Tài liệu này bao gồm các chủ đề HL được chọn cho khóa học đầu tiên được đánh giá trong 2025; đây không phải là toàn bộ chương trình.
Điều kiện tiên quyết: đọc các đại lượng và đơn vị được nêu, và sử dụng phép toán cùng các điều kiện mô hình bên dưới.
Các ví dụ là gốc và hư cấu: chúng không phải là số đo thực tế hay các cuộc điều tra của học sinh thực tế.
21.2
Photon và hiệu ứng quang điện
Giải thích hiện tượng này là gì?
Ánh sáng tần số thấp nhưng sáng có thể không bứt được electron, trong khi ánh sáng tần số cao nhưng tối lại thành công. Năng lượng photon phụ thuộc vào tần số, không chỉ vào độ sáng.
Xây dựng mô hình
Photon có năng lượng tỷ lệ thuận với tần số.
Công thoát là mức năng lượng tối thiểu cần thiết để giải phóng một electron khỏi bề mặt.
Vượt quá ngưỡng, phần năng lượng dư thừa của photon có thể chuyển hóa thành động năng của electron.
Photon: Một lượng tử của bức xạ điện từ.
Công thoát: Mức năng lượng bề mặt tối thiểu cần thiết để giải phóng một electron.
Ek(max) = hf − φ: không có sự phát xạ nào dưới 2.0 eV, tức là công thoát
Chọn bằng chứng để kiểm định mô hình
Sử dụng công thức: Năng lượng photon = Hằng số Planck × Tần số.
Động năng cực đại = Năng lượng photon - Công thoát.
Tăng cường độ ở tần số không đổi làm tăng tốc độ đến của các photon, chứ không phải năng lượng của từng photon riêng lẻ.
Trong phòng thí nghiệm: Đọc kỹ các trục trên đồ thị thế giới hạn hoặc động năng. Xác định tần số ngưỡng từ điểm cắt trục năng lượng bằng 0. Nêu rõ kim loại và điều kiện thực nghiệm vì công thoát phụ thuộc vào vật liệu cụ thể.
Bắt đầu từ các đại lượng đã biết
Đã biết: Năng lượng photon là 5.0 electronvolt và công thoát là 2.0 electronvolt.
Động năng cực đại = Năng lượng photon - Công thoát = 5.0 - 2.0 = 3.0 electronvolt.
Một photon năng lượng 1.5 electronvolt không thể gây ra hiện tượng phát xạ từ bề mặt này theo mô hình trên.
Luyện tập: Năng lượng photon là 4.8 eV và công thoát là 2.1 eV. Hãy tính động năng cực đại.
Kiểm tra kết luận và giới hạn của nó
Trong mô hình photon đơn nguyên thủy, electron không tích lũy nhiều photon dưới ngưỡng.
Đừng nhầm lẫn giữa số lượng photon với năng lượng của từng photon.
Không đúng: Gấp đôi cường độ ánh sáng sẽ gấp đôi năng lượng mỗi photon ở tần số không đổi. Thực tế, cường độ chỉ là số lượng photon đến mỗi giây; năng lượng photon chỉ được quyết định bởi tần số (E = hf). Gấp đôi cường độ làm tăng số lượng electron, chứ không phải năng lượng của mỗi electron - đúng như phương trình hiệu ứng quang điện đã chỉ ra.
Tóm tắt:
Photon có năng lượng tỷ lệ thuận với tần số.
Sử dụng công thức: Năng lượng photon = Hằng số Planck × Tần số.
Lưu ý: Electron không tích lũy nhiều photon dưới ngưỡng trong mô hình photon đơn nguyên thủy.
Viết dựa trên động năng tối đa là 3.6 electronvolt
Photon có năng lượng 6.0 electronvolts và công thoát là 2.4 electronvolts.
Tìm động năng cực đại. Việc tăng gấp đôi cường độ ánh sáng không làm tăng gấp đôi năng lượng của từng photon.
Viết dựa trên việc đọc ngưỡng
Công thoát 2.0 eV; photon tới có năng lượng 3.0 eV.
Năng lượng electron tối đa = 3.0 − 2.0 = 1.0 eV = 1.6 × 10⁻¹⁹ J — dưới ngưỡng, cường độ không giúp ích; trên ngưỡng, cường độ xác định dòng điện trong khi tần số xác định năng lượng.
Viết từ điện thế dừng
Những electron nhanh nhất bị dừng lại bởi 1.5 V.
Động năng cực đại của chúng là 1.5 eV — điện thế dừng đo trực tiếp năng lượng electron, một volt tương ứng với một electronvolt.
Khám phá
More photons, or more energy per photon?
A 5 eV photon and a 2 eV work function allow a maximum kinetic energy of 3 eV. Compare photon number with photon energy, including 1.5 eV photons that cannot cause emission from this surface.
