Trong chương trình Vật lý lớp 12, định luật quang điện là một trong những nội dung quan trọng, đặt nền móng cho vật lý hiện đại. Để giúp các bạn học sinh nắm vững kiến thức này, bài viết sau đây sẽ cung cấp chi tiết về Các Công Thức định Luật Quang điện Lý 12, kèm theo ví dụ minh họa cụ thể.
Công thức định luật quang điện
Hiện Tượng Quang Điện Là Gì?
Hiện tượng quang điện là hiện tượng electron bứt ra khỏi bề mặt kim loại khi được chiếu ánh sáng có bước sóng đủ ngắn, hay năng lượng đủ lớn. Hiện tượng này được Hertz phát hiện lần đầu tiên vào năm 1887, và sau đó được giải thích bởi Einstein vào năm 1905 dựa trên lý thuyết lượng tử ánh sáng.
Các Đại Lượng Trong Định Luật Quang Điện
Để hiểu rõ các công thức định luật quang điện, chúng ta cần làm quen với một số đại lượng quan trọng sau:
- Năng lượng của photon (ε): Là năng lượng của một lượng tử ánh sáng, được tính bằng công thức: ε = hc/λ, trong đó:
- h là hằng số Planck (h = 6,625.10^-34 J.s)
- c là tốc độ ánh sáng trong chân không (c = 3.10^8 m/s)
- λ là bước sóng của ánh sáng (m)
- Công thoát (A): Là công tối thiểu cần thiết để một electron có thể thoát ra khỏi bề mặt kim loại.
- Động năng ban đầu cực đại của electron quang điện (Wdmax): Là động năng lớn nhất mà electron có thể đạt được khi thoát khỏi bề mặt kim loại.
Các Công Thức Định Luật Quang Điện Lớp 12
1. Công thức tính năng lượng của photon:
ε = hc/λ
2. Công thức Einstein về hiện tượng quang điện:
ε = A + Wdmax
Hay:
hc/λ = A + Wdmax
3. Công thức tính động năng ban đầu cực đại của electron quang điện:
Wdmax = ε – A = hc/λ – A = 1/2mv^2
Trong đó:
- m là khối lượng của electron (m = 9,1.10^-31 kg)
- v là vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện (m/s)
Áp Dụng Các Công Thức Định Luật Quang Điện
Để hiểu rõ hơn về cách áp dụng các công thức định luật quang điện, chúng ta cùng xem xét một số ví dụ sau:
Ví dụ 1: Chiếu một chùm ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,6 μm vào bề mặt một tấm kim loại có công thoát A = 2 eV.
-
Câu hỏi 1: Tính năng lượng của một photon trong chùm sáng.
-
Lời giải:
- Đổi đơn vị: λ = 0,6 μm = 0,6.10^-6 m, A = 2 eV = 2.1,6.10^-19 J
- Áp dụng công thức tính năng lượng của photon: ε = hc/λ = (6,625.10^-34. 3.10^8)/(0,6.10^-6) = 3,3125.10^-19 J
-
Câu hỏi 2: Tính động năng ban đầu cực đại của electron quang điện.
-
Lời giải:
- Áp dụng công thức Einstein: ε = A + Wdmax => Wdmax = ε – A = 3,3125.10^-19 – 2.1,6.10^-19 = 1,7125.10^-19 J
Ví dụ 2: Một tế bào quang điện có catot làm bằng kim loại có công thoát A = 2 eV. Khi chiếu bức xạ có bước sóng λ vào catot, người ta đo được hiệu điện thế hãm Uh = 1,2 V.
- Câu hỏi: Xác định bước sóng λ của ánh sáng.
- Lời giải:
- Đổi đơn vị: A = 2 eV = 2.1,6.10^-19 J, Uh = 1,2 V
- Ta có: e.Uh = Wdmax = hc/λ – A
- Suy ra: λ = hc/(e.Uh + A) = (6,625.10^-34. 3.10^8)/(1,6.10^-19. 1,2 + 2.1,6.10^-19) ≈ 4,58.10^-7 m = 0,458 μm
Kết Luận
Bài viết đã trình bày chi tiết về các công thức định luật quang điện lớp 12, kèm theo ví dụ minh họa cụ thể. Hy vọng rằng, qua bài viết này, các bạn học sinh đã có thể nắm vững kiến thức về định luật quang điện và tự tin giải quyết các bài tập liên quan.
Để tìm hiểu thêm về các kiến thức pháp luật khác, bạn có thể tham khảo các bài viết sau:
Câu hỏi thường gặp
1. Hiện tượng quang điện có ứng dụng gì trong đời sống?
Trả lời: Hiện tượng quang điện được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như chế tạo pin mặt trời, cảm biến ánh sáng, camera kỹ thuật số, đèn LED,…
2. Điều kiện để xảy ra hiện tượng quang điện là gì?
Trả lời: Để xảy ra hiện tượng quang điện, ánh sáng chiếu vào kim loại phải có năng lượng đủ lớn hơn hoặc bằng công thoát của kim loại đó.
3. Tại sao hiện tượng quang điện chỉ xảy ra với kim loại?
Trả lời: Hiện tượng quang điện có thể xảy ra với nhiều chất khác nhau, không chỉ riêng kim loại. Tuy nhiên, với kim loại, hiện tượng này dễ quan sát hơn do electron trong kim loại liên kết yếu hơn với hạt nhân.
4. Công thoát của kim loại phụ thuộc vào yếu tố nào?
Trả lời: Công thoát của kim loại phụ thuộc vào bản chất của kim loại, trạng thái bề mặt, nhiệt độ,…
5. Làm thế nào để xác định công thoát của một kim loại?
Trả lời: Có thể xác định công thoát của kim loại bằng cách sử dụng hiệu ứng quang điện và đo hiệu điện thế hãm.
Bạn cần hỗ trợ?
Nếu bạn cần hỗ trợ về các vấn đề pháp lý, hãy liên hệ với chúng tôi:
- Số Điện Thoại: 0903883922
- Email: [email protected]
- Địa chỉ: Đoàn Thị Điểm, An Lộc, Bình Long, Bình Phước, Việt Nam.
Chúng tôi có đội ngũ chăm sóc khách hàng 24/7.