Công thức vật lý 12 chương 6: lượng tử ánh sáng, bài 1: hiện tượng quang điện, thuyết lượng tử ánh sáng

$A=\frac{hc}{{\lambda }_0}$

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, $c=3.{10}^{8}m/s$

$\epsilon \ge A$

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 $\left(J\right)$

Phát biểu: 

- Ánh sáng có bản chất điện từ.

- Ánh sáng vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạt: Ánh sáng có lưỡng tính sóng hạt.

$\lambda \le {\lambda }_0$

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:

$\lambda$: bước sóng của ánh sáng kích thích $\left(m\right)$

${\lambda }_0$: giới hạn quang điện của kim loại $\left(m\right)$

Bước sóng của ánh sáng đơn sắc:

Các ánh sáng đơn sắc có bước sóng trong khoảng từ 380$nm$ (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:

Giới hạn quang điện của một số kim loại:

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

$v_{0max}=\sqrt{\frac{2hc}{m}\left(\frac{1}{\lambda }-\frac{1}{{\lambda }_0}\right)}$

Chú thích:

$v_{0max}$: vận tốc ban đầu cực đại của electron $(m/s)$

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

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

${\lambda }_0$: giới hạn quang điện của kim loại $\left(m\right)$

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

$m=m_e=9,1.{10}^{-31}kg$

$P=N.\epsilon$

Chú thích: 

$P$: công suất bức xạ $\left(W\right)$

$N$: số photon phát ra trong 1s 

$\epsilon$: năng lượng của một photon $\left(J\right)$

$H=\frac{n}{N}$

Khái niệm: Hiệu suất lượng tử là tỉ số giữa số quang elêctron bứt ra khỏi catôt và số photon chiếu tới catôt trong cùng một khoảng thời gian.

Chú thích:

$H$: hiệu suất lượng tử

$n$: số electron bật ra trong 1s

$N$: số photon phát ra trong 1s

$\epsilon =A+W_{đmax}=A+\frac{1}{2}m{v_{0max}}^2=A+e.U$

Chú thích: 

$\epsilon$: năng lượng của 1 photon $\left(J\right)$

$A$: công thoát $\left(J\right)$

$W_{đmax}$: động năng ban đầu cực đại với $m=m_e=9,1.{10}^{-31}kg$

$e=1,6.{10}^{-19}C$

$U$: độ lớn của hiệu điện thế hãm trong tế bào quang điện $\left(V\right)$

$\epsilon =hf=\frac{hc}{\lambda }$

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.

$\epsilon =\frac{hc}{\lambda }=hf$

Ánh sáng cấu tạo từ các hạt photon chuyển động với tốc độ $c=3.{10}^8 \left(m/s\right)$.Mỗi hat có năng lượng $\epsilon$

Với $\epsilon$ năng lượng ánh sáng $\left(J\right)$

$h=6,625.{10}^{-34} \left(Js\right)$

$c=3.{10}^8 \left(m/s\right)$

$N_p=\frac{Pt}{\epsilon }=\frac{Pt}{hf}=\frac{Pt\lambda }{hc}$

Với $N_p$ số photon phát ra 

$P$ công suất nguồn chiếu sáng

$h=6,625.{10}^{-34} \left(Js\right)$

$c=3.{10}^8 \left(m/s\right)$

$I_{sáng}=\frac{P}{S}=\frac{P}{4\pi R^2} \left(W/m^2\right)$

Khoảng cách càng xa cường độ chiếu sáng càng giảm

$\frac{N_{p1}}{N_{p2}}=\frac{P_1{\lambda }_1}{P_2{\lambda }_2}$

$N_{p1};N_{p2}$ số photOn phát ra của nguồn 1 và 2

$P_1;P_2$ Công suất phát của nguồn 1 và 2

${\lambda }_1;{\lambda }_2$ Bước sóng của nguồn 1 và 2

$W_{đ}=\epsilon -A=h\left(f-f_0\right)=\frac{hc\lambda {\lambda }_0}{{\lambda }_0-\lambda }$

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

$W_{đ}=\epsilon -A=h\left(f-f_0\right)=\frac{hc\lambda {\lambda }_0}{{\lambda }_0-\lambda }$

Với $W_{đ}$ động năng cực đại của e khi thoát ra

       $\epsilon$ năng lượng ánh sáng chiếu vào

       $A$ công thoát

        ${\lambda }_0$ giới hạn quang điện

$v=\sqrt{\frac{2W_{đ}}{m_e}}=\sqrt{\frac{2\left(\epsilon -A\right)}{m_e}}=\sqrt{\frac{2hc}{m_e}\left(\frac{1}{\lambda }-\frac{1}{{\lambda }_0}\right)}=\sqrt{\frac{2e{U}_h}{m_e}}$

Với v : vận tốc cực đại của electron $\left(m/s\right)$

     $U_h$ điện thế hãm

      $W_{đ}$ động năng cực đại của electron $\left(J\right)$

      $\epsilon ;A$ năng lượng chùm sáng chiếu vào và công thoát $\left(J\right)$

$$\begin{gathered} \frac{v_1}{v_2}=\sqrt{\frac{W_{đ1}}{W_{đ2}}}=\sqrt{\frac{{\epsilon }_1-A}{{\epsilon }_2-A}}=\sqrt{\frac{f_1-f_0}{f_2-f_0}}=\sqrt{\frac{{\lambda }_1}{{\lambda }_2}\left(\frac{{\lambda }_0-{\lambda }_2}{{\lambda }_0-{\lambda }_1}\right)} \\ \frac{W_{đ1}}{W_{đ2}}={\left(\frac{v_1}{v_2}\right)}^2=\frac{{\epsilon }_1-A}{{\epsilon }_2-A}=\frac{f_1-f_0}{f_2-f_0}=\frac{{\lambda }_1}{{\lambda }_2}\left(\frac{{\lambda }_0-{\lambda }_2}{{\lambda }_0-{\lambda }_1}\right) \end{gathered}$$

Với $v_1;v_2$ : vận tốc cực đại của electron ứng với ánh sáng 1 và ánh sáng 2 $\left(m/s\right)$

      $W_{đ1};W_{đ2}$ động năng cực đại của electron ứng với ánh sáng 1 và ánh sáng 2 $\left(J\right)$

      ${\epsilon }_1;{\epsilon }_2;A$ năng lượng chùm sáng chiếu vào ứng với ánh sáng 1 và ánh sáng 2 và công thoát $\left(J\right)$

      ${\lambda }_1;{\lambda }_2;{\lambda }_0$bước sóngchùm sáng chiếu vào ứng với ánh sáng 1 và ánh sáng 2 và giới hạn quang điện

$V_{max}=\frac{\epsilon -A}{e}=\frac{hc}{e}\left(\frac{1}{\lambda }-\frac{1}{{\lambda }_0}\right)=\frac{h\left(f-f_0\right)}{e}$

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

$V_{max}=\frac{\epsilon -A}{e}$ 

Với $V$ điện thế cực đại của quả cầu

     $\epsilon ,A$ năng lượng ánh sáng chiếu vào và công thoát

     $e=1,6.{10}^{-19} \left(C\right)$

$$\begin{gathered} V_{max}=Max\left(V_{1max};V_{2max};..\right) \\ khi \lambda =Min\left({\lambda }_1;{\lambda }_2;..\right)\le {\lambda }_0 hay f=Max\left(f_1;f_2;..\right)\ge f_0=\frac{c}{{\lambda }_0} \end{gathered}$$

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

$\lambda =\frac{hc}{V_{max}e+A}=\frac{1}{{\displaystyle \frac{V_{max}e}{hc}+\frac{1}{{\lambda }_0}}}$

$$\begin{gathered} W_{đ}=\epsilon -A=V_{max}e \\ \Rightarrow \lambda =\frac{hc}{V_{max}e+A}=\frac{1}{{\displaystyle \frac{V_{max}e}{hc}}+{\displaystyle \frac{1}{{\lambda }_0}}} \end{gathered}$$

Với $V_{max}$ điện thế cực đại của quả cầu

     $\epsilon ,A$ năng lượng ánh sáng chiếu vào và công thoát

     $e=1,6.{10}^{-19} \left(C\right)$

     ${\lambda }_0$ giới hạn quang điện

 Dòng điện đi từ điện thế cao sang thấp giữa 2 vật dẫn : $I=\frac{\left|V_{Amax}-V_{Bmax}\right|}{R}$

Khi nối đất : $I=\frac{V_{max}}{R}$

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

$V_{Amax}=\frac{hc}{e}\left(\frac{1}{\lambda }-\frac{1}{{\lambda }_{01}}\right)$

$V_{Bmax}=\frac{hc}{e}\left(\frac{1}{\lambda }-\frac{1}{{\lambda }_{02}}\right)$

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

TH1 $I=\frac{\left|V_{Amax}-V_{Bmax}\right|}{R}=\frac{hc}{e}\left|\left(\frac{1}{{\lambda }_{01}}-\frac{1}{{\lambda }_{02}}\right)\right|$ $\lambda <{\lambda }_{01},\lambda <{\lambda }_{02}$ Dòng điện đi từ điện thế cao sang thấp

TH2  $I=\frac{V_{Amax}}{R} ; {\lambda }_{01}>\lambda >{\lambda }_{02}$dòng điện đi từ A sang B xem B như là nối đất

TH3 :$I=\frac{V_{Bmax}}{R}:{\lambda }_{02}>\lambda >{\lambda }_{01}$ dòng điện đi từ B sang A xem A như là nối đất

$s=\frac{W_{đN}}{eE}=\frac{\left(\epsilon -A\right)}{eE}=\frac{U_h}{E}$

Gọi M là vị trí mà quang electron dừng lại:

Khi đó vecto cường độ điện trường cùng phương với vận tốc

Biến thiên động năng: 

$$\begin{gathered} W_{đM}-W_{đN}=A_{F_{đ}}=-eE.s \\ \Rightarrow s=\frac{W_{đN}}{eE}=\frac{\left(\epsilon -A\right)}{eE}=\frac{U_h}{E} \end{gathered}$$

Với $\epsilon ; A$ : năng lượng chiếu vào và công thoát

     s : quãng đường đi được

     $U_h$ điện thế hãm của quang electron

     $E$ Cường độ điện trường $\left(V/m\right)$

$E=\frac{U_h}{s}=\frac{\epsilon -A}{es}=\frac{W_{đ}}{es}$

Với $\epsilon ; A$ : năng lượng chiếu vào và công thoát

     s : quãng đường đi được

     $U_h$ điện thế hãm của quang electron

     $E$ Cường độ điện trường $\left(V/m\right)$

$R=\frac{mv}{eB}\sin \left(\alpha \right)=\frac{\sqrt{2m.\left(\epsilon -A\right)}}{eB}\sin \left(\alpha \right)=\frac{\sqrt{2m.U_h.e}}{eB} ; \alpha =\left(\widehat{\overrightarrow{B};\overrightarrow{v}}\right)$

Chiều lực từ theo quy tắc bàn tay phải

Lực lorent đóng vai trò lực hướng tâm : 

$$\begin{gathered} Bev\sin \left(\alpha \right)=m\frac{v^2}{R} \\ \Rightarrow R=\frac{mv}{eB}\sin \left(\alpha \right) \end{gathered}$$

Với v là vận tốc của electron

      B: Cảm ứng từ $\left(T\right)$

      e =$1,6.{10}^{-19}$ $\left(C\right)$

     $U_h$ là hiệu điện hãm

$T=\frac{2\mathrm{\pi R}}{v}=\frac{2\pi m}{eB}=\frac{1}{f}=\frac{2\pi }{\omega }=\frac{t}{N}$

Chu kì T là khoảng thời gian mà e chuyển động xong 1 vòng

$T=\frac{s}{v}=\frac{2\pi R}{v}$

Với R là bán kính quỹ đạo

$\frac{R_1}{R_2}=\frac{v_1}{v_2}=\sqrt{\frac{W_{đ1}}{W_{đ2}}}=\sqrt{\frac{{\epsilon }_1-A}{{\epsilon }_2-A}}$

Với $R_1;R_2$ là bán kính quỹ đạo của electron trong từ trường.

      ${\epsilon }_1;{\epsilon }_2$ là năng lượng ánh sáng chiếu tới

      $A$ công thoát

      $W_{đ1} ;W_{đ2}$ là động năng của electron

$s=v_{0}t-\frac{Ue}{2md}{t}^2$

s : quãng đường e đi được

U: độ lớn hiệu điện thế dăt vào bản tụ

d: khoảng cách giữa hai bản tụ

$s=v_{0}t+\frac{Ue}{2md}{t}^2$

s : quãng đường e đi được

U: độ lớn hiệu điện thế dăt vào bản tụ

d: khoảng cách giữa hai bản tụ

Tụ chưa đi hết chiều dài bản :$v_M=\sqrt{{v_O}^2+\frac{2Ueh}{md}}$

Tụ  đã đi hết chiều dài bản :$v_M=v_o\sqrt{1+\frac{a^2}{l^2}}$

Xác định thời gian bay bên trong tụ :

$t_1=\frac{l}{v_0} ; t_2=\sqrt{\frac{2hmd}{Ue}}$

$TH1: t_2>t_1$ Tụ chưa đi hết chiều dài bản :

$v_M=\sqrt{{v_O}^2+\frac{2Ueh}{md}}$

$TH1: t_2<t_1$Tụ  đã đi hết chiều dài bản :

$$\begin{gathered} v_M=\sqrt{{v_O}^2+\frac{2Ue}{md}}=\sqrt{{v_o}^2+2a\left(h-h_2\right)} \\ {h}_2=h-\frac{a{t}^2}{2}=h-\frac{a{v_o}^2}{2l^2} \\ \Rightarrow v_M=\sqrt{{v_O}^2+\frac{2Ue∆h}{md}}=\sqrt{{v_o}^2+2a\left(h-h_2\right)}=v_o\sqrt{1+\frac{a^2}{l^2}} \end{gathered}$$

$E=vB$

Cho e chuyển động trong từ trường có cảm ứng từ vuông góc với chuyển động thì để e tiếp tục chuyển động thẳng lực điện phải cân bằng lực lorent

Khi e chuyển động cùng phương với cảm ứng từ thì nó cũng chuyển động thẳng nhưng vận tốc thay đổi và không xác định được giá trị của cảm ứng từ B

Điều kiện cân bằng:

$$\begin{gathered} F_{đ}=F_L \\ \Rightarrow E=vB \end{gathered}$$

$W_{đN}=W_{đM}-U_{MN}.e=\left(\epsilon -A\right)-U_{MN}.e$

giả sử e đi từ M đến N

$W_{đN}=W_{đM}-U_{MN}.e=\left(\epsilon -A\right)-U_{MN}.e$

Động năng tăng khi U<0

Động năng giảm khi U>0

Khi $W_{đM}=U_{MN}.e$ thì $U_{MN}$ gọi là hiệu điện thế hãm

 $t_1=\frac{v_0}{l}$ và $t_2=\sqrt{\frac{2h}{a}}=d\sqrt{\frac{2h{m}_e}{U.e.d}}$

Thời gian bay trong tụ : $t=Min\left(t_1;t_2\right)$

Hạt chuyển động ném ngang : $a=\frac{Ue}{m.d}$

Thời gian chuyển động theo phương ngang trong khoảng chiều dài tụ : $t=\frac{l}{v_0}$

Thời gian bay đến bản dương : $t=\sqrt{\frac{2h}{a}}=\sqrt{\frac{2.{\displaystyle h}}{{\displaystyle \frac{Ue}{md}}}}=\sqrt{\frac{2h{m}_e}{U.e.d}}$

 Thời gian bay trong bản tụ là $t=Min\left(t_1;t_2\right)$

$\alpha =arc\cos \left(\frac{v_x}{v}\right)$

Với

$\alpha$ là góc hợp bởi bản và hướng của e

$v$ là vận tốc của e khi ra khỏi bản

$v_x$ là vận tốc theo phương ngang

$v_N=\sqrt{{v_M}^2-\frac{2U_{MN}.e}{m_e}}=\sqrt{\frac{2\left(\epsilon -A\right)-2U_{MN}.e}{m_e}}$

giả sử hạt bay từ M đến N , biết $U_{MN}<0$

Biến thiên động năng:

$W_{đN}-W_{đM}=U_{MN}.\left(-e\right)$

$\Rightarrow v_N=\sqrt{{v_M}^2-\frac{2U_{MN}.e}{m_e}}=\sqrt{\frac{2\left(\epsilon -A\right)-2U_{MN}.e}{m_e}}$

$$\begin{gathered} s_{max}=\frac{v^2}{2a}=\frac{v^{2}md}{Ue} \\ {d}_{min}=d-s_{max} \end{gathered}$$

Gia tốc tác dụng lên e : $a=\frac{Ue}{md}$

Quãng đường cực đại : $s_{max}=\frac{v^2}{2a}=\frac{v^{2}md}{Ue}$

Với U là hiệu điện thế đặt vào hai bản tụ AB

d : khoảng cách giữa hai bản

Khi cho v :$R_{max}=v_0\sqrt{\frac{2d}{\left|a\right|}}$

Khi cho U hãm: $R_{max}=2d\sqrt{\frac{U_{AK}}{U}}$

 

Vì $U_{AK}>0$ nên anot hút các electron về phía nó. Những electron có vận tốc ban đầu cực đại bắn ra theo phương song song với hai bản sẽ ứng với $R_{max}$

Từ phương trình chuyển đông: $\left\{\begin{array}{l}x=v_{0}t\\ y=\frac{a{t}^2}{2}\end{array}\right.$ thay $x_D= R$ và $y_D=D$

Ta được  : $\left\{\begin{array}{l}d=y=\frac{a{t}^2}{2}\Rightarrow t=\sqrt{\frac{2d}{a}}\\ R=x=v_{0}t=v_0\sqrt{\frac{2d}{a}}\end{array}\right.$ với $a=\frac{F}{m}=\frac{\left|e\right|U}{md}$

$\Rightarrow R_{max}=v_0\sqrt{\frac{2d}{\left|a\right|}}$

Khi $W_{đ}=U_{AK}e$ ;$U_{AK}$ điện thế hãm

$R_{max}=2d\sqrt{\frac{U_{AK}}{U}}$

$$\begin{gathered} W_{đN}-W_{đM}=U_{MN}.\left(-e\right) \\ \Rightarrow W_{đN}=-U_{MN}.e+\left(\epsilon -A\right) \end{gathered}$$

Định lý động năng

$$\begin{gathered} W_{đN}-W_{đM}=U_{MN}.\left(-e\right) \\ \Rightarrow W_{đN}=-U_{MN}.e+\left(\epsilon -A\right) \end{gathered}$$

Để giảm động năng tại N thì U tăng ,bước sóng tăng

$l=\frac{{v_0}^2\sin \left(\alpha \right)\cos \left(\alpha \right)}{\frac{Ue}{md}}$

Theo phương Ox , Oy: 

$a=\frac{Ue}{md}$$\left\{\begin{array}{l}{v}_x=v_0\sin \left(\alpha \right)\\ v_y=-v_0\cos \left(\alpha \right)+at\end{array}\Rightarrow \left\{\begin{array}{l}x=v_{0}t\sin \left(\alpha \right)\\ y=-v_{0}t\cos \left(\alpha \right)+\frac{a{t}^2}{2}\end{array}\right.\right.$

Khi ra vừa khỏi bản tụ thì bay theo phương ngang

$$\begin{gathered} v_y=0\Rightarrow t=\frac{v_0\cos \left(\alpha \right)}{a} \\ \Rightarrow x=\frac{{v_0}^2\sin \left(\alpha \right)\cos \left(\alpha \right)}{a} \end{gathered}$$

$I_{bh}=\frac{I}{H\text{'}}=\frac{N_{e đến}}{tH\text{'}}=\frac{HeP}{\epsilon }$

Với $I_{bh}$ là dòng điện khi tất cả e bức ra đều đến catot

      I là dòng điện đo được bằng Ampe kế (A)

     $N_{e đến}$ là số electron đến được anot

$H=\frac{N_{e bức ra}}{N_p}=\frac{I_{bh}.\epsilon }{Pe}=\frac{I_{bh}.hc}{P\lambda e}=\frac{I.hc}{P\lambda eH\text{'}}$

$N_p$ số photon đến

$N_{e bức ra}$ số pho ton bức ra

P: Công suất chiếu sáng 

$H\text{'}$ Hiệu suất tạo dòng điện

$I_{bh}$ cường độ dòng điện bão hòa

$H\text{'}=\frac{N_{e đến}}{N_{e bức ra}}=\frac{I}{I_{bh}}$

Với $H\text{'}$ Hiệu suất tạo dòng quang điện 

      $N_{e đến}$ số electron đến được anot

      $N_{e bức ra}$ số electron bức ra khỏi kim loại

      $I_{bh}$ dòng điện lúc bão hòa

Điều kiện xảy ra :

$\lambda \le {\lambda }_0 \left(\epsilon \ge A hay f\ge f_0\right)$ 

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 ": $\lambda \le {\lambda }_0 \left(\epsilon \ge A hay f\ge f_0\right)$

$A=\frac{hc}{{\lambda }_0}=h{f}_0$=$hf-W_{đ}=hf-\frac{m{v}^2}{2}$

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

Với ${\lambda }_0$ giới hạn quang điện của kim loại 

${\lambda }_0=\frac{hc}{A}=\frac{hc}{\epsilon -W_{đ}}$

Với ${\lambda }_0$ giới hạn của kim loại

h hằng số plank

c vận tốc ánh sáng

 A: công thoát của kim loại

$W_{đ}$ động năng cực đại của electron

$\%e không đến =1-H\text{'}=1-\frac{N_{e đến}}{N_{e bức ra}}=1-\frac{I.h.c}{H.P.e.\lambda }$

$H\text{'}$ hiệu suất tạo dòng điện

Khi electron chuyển động song song với 1 trục :

$\overrightarrow{B}\perp \left(\overrightarrow{E} và \overrightarrow{v}\right) \overrightarrow{;F_{đ}} ngược chiều \overrightarrow{E}$ ;$\overrightarrow{F_{đ} }ngược chiều \overrightarrow{F_L}$

Khi electron chuyển động song song với 1 trục :

$V_3=\frac{a\left({\displaystyle \frac{A}{e}+V_1}\right)\left({\displaystyle \frac{A}{e}+V_2}\right)}{V_1-V_2}-\frac{A}{e}$

Với ${\lambda }_1$ tương ứng $V_1$

Với ${\lambda }_2={\lambda }_1+a\lambda$ tương ứng $V_2$

Xác định $V_3$ tương ứng với $\lambda$

$$\begin{gathered} \frac{1}{{\lambda }_1}-\frac{1}{{\lambda }_0}=e\frac{V_1}{hc}\Rightarrow {\lambda }_1=\frac{1}{{\displaystyle \frac{1}{{\lambda }_0}+\frac{e{V}_1}{hc}}} \\ \frac{1}{{\lambda }_1+a\lambda }-\frac{1}{{\lambda }_0}=e\frac{V_2}{hc}\Rightarrow {\lambda }_1+a\lambda =\frac{1}{{\displaystyle \frac{1}{{\lambda }_0}}+{\displaystyle \frac{e{V}_2}{hc}}} \\ \frac{1}{\lambda }-\frac{1}{{\lambda }_0}=e\frac{V_3}{hc}\Rightarrow a\lambda =\frac{a}{{\displaystyle \frac{1}{{\lambda }_0}+\frac{e{V}_3}{hc}}} \end{gathered}$$

suy ra 

$$\begin{gathered} \frac{a}{{\displaystyle \frac{1}{{\lambda }_0}+\frac{e{V}_3}{hc}}}+\frac{1}{{\displaystyle \frac{1}{{\lambda }_0}+\frac{e{V}_1}{hc}}}=\frac{1}{{\displaystyle \frac{1}{{\lambda }_0}+\frac{e{V}_2}{hc}}} \\ \Rightarrow a{V}_3=\frac{{\displaystyle \frac{hc}{e}}\left(\frac{1}{{\lambda }_0}+\frac{e{V}_1}{hc}\right)\left(\frac{1}{{\lambda }_0}+\frac{e{V}_2}{hc}\right)}{\frac{e{V}_1}{hc}-\frac{e{V}_2}{hc}}-\frac{A}{e}=\frac{\left({\displaystyle \frac{A}{e}}+V_1\right)\left({\displaystyle \frac{A}{e}}+V_2\right)}{V_1-V_2}-\frac{A}{e} \\ \Rightarrow V_3==\frac{a\left({\displaystyle \frac{A}{e}+V_1}\right)\left({\displaystyle \frac{A}{e}+V_2}\right)}{V_1-V_2}-\frac{A}{e} \end{gathered}$$

$V_3=\frac{V_2-V_1-{\displaystyle \frac{A}{e}}}{a}$

Với $f_1$ tương ứng $V_1$

Với $f_2=f_1+af$ tương ứng $V_2$

Xác định $V_3$ tương ứng với $\lambda$

$$\begin{gathered} f_1-f_0=e\frac{V_1}{h}\Rightarrow f_1=\frac{e}{h}{V}_1+f_0 \\ {f}_1+af-f_0=e\frac{V_2}{h}\Rightarrow f_1+af=\frac{e}{h}{V}_2+f_0 \\ f-f_0=e\frac{V_3}{h}\Rightarrow f=f_0+\frac{e}{h}{V}_3 \\ \Rightarrow \frac{e}{h}{V}_1+a\frac{e}{h}{V}_3+a{f}_0+f_0=\frac{e}{h}{V}_2+f_0 \\ \Rightarrow V_3=\frac{V_2-V_1-{\displaystyle \frac{A}{e}}}{a} \end{gathered}$$