Những hiện tượng vật lý được nghiên cứu, phát triển, mang đến nhiều giải pháp cho cuộc sống hiện đại. Ứng dụng vật lý lượng tử trong thực tế là vô cùng lớn, phổ biến và trở nên quan trọng. Tìm hiểu những hiện tượng vật lý, giúp bạn hiểu hơn về cơ chế hoạt động của các thiết bị.
Hiện tượng quan điện được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực đời sống. Tuy nhiên, khá ít người thực sự hiểu hiện tượng quan điện là gì? Bên cạnh đó, hiện tượng quang điện trong và ngoài có gì khác nhau? Bài viết dưới đây sẽ giúp bạn đọc hiểu hơn về hiệu ứn quang điện và những thông tin liên quan.
Tìm hiểu về hiện tượng quang điện
Hiệu ứng quang điện được nhắc đến khá nhiều trong lĩnh vực điện tử. Tuy nhiên, khá ít người thực sự hiểu bản chất của hiện tượng này là gì?
Thí nghiệm về hiện tượng quang điện
Trước tiên, chúng ta cần tìm hiểu về thí nghiệm của hiện tượng quang điện, để hiểu bản chất của chúng. Có rất nhiều thí nghiệm về hiện tượng này, nhưng nổi tiếng nhất vẫn là thí nghiệm herts, mô tả hiệu ứng diễn ra như sau:
- Đặt 1 tấm kẽm đã được xử lý tích điện âm lên 1 tấm kẽm nối với điện cực. Lúc này, ta sẽ thấy 2 lá kim loại xòe ra. Sau đó, tiến hành chiếu chùm sáng hồ quang đến tấm kẽm, sẽ thấy chúng chụm lại.
- Điều này, chùm sáng hồ quang đã khiến tấm kẽm mất điện tích âm, các electron đã nhảy ra khỏi tấm kẽm.
- Thí nghiệm trên thực hiện với chùm sáng hồ quang chiếu qua tấm thủy tinh, hoặc tích diện dương cho tấm kẽm, thì hiện tượng trên không xảy ra.
▷ Xem thêm: Hiện tượng đoản mạch của nguồn điện xảy ra khi nào? Vì sao?.
Hiện tượng quang điện là gì?
Từ thí nghiệm trên, chúng ta có thể rút ra định nghĩa về hiệu ứg quang điện: “Là hiện tượng mà ánh sáng làm bật các electron ra khỏi các tấm kim loại”. Hiệu ứng quang điện còn được gọi với tên gọi khác là hiệu ứng Hertz, lấy tên nhà khoa học đã tìm ra hiện tượng này.
Hiện tượng sẽ xảy ra khi: bề mặt tấm kim loại bị chiếu bởi các tia bức xạ điện từ, có tần số lớn hơn ngưỡng. Lúc này, các nguyên tử sẽ hấp thụ năng lượng proton và sinh ra dòng điện.
Phân biệt hiệu ứng quang điện trong và ngoài có gì khác biệt?
Hiệu ứng quang điện có 2 loại: Hiện tượng quang điện trong và ngoài. Vậy, 2 hiệu ứng này có gì khác biệt?
Hiện tượng quang điện trong
Hiệu ứng quang điện trong được hiểu là hiện tượng ánh sáng giải phóng các electron liên kết, biến chúng thành electron có tính dẫn, cùng lúc đó tạo thành các lỗ trống, tham gia vào quá trình dẫn điện. Một số đặc điểm của hiệu ứng quang điện trọng:
- Electron chỉ di chuyển trong khối kim loại mà không bị bật ra ngoài.
- Điều kiện xảy ra: khi năng lượng photon ánh sáng lớn hơn hoặc bằng năng lượng kích thích để giải phóng electron.
- Bước sóng ánh sáng kích thích nhỏ hơn hoặc bằng bước sóng giới hạn của mỗi chất bán dẫn.
Hiện tượng quang điện ngoài
Hiệu ứng quang điện ngoài được hiểu là hiệu tượng ánh sáng kích thích và tấm kim loại, làm bật các electron ra khỏi bề mặt. Đặc điểm của hiệu tượng quang điện ngoài khác hoàn toàn với cách tạo ra dòng điện của hiệu ứng quang điện trong.
Yêu cầu tấm vật liệu/ kim loại cần được tích điện âm từ trước. Sau đó, chiếu chùm sáng hồ quang hay đèn thủy ngân kích thích vào bề mặt tích điện, đều xuất hiện hiện tượng này.
Các định luật liên quan đến hiệu ứng quang điện
Hiệu ứng quang điện có nhiều định luật liên quan. Cụ thể, các định luật quang điện như sau:
Định luật về giới hạn quang điện
Định luật giới hạn quang điện hay định luật quang điện thứ nhất: Khi ánh sáng có bước sóng nhỏ hơn bước sóng giới hạn, chỉ có thể làm bật e ra khỏi kim loại. Trong đó: Giới hạn quang điện phụ thuộc vào bản chất của kim loại.
Thuyết lượng tử ánh sáng
Thuyết Plăng cho rằng: Năng lượng của 1 nguyên tử hoặc 1 phân tử hấp thụ sẽ được xác định bằng công thức ∊ = h.f. Với ∊ là lượng tử năng lượng, h là hằng số Plăng, f là tần số ánh sáng.
Thuyết lượng tử ánh sáng:
- Ánh sáng được tạo thành từ các hạt photon.
- Mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f đều có hạt photon mang năng lượng giống nhau.
- Trong môi trường chân không, hạt photon bay dọc theo sánh sáng, với tốc độ c = 3.108 m/s.
- Trường hợp 1 nguyên tử hoặc 1 phân tử phát xạ hoặc hấp thụ ánh sáng, đồng thời nguyên tử hoặc phân tử đó sẽ hấp thụ hoặc phát ra 1 photon.
- Khi ánh sáng truyền đi, lượng tử ánh sáng không thay đổi hoặc không phụ thuộc vào khoảng cách đến nguồn sáng.
- Mặc dù năng lượng lượng tử ánh sáng rất nhỏ, nhưng trong 1 chùm sáng lại có rất nhiều hạt photon nên ta sẽ có chùm sáng liên tục.
Hiệu ứng quang điện là một hiện tượng phổ biến, quan trọng và có tính ứng dụng cao trong đời sống. Tìm hiểu kỹ về hiệu ứng này, cơ chế diễn ra của hiện tượng cũng như các định luật sẽ giúp bạn ứng dụng quang điện một cách hiệu quả hơn. Hy vọng những thông tin trên đây sẽ giúp bạn đọc hiểu rõ về hiện tượng quang điện trong đời sống.
Có thể bạn quan tâm:
1. Cảm ứng từ là gì? Ứng dụng hiện tượng cảm ứng từ và công thức tính.
2. Điện năng lượng mặt trời là gì? Cấu tạo, nguyên lý và ứng dụng đời sống.
3. Năng lượng tái tạo là gì? Các dạng năng lượng và ứng dụng thực tế.