Hiện tượng quang điện và thuyết lượng tử ánh sáng

Ánh sáng không chỉ làm chúng ta có thể nhìn thấy được mà còn gây ra hiện tượng quang điện. Đây là một hiện tượng thú vị và có thể được giải thích bằng thuyết lượng tử ánh sáng.

Thí nghiệm của Héc về hiện tượng quang điện

Trước khi đi sâu vào việc giải thích, chúng ta hãy xem xét thí nghiệm của Héc về hiện tượng quang điện. Trong thí nghiệm này, một chùm sáng từ hồ quang được chiếu vào một tấm kim loại tích điện âm. Kết quả là tấm kim loại mất điện tích âm. Điều này chứng tỏ ánh sáng từ hồ quang đã làm bật electron ra khỏi bề mặt kim loại.

Bạn đang xem: Hiện tượng quang điện và thuyết lượng tử ánh sáng

Hiện tượng quang điện và định nghĩa

Hiện tượng ánh sáng làm bật electron ra khỏi bề mặt kim loại được gọi là hiện tượng quang điện. Điều này nghĩa là khi ánh sáng chiếu vào kim loại, các electron trong kim loại sẽ được kích thích và bật ra khỏi bề mặt.

Bức xạ tử ngoại và hiện tượng quang điện ở kẽm

Thông qua thí nghiệm, ta có thể thấy rằng ánh sáng tử ngoại có khả năng gây ra hiện tượng quang điện ở kẽm. Tuy nhiên, nếu chắn chùm sáng tử ngoại bằng một tấm thủy tinh dày (thủy tinh hấp thụ mạnh các tia tử ngoại), thì hiện tượng quang điện không xảy ra. Điều này chứng tỏ ánh sáng có thể nhìn thấy được không gây ra hiện tượng quang điện.

Đối với từng loại kim loại, ánh sáng kích thích phải có bước sóng λ ngắn hơn hoặc bằng giới hạn quang điện λ0 của kim loại đó để gây ra hiện tượng quang điện. Đây là một quy luật được gọi là giới hạn quang điện và chỉ có thể được giải thích bằng thuyết lượng tử ánh sáng.

Thuyết lượng tử ánh sáng và giải thích định luật về giới hạn quang điện

Thuyết lượng tử ánh sáng giải thích hiện tượng quang điện một cách logic. Theo đó:

• Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn.
• Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các phôtôn đều giống nhau và có cùng năng lượng, tức là năng lượng của mỗi phôtôn là hf.
• Trong chân không, phôtôn di chuyển với tốc độ c = 3.108 m/s theo các tia sáng.
• Mỗi khi nguyên tử hoặc phân tử phát xạ hoặc hấp thụ ánh sáng, năng lượng của phôtôn sẽ được truyền hoàn toàn cho một electron.
• Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động và không tồn tại ở trạng thái yên tĩnh.

Để bật electron ra khỏi bề mặt kim loại, năng lượng của phôtôn phải lớn hơn công thoát A. Nó được kí hiệu là hf ≥ A. Với λ0 = hc/A, ta có thể xác định giới hạn quang điện của kim loại.

Ánh sáng không chỉ có tính chất sóng mà còn có tính chất hạt. Vì vậy, ta nói ánh sáng có tính chất lưỡng tính sóng – hạt và có bản chất điện từ.

Đó là những bí mật hấp dẫn về hiện tượng quang điện và thuyết lượng tử ánh sáng! Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm về vật lý và những kiến thức khoa học khác, hãy ghé thăm Izumi.Edu.VN ngay!

Nguồn: https://izumi.edu.vn/
Danh mục: Tài liệu lý