Giáo án vật lý 12 - Bài tập hiện tượng quang điện

1 Bài 45. BÀI TẬP HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN I. MỤC TIÊU: - Vận dụng công thức Anhxtanh và các công thức khác có liên quan đến hiện tượng quang điện để giải bài toán, giải thích hiện tượng quang điện. - Rèn luyện kĩ năng tính toán bằng số, chuyển đổi đơn vị và phân tích hiện tượng vật lí. II. CHUẨN BỊ: - GV: Chuẩn bị một số bài tập đơn giản (tương tự bài tập SGK). - HS: Ơn tập kiến thức Bài 44, lm Bài tập ở nh. III. TỒ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: 1) Kiểm tra Bài cũ: (5’) * GV nu Câu hỏi kiểm tra: - Tại sao nĩi ÁNH SÁNG vừa cĩ tính chất SÓNG, vừa cĩ tính chất hạt? - Cc bức xạ no thì tính SÓNG thể hiện r, cc bức xạ no thì tính hạt thể hiện r? 2 2) Bài mới: Tiết 1. Hoạt động 1.(5’) CÔNG THỨC LIÊN QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGOÀI. HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS 1) Gọi HS nhắc lại: - Các đặc trưng về hạt và sóng của phôton. - Cc cơng thức tính 0; Wđo(max); Uh. 2) Hướng dẫn HS lựa chọn, sử dụng công thức, chuyển đổi đơn vị. 3) Lưu ý HS một số vấn đề: - Để có HTQĐ:  ≤ 0. - Cường độ dịng quang điện bo hịa: bh eI n l Nếu cường độ ánh sáng tới tăng gấp đôi thì Ibh cũng tăng gấp đôi. - Hiệu suất lượng tử e F nH u  -Cc nhĩm thảo luận, ghi lại nội dung cần vận dụng giải Bài tập. + Cc cơng thức: max 2 0 2 0 ; ; 1 2 h c hch mc A hc A mV A eU             -Suy nghĩ về gợi ý của GV. p dụng cơng thức Anhxtanh, giải Bài tập về tia X. 3 - Cơng thức Anhxtanh cịn p dụng cho tia X. Hoạt động 2. (40’) GIẢI BÀI TẬP: TÌM CC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG CỦA HTQĐ: Bài tập 1. (SGK) (25’) -Gọi HS nu tĩm tắt dữ kiện Bài tốn, Yêu cầu của Bài tốn. -Nu Câu hỏi: H. Vận dụng các công thức nào để giải bài toán? + Hướng dẫn HS chọn công thức. + Lưu ý HS cách chuyển đổi đơn vị: eVJun. -Hướng dẫn HS tìm số phơton ÁNH SÁNG tới v số electron quang điện bật khỏi catốt: nF v ne. ; à | |F e P In v n e   -Phn tích nội dung v tìm hiểu ye6uc ầu của Bài tốn. Cho ; A. Tìm 0; V0max; Uh; H. -Thảo luận nhĩm, c nhn thực hiện: a) p dụng: 0 ch A   (Thay số , đổi đơn vị: A = 2,15eV 3,44.10-19J) b) Từ max 2 0 1 2 hc A mV    max0 2 hcV A m        c) Sử dụng: h hc A eU    1 h hcU A e         d) Dng cơng thức: e F nH n  với: 4 -Hướng dẫn e F nH n  ; à | |F e P In v n e   Bài tập 2 (15’) -Tĩm tắt dữ kiện v Yêu cầu bai tốn: Cho: 19 (max) 0, 2 8.10do m E J      -Hướng dẫn: H. Điều kiện để có hiện tượng gì? H. Cơng thức tính V0max? -GV nu thm tình huống kết hợp tính Uh và lưu ý chỉ tính Uh đối với 2. -Yêu cầu 1 HS ln bảng trình by Bài giải của SGK, cả lớp phn tích. - Tìm hiểu nội dung. -Thực hiện giải theo hướng dẫn của GV. + Xác định 0 ch A   Tính A từ cơng thức Anhxtanh. max 6 0 1,0210 1,02 . do hc A E m m         + So snh 1, 2 với 0. 1 > 0: không gây HTQĐ. 2 < 0: gây HTQĐ. + Tính V0max: max0 2 2 hcV A m         Hoạt động 3. (15’) BÀI TẬP VẬN DỤNG HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN: Bài toán ĐIỆN THẾ TRÊN QUẢ CẦU KIM LOẠI ĐƯỢC CHIẾU SÁNG. -GV giới thiệu nội dung Bài tốn. -Phn tích nội dung Bài tốn, nghe v suy nghĩ trả lời 5 + Quả cầu kim loại, cô lập về điện. Chiếu sáng quả cầu bằng ánh sáng có  ≤ 0. Nu Câu hỏi gợi ý. H. Quả cầu như thế nào khi electron bứt ra khỏi mặt quả cầu? H. Điện thế của quả cầu thế nào khi số electron bứt ra càng nhiều? Điện thế này có tác dụng như thế nào? H. Tác dụng của điện thế cực đại này giống tác dụng nào trong hiện tượng quang điện ngoài? H. Viết Bàiểu thức liên hệ giữa điện thế cực đại Vm và động năng ban đầu cực đại của electron bứt ra? -Hướng dẫn HS phân tích bài toán 3 (SGK). Yêu cầu HS trình by cch giải. -Hướng dẫn HS tham khảo cách giải của SGK và ra đề tương tự để HS luyện tập. Câu hỏi. + Ban đầu quả cầu trung hịa về điện, khi được chiếu sáng, electron bứt ra. + Quả cầu tích điện dương, quả cầu có một điện thế. + Số electron bứt ra càng nhiều, điện thế này càng lớn, ngăn cản sự bứt ra của electron, tác dụng này giống tác dụng của điện trường cản trong hiện tượng quang điện ngoài. + Vm ứng với Uh. Kết quả: max 2 0 1 2 m mV eV -Tham khảo nội dung v cch giải Bài tập số 3 (SGK) + Phn tích cch giải. + Tìm cch giải khc để có cùng kết quả. -C nhn thực hiện giải Bài tốn. Hoạt động 4. (20’) BÀI TOÁN VỀ TIA RƠNGHEN (TIA X) 1) Giới thiệu những kiến thức về tia X khi vận dụng thuyết Lượng tử ánh sáng bằng những câu hỏi gợi ý. H. Theo thuyết lượng tử ánh sáng, em nhận xét -Thảo luận nhĩm, phn tích trả lời Câu hỏi: + Tia X l dịng photon X, mỗi photon cĩ năng lượng ch   6 gì về tia X? H. Photon X có năng lượng thế nào với tia X cứng, tia X mềm? H. Nhận xt gì về năng lượng của electron thu được khi đi từ K về đối âm cực? Năng lượng này được Bàiến đổi thành dạng năng lượng nào? GV phn tích nội dung HS trình by, tổng kết v nu kết luận, giới thiệu Bàiểu thức: Wđ – Wđo =  + Q Với Wđ – Wđo = | e | UAK. H. Nu mối quan hệ giữa UAK và bước sóng  của X phát ra từ ống Rơnghen? 2) Giới thiệu Bài tốn p dụng: Ống Rơnghen có UAK = 20kV với V0 = 0. Tìm: a) Vận tốc của electron khi về đến đối âm cực. b) Bước sóng nhỏ nhất của tia Rơnghen do ống pht ra. + Xem HS luyện tập. + Phân tích, điều chỉnh cách giải của HS. + Photon có năng lượng lớn: Tia X cứng. Photon có năng lượng nhỏ: Tia X mềm. -Một HS dự đoán: chuyển thành năng lượng photon X. -HS khc: cịn chuyển tHÀNH nhiệt lm nĩng đối âm cực. -Ghi nhận kiến thức. Wđ – Wđo =  + Q v Wđ – Wđo = | e | UAK. + UAK cng lớn thì  cng ngắn. -HS tóm tắt đề. -C nhn thực hiện. a)p dụng. 21 | | 2 AK mV e U với V0 = 0.  V = 8,386.107m/s. -Khi đập vào đối âm cực: 21 2 mV Q  Hay | | AKe U Q  Để min max0 | | AKQ e U     7 10 min min | | 0,621.10 ( )AK hc e U m      3) CỦNG CỐ- HƯỚNG DẪN VỀ NHÀ. (5’) -GV tổng kết, rút ra nhận xét chung về cách giải của các bài toán, hướng dẫn chuẩn bị bài cho tiết học sau. -HS ghi nhận những chuẩn bị ở nh. IV. RÚT KINH NGHIỆM- BỔ SUNG: