hiện tượng quang điện

Định nghĩa. Hiện tượng quang điện ngoài là hiện tượng các êlectron bị bứt ra khỏi bề mặt kim loại khi chiếu vào nó ánh sáng có bước sóng thích hợp.

Hiểu bằng hình ảnh. Hãy tưởng tượng kim loại là một cái giếng sâu. Ánh sáng chiếu vào là những viên đá (photon) ném xuống giếng. Phải ném đá đủ mạnh (bước sóng đủ ngắn, năng lượng đủ lớn) thì electron mới văng được ra khỏi giếng.

Công thức cần nhớ

• Năng lượng của 1 lượng tử ánh sáng (photon): $\varepsilon = hf = \dfrac{hc}{\lambda}$
• Điều kiện xảy ra hiện tượng: $\lambda \le \lambda_0$ (bước sóng ánh sáng kích thích $\le$ giới hạn quang điện của kim loại).
• Công thức Anh-xtanh: $\varepsilon = A + W_{d0\max}$ (Năng lượng photon bằng công thoát cộng động năng ban đầu cực đại).

Ví dụ giải từng bước. Bức xạ có $\lambda = 0.3\ \mu$m chiếu vào kẽm có giới hạn quang điện $\lambda_0 = 0.35\ \mu$m. Hỏi có xảy ra quang điện không? Tính $\varepsilon$.

• Bước 1: So sánh: $\lambda = 0.3 < \lambda_0 = 0.35 \Rightarrow$ Có xảy ra hiện tượng.
• Bước 2: Đổi $\lambda = 0.3 \cdot 10^{-6}$ m. Dùng công thức $\varepsilon = \dfrac{hc}{\lambda}$.
• Bước 3: $\varepsilon = \dfrac{6.625 \cdot 10^{-34} \cdot 3 \cdot 10^8}{0.3 \cdot 10^{-6}} = 6.625 \cdot 10^{-19}$ J.

Cách nhận biết. Đề cho ánh sáng chiếu vào kim loại, hỏi có bứt được e không, yêu cầu tính công thoát hoặc năng lượng photon.

Lỗi hay gặp:

• Quên đổi đơn vị năng lượng: $1\text{ eV} = 1.6 \cdot 10^{-19}\text{ J}$. Thường phải đổi từ eV sang Jun trước khi tính $\lambda$.
• Nhầm điều kiện thành $\lambda \ge \lambda_0$. Ánh sáng càng mạnh thì $\lambda$ phải càng NHỎ.

Liên hệ thực tế. Cửa tự động mở khi bạn bước tới hoạt động nhờ cảm biến quang điện.

Mẹo làm trắc nghiệm. Bấm máy nhanh $hc = 1.9875 \cdot 10^{-25}$. Bức xạ tử ngoại bứt được e của nhiều kim loại hơn bức xạ nhìn thấy.