Giáo án vật lý 12 - Hiện tượng quang điện ngoài các định luật quang điện

1 Bài 43. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGOÀI CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN I. MỤC TIÊU: 1) Kiến thức: - Hiểu và nhớ được các khái niệm: hiện tượng quang điện ngoài, electron quang điện, dịng quang điện, giới hạn quang điện, dịng quang điện bào hịa, hiệu điện thế hm. - Hiểu được nội dung và nhận xét kết quả TÁN khảo sát định lượng hiện tượng quang điện. - Hiểu và phát Bàiểu được các định luật. 2) Kĩ năng: Vận dụng giải thích được các hiện tượng liên quan đến hiện tượng quang điện trong thực tế: cửa đóng mở tự động; mạch điều khiển đóng mở đèn giao thông... II. CHUẨN BỊ: - GV: Vẽ phĩng to cc hình 43.3 v 43.4. - HS: Ơn tập khi niệm về dịng điện, kiến thức về công của lực điện trường, định lí động năng. III. TỒ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: Tiết 1. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN. 1) Kiểm tra Bài cũ: (10’) * GV nu Câu hỏi kiểm tra: - Hy sắp xếp vị trí cc tia: hồng ngoại, tử ngoại, tia X v ÁNH SÁNG nhìn thấy trn thang SÓNG điện từ theo bước sóng? - Nêu phương pháp thu các loại tia không nhìn thấy. 2 2) Bài mới: (30’): Hoạt động 1. (10’) Tìm hiểu: HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGOÀI. HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS NỘI DUNG -Nêu TÁN của Hec (1887). Kết hợp đặt câu hỏi gợi ý: H. Tấm kẽm tích điện âm, nối với điện nghiệm, các lá điện nghiệm sẽ như thế nào? H. Chiếu tia tử ngoại vào tấm kẽm, kết quả chứng tỏ điều gì? -Khẳng định: Tia TÁN đ lm bật electron ra khỏi bề mặt tấm kẽm. H. Nếu thay cc tấm kim loại khc thì thế no? -Nêu hiện tượng quang điện. -Nêu khái niệm electron quang điện. -Hướng dẫn HS trả lời câu hỏi C1. (SGK) Theo di v dự đoán kết quả -Hai lá điện nghiệm (có thể xịe ra hay kẹp lại) Rút ra nhận xét thông báo của GV và suy ra: Điện tích âm đ bị mất. -Dự đoán kết quả TÁN với những tấm kim loại khác. -Dự đoán kết quả khi ngăn tia tử ngoại bằng tấm thủy tinh, hiện tượng xảy ra thế nào? a) Thí nghiệm: (SGK) b) Nhận xt: - Tia tử ngoại khi chiếu vào tấm kẽm đ lm bật electron ra khỏi tấm đó. - Hiện tượng xảy ra tương tự với những kim loại khác. * Hiện tượng ánh sáng làm bật các electron ra khỏi bề mặt kim loại: hiện tượng quang điện ngoài. Cc electron bị bật ra khỏi kim loại bị chiếu sng: quang electron hay electron quang điện. Hoạt động 2. (20’) THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT ĐỊNH LƯỢNG HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN 3 -Giới thiệu sơ đồ TÁN (hình 43.3) v cấu tạo của TBQĐ. Lưu ý HS: + Vai trị của từng loại dụng cụ trong sơ đồ TÁN. + Mục đích TÁN là nghiên cứu sự phụ thuộc của cường độ dịng quang điện vào hiệu điện thế UAK. -Nu Câu hỏi gợi ý: H. Nhận xt sự phụ thuộc của I vo UAK khi UAK < U1? Khi UAK≥ U1? Giải thích? -GV gợi ý để HS trả lời: + Lực điện trường giữa A và K có đủ mạnh không? + Các electron quang điện bật khỏi K có vận tốc ban đầu như nhau không? Vì sao? H. (Kết quả TÁN cho thấy) Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra với điều kiện gì? -Quan sát sơ đồ, nắm vững vai trị từng dụng cụ trong sơ đồ. -Theo di TÁN, dự đoán kết quả: + Sự phụ thuộc của I vo UAK. + Sự phụ thuộc của Ibh vào cường độ ánh sáng tới. -Trn cơ sở TÁN, rút ra nhận xét. +  ≤ 0. + Trí số Ibh. + Gi trị v tc dụng của Uh. Nắm khi niệm Uh v lin hệ giữa Uh và động năng ban đầu cực 1)TẾ BÀO QUANG ĐIỆN. (SGK) 2)KẾT QUẢ V NHẬN XT. * Dịng quang điện chỉ xuất hiện khi ánh sáng chiếu vào catốt có bước sóng  nhỏ hơn hoặc bằng một trị số 0. Vậy hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi:  ≤ 0. Với catốt lm bằng cc kim loại khc nhau thì 0 cĩ gi trị khc nhau. 0 gọi là giới hạn quang điện *Với một ánh sáng nhất định ( ≤ 0), đặc tuyến Vôn-Ampe Bàiểu diễn sự phụ thuộc của I vào UAK cĩ dạng: 4 H. Với UAK ≤ -Uh, kết quả chứng tỏ điều gì? H. Kết quả được mô tả ở đặc tuyến V-Ampe 1 và 2 nói lên điều gì? -Cần hướng dẫn HS giải thích tại giá trị I = 0, đưa ra khái niệm hiệu điện thế hm Uh v hệ thức 43.1. -Hướng dẫn HS nhìn đường đặc trưng V-A số 1,2 nhận xét sự phụ thuộc của cường độ dịng quang điện vào cường độ chùm sáng tới. Rút ra kết luận. H. Nhận xt gì về kết quả UAK = 0 vẫn tồn tại dịng quang điện? H. Khi UAK = -Uh thì I = 0 kết quả ny nĩi ln điều gì? Uh có phụ thuộc cường độ ánh sáng tới không? + Gợi ý: đại của electron quang điện. -Trả lời Câu hỏi C2, C3 trong SGK. -Rút ra nhận xt: Ibh2 > Ibh1 do cường độ chùm sáng kích thích tăng. -Thảo luận nhĩm, Rút ra nhận xt: Electron bức ra từ K có một động năng ban đầu cực đại nên không có điện trường tăng tốc vẫn về đến anốt. UAK < 0, điện trường giữa A và + Khi UAK > 0 v UAK < U1: I tăng khi UAK tăng nhưng không tuân theo định luật Ôm. (Lực điện trường chưa đủ mạnh để tất cả e quang điện bật ra đều về đến anốt). + Khi UAK = U1 thì I = Ibh Tăng cường chùm sáng kích thích thì Ibh cũng tăng. + Khi UAK = 0 vẫn cĩ dịng quang điện: khi bật khỏi catốt, electron quang điện có động năng ban đầu cực đại. Đặt UAK < 0 v UAK = -Uh thì dịng quang điện triệt tiêu hoàn toàn. 5 -Điện trường giữa A và K có tác dụng thế nào? -Electron bật ra từ K có về đến A không? Vì sao? -Khi I = 0, cơng của điện trường và động năng ban đầu cực đại của electron như thế nào? K có tác dụng cản trở chuyển động của electron quang điện về anốt. -Khi I = 0: động năng ban đầu cực đại của electron bằng công điện trường cản. Uh không phụ thuộc cường độ ánh sáng tới. Khi dịng quang điện triệt tiêu: max 2 0 1 2 h mV eU 1) Củng cố: (5’) GV hướng dẫn HS nhận Bàiết nội dung cơ bản của bài, trong đó nhấn mạnh 3 vấn đề cơ bản: - Điều kiện để có hiện tượng quang điện. - Sự phụ thuộc của Ibh vào cường độ ánh sáng tới. - Hiệu điện thế hm triệt tiêu dịng quang điện. Tiết 2. CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN Hoạt động 1. (20’) Tìm hiểu: NỘI DUNG 3 ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN 6 -Giới thiệu nội dung định luật 1. Nêu câu hỏi. H. Định luật 1 được rút ra từ kết quả nào của TÁN với TBQĐ? -Cho HS xem bảng gi trị 0 (43.1) H. Nếu trong TÁN, Hec khơng dng tấm kẽm m dng tấm Kali hoặc Xsi thì kết quả thu được có điều gì khc? H. Cường độ dịng điện bo hịa phụ thuộc vo cường độ ánh sáng tới như thế nào? -Giới thiệu nội dung định luật 2 và giải thích khái niệm cường độ dịng quang điện bo hịa. -Giới thiệu nội dung định luật 3 và giải thích khái niệm vận tốc -Ghi nhận nội dung định luật 1, trả lời câu hỏi. -Nhận xt về kết quả khc nhau của 0 đối với kim loại khc nhau. -Thảo luận nhóm, đưa ra nhận xét. + Ánh sáng HTQĐ: tia tử ngoại có  ≤ 0,38m. + Kali cĩ 0 = 0,55m. + Xsi cĩ 0 = 0,66m.  ánh sáng từ ngoại gây HTQĐ với Kali và Xêsi. -Suy luận: có thể đo được cường độ ánh sáng từ việc đo được cường độ dịng quang điện bảo hịa. + Ghi nhận nội dung định luật Nội dung định luật 1.(SGK) Nội dung định luật 2.(SGK) 7 ban đầu cực đại, động năng ban đầu cực đại. Hướng dẫn HS nhận r cc định luật rút ra được từ thực nghiệm. 2. -Nhìn vo đồ thị, đường đặc trưng V-A (1) và (2). Kết hợp với hệ thức (43.1) Suy ra nội dung định luật 3. Nội dung định luật 3.(SGK) Hoạt động 2 (15’) CỦNG CỐ-HƯỚNG DẪN VỀ NHÀ. - Hướng dẫn HS khái quát các sự kiện thực nghiệm, 3 định luật quang điện và trả lời câu hỏi C4. - Hướng dẫn làm bài tập trắc nghiệm 1, 2, 3, 4 và bài tập tự luận số 5 (SBT) trang 225. - Hướng dẫn tìm hiểu nội dung Bài 44. III. RÚT KINH NGHIỆM-BỔ SUNG: - Không phân bố thời gian thích hợp được cho 3 nội dung bài học.