Hiện tượng quang điện ngoài

  • Là hiện tượng xảy ra ở bên ngoài bề mặt kim loại, khi được chiếu ánh sáng thích hợp các electron sẽ bật ra khỏi bề mặt kim loại. Không phải ánh sáng nào và kim loại nào cũng có thể tạo ra được hiện tượng quang điện ngoài.
Hiện tượng quang điện: Photoelectric effect

Hiện tượng quang điện ngoài, vật lý phổ thông

Video thí nghiệm hiện tượng quang điện ngoài

Giải thích hiện tượng quang điện ngoài

Để giải thích được hiện tượng quang điện ngoài ta cần phải có

Thuyết lượng tử ánh sáng → coi ánh sáng có tính chất hạt, mỗi hạt ánh sáng được coi là 1 photon không có khối lượng và có lượng tử năng lượng là ε = hf = \[\dfrac{hc}{\lambda }\]

Công thức Anhxtanh về lượng tử năng lượng của ánh sáng

  • \[\varepsilon = A + (W_{đo})_{max}\]

Trong đó:

  • ε = hf = \[\dfrac{hc}{\lambda }\]: lượng tử năng lượng (J)
  • h = 6,625.10-34 (J/s): hằng số Plank
  • f: tần số ánh sáng (Hz)
  • λ: bước sóng của ánh sáng (m)
  • c = 3.108 (m/s): tốc độ ánh sáng trong chân không
  • A = hfo = \[\dfrac{hc}{\lambda_{o} }\]: công thoát của eletron (J)
  • \[(W_{đo})_{max}\]: động năng ban đầu cực đại của các electron (J)

Hiện tượng quang điện ngoài, vật lý phổ thông

Theo công thức Anhxtanh lượng tử năng lượng của một photon khi chiếu vào bề mặt kim loại sẽ được truyền cho electron để làm hai việc

  • Cung cấp công thoát A: để electron chuyển động ra ngoài bề mặt kim loại
  • Cung cấp động năng ban đầu: để electron chuyển động ra khỏi về mặt kim loại

Tại sao chỉ có ánh sáng thích và kim loại thích hợp mới tạo ra được hiện tượng quang điện ngoài?

Theo lý thuyết sóng ánh sáng → ánh sáng truyền năng lượng dưới dạng sóng (tức là năng lượng liên tục) → bất kỳ nguồn sáng nào cũng có thể gây ra hiện tượng quang điện ngoài → mâu thuẫn với thực nghiệm về hiện tượng quang điện ngoài → hình thành nên thuyết lượng tử (thuyết ở đây có thể hiểu là giả thuyết tức là lý thuyết xuông) tuy nhiên thuyết này có thể giải thích được hiện tượng quang điện ngoài nên chúng ta coi nó đúng mà không cần phải chứng minh, nếu bạn có thể đưa ra được một thuyết hay hơn và có thể giải thích được một hiện tượng vật lí khi đó chúng ta sẽ có các tư tưởng mới đó chính là lý do “Anhxtanh trở thành kẻ cầm đầu” với “thuyết tương đối” của mình.

Sử dụng công thức Anhxtanh ta nhận thấy biểu thức trên có nghĩa khi

ε ≥ A → hf ≥ hfo → f ≥ fo (1) hoặc

ε ≥ A → \[\dfrac{hc}{\lambda }\geq \dfrac{hc}{\lambda_{o} }\rightarrow \lambda \leq \lambda_{o}\] (2)

f, λ đặc trưng riêng của ánh sáng, mỗi một ánh sáng sẽ có f và λ riêng → chỉ những f, λ thỏa mãn điều kiện (1) hoặc (2) thì mới xảy ra hiện tượng quang điện ngoài. Hay nói cách khác là chỉ có ánh sáng thích hợp và kim loại thích hợp mới có hiện tượng quang điện ngoài xảy ra → phù hợp với thực nghiệm về hiện tượng quang điện ngoài.