Tìm hiểu Giới hạn quang điện của kim loại là gì?

Mỗi chất làm kim loại khác nhau thì sẽ có một mức sóng giới hạn để hiệu ứng quang điện xảy ra. Vậy giới hạn quang điện của kim loại là gì? Điều kiện xảy ra hiện tượng quang điện có liên quan gì đến giới hạn quang điện không? Mời các bạn theo dõi bài viết dưới đây, để hiểu hơn về nội dung giới hạn quang điện của kim loại nhé!

Thí nghiệm: Khi thực hiện lọc, người ta lấy một ánh sáng đơn sắc chiếu thử vào một trong các tấm kính kim loại. Với mỗi kim loại ta sẽ thấy ánh sáng chiếu vào nó (hay ánh sáng kích thích) phải thỏa mãn điều kiện λ ≤ λ0 thì hiện tượng mới xảy ra.

1.1. Định luật về giới hạn quang điện của kim loại

Trước hết để hiểu rõ hơn giới hạn quang điện của mỗi kim loại là gì chúng ta cùng theo dõi hiện tượng quang điện như thế nào?

1.1.a, Hiệu ứng (hiện tượng) quang điện

Điện và lượng tử là một trong những hiện tượng liên quan đến hiệu ứng quang điện. Các nguyên tử hoặc vật chất trong điện tích sẽ được giải phóng thông qua quá trình hấp thụ năng lượng của các photon tồn tại trong ánh sáng.

Vì vậy, electron bị bật ra ngoài vì nguyên tử chuyển sang trạng thái kích thích. Một nhà khoa học tên là Heinrich Hertz đã phát hiện và nghiên cứu về hiệu ứng quang điện nên nó có thể được gọi với cái tên khác là Hiệu ứng Hertz.

Theo nghiên cứu của nhà khoa học Heinrich Hertz, hiện tượng quang điện được giải thích cụ thể như sau: Khi bề mặt của một tấm kim loại chịu tác dụng của bức xạ điện từ chiếu vào một dải tần số.

Thí nghiệm về hiệu ứng quang điện

Nếu mức tần số đó lớn hơn tần số ngưỡng đặc trưng cho các chất cấu tạo nên tấm kim loại thì năng lượng từ photon sẽ được các electron này hấp thụ, từ đó sinh ra dòng điện và gọi tắt là dòng điện. quang điện.

Điều kiện để xuất hiện hiệu ứng quang điện ngoài là khi các êlectron trên bề mặt các tấm kim loại này bị bật ra.

Khi đó, các điện tử này sẽ không được phát ra nếu tần số bức xạ nhỏ hơn tần số ngưỡng của phép đo điện tử không nhận đủ năng lượng để thoát ra khỏi rào cản, hay còn gọi là công.

-> Hiện tượng quang điện: là hiện tượng ánh sáng bứt êlectron ra khỏi bề mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện ngoài (hay còn gọi là hiện tượng quang điện trong).

1.1.b, Giới hạn quang điện

Nghiên cứu theo vật lý thì giới hạn quang điện của mỗi kim loại là giới hạn bước sóng của ánh sáng kích thích để gây ra hiệu ứng quang điện. Tuy nhiên, đối với nhiều vật liệu khác, hiệu ứng quang điện ngoài sẽ không xảy ra.

Ánh sáng gây ra hiệu ứng quang điện

Và nếu có, nó chỉ có thể xảy ra với hiệu ứng quang điện trong chất bán dẫn, sẽ được truyền trực tiếp bởi các dòng bức xạ điện từ.

Đối với mỗi kim loại, ánh sáng kích thích phải có bước sóng λ ngắn hơn hoặc bằng giới hạn quang điện λ0 của kim loại đó thì mới gây ra hiệu ứng quang điện: λ ≤ λ0.

=> Giới hạn quang điện của mỗi kim loại (λ0) là bước sóng dài nhất của bức xạ chiếu vào kim loại đó để có thể xảy ra hiện tượng quang điện.

Bên trong:

λ: là bước sóng của ánh sáng kích thích (m)

λ0: là giới hạn quang điện (m)

1.2. đơn vị: m

2. Giới hạn quang điện của kim loại phụ thuộc vào yếu tố nào?

Khi một kim loại có sóng điện tích lan truyền, điện trường trong sóng sẽ làm cho các electron của kim loại dao động. Nếu cường độ ánh sáng kích thích đủ mạnh (E lớn) thì sẽ có hiện tượng electron bị bứt ra, dù sóng điện từ có bao nhiêu λ.

Giới hạn quang điện của mỗi kim loại là duy nhất cho kim loại đó. Chỉ có thuyết lượng tử mới giải thích được điều này.

=> Từ đó rút ra được giới hạn quang điện của kim loại phụ thuộc vào bản chất của kim loại.

• Giới hạn quang điện của các kim loại phổ biến như nhôm, đồng, bạc, kẽm nằm trong vùng tử ngoại.
• Cho các kim loại kiềm, kiềm thổ là: kali, natri, xesi, canxi, thuộc miền ánh sáng nhìn thấy.
• Nếu năng lượng photon đạt mức lớn, nguồn năng lượng này sẽ hỗ trợ electron và có thể di chuyển lên vùng dẫn. Qua đó, giúp thay đổi tính chất điện của chất bán dẫn.
• Ngày nay, nhiều người ứng dụng giới hạn quang điện của mỗi kim loại để chế tạo pin mặt trời, điốt quang, phototransistor,… hoặc dùng làm bộ phận cảm biến ghi ảnh, cảm biến quang, đèn nhân quang điện, đèn hạt nhân. quang điện, hoặc quang phổ quang điện tử…

3. Giới hạn quang điện của một số kim loại

Để vận dụng kiến ​​thức áp dụng vào bài tập, các em cần biết bước sóng của ánh sáng cũng như của kim loại. Đó là khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm dao động cùng pha hay là khoảng cách giữa hai đỉnh sóng.

Theo nghiên cứu, mỗi ánh sáng đơn sắc có bước sóng nằm trong khoảng từ 380nm (tương ứng với màu tím trên quang phổ) đến khoảng 760nm (tương ứng với màu đỏ) là ánh sáng khả kiến ​​(nhìn thấy). .

Bảng bước sóng của ánh sáng nhìn thấy trong chân không

Được biết, ánh sáng (nhìn thấy) chỉ chiếm một phần rất nhỏ trong toàn bộ phổ bức xạ của các electron. Tuy nhiên, đó là dải tần số duy nhất mà mắt người có thể đáp ứng. Bạn có biết rằng trong quang phổ mắt người thường có thể nhìn thấy ánh sáng có bước sóng trong khoảng 380nm – 700nm, tức là ánh sáng có màu từ tím đến đỏ.

Ngoài ra, những công việc có đặc thù riêng như xây dựng, nhà xưởng cần nhìn ánh sáng khác của môi trường để dễ hình dung, cần sử dụng nó để đo lường, đo lường một cách hiệu quả và chính xác.

Để hiểu rõ hơn về giới hạn quang điện dưới đây là bảng giá trị giới hạn quang điện λ0 của một số kim loại:

Giới hạn quang điện của kim loại

Một điều cần lưu ý ở đây là ánh sáng nhìn thấy có thể gây ra hiệu ứng quang điện ngoài ở kim loại kiềm.

4. Định luật về giới hạn quang điện theo thuyết phôtôn:

Các hạt do ánh sáng tạo ra được gọi là photon. Mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các phôtôn đều như nhau, mỗi phôtôn có năng lượng ε = hf

Theo thuyết photon của Einstein, mỗi khi một phân tử hoặc nguyên tử trên bề mặt kim loại hấp thụ một photon, nó sẽ sử dụng năng lượng này cho hai việc:

• Đầu tiên là cung cấp một năng lượng A để giải phóng electron khỏi liên kết với hạt nhân nguyên tử. Vì vậy, năng lượng này được gọi là công thoát.
• Thứ hai, phần năng lượng còn lại chuyển thành động năng của êlectron khi bứt ra khỏi kim loại.

Và khi hiệu ứng quang điện xảy ra do sự hấp thụ ánh sáng kích thích của các electron trong photon và kim loại. Khi năng lượng của photon ánh sáng kích thích lớn hơn hoặc bằng công thực hiện, hiệu ứng quang điện xảy ra.

Nói cách khác:

hf A hc/λ ≥ A hc/A

Ta đặt 0 = hc/A gọi là giới hạn quang điện của kim loại λ ≤ λ0

=>> Xem thêm nội dung liên quan: Hạt tải điện trong kim loại là

Phần kết luận

Bài trên là đáp án về giới hạn quang điện của mỗi kim loại. Hi vọng qua bài viết này các bạn đã hiểu được định nghĩa cũng như bản chất của giới hạn quang điện. Hy vọng nó sẽ giúp bạn bổ sung những thông tin hữu ích nhất cho mình.

Đăng ký ngay tại đây =>> Kien Guru <<= để nhận được khóa học chất lượng giúp trẻ phát triển tốt hơn trong học tập

Bạn thấy bài viết Tìm hiểu Giới hạn quang điện của kim loại là gì? có khắc phục đươc vấn đề bạn tìm hiểu ko?, nếu ko hãy comment góp ý thêm về Tìm hiểu Giới hạn quang điện của kim loại là gì? bên dưới để Trường THPT Nguyễn Quán Nho có thể thay đổi & cải thiện nội dung tốt hơn cho các bạn nhé! Cám ơn bạn đã ghé thăm Website: thptnguyenquannho.edu.vn của Trường THPT Nguyễn Quán Nho

Nhớ để nguồn bài viết này: Tìm hiểu Giới hạn quang điện của kim loại là gì? của website thptnguyenquannho.edu.vn

Chuyên mục: Giáo dục