kim loại đó là

Công thoát êlectrôn (êlectron) ra khỏi một kim loại là A=1,88 eV. Biết hằng số Plăng h= 6,625.10-34 J.s, vận tốc ánh sáng trong chân không c=3.108 m/s1eV = 1,6.10-19 J. Giới hạn quang điện của kim loại đó là

Trắc nghiệm Dễ

Những bức xạ nào gây ra hiện tượng quang điện nếu chiếu vào bề mặt kim loại trên

Công thoát của một kim loại là 4,5 eV. Trong các bức xạ λ1= 0,180 μmλ2=0,440 μm ; λ3= 0,280 μmλ4=210 μmλ5= 0,320 μm , những bức xạ nào gây ra hiện tượng quang điện nếu chiếu vào bề mặt kim loại trên? Cho hằng số Plăng 6,625.10-34 Js , tốc độ ánh sáng trong chân không 3.108 m/s1eV = 1,6.10-19 J.

Trắc nghiệm Dễ

Hiện tượng quang điện không xảy ra với các kim loại nào sau đây?

Biết công thoát electron của các kim loại: canxi, kali, bạc và đồng lần lượt là: 2,89 eV; 2,26 eV; 4,78 eV và 4,14 eV. Chiếu ánh sáng có bước sóng 0,33 µm vào bề mặt các kim loại trên. Hiện tượng quang điện không xảy ra với các kim loại nào sau đây?

Trắc nghiệm Dễ
Xem tất cả câu hỏi liên quan Làm bài tập

Xác nhận nội dung

Hãy giúp Công Thức Vật Lý chọn lọc những nội dung tốt bạn nhé!


Advertisement

Học IELTS Miễn Phí

Advertisement
Advertisement

Doanh thu từ quảng cáo giúp chúng mình duy trì nội dung chất lượng cho website

  Cách tắt chặn quảng cáo  

Tôi không muốn hỗ trợ (Đóng) - :(

Bạn hãy tắt trình chặn quảng cáo
Loading…