Theo thuyết photon của Anhxtanh thì năng lượng

Câu hỏi : Theo thuyết photon của Anhxtanh thì năng lượng:

A. của photon không phụ thuộc vào bước sóng.

B. của một photon bằng lượng tử năng lượng.

C. của mọi photon đều bằng nhau.

D. giảm dần khi photon càng rời xa nguồn.

Lời giải: 

Đáp án đúng: B. của một photon bằng lượng tử năng lượng.

Giải thích:

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

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

Cùng Top lời giải đi tìm hiểu về thuyết lượng tử sánh sáng của Anhxtanh nhé.

1. Thuyết lượng tử ánh sáng

a) Giả thuyết của Plăng về lượng tử năng lượng

Năm 1900, Plăng đề ra giả thuyết sau: Lượng năng lượng mà mỗi lần một nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định và bằng ε = hf; trong đó f là tần số của ánh sáng bị hấp thụ hay phát ra; còn h là hằng số được xác định bằng thực nghiệm  h = 6,625.10^-34J.s.

b) Thuyết lượng tử ánh sáng

+ Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn, mỗi phôtôn còn gọi là các lượng tử có năng lượng xác định ε = h.f, cường độ của chùm sáng tỉ lệ với số phôtôn phát ra trong 1 giây.

+ Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các phôtôn đều giống nhau, mỗi phôtôn mang năng lượng bằng hf.

+ Trong chân không, phôtôn bay với tốc độ c = 3.10⁸ m/sdọc theo các tia sáng.

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

c) Giải thích hiện tượng quang điện ngoài dựa vào thuyết lượng tử ánh sáng

Anhxtanh coi chùm sáng là chùm hạt, mỗi hạt là một phôtôn mang một năng lượng xác định ε = h.f. Trong hiện tượng quang điện có sự hấp thụ hoàn toàn phôtôn chiếu tới. Mỗi phôtôn bị hấp thụ sẽ truyền toàn bộ năng lượng của nó cho một êlectron. Đối với các êlectron trên bề mặt năng lượng e này dùng làm hai việc:

- Cung cấp cho êlectron một công thoát A để thắng lực liên kết trong tinh thể và thoát ra ngoài.

- Cung cấp cho êlectron một động năng khi êlectron bật ra.

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 = h.f

– Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động. Trong chân không, phôtôn bay với tốc độ c = 10⁸m/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 = h.f không bị thay đổi và không phụ thuộc vào khoảng cách tới nguồn sáng.

– Tuy mỗi lượng tử ánh sáng ε = h.f 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.

3. Công thức Anh-xtanh về hiện tượng quang điện

Anh-xtanh cho rằng hiện tượng quang điện xảy ra do có sự tương tác giữa phôtôn của ánh sáng kích thích với êlectron trong kim loại dẫn đến sự hấp thụ hoàn toàn phôtôn đó. Phô tôn hấp thụ và truyền toàn bộ năng lượng  của nó cho electron. Năng lượng ε này được dùng để:

+ Cung cấp cho electron một công A, gọi là công thoát để electron thắng được lực liên kết với mạng tinh thể và thoát ra khỏi bề mặt ki, loại.

+ Truyền cho electron đó một động năng ban đầu.

+ Truyền một phần năng lượng cho mạng tinh thể.

Nếu electron nằm ngay trên bề mặt kim loại thì nó có thể thoát ra ngay mà không mất năng lượng truyền cho mạng tinh thẻ. Động năng ban đầu của electron này có giá trị cực đại là:

Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng ta có:

Đây là công thức Anh - xtanh về hiện tượng quang điện

4. Vận dụng

Ví dụ 1: Công thoát của natri là 2,48eV. Lấy h = 6,625.10⁻³⁴ Js, c = 3.10⁸m/s và me = 9,1.10⁻³¹ kg. Chiếu vào natri bức xạ có bước sóng 0,40μm thì vận tốc ban đầu cực đại của quang elêctron lúc bứt ra khỏi kim loại là
A. 2,3.10⁶m/s
B. 4,7.10⁵m/s
C. 5,2.10⁶m/s
D. 8,4.10⁵m/s

Lời giải​

Từ hệ thức anhxtanh, ta có: 

Chọn B

Bài 12 (trang 158 SGK Vật Lí 12):

Tính lượng tử năng lượng của các ánh sáng đỏ (0,75 μm) và vàng (0,55 μm).

Lời giải: