Giáo án Vật Lý 12 nâng cao - Chương: Lượng tử ánh sáng

sáng đơn sắc màu đỏ có mấy loại phôtôn? 1. Thuyết lượng tử ánh sáng a) Giả thuyết lượng tử năng lượng của Plăng Lượng năng lượng mà mỗi lần một nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định gọi là lượng tử năng lượng Kí hiệu: (1) Trong đó: h = 6,625.10-34J.s; f là tần số của ánh sáng b) Thuyết lượng tử ánh sáng. Phôtôn + Chùm sáng là một chùm các phôtôn (các lượng tử ánh sáng). Mỗi phôtôn có một năng lượng xác định . Cường độ của chùm sáng tỉ lệ với số phôtôn phát ra trong 1 giây. + Phân tử, nguyên tử, êlectron …phát xạ ánh sáng cũng có nghĩa là chúng hấp thụ hay bức xạ phôtôn + Các phôtôn bay dọc theo tia sáng với vận tốc c = 3.108m/s HĐ2: Giải thích các định luật quang điện 10 + Hs đọc SGK: - Cung cấp cho êlectron một công A, gọi là công thoát, để nó thắng được lực liên kết với mạng tinh thể và thoát ra ngoài mặt kim loại. - Truyền cho e một động năng ban đầu - Truyền một phần năng lượng cho mạng tinh thể + Cung cấp cho êlectron một công thoát A và động năng ban đầu cực đại (vì không truyền năng lượng cho mạng tinh thể) + Gv thông báo ý 1 + Hướng dẫn hs thành lập công thức Anh-xtanh - Năng lượng e dùng để làm gì? Giải thích cho hs vì sao phải truyền năng lượng cho mạng tinh thể là do e trước khi đến bề mặt kim loại chúng va chạm với các ion ở nút mạng - Vậy đối với các êlectron nằm ngay trên bề mặt kim loại, thì năng lượng e này được dùng vào việc gì? 2. Giải thích các định luật quang điện a) Công thức Anh-xtanh về hiện tượng quang điện + Mỗi phôtôn khi bị hấp thụ sẽ truyền toàn bộ năng lượng e của nó cho một êlectron. + Công thức Anh-xtanh hf = A+ A: Công để “thắng” lực liên kết gọi là công thoát. động năng ban đầu cực đại của quang êlectron Củng cố kiến thức: (5/) - Công thức Anhxtanh hf = A+ 4. Dặn dò: Bài tập về nhà : Đọc phần em có biết IV: RÚT KINH NGHIỆM ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Ngày soạn: 16/2/2010 BÀI 44: THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG LƯỠNG TÍNH SÓNG - HẠT CỦA ÁNH SÁNG (T2) Tiết thứ: 74 I. MỤC TIÊU: 1. Kiến thức: - Nêu được nội dung cơ bản của giả thuyết lượng tử năng lượng của Plăng và thuyết lượng tử ánh sáng của Anh-xtanh. - Viết được công thức Anhxtanh về hiệu ứng quang điện ngoài. - Nêu được ánh sáng có tính chất sóng-hạt. 2. Kĩ năng: - Vận dụng thuyết lượng tử ánh sáng để giải thính được các định luật quang điện. - Vận dụng công thức của Anhxtanh và các công thức về quang điện để giải bài tập về quang điện. 3. Thái độ: II. CHUẨN BỊ: 1. Chuẩn bị của thầy: - 2. Chuẩn bị của trò: - Ôn khái niệm sóng và hạt. III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: 1. Ổn định tổ chức (2/) 2. Kiểm tra bài cũ : (8/) - Phát biểu được các định luật quang điện. - Nêu công thức Anhxtanh về hiện tượng quang điện 3. Tạo tình huống học tập TIẾN TRÌNH BÀI HỌC TL Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức HĐ1: Giải thích các định luật quang điện 20 + Hs giải thích + Hướng dẫn hs dựa vào công thức Anh-xtanh để giải thích các định luật quang điện 1 và 3. + Gv giải thích định luật quang điện 2 2. Giải thích các định luật quang điện b) Giải thích: + Định luật thứ nhất: Để hiện tượng quang điện xảy ra: hf ³ A hay Đặt l £ l0. + Định luật thứ hai: - Ibh tỉ lệ với số quang e bật ra khỏi catôt trong 1 đvtg. - Số quang e bật ra khỏi catôt trong 1 đvtg tỉ lệ với số phôtôn đập vào catôt trong thời gian đó. - Số phôtôn đập vào catôt lại tỉ lệ với cường độ chùm sáng tới. Vậy Ibh tỉ lệ với cường độ chùm sáng tới HĐ2: Nhận biết lưỡng tính sóng hạt 10 +Sóng có các hiện tượng giao thoa , nhiễu xạ. Hạt có tính chất phản xạ, đâm xuyên… C5: Sóng hạt có đặc điểm gì khác nhau? + Vậy ánh sáng có tính chất sóng không? Tính chất sóng giúp ta giải thích các hiện tượng gì? + Vậy ánh sáng có tính chất hạt không? Tính chất hạt giúp ta giải thích các hiện tượng gì? 3. Lưỡng tính sóng - hạt của ánh sáng + Ánh sáng vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạt. Vậy ánh sáng có lưỡng tính sóng - hạt. + Trong mỗi hiện tượng quang học, ánh sáng thường thể hiện rõ một trong hai tính chất. Khi tính chất sóng thể hiện rõ thì tính chất hạt lại mờ nhạt, và ngược lại. C.- HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC Củng cố kiến thức: (5/) 4. Dặn dò: Bài tập về nhà : Đọc phần em có biết IV: RÚT KINH NGHIỆM ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Ngày soạn: 18/02/2010 BÀI 45: BÀI TẬP VỀ HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN Tiết thứ: 75 I. MỤC TIÊU: 1. Kiến thức: - Nắm chắc và biết vận dụng công thức Anhxtanh và các công thức khác có liên quan đến hiện tượng quang điện để giải thích các bài tập về hiện tượng quang điện. 2. Kĩ năng: - Rèn luyện kỹ năng tính toán bằng số (chuyển đổi đơn vị, làm tròn số có nghĩa …). 3. Thái độ: - Tình cảm: ý thức tự học. II. CHUẨN BỊ: 1. Chuẩn bị của thầy: - 2. Chuẩn bị của trò: - Ôn lại các công thức về quang điện. – Làm bài tập trong SGK và SBT. III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: 1. Ổn định tổ chức 2. Kiểm tra bài cũ Kết hợp trong hướng dẫn giải bài tập 3. Tạo tình huống học tập: ( SGK) TIẾN TRÌNH BÀI HỌC TL Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức TIẾT 1: Hoạt động 1: Vận dụng công thức về hiện tượng quang điện. Xác định các đại lượng đặc trưng Bài 1: Chiếu một chùm sáng đơn sắc có bước sóng l = 0,849mm lên một tấm kim loại kali dùng làm catốt của một tế bào quang điện. Biết cồn thoát êléctron của kali là 2,15eV. a) Tính giới hạn quang điện của kali. b) Tính vận tốc ban đầu cực đại của êléctron bắn ra từ catốt. c) Tình hiệu điện thế hàm. d) Biết cường độ dòng quang điện bão hoà Ibh = 5mA và công suất của chùm sáng chiếu vào catốt là P = 1,25W, hãy tính hiệu suất lượng tử (là tỉ số giữa êléctron bứt ra khỏi mặt kim loại và số phôtôn tới mặt kim loại đó). 25 + λo = + ε = + eUh = = Uh = + Np= + Ne = + Công thức giới hạn quang điện? Chú ý đơn vị SI + Công thức Anhxtanh? Suy ra vận tốc ban đầu cực đại của quang e? + Công thức liên hệ giữa hiệu điện thế hãm và động năng ban đầu cực đại của quang e? Suy ra công thức tính hiệu điện thế hãm. + Công thức tính lượng tử ánh sáng? Suy ra số phô tôn đến catốt trong mỗi giây? + Số quang e bứt ra khỏi catôt về anôt mỗi giây? (Định nghĩa cường độ dòng điện). + Hiệu suất lượng tử H = a) Giới hạn quang điện: λo = 0,578mm với A = 2,15eV=2,14.1,6.10-19= 3,44.10-19J h = 6,625.10-34Js; c = 3.108m/s b) Công thức Anhxtanh: ε = 3,7.105m/s với m = 9,1.10-31kg c) Hiệu điện thế hãm Uh: eUh = = Uh = 0,39V d) Năng lượng mỗi phôtôn: 4.06.1019 J Số phô tôn đến catôt mỗi giây: Np= 3,08.1018hạt Số quang e bứt ra khỏi catôt về anôt mỗi giây: Ne = 3,12.1016hạt Hiệu suất lượng tử H% H =10-2 = 1% Bài 2: Khi chiếu vào một tấm kim loại một chùm sáng đơn sắc có bước sóng 0,2mm, động năng cực đại của các êlectron quang điện là 8.10-19J. Hỏi khi chiếu vào tấm kim loại đó lần lượt hai chùm sáng đơn sắc có bước sóng l1 = 1,40mm và l2 = 0,10mm, thì có xảy ra hiện tượng quang điện không? Nếu có, hãy xác định vận tốc cực đại của các êléctron quang điện. 10 + l < l0 + Điều kiện để xảy ra hiện tượng quang điện? + Gọi hs giải A = - = 1,94.10-19J Giới hạn quang điện: λo = 1,02.10-6m =1,02 mm + Vậy l1>l0 hiện tượng quang điện không xảy ra. + l2 < l0 hiện tượng quang điện xảy ra. Vận tốc ban đầu cực đại: 1,79.10-18 J Củng cố kiến thức: Tiết 1 (10/) Vận dụng các công thức: - Lượng tử ánh sáng: ε = . - Giới hạn quang điện : λo = - Công thức Anhxtanh: ε = . - Hiệu điện thế hãm Uh: Uh = 1. Chiếu một chùm bức xạ đơn sắc vào catôt của tế bào quang điện để triệt tiêu dòng quang điện thì hiệu điện thế hãm có giá trị tuyệt đối là 1,9V. Vận tốc ban đầu cực đại của quang electron là bao nhiêu? A. 5,2.105m/s; B. 6,2.105m/s; C. 7,2.105m/s; D. 8,2.105m/s 2. Chiếu vào catốt của một tế bào quang điện một chùm bức xạ đơn sắc có bước sóng 0,330mm. Để triệt tiêu dòng quang điện cần một hiệu điện thế hãm có giá trị tuyệt đối là 1,38V. Công thoát của kim loại dùng làm catôt là A. 1,16eV; B. 1,94eV; C. 2,38eV; D. 2,72eV 4. Dặn dò: Làm bài tập SGK IV: RÚT KINH NGHIỆM ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… Ngày soạn: 18/02/2010 BÀI 45: BÀI TẬP VỀ HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN Tiết thứ: 76 I. MỤC TIÊU: 1. Kiến thức: - Nắm chắc và biết vận dụng công thức Anhxtanh và các công thức khác có liên quan đến hiện tượng quang điện để giải thích các bài tập về hiện tượng quang điện. 2. Kĩ năng: - Rèn luyện kỹ năng tính toán bằng số (chuyển đổi đơn vị, làm tròn số có nghĩa …). 3. Thái độ: - Tình cảm: ý thức tự học. II. CHUẨN BỊ: 1. Chuẩn bị của thầy: - 2. Chuẩn bị của trò: - Ôn lại các công thức về quang điện. – Làm bài tập trong SGK và SBT. III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: 1. Ổn định tổ chức 2. Kiểm tra bài cũ Kết hợp trong hướng dẫn giải bài tập 3. Tạo tình huống học tập: ( SGK) TIẾN TRÌNH BÀI HỌC TL Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức Vận dụng công thức về hiện tượng quang điện. Xác định điện thế của quả câu cô lập khi chiếu ánh sáng thích hợp đến nó Bài 3: Công thoát êlectron khỏi đồng là 4,47eV. a) Tính giới hạn quang điện của đồng? b) Khi chiếu bức xạ có bước sóng l = 0,14mm vào một quả cầu bằng đồng đặt xa các vật khác thì quả cầu đạt hiệu điện thế cực đại là bao nhiêu? Vận tốc ban đầu cực đại của các êlectron quang điện là bao nhiêu? c) Chiếu một bức xạ điện từ vào một quả cầu bằng đồng đặt xa các vật khác thì quả cầu đạt điện thế cực đại là 3V. Hãy tính bước sóng của bức xạ và vận tốc ban đầu cực đại của êlectron quang điện? 25 Hs giải dưới sự hướng dẫn của gv Gv hướng dẫn: Khi chiếu ánh sáng thích hợp vào quả cầu sẽ bứt các e khỏi quả cầu kim loại làm quả cầu tích điện dương, quả cầu có điện thế. Số e bị bứt ra khỏi quả cầu ngày càng nhiều, điện thế của quả cầu tăng dần. Điện thế của quả cầu đạt giá trị cực đại Vm khi các e bứt ra thêm khỏi quả cầu đều bị lực điện trường của quả cầu kéo trở lại. Vậy Vm chính bằng Uh trong tế bào quang điện eVm = eUh = a) Giới hạn quang điện của đồng: λo = 0,278.10-6m =278 nm b) 1,244.106m/s eVm = eUh = 4,4V c) eVm = Từ = A + eVm 20/ Hướng dẫn hs giải 1. Chiếu vào catốt của một tế bào quang điện một chùm bức xạ đơn sắc có bước sóng 0,330mm. Để triệt tiêu dòng quang điện cần một hiệu điện thế hãm có giá trị tuyệt đối là 1,38V. Giới hạn quang điện của kim loại dùng làm catôt là A. 0,521mm; B. 0,442mm; C. 0,440mm; D. 0,385mm 2. Chiếu một chùm bức xạ đơn sắc có bước sóng 0,276mm vào catôt của một tế bào quang điện thì hiệu điện hãm có giá trị tuyệt đối bằng 2V. Công thoát của kim loại dùng làm catôt là A. 2,5eV; B. 2,0eV; C. 1,5eV; D. 0,5eV 3. Chiếu một chùm bức xạ đơn sắc có bước sóng 0,5mm vào catôt của một tế bào quang điện có giới hạn quang điện là 0,66mm. Vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện là A. 2,5.105m/s; B. 3,7.105m/s; C. 4,6.105m/s; D. 5,2.105m/s 4. Chiếu một chùm bức xạ đơn sắc có bước sóng 0,5mm vào catôt của một tế bào quang điện có giới hạn quang điện là 0,66mm. Hiệu điện thế cần đặt giữa anôt và catôt để triệt tiêu dòng quang điện là A. 0,2V; B. - 0,2V; C. 0,6V; D. - 0,6V 5. Chiếu một chùm ánh sáng đơn sắc có bước sóng 400nm vào catôt của một tế bào quang điện, được làm bằng Na. Giới hạn quang điện của Na là 0,50mm. Vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện là A. 3.28.105m/s; B. 4,67.105m/s; C. 5,45.105m/s; D. 6,33.105m/s C.- HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC Củng cố kiến thức: - Lượng tử ánh sáng: ε = . - Giới hạn quang điện : λo = - Công thức Anhxtanh: ε = . - Hiệu điện thế hãm Uh: Uh = 4. Dặn dò: Làm bài tập SGK IV: RÚT KINH NGHIỆM ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… Ngày soạn: 18/02/2010 BÀI 45: BÀI TẬP VỀ HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN Tiết thứ: 77 I. MỤC TIÊU: 1. Kiến thức: - Nắm chắc và biết vận dụng công thức Anhxtanh và các công thức khác có liên quan đến hiện tượng quang điện để giải thích các bài tập về hiện tượng quang điện. 2. Kĩ năng: - Rèn luyện kỹ năng tính toán bằng số (chuyển đổi đơn vị, làm tròn số có nghĩa …). 3. Thái độ: - Tình cảm: ý thức tự học. II. CHUẨN BỊ: 1. Chuẩn bị của thầy: - 2. Chuẩn bị của trò: - Ôn lại các công thức về quang điện. – Làm bài tập trong SGK và SBT. III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: 1. Ổn định tổ chức 2. Kiểm tra bài cũ Kết hợp trong hướng dẫn giải bài tập 3. Tạo tình huống học tập: ( SGK) TIẾN TRÌNH BÀI HỌC TL Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức HĐ1: Xác định bán kính quỹ đạo của e quang điện khi chuyển động trong từ trường đều. 20 Hs giải dưới sự hướng dẫn của gv Chiếu bức xạ đơn sắc bước sóng λ=0,533(μm) vào một tấm kim loại có công thốt electron A=3.10-19J. Dùng màn chắn tách ra một chùm hẹp electron quang điện và cho chúng bay vào một miền từ trường đều có cảm ứng từ B. Hướng chuyển động của electron quang điện vuông góc với B. Biết bán kính cực đại của quỹ đạo các electron là R = 22,75mm .Tìm độ lớn cảm ứng từ B của từ trường . Gv hướng dẫn giải dạng tổng quát. Xác định bán kính quỹ đạo của e quang điện khi chuyển động trong từ trường đều. Lực từ tác dụng lên e quang điện ( Lực Lorenxơ) có: - Phương vuông góc với mặt phẳng lập bởi và - Chiều tuân theo qui tắc bàn tay trái. - Độ lớn : F = .B.vo.sin. Trong đó là góc lập bởi và o. - Khi vuông góc : sin =1 thì e chuyển động tròn đều với bán kính: .B.vo = m R = - Khi lập với góc thì e chuyển động theo đường xoắn ốc với bán kính của đường xoắn ốc: .B.vn = m R = trong đó vn = vosin HĐ2:Khi e quang điện chuyển động trong điện trường đều. Độ lệch của e trong điện trường đều 20 Hs giải bài tập áp dụng: Chiếu λ = 0,33μm vào catốt phẳng của một tế bào quang điện . Biết điện thế hãm là 0,3125V. a). Xác định λo b). Anốt của tế bào quang điện cũng có dạng bản phẳng song song và cách với catốt d = 1,0cm. Khi rọi chùm bức xạ rết hẹp vào tâm của catốt thì bán kính lớn nhất của vùng trên bề mặt anốt mà các e tới đập vào bằng bao nhiêu? Đs: a) λo = 0,36 μm b) R = 2d= 5,24mm Gv hướng dẫn giải dạng tổng quát. Khi e quang điện chuyển động trong điện trường đều. Độ lệch của e trong điện trường đều: - Lực điện trường tác dụng lên e: - Các e bức ra khỏi catốt có theo mọi phương. Điểm xa nhất của e đập vào anốt khi e bật ra có vuông góc với . Áp dụng như trong chuyển động ném ngang: R = d.vomax Củng cố kiến thức: (5/) - Lượng tử ánh sáng: ε = . - Giới hạn quang điện : λo = - Công thức Anhxtanh: ε = . - Hiệu điện thế hãm Uh: Uh = 4. Dặn dò: Làm bài tập SGK IV: RÚT KINH NGHIỆM ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… Ngày soạn : 20/02/2010 BÀI 46: HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG QUANG ĐIỆN TRỞ & PIN QUANG ĐIỆN Tiết : 78 I. MỤC TIÊU : 1. Kiến thức: - Nêu được hiện tượng quang điện trong là gì và một số đặc điểm cơ bản của hiện tượng này. - Nêu được hiện tượng quang dẫn là gì và giải thích hiện tượng quang dẫn bằng thuyết lượng tử ánh sáng. - Nêu được quang điện trở là gì? - Nêu được pin quang điện là gì, nguyên tắc cấu tạo và giải thích quá trình tạo thành hiệu điện thế giữa hai bản cực của pin quang điện. 2. Kỹ năng: - Phân biệt hiện tượng quang điện trong và quang điện ngoài. - Giải thích hoạt động quang trở và pin quang điện. 3. Thái độ: II. CHUẨN BỊ : 1. Giáo viên: - Hình vẽ 46.1 và 46.2 trong SGK. 2. Học sinh : - Ôn lại kiến thức về dòng điện trong chất bán dẫn III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: 1. Ổn định tổ chức (2/) 2. Kiểm tra bài cũ: 3. Tạo tình huống học tập: Ứng dụng của pin sử dụng năng lượng Mặt Trời TIẾN TRÌNH BÀI HỌC TL Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức HĐ 1: Chất quang dẫn và hiện tượng quang điện trong + Hs đọc SGK và trả lời + C1: - Giống: Dưới tác dụng của ánh sáng thích hợp thì hình thành các e tự do. - Khác: Hiện tượng quang điện ngoài thì các e bật ra khỏi khối kim loại, còn hiện tượng quang điện trong thì e tự do ở bên trong khối bán dẫn. - Năng lượng cần thiết để giải phóng êlectron liên kết trong bán dẫn thường nhỏ hơn công thoát A + Giảm do hình thành các cặp e dẫn và lỗ trống + Khi bán dẫn tinh khiết được chiếu bằng ánh sáng thích hợp, thì một số êlectron liên kết có thể bứt ra khỏi các nguyên tử bán dẫn và chuyển động tự do trong khối bán dẫn (e dẫn). Đồng thời, có một số lượng như vậy các lỗ trống được tạo ra. Hiện tượng đó được gọi là hiện tượng quang điện trong + Thế nào là hiện tượng quang điện trong? + C1: Nêu những điểm giống nhau và khác nhau của hiện tượng quang điện ngoài và hiện tượng quang điện trong? + Giá trị điện trở của bán dẫn thay đổi như thế nào khi chiếu ánh sáng vào nó? + Thế nào là hiện tượng quang dẫn ? 1. Hiện tượng quang điện trong a) Hiện tượng quang điện trong Hiện tượng tạo thành các êlectron dẫn và lỗ trống trong bán dẫn, do tác dụng của các ánh sáng thích hợp, được gọi là hiện tượng quang điện trong. Vì năng lượng cần thiết để giải phóng êlectron liên kết trong bán dẫn thường nhỏ hơn công thoát A nên l0 (giới hạn quang điện của chất bán dẫn) của nhiều chất bán dẫn nằm trong vùng hồng ngoại. b) Hiện tượng quang dẫn Hiện tượng giảm điện trở suất, tức là tăng độ dẫn điện của bán dẫn, khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào gọi là hiện tượng quang dẫn. Giải thích: dựa vào hiện tượng quang điện trong. HĐ2: Tìm hiểu quang điện trở + Hs đọc SGK phần cấu tạo và hoạt động của quang trở trong mạch điện. + Quang điện trở được chế tạo dựa trên hiện tương vật lý gì ? 2.Quang điện trở + Là một điện trở làm bằng chất bán dẫn có giá trị điện trở thay đổi được khi cường độ sáng chiếu vào nó thay đổi. + Nguyên tắc hoạt động: dựa vào hiện tượng quang điện trong. + Quang điện trở thường được lắp với các mạch khuếch đại trong các thiết bị điều khiển bằng ánh sáng. HĐ 3: Tìm hiểu pin quang điện 10 + Trực tiếp từ quang năng sang điện năng. + Hs đọc SGK + Xảy ra hiện tượng quang điện trong ở lớp bán dẫn loại p + Dưới tác dụng của điện trường ở lớp chuyển tiếp, các electron đi qua lớp chặn xuống bán dẫn n, lỗ trống bị giữ lại. + Điện cực bên trên là điện cực dương, điện cực bên đướ là điện cực âm. + Nguồn điện trong các máy đo ánh sáng, vệ tinh nhân tạo, máy tính bỏ túi… + Pin quang điện (pin Mặt Trời) là một thiết bị biến đổi từ dạng năng lượng nào sang dạng năng lượng nào? + Minh hoạ cấu tạo của pin quang điện. + Nêu nguyên tắc hoạt động của pin quang điện dựa trên sơ đồ cấu tạo - Khi chiếu ánh sáng có l £ l0 thì hiện tượng xảy ra trong pin quang điện như thế nào? - Lớp chuyển tiếp p-n có tác dụng gì? - Khi đó điện cực nào là điện cực dương, điện cực nào là điện cực âm + Hãy nêu một số ứng dụng của pin quang điện? 3. Pin quang điện + Là nguồn điện. Nó biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng + Cấu tạo: - Gồm một tấm bán dẫn loại n, bên trên có phủ một lớp mỏng bán dẫn loại p, trên cùng là một lớp kim loại mỏng trong suốt với ánh sáng. Dưới cùng là một đế kim loại. Các kim loại này đóng vai trò các điện cực. - Giữa p và n hình thành một lớp tiếp xúc p-n. + Nguyên tắc hoạt động: dựa vào hiện tượng quang điện trong. Khi chiếu ánh sáng có l £ l0 vào lớp kim loại mỏng sẽ đi qua lớp này vào lớp bán dẫn loại p, gây ra hiện tượng quang điện trong và giải phóng các cặp e và lỗ trống. Dưới tác dụng của điện trường ở lớp chuyển tiếp, các electron đi qua lớp chặn xuống bán dẫn n, lỗ trống bị giữ lại. Do đó điện cực kim loại mỏng ở trên nhiễm điện (+): điện cực (+), còn đế kim loại nhiễm điện (-): điện cực (-). Suất điện động của pin quang điện từ 0,5V0,8V. + Ứng dụng: nguồn điện cung cấp điện năng cho các vùng sau, vùng xa, trên các vệ tinh, máy tính bỏ túi… Củng cố kiến thức: (5/) Câu hỏi trắc nghiệm trong SGK trang 236 Đáp án 1-C; 2-D; 3-A 4. Dặn dò: IV: RÚT KINH NGHIỆM ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………Ngày soạn : 20/02/2010 BÀI 47: MẪU NGUYÊN TỬ BO. QUANG PHỔ VẠCH CỦA NGUYÊN TỬ HYĐRÔ Tiết : 79 I. MỤC TIÊU : 1. Kiến thức: - Phát biểu được các tiên đề của Bo. - Mô tả được các dãy quang phổ vạch của nguyên tử hiđrô và nêu được cơ chế tạo thành các dãy quang phổ vạch phát xạ và hấp thụ của nguyên tử này. 2. Kỹ năng: - Giải được các bài tập về tính bước sóng các vạch quang phổ của nguyên tử hyđrô. 3. Thái độ: II. CHUẨN BỊ : 1. Giáo viên: - Vẽ hình 47.4 SGK 2. Học sinh: - Ôn lại thuyết lượng tử ánh sáng và kiến thức về cấu tạo nguyên tử trong môn hoá học. III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: 1. Ổn định tổ chức (2/) 2. Kiểm tra bài cũ: 6’ Thế nào là hiện tượng quang điện trong? Nêu những điểm giống nhau và khác nhau của hiện tượng quang điện ngoài và hiện tượng quang điện trong? 3. Tạo tình huống học tập: SGK TIẾN TRÌNH BÀI HỌC TL Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức HĐ 1: Tìm hiểu mẫu nguyên tử Bo 17 + Hạt nhân ở chính giữa, các e chuyển động xung quanh theo những quỹ đạo xác định (tròn hay bầu dục) (như chuyển động của các hành tinh xung quanh Mặt Trời). + Hs đọc SGK + Giải thích hình 47.1 En En hf hf + Hãy nêu mẫu hành tinh nguyên tử (mẫu Rơ-dơ-pho) + Gv thông báo: Mẫu này gặp phải khó khăn là không giải thích được tính bền vững của nguyên tử, và sự tạo thành quang phổ vạch. Năm 1913 nhà vật lí Bo đã bổ sung vào mẫu hành tinh nguyên tử hai giả thuyết gọi là các tiên đề của Bo. + Gv thông báo các hệ quả của các tiên đề Bo - Trong các trạng thái dừng của nguyên tử, e- chỉ chuyển động quanh hạt nhân theo những quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là các quỹ đạo dừng. + Quỹ đạo có bán kính lớn ứng với năng lượng lớn và ngược lại. Công thức tính bán kính đối với nguyên tử Hydrô: rn = n2r0 với r0 = 5,3.10-11m n 1 2 3 4 5 6... Tên K L M N O P… 1. Mẫu nguyên tử Bo a) Tiên đề về trạng thái dừng Nguyên tử chỉ tồn tại trong những trạng thái có năng lượng xác định En, gọi là các trạng thái dừng. Khi ở trạng thái dừng, nguyên tử không bức xạ hoặc hấp thụ năng lượng. b) Tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử. + Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng Em sang trạng thái dừng có năng lượng En < Em thì nguyên tử phát ra một phôtôn có tần số tính bằng công thức : Em – En = h + Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lượng En mà hấp thụ được phôtôn có năng lượng hf đúng bằng hiệu Em – En, thì nó chuyển sang trạng thái dừng có năng lượng Em lớn hơn. HĐ 2: Giải thích quang phổ vạch của nguyên tử hiđrô 15 + Vạch đỏ la = 0,6563µm, vạch lam lb=0,4861µm, vạch chàm lg=0,4340µm và vạch tím ld=0,4120µm + Hs đọc SGK trả lời - Khi ở trạng thái cơ bản E1 (K) nguyên tử nhận được năng lượng kích thích, thì nguyên tử sẽ chuyển lên trạng thái dừng có mức năng lượng cao hơn nghĩa là các e sẽ chuyển từ quĩ đạo K ra các quĩ đạo ngoài L, M, N… - Nguyên tử sẽ chuyển về trạng thái cơ bản, vì vậy các e chuyển từ quĩ đạo ngoài về các quĩ đạo bên trong Gv: Cho hs xem quang phổ vạch của nguyên tử hiđrô ở cuối sách. Nêu tên và bước sóng các vạch màu thấy được? + Thông báo kết quả thực nghiệm về quang phổ Hiđrô và yêu cầu hs nhắc lại tên của các dãy và thuộc trong miền sóng nào? + Hướng dẫn hs giải thích sự tạo thành các dãy quang phổ dựa vào sơ đồ chuyển mức năng lượng của nguyên tử Hiđrô khi tạo thành các dãy quang phổ - Khi ở trạng thái cơ bản E1 (K) nguyên tử nhận được năng lượng kích thích, thì nguyên tử sẽ như thế nào (các e sẽ như thế nào)? - Gv thông báo thời gian sống của nguyên tử ở trạng thái kích thích rất ngắn (10-8s). Vì vậy nguyên tử sẽ như thế nào (các e sẽ như thế nào)? - Gv thông báo các dãy quang phổ ứng với các e từ quĩ đạo ngoài về các quĩ đạo bên trong, và yêu cầu hs nhắc lại. 2. Quang phổ vạch của nguyên tử hiđrô a) Từ thực nghiệm quang phổ của nguyên tử hiđrô, người ta thấy các vạch phát xạ của nguyên tử hiđrô sắp xếp thành các dãy khác nhau. + Trong miền tử ngoại có một dãy, gọi là dãy Lai-man (Lyman). Dãy thứ hai, gọi là dãy Ban-me (Balmer) có các vạch nằm trong miền tử ngoại và một số vạch nằm trong miền ánh sáng nhìn thấy : vạch đỏ Ha (la = 0,6563µm), vạch lam Hb (lb = 0,4861µm), vạch chàm Hg (lg = 0,4340µm) và vạch tím Hd (ld = 0,4120µm) (Hình 47.2). Trong miền hồng ngoại có dãy gọi là dãy Pa-sen (Paschen). b) Mẫu nguyên tử Bo giải thích được quang phổ vạch của hiđrô cả về định tính lẫn định lượng. + Dãy Lai-man được tạo thành khi êlectron chuyển từ các quỹ đạo ở phía ngoài về quỹ đạo K. + Dãy Ban-me được tạo thành, khi êlectron từ các quỹ đạo ở phía ngoài chuyển về quỹ đạo L. + Dãy Pa-sen được tạo thành khi êlectron từ các quỹ đạo ở phía ngoài chuyển về quỹ đạo M. c) Thành công lớn của thuyết Bo là đã giải thích được một cách định tính và định lượng sự tạo thành quang phổ vạch của hiđrô. Củng cố kiến thức: (5/) + C1: Tính năng lượng của phôtôn ứng với vạch lam Hb 4. Dặn dò: Câu hỏi trắc nghiệm SGK /241 IV: RÚT KINH NGHIỆM ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………