Công thức Einstein. Năng lượng, công thoát và động năng cực đại trọng lượng tử năng lượng.

Khái niệm: 

- Electron mang điện âm, cùng với hạt nhân (gồm hạt $n$ và $p$) cấu tạo nên nguyên tử. Số electron trong một nguyên tử bằng với số proton.

- Điện tích electron: $q_e=-1,6.{10}^{-19}C$=$-q_p$

Đơn vị tính: Coulomb (C)

Khái niệm: 

$\epsilon$ là lượng năng lượng mà một nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ.

Đơn vị tính: Joule $\left(J\right)$

Khái niệm:

Công thoát của mỗi kim loại là năng lượng nhỏ nhất dùng để bứt khỏi electron ra khỏi bề mặt kim loại đó

Đơn vị tính: Joule $\left(J\right)$

Khái niệm:

Khối lượng bất biến (khối lượng nghỉ) của electron xấp xỉ bằng $9,109.{10}^{-31}$ kilogram, hay $5,489.{10}^{-4}$ đơn vị khối lượng nguyên tử.

Đơn vị tính: kg

Ý nghĩa : Hạt electron lả một trong những hạt cơ bản và có khối lượng nhỏ nhất.

Khối lượng của electron được kết hợp từ hai phép đo:

+ Tỉ lệ khối lượng và điện tích thông qua thí nghiệm lệch tia âm cực của Arthur Shuster vào năm 1890.

+ Thí nghiệm giọt dầu để đo điện tích của Robert A. Millikan vào năm 1909.

Liên quan đến năng lượng nghỉ của electron.

Phát biểu:

- Nguyên tử có cấu tạo gồm một hạt nhân mang điện dương nằm ở trung tâm và các electron mang điện âm chuyển động xung quanh.

- Hạt nhân gồm: hạt notron không mang điện và hạt proton mang điện dương.

- Số proton = số electron ( $p=e$ ) nên nguyên tử trung hòa về điện.

Chú ý:

Điện tích electron: $q_e=-1,6.{10}^{-19}C$và khối lượng electron: $m_e=9,1.{10}^{-31}kg$

Điện tích proton: $q_p=1,6.{10}^{-19}C$và khối lượng proton: $m_p=1,67.{10}^{-27}kg$

Điện tích notron: $q_n=0$ và khối lượng notron: $m_n\approx m_p$

Phát biểu: Thuyết electron

- Một vật nhiễm điện âm khi số electron mà nó chứa lớn hơn số điện tích nguyên tố dương ( proton ). Nếu số electron ít hơn số proton thì vật nhiễm điện dương.

- Electron có thể rời khỏi nguyên tử và di chuyển từ nơi này đến nơi khác.

+ Nguyên tử mất electron trở thành ion dương. VD: Nguyên tử Natri mất một electron sẽ trở thành ion $N{a}^{+}$.

+ Nguyên tử trung hòa nhận thêm electron sẽ trở thành ion âm. VD: Nguyên tử Clo nhận thêm một electron sẽ trở thành icon $C{l}^{-}$.

Vận dụng:

- Có thể dùng thuyết electron để giải thích ba hiện tượng nhiễm điện.

+ Nhiễm điện do cọ xát:

Cọ xát thước nhựa với mảnh vải khô, các electron của mảnh nhựa sẽ dịch chuyển sang mảnh vải khô do đó thước nhựa nhiễm điện âm. Các vụn giấy nhỏ không mang điện nên khi đưa thước nhựa lại gần các vụn giấy, chúng bị hút lên.

Bụi bám vào quạt: Cánh quạt quay sẽ cọ xát với không khí, khiến bản thân chúng bị nhiễm điện và hút bụi.

+ Nhiễm điện do tiếp xúc: Thanh kim loại trung hòa về điện tiếp xúc với quả cầu nhiễm điện thì có sự dịch chuyển điện tích từ quả cầu sang thanh kim loại => thanh kim loại nhiễm điện cùng dấu với quả cầu.

+ Nhiễm điện do hưởng ứng: Thanh kim loại trung hòa điện đặt gần quả cầu nhiễm điện thì các electron tự do trong thanh kim loại dịch chuyển. Đầu thanh kim loại xa với quả cầu sẽ nhiễm điện cùng dấu với quả cầu, đầu thanh gần hơn thì nhiễm điện trái dấu với quả cầu.

Phát biểu: Lượng năng lượng mà mỗi lần một nguyên tử hay 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.

Chú thích:

$\epsilon$: năng lượng $\left(J\right)$

$h$: hằng số Planck với $h=6.625.{10}^{-34}$$J.s$

$f$: tần số của ánh sáng đơn sắc $\left(Hz\right)$

$\lambda$: bước sóng của ánh sáng đơn sắc $\left(m\right)$

$c=3.{10}^{8}m/s$: tốc độ của ánh sáng trong chân không

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.

- Photon chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động. Không có photon đứng yên.

Phát biểu: Muốn cho hiện tượng quang điện xảy ra thì năng lượng của photon ánh sáng kích thích phải lớn hơn hoặc bằng công thoát.

Chú thích:

$\epsilon$: năng lượng của photon ánh sáng kích thích $\left(J\right)$

$A$: công thoát $\left(J\right)$

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 $\left(J\right)$

$h$: hằng số Planck với $h=6.625.{10}^{-34}$$J.s$

${\lambda }_0$: bước sóng của ánh sáng đơn sắc $\left(m\right)$

$c$: tốc độ ánh sáng trong chân không, $c=3.{10}^{8}m/s$