Nội dung chủ yếu của thuyết lượng tử trực tiếp

Câu hỏi: Nội dung chủ yếu của thuyết lượng tử trực tiếp nói về

A. cấu tạo của các nguyên tử, phân tử.

B. sự phát xạ và hấp thụ ánh sáng của nguyên tử, phân tử.

C.  sự hình thành các vạch quang phổ của nguyên tử.

D. sự tồn tại các trạng thái dừng của nguyên tử hidro.

Lời giải:

Đáp án đúng B. Sự phát xạ và hấp thụ ánh sáng của nguyên tử, phân tử.

Giải thích:

Phương pháp : Thuyết lượng tử ánh sáng

Cùng Top lời giải tìm hiểu về lượng tử ánh sáng nhé!

I. Nội dung của thuyết lượng tử ánh sáng

- Chùm sáng là chùm các photon. Mỗi photon có năng lượng xác định ε = hf.  Cường độ chùm sáng tỉ lệ với số photon chiếu tới trong 1s

- Nguyên tử, phân tử, electron,…phát xạ hay hấp thụ ánh sáng cũng có nghĩa là chúng phát xạ hay hấp thụ photon.

- Các photon bay dọc theo tia sáng với tốc độ c = 3.10⁸ m/s trong chân không.

 Nội dung chủ yếu của thuyết lượng tử trực tiếp nói về sự phát xạ và hấp thụ ánh sáng của nguyên tử, phân tử.

II. Lịch sử của thuyết lượng tử

- Vào ngày này năm 1900, nhà vật lý học người Đức Max Planck công bố nghiên cứu đột phá của ông về ảnh hưởng của bức xạ đối với một vật đen (blackbody), và thuyết lượng tử của vật lý hiện đại đã ra đời.

- Thông qua các thí nghiệm vật lý, Planck đã chứng minh rằng năng lượng, trong một số tình huống nhất định, có thể thể hiện các đặc tính của vật chất. Theo các lý thuyết của vật lý cổ điển, năng lượng chỉ là một hiện tượng giống như sóng liên tục, không phụ thuộc vào đặc tính của vật chất. Lý thuyết Planck, cho rằng năng lượng bức xạ được tạo thành từ các thành phần giống như hạt, được gọi là quanta.

- Lý thuyết mới này đã giúp giải quyết các hiện tượng tự nhiên không giải thích được trước đây, như biểu hiện của nhiệt trong chất rắn và bản chất của sự hấp thụ ánh sáng ở mức độ nguyên tử. Năm 1918, Planck đã được trao giải Nobel Vật lý cho công trình nghiên cứu về bức xạ vật đen.

- Các nhà khoa học khác, chẳng hạn như Albert Einstein, Niels Bohr, Louis de Broglie, Erwin Schrodinger và Paul M. Dirac, đã đào sâu lý thuyết của Planck và phát triển cơ học lượng tử – một ứng dụng toán học của lý thuyết lượng tử trong đó năng lượng được xét là hạt hay sóng, tùy thuộc vào các biến nhất định. Do đó, cơ học lượng tử xem xét tự nhiên theo góc nhìn biến đổi, tương phản rõ rệt với cơ học cổ điển, trong đó tất cả các tính chất chính xác của các vật thể, về nguyên tắc, đều có thể tính toán được. Ngày nay, sự kết hợp của cơ học lượng tử với thuyết tương đối của Einstein là nền tảng của vật lý hiện đại.

1. Giả thuyết Plang về lượng tử ánh sáng

- Nguyên tử, phân tử không hấp thụ năng lượng một cách liên tục và hấp thụ một lượng năng lượng hoàn toàn xác định được gọi là lượng tử năng lượng

Trong đó  

h = 6,625.10³⁴J.s là hằng số Plăng.

c =  3.10⁸ m/s là vận tốc ánh sáng trong chân không

f: tần số của ánh sáng (của bức xạ)

λ bước sóng của ánh sáng (của bức xạ).

=> Năng lượng mà vật hấp thụ hay bức xạ luôn phải là số nguyên lần lượng tử năng lượng.

2. Thuyết lượng tử của (thuyết phôtôn) của Anhtanh

- Ánh sáng được tạo bởi các hạt gọi là phôtôn.

- Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các phôtôn đều giống nhau, mỗi phôtôn mang năng lượng ε = hf

- Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động. Trong chân không, phôtôn bay với tốc độ  c = 3.10⁸ m/s dọc theo các tia sáng.

- Mỗi lần một nguyên tử hay phân tử phát xạ hoặc hấp thụ ánh sáng thì chúng phát ra hoặc hấp thụ một phôtôn.

- Khi ánh sáng truyền đi, các lượng tử ánh sáng ε = hf không bị thay đổi và không phụ thuộc vào khoảng cách tới nguồn sáng.

- Tuy mỗi lượng tử ánh sáng ε = hf mang năng lượng rất nhỏ nhưng trong chùm sáng lại có một số rất lớn lượng tử ánh sáng, vì thế ta có cảm giác chùm sáng là liên tục.

III. Lý thuyết Hiện tượng quang điện thuyết lượng tử ánh sáng

1. Hiện tượng quang điện.

a. Thí nghiệm của Héc về hiện tượng quang điện

- Chiếu một chùm sáng do hồ quang phát ra vào tấm kim loại tích điện âm thì tấm kim loại bị mất điện tích âm.

- Các thí nghiệm cho thấy, ánh sáng hồ quang đã làm bật electron ra khỏi mặt tấm kẽm.

b. Định nghĩa

- Hiện tượng ánh sáng làm bật các electron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện ngoài.

c. Bức xạ tử ngoại gây ra hiện tượng quang điện ở kẽm

- Nếu chắn chùm sáng hồ quang bằng bằng một tấm thủy tinh dày (thủy tinh hấp thụ mạnh các tia tử ngoại) thì hiện tượng quang điện không xảy ra. Điều đó chứng tỏ rằng các bức xạ tử ngoại có khả năng gây ra hiện tượng quang điện ở kẽm, còn ánh sáng nhìn thấy được thì không.

d. các định luật quang điện

+) Công thức Anh-xtanh về hiện tượng quang điện.

Trong hiện tượng quan điện, phô tôn truyền toàn bộ năng lượng ε cho electron. Năng lượng này dùng để: Cung cấp năng lượng để electron thắng lực liên kết để bứt ra gọi là công thoát A

Truyền cho electrton một động năng ban đầu Wđ.

Truyền một phần năng lượng H cho mạng tinh thể.

Khi electron ở ngay trên bề mặt thì H = 0 khi đó bảo toàn năng lượng ta có:

+) Giải thích các định luật quang điện.

Định luật quang điện thứ nhất:

Theo (1) ta có: 

Định luật quang điện thứ hai:

Cường độ dòng quang điện bão hòa Ibh ~ số electron bật ra ne ~ số phôtôn chiều tới np ~ cường độ chùm sáng.

Định luật quang điện thứ ba:

Theo (1) ta có: