Giải Câu hỏi 1 trang 52 Chuyên đề Vật lí 12

Lời giải

Điều kiện xảy ra hiện tượng quang điện

Theo thuyết lượng tử ánh sáng, hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi bước sóng $\lambda$ của bức xạ chiếu vào kim loại không lớn hơn giới hạn quang điện $\lambda_0$ của kim loại đó, tức là năng lượng mỗi phôtôn phải không nhỏ hơn công thoát $A$:

$$\lambda \le \lambda_0 \quad \Leftrightarrow \quad \varepsilon = \dfrac{hc}{\lambda} \ge A, \qquad \lambda_0 = \dfrac{hc}{A}.$$

Đặc điểm của kẽm (Zn)

Kẽm có công thoát lớn nên giới hạn quang điện $\lambda_0 \approx 0{,}35\ \mu\text{m} = 350\ \text{nm}$, nằm trong vùng tử ngoại. Vì vậy chỉ có tia tử ngoại (bước sóng ngắn, năng lượng phôtôn lớn) mới gây được hiện tượng quang điện trên tấm kẽm; ánh sáng nhìn thấy và tia hồng ngoại ($\lambda > \lambda_0$) thì không.

Tác dụng của kính hấp thụ tia tử ngoại

Tấm kính hấp thụ tia tử ngoại giữ lại toàn bộ thành phần tử ngoại trong chùm bức xạ, không cho tới tấm kẽm. Phần bức xạ đi qua kính chỉ còn ánh sáng nhìn thấy và các bức xạ có bước sóng dài hơn, đều thỏa mãn:

$$\lambda > \lambda_0 \quad \Rightarrow \quad \varepsilon = \dfrac{hc}{\lambda} < A.$$

Kết luận

Vì năng lượng mỗi phôtôn tới tấm kẽm nhỏ hơn công thoát $A$ nên không đủ để bứt êlectron ra khỏi bề mặt kẽm, dù cường độ chùm sáng có lớn đến đâu. Do đó khi dùng kính hấp thụ tia tử ngoại thì hiện tượng quang điện không xảy ra.

Đáp số