Tóm tắt lý thuyết Vật lý 12 Chương 6 hay nhất

Tổng hợp Tóm tắt lý thuyết Vật lý 12 chương 6 hay nhất, đầy đủ nhất giúp bạn củng cố kiến thức và ôn tập tốt hơn.

Lý thuyết Hiện tượng quang điện thuyết lượng tử ánh sáng

I) Hiện tượng quang điện.

     - Thí nghiệm chiếu ánh sáng từ hồ quang tới một tấm kẽm tích điện âm đang được nối với tĩnh điện kế.

     - Kết quả: góc lệch của tĩnh điện kế giảm, chứng tỏ miếng kẽm đã bị mất bớt electron.

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

II) Các định luật quang điện:

     - Định luật quang điện thứ nhất (định luật về giới hạn quang điện)

     Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi ánh sáng kích thích chiếu vào kim loại có bước sóng 𝜆 nhỏ hơn hoặc bằng bước sóng λ₀. λ₀ được gọi là giới hạn quang điện của kim loại đó.

     λ ≤ λ₀

     - Định luật quang điện thứ hai (định luật về cường độ dòng quang điện bão hòa)

     Đối với mỗi ánh sáng thích hợp (λ ≤ λ₀) cường độ dòng quang điện bão hòa tỷ lệ thuận với cường độ của chùm sáng kích thích.

     - Định luật quang điện thứ ba (định luật về động năng cực đại của quang electron)

     Động năng ban đầu cực đại của quang electron không phụ thuộc vào cường độ chùm sáng kích thích mà chỉ phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng kích thích và bản chất kim loại.

III) Thuyết lượng tử ánh sáng.

     - Giả thuyết lượng tử năng lượng của Plăng.

     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. KH là ε, có giá trị bằng: ε=hf

     Trong đó f là tần số của ánh sáng bị hấp thụ hay phát xạ.

     h là hằng số Plăng h = 6,625.10^-34(J.s)

     - Thuyết lượng tử ánh sáng:

         +) Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn. Cường độ chùm sáng tỷ lệ với số phôtôn phát ra trong 1 giây

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

         +) Trong chân không phôtôn bay với tốc độ c = 3.10⁸(m/s) dọc theo các tia sáng. Phôtôn không bao giờ đứng yên

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

     - Giải thích 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:

IV) Lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng:

     - Có nhiều hiện tượng chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng như: nhiễu xạ, giao thoa, tán sắc,...

     - Cũng có nhiều hiện tượng chứng tỏ ánh sáng có tính chất hạt như: hiện tượng quang điện, khả năng đâm xuyên, tác dụng phát quang,...

     → Ánh sáng vừa có tính chất sóng vừa có tính chạt hạt hay ánh sáng có lưỡng tính sóng hạt

Lý thuyết Hiện tượng quang điện trong

I) Chất quang dẫn và hiện tượng quang điện trong:

    - Chất quang dẫn: là chất dẫn điện kém khi không bị chiếu sáng và chất dẫn điện tốt khi bị chiếu sáng thích hợp

    - Hiện tượng quang điện trong: là hiện tượng tạo thành các electron dẫn và lỗ trống trong bán dẫn, do tác dụng của ánh sáng có bước sóng thích hợp.

    - Hiện tượng quang dẫn: là hiện tượng giảm điện trở suất hay tăng độ dẫn điện khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào.

II) Ứng dụng:

    Hiện tượng quang điện trong được ứng dụng trong quang điện trở và pin quang điện.

    - Quang điện trở: là một điện trở làm bằng chất quang dẫn. có điện trở biến thiên từ vài mêgaôm khi không được chiếu sáng đến vài chục ôm khi được chiếu ánh sáng thích hợp.

    - Pin quang điện (Pin Mặt Trời):

       +) Khái niệm: là một nguồn điện chạy bằng năng lượng ánh sáng. Nó biến đổi quang năng thành điện năng.

       +) Hiệu suât: khá thấp chỉ khoảng trên dưới 10%.

       +) Cấu tạo: gồm một lớp bán dẫn loại n, bên trên có phủ một lớp mỏng bán dẫn loại p để hình thành một lớp tiếp xúc p-n. Trên cùng là một lớp kim loại mỏng trong suốt, dưới cùng là một đế kim loại

Lý thuyết Hiện tượng quang - Phát quang

I) Hiện tượng phát quang:

    - Khái niệm: có một số chất (rắn, lỏng, khí) khi hấp thụ năng lượng dưới một dạng năng lượng nào đó, thí có khả năng phát ra các bức xạ điện từ trong miền ánh sáng nhìn thấy.

    - Phân loại:

       +) Nhiệt phát quang: khi cháy hòn than dần nóng đỏ, sợi dây tóc của đèn sợi đốt.

       +) Điện phát quang: đèn led

       +) Hóa phát quang: sự phát sáng của đóm đóm.

    +) Quang phát quang: đèn ống huỳnh quang.

    +) Phát quang catôt: ở màn hình vô tuyến.

    - Ứng dụng: sử dụng trong đèn ống huỳnh quang, trong màn hình dao động ký, ti vi, máy tính, sử dụng sơn phát quang quét trên các biển báo giao thông

II) Hiện tượng quang – phát quang.

    - Khái niệm: Một số chất có khả năng hấp thụ ánh sáng có bước sóng này để phát ra ánh sáng có bước khác.

    - Ví dụ: nếu chiếu một chùm bức xạ tử ngoại vào một ống nghiệm đựng dung dịch fluorexêin thì dung dịch phát ra ánh sáng màu lục. khi đó tia tử ngoại là ánh sáng kích thích, ánh sáng màu lục là ánh sáng phát quang.

    - Phân loại:

       +) Huỳnh quang: là sự phát quang có thời gian phát quang ngắn (dưới 10^-8s). Nghĩa là ánh sáng phát quang hầu như tắt ngay sau khi tắt ánh sáng kích thích.

       +) Lân quang: là sự phát quang có thời gian phát quang dài 10^-8s trở lên). Nó thường xảy ra với chất rắn. các chất phát quang loại này gọi là chất lân quang.

    - Định luật Xtốc về sự phát quang

     Ánh sáng phát quang có bước sóng λ' dài hơn bước sóng của ánh sáng kích thích 𝜆: 𝜆’ > 𝜆

Lý thuyết Mẫu nguyên tử Bo

I) Mẫu nguyên tử Bo.

     Năm 1913 nhà vật lý Bo đã bổ sung vào mẫu hành tinh nguyên tử của Rơ-dơ-pho hai giả thuyết ( các tiên đề của Bo)

     - Tiên đề về trạng thái dừng.

     Nguyên tử chỉ tồn tại trong một số trạng thái có năng lượng xác định E_n, gọi là các trạng thái dừng. Khi ở trạng thái dừng, nguyên tử không bức xạ

         +) Bình thường nguyên tử ở trạng thái dừng có năng lượng thấp nhất gọi là trạng thái cơ bản ( n = 1). Khi hấp thụ năng lượng thì nguyên tử ở các trạng thái dừng có năng lượng cao hơn gọi là trạng thái kích thích thứ n (n > 1)

         +) Tên của các quỹ dạo dừng

     Trong trạng thái dừng của nguyên tử, electron chuyển động quanh hạt nhân trên những quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định r_n gọi là quỹ đạo dừng.

     Đối với nguyên tử Hidro r_n = n²r₀ với r₀ = 5,3.10^-11 gọi là bán kính Bo.

     - Tiên đề về sự hấp thụ và bức xạ năng lượng cảu nguyên tử.

     Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng E_m sang trạng thái dừng có năng lượng En nhỏ hơn thì nguyên tử phát ra một phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu E_m - E_n.

     E_m - E_n = hf_nm

     Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lượng E_n mà hấp thụ một phôtôn có năng lượng hf đúng bằng hiệu E_m - E_n thì nó chuyển sang trạng thái dừng có năng lượng E_n

     → Nếu nguyên tử hấp thụ ánh sáng có bước sóng nào thì cũng phát ra ánh sáng có bước sóng đó.

II) Giải thích quang phổ vạch và quang phổ phát xạ:

     - Quang phổ vạch phát xạ: Khi electron chuyển từ trạng thái có năng lượng cao xướng trạng thái có năng lượng thấp hơn thì phát ra một photon có năng lượng xác định ứng với một vạch quang phổ. Các giá trị này không liên tục nên quang phổ là các vạch riêng rẽ.

     - Quang phổ vạch hấp thụ: Khi electron đang ở trạng thái năng lượng thấp, mà được đặt trong một chùm sáng trắng ( có vô số các bước sóng nên sẽ có tất cả các photon có năng lượng từ lớn đến nhỏ) thì eletron sẽ hấp thụ một số photon có năng lượng phù hợp, làm cho quang phổ liên tục của ánh sáng trắng bị mất đi một số vạch.

III) Quang phổ vạch của nguyên tử Hiđrô

     Từ thực nghiệm người ta thấy các vạch phát xạ của nguyên tử Hiđrô sắp xếp thành các dãy nguyên tử khác nhau.

     - Dãy Lai-man: được tạo thành khi electron chuyển từ các trạng thái năng lượng cao về trạng thái cơ bản (λ_n1), các bức xạ thuộc vùng tử ngoại.

   - Dãy Ban-me: được tạo thành khi electron chuyển từ các trạng thái năng lượng cao về trạng thái kích thích thứ 2 (λ_n2), các bức xạ nằm trong miền tử ngoại và 4 vạch đầu nằm trong vùng ánh sáng nhìn thấy là vạch đỏ H_α(λ₃₂), vạch lam Hβ(λ₄₂), vạch lam Hγ(λ₅₂), vạch chàm Hδ(λ₆₂).

     - Dãy Pa-sen: được tạo thành khi electron chuyển từ các trạng thái năng lượng cao về trạng thái kích thích thứ 3 (λ_n3), các bức xạ nằm trong vùng hồng ngoại.

Lý thuyết Sơ lược về Laze

I) Khái niệm, đặc điểm:

     - Khái niệm: Laze là một nguồn sáng phát ra một chùm sáng có cường độ lớn dựa vào hiện tượng phát xạ cảm ứng.

     - Đặc điểm:

         +) có tính đơn sắc rất cao

         +) là chùm sáng kết hợp ( cùng tần số, cùng pha)

         +) là chùm sáng song song ( có tính định hướng cao)

         +) có cường độ lớn

II) Nguyên tắc hoạt động

     - Nguyên tắc hoạt động quang trọng nhất của laze là sự phát xạ cảm ứng. phát xạ cảm ứng là hiện tượng: Nếu một nguyên tử đang ở trạng thái kích thích, sẵn sàng phát ra một phôtôn có năng lượng ε = hf, bắt gặp một phôtôn có năng lượng ε' = ε bay lướt qua nó thì lập tứ nguyên tử này cũng phát ra phôtôn ε. Phôtôn ε bay cùng phương với phôtôn ε'. Ngoài ra sóng điện từ ứng với phôtôn ε cùng pha và dao động trong một mặt phẳng song song với mặt phẳng dao động của sóng điện từ ứng với phôtôn ε'. Như vậy nếu có một phôtôn bay qua một loạt các nguyên tử đang ở trạng thái kích thích thí số phôtôn tăng lên theo cấp số nhân. Các phôtôn này cùng năng lượng, cùng phương, cùng pha dao động.

III) Ứng dụng:

     - Y học: sử dụng làm dao mổ trong các phẫu thuật tinh vi, chữa một số bệnh ngoài ra nhờ tác dụng nhiệt.

     - Thông tin liên lạc: liên lạc vô tuyến ( vô tuyến định vị, liên lạc vệ tinh, điều khiển các con tàu vũ trụ,...), truyền tin bằng cáp quang, đọc đĩa CD,...

     - Công nghiệp: cắt, khoan,... chính xác.

     - Trắc địa: đo khoảng cách, tam giác đạc, ngắm đường thẳng,...