Giáo án Vật lí 12 Bài 30: Hiện tượng quang điện. Thuyết lượng tử ánh sáng

Ngày soạn: 15/03/2024
CHƯƠNG VI: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG
Tiết 52: HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN. THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức
- Hiểu và nhớ được các khái niệm: hiện tượng quang điện, giới hạn quang điện.
- Hiểu được nội dung và nhận xét kết quả TN khảo sát định tính hiện tượng quang điện.
- Hiểu và phát biểu được định luật về giới hạn quang điện, thuyết lượng tử ánh sáng.
- Nắm được công thức Plăng về lượng tử năng lượng và công thoát.
- Nắm được ánh sáng có hai tính chất là sóng và hạt. 2. Năng lực a. Năng lực chung
- Năng lực tự học và nghiên cứu tài liệu.
- Năng lực trình bày và trao đổi thông tin.
- Năng lực nêu và giải quyết vấn đề.
- Năng lực hoạt động nhóm.
b. Năng lực đặc thù môn học
- Vận dụng thuyết lượng tử ánh sáng để giải thích các định luật quang điện.
- Vận dụng công thức lượng tử năng lượng của Plăng, công thoát để giải các bài tập về hiện tượng quang điện. 3. Phẩm chất
- Có thái độ hứng thú trong học tập.
- Có ý thức tìm hiểu và liên hệ các hiện tượng thực tế liên quan.
- Có tác phong làm việc của nhà khoa học.
II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU 1. Giáo viên
- Bài giảng powerpoint có kèm các thí nghiệm minh họa. - Phiếu học tập.
Phiếu học tập số 1
Câu 1: Hãy kể tên một số nguồn phát ra tia tử ngoại?
Câu 2: Hai lá của điện nghiệm khép lại chứng tỏ điều gì?
Câu 3: Nếu tấm kẽm mang điện dương thì hiện tượng trên có xảy ra không?
Câu 4: Nếu chắn chùm tia hồ quang bằng tấm thủy tinh không màu thì hai lá của điện nghiệm như thế nào?
Câu 5: Hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm gọi là hiện tượng quang điện. Hiện tượng quang điện là gì?
Phiếu học tập số 2
Câu 1: Từ thí nghiệm, hãy cho biết khi nào có hiện tượng quang điện?
Câu 2: 0 gọi là giới hạn quang điện. Xem SGK mục II trang 155, hãy nêu nội dung định luật về giới hạn quang điện


Câu 3: Xem bảng giới hạn quang điện của một số kim loại. Nêu nhận xét về trị số của o đối với các kim loại khác nhau?
Câu 4: Nếu trong TN Héc không dùng tấm kẽm mà dùng tấm kali hoặc xesi thì các kết quả thu được có gì khác?
Phiếu học tập số 3
Câu 1: Trình bày giả thuyết lượng tử năng lượng của Plăng?
Câu 2: Nêu sự khác biệt giữa giả thuyết Plăng với quan niệm thông thường về sự hấp thụ và phát xạ năng lượng.
Câu 3: Trình bày thuyết lượng tử ánh sáng của Einstein?
Câu 4: Hãy tính năng lượng của phôtôn ứng với ánh sáng đỏ có  = 0,76m? Nêu nhận xét?
Phiếu học tập số 4
Gọi A là công để thoát electron ra khỏi bề mặt kim loại.
Câu 1: Muốn hiện tượng quang điện xảy ra (tức electron thoát khỏi bề mặt kim loại) thì năng lượng
của phô tôn ánh sáng kích thích phải như thế nào với công thoát?
Câu 2: Từ kết quả của câu 1, hãy suy ra điều kiện của bước sóng ? Và từ đó, suy ra nội dung của
định luật giới hạn quang điện?
Phiếu học tập số 5
Câu 1: Hãy kể tên TN chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng? Hãy kể tên TN chứng tỏ ánh sáng có
tính chất hạt? Từ đó, cho biết ánh sáng có tính chất gì?
Câu 2: Ánh sáng gì được dùng trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng của Young?Ánh sáng gì được
dùng trong thí nghiệm hiện tượng quang điện của Hertz?Ánh sáng gì chứng tỏ ánh sáng có tính chất
sóng?Ánh sáng gì chứng tỏ ánh sáng có tính chất hạt?
Câu 3: Khi ánh sáng có bước sóng dài thì nó thể hiện tính chất gì? Tính chất gì mờ nhạt?
Câu 4: Khi ánh sáng có bước sóng ngắn thì nó thể hiện tính chất gì? Tính chất gì mờ nhạt? 2. Học sinh
- Ôn lại các kiến thức về công của lực điện trường, định lí động năng, khái niệm cường độ dòng điện bão hòa (SGK Vật lí 11)
- SGK, vở ghi bài, giấy nháp.
III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
Hoạt động 1:Mở đầu: Tạo tình huống và phát biểu vấn đề để tìm hiểu về hiện tượng quang điện a. Mục tiêu:
- Kích thích tính tò mò của HS, HS có hứng thú tìm hiểu kiến thức mới thông qua những hiện
tượng xảy ra trong đời sống.
b. Nội dung: Học sinh tiếp nhận vấn đề từ giáo viên
c. Sản phẩm: Sự tò mò và hứng thú tìm hiểu kiến thức mới.
d. Tổ chức thực hiện: Bước thực hiện Nội dung các bước

Bước 1
Giáo viên nêu vấn đề: Có thể làm cho electron bật ra khỏi mặt một tấm kim
loại bằng cách nung nóng nó (Hiện tượng phát xạ nhiệt electron) hoặc dùng
các ion để bắn phá nó (Hiện tượng phóng điện ẩn). Còn có cách nào khác
làm cho các electron bật ra khỏi mặt một tấm kim loại không? Bước 2
Học sinh tiếp nhận vấn đề
Hoạt động 2: Hình thành kiến thức
Hoạt động 2.1: Tìm hiểu về hiện tượng quang điện và định luật về giới hạn quang điện a. Mục tiêu:
- Hiểu và nhớ được các khái niệm: hiện tượng quang điện, giới hạn quang điện.
- Hiểu được nội dung và nhận xét kết quả TN khảo sát định tính hiện tượng quang điện.
- Hiểu và phát biểu được định luật về giới hạn quang điện.
b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm:
A. Hiện tượng quang điện
1. Thí nghiệm của Héc về hiện tượng quang điện: 2. Định nghĩa :
Hiện tượng ánh sáng làm bật các electron ra khỏi kim loại gọi là hiện tượng quang điện (ngoài).
3. Tác dụng của tia tử ngoại :
Tia tử ngoại gây ra hiện tượng quang điện đối với tấm kẽm.
B. Định luật về giới hạn quang điện (Định luật quang điện thứ nhất)
Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi ánh sáng kích thích chiếu vào kim loại có bước sóng nhỏ
hơn hoặc bằng bước sóng o. o được gọi là giới hạn quang điện của kim loại :  ≤ o
- o của mỗi kim loại phụ thuộc vào bản chất của kim loại đó.
d. Tổ chức thực hiện: Bước thực hiện Nội dung các bước Bước 1
Giáo viên giới thiệu TN 30.1
Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ: Yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập số 1. Bước 2
Học sinhquan sát thí nghiệm và thực hiện nhiệm vụ theo nhóm Bước 3
Báo cáo kết quả và thảo luận
- Đại diện 1 nhóm trình bày.
Câu 1: Hồ quang điện.
Câu 2: Tấm kẽm mất điện tích âm (tức mất electron).
Câu 3: Không xảy ra.
Câu 4: Không bị cụp lại: tấm kẽm không mất điện tích âm.
Câu 5: Hiện tượng ánh sáng làm bật các electron ra khỏi kim loại gọi là hiện
tượng quang điện (ngoài).
- Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả
lời của nhóm đại diện. Bước 4
Giáo viên hướng dẫn học viên đưa ra điều kiện để xảy ra hiện tượng quang

điện
Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ: Yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập số 2. Bước 5
Học sinh chú ý quan sát, lắng nghe hướng dẫn của gv và thực hiện nhiệm vụ theo nhóm Bước 6
Báo cáo kết quả và thảo luận
- Đại diện 1 nhóm trình bày. Câu 1:  ≤0
Câu 2:Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi ánh sáng kích thích chiếu vào
kim loại có bước sóng nhỏ hơn hoặc bằng bước sóng o. o được gọi là giới
hạn quang điện của kim loại:  ≤ o
Câu 3:o của mỗi kim loại khác nhau là khác nhau, phụ thuộc vào bản chất của kim loại đó.
Câu 4: Khi dùng tấm kali hoặc xesi thì sẽ xảy ra hiện tượng quang điện đối
với cả ánh sáng nhìn thấy.
- Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả
lời của nhóm đại diện. Bước 7
Giáo viên tổng kết hoạt động 2.1
Hoạt động 2.2: Tìm hiểu về thuyết lượng tử ánh sáng và giải thích định luật giới hạn quang điện a. Mục tiêu:
- Hiểu và phát biểu được nội dung thuyết lượng tử ánh sáng.
- Nắm được công thức Plăng về lượng tử năng lượng và công thoát.
- Vận dụng thuyết lượng tử ánh sáng để giải bài tập và giải thích các định luật quang điện.
b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm:
C. Thuyết lượng tử ánh sáng 1. Giả thuyết Plăng:
Lượng năng lượng mà mỗi lần một nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay pát xạ có giá trị hoàn toàn
xác định và bằng hf; trong đó f là tần số của ánh sáng bị hấp thụ hay được phát ra; còn h là một hằng số.
Lượng năng lượng nói trên gọi là lượng tử năng lượng và kí hiệu :
h = 6,625.10-34J.s: hằng số Plăng.
2. Thuyết lượng tử ánh sáng (hay thuyết photon)
- ÁS được tạo thành bởi các hạt gọi là photon
- Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các photon đều giống nhau, mỗi photon mang năng lượng = hf
- Trong chân không, photon bay với tốc độ c = 3.108m/s dọc theo các tia sáng.