Hôm nay chúng ta sẽ tìm hiểu về dạng đầu tiên của hiện tượng quang điện, đó là công thức Anhxtanh. Dù chương trình Vật lý nâng cao có rất nhiều kiến thức về quang điện, thậm chí chia định luật quang điện thành 3 định luật, nhưng chương trình cơ bản lại rất đơn giản.
Thực tế, đề thi gần đây đã giao nhau giữa chương trình cơ bản và nâng cao, cho nên chúng ta chỉ cần học phần giao nhau này. Các bạn học nâng cao có thể tìm hiểu thêm ở Định luật 2 và Định luật 3 của Định luật quang điện.
Bạn đang xem: Hiện tượng quang điện – Công thức Anhxtanh
1. Lượng tử năng lượng
Trong công thức Anhxtanh, chúng ta cần biết về lượng tử năng lượng (ε). Lượng tử năng lượng được tính theo công thức ε = h.f = h.(c/λ), với:
- h = 6,625.10^-34 J.s: hằng số Planck
- f: tần số của ánh sáng đơn sắc
- c = 3.10^8 m/s: tốc độ của ánh sáng trong chân không
- λ(m): bước sóng của ánh sáng trong chân không
2. Công suất bức xạ
Công suất bức xạ (P) được tính theo công thức P = N.ε = N.h.f = N.(h.c/λ), trong đó:
- P(W): Công suất bức xạ
- N: số phôtôn phát ra trong 1s
3. Hiệu suất lượng tử
Hiệu suất lượng tử (H) được tính theo công thức H = n/N, trong đó n là số electron bật ra trong 1s.
4. Giới hạn quang điện
Giới hạn quang điện (λ₀) được tính theo công thức λ₀ = (h.c)/A, trong đó A là công thoát của electron khỏi kim loại A (J). Một eV tương đương với 1,6.10^-19 J.
5. Công thức Anhxtanh
Dạng đặc biệt của công thức Anhxtanh được tính theo công thức sau:
- Năng lượng 1 phôtôn (ε):
- Nội năng Q
- Công thoát A
- Động năng ban đầu Eđo
- Đối với electron ở bề mặt kim loại, ta có Q = 0 và Eđo max
- Vì vậy, ε = A + Eđo max ⇔ h.f = A + (1/2).m(v₀ max)^2
Công thức Anhxtanh có thể được viết lại dưới dạng:
h.(c/λ) = h.(c/λ₀) + (1/2).m(v₀ max)^2
⇒ v₀ max = sqrt((2.h.c/m).((1/λ) – (1/λ₀))), với m = me = 9,1.10^-31 kg là khối lượng electron.
Ví dụ 1: Một nguồn sáng chỉ phát ra ánh sáng đơn sắc có f = 5.10^14 Hz. Số phôtôn nguồn phát ra trong mỗi giây là 3.10^19 hạt. Hãy tính công suất bức xạ của nguồn?
Giải:
P = N.ε = N.h.f
⇒ P = 3.10^19.6,625.10^-34.5.10^14 = 9,9375 W
Ví dụ 2: Chiếu chùm bức xạ có bước sóng 0,18 μm vào bề mặt một miếng kim loại có giới hạn quang điện 0,3 μm. Cho rằng năng lượng của mỗi phôtôn được dùng để cung cấp công thoát electron, phần còn lại biến thành động năng hoàn toàn. Hãy tìm vận tốc cực đại của các electron?
Giải:
λ = 0,18 μm = 0,18.10^-6 m; λ₀ = 0,3 μm = 0,3.10^-6 m
Theo công thức Anhxtanh:
v₀ max = sqrt((2.h.c/m).((1/λ) – (1/λ₀)))
⇒ v₀ max = sqrt((2.6,625.10^-34.3.10^8)/(9,1.10^-31).((1/0,18.10^-6)-(1/0,3.10^-6))) = 9,85.10^5 m/s
Học xong phần này, chúng ta đã hiểu hơn về dạng 1 của hiện tượng quang điện – công thức Anhxtanh. Hãy cùng tiếp tục khám phá những điều thú vị khác trong lĩnh vực này. Đừng quên truy cập Izumi.Edu.VN để tìm hiểu thêm nhiều kiến thức hữu ích khác nhé!
Nguồn: https://izumi.edu.vn/
Danh mục: Tài liệu điện
