THÍ NGHIỆM 26. THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN
1. Mục đích thí nghiệm
- Khảo sát về hiện tượng quang điện và định luật về giới hạn quang điện.
2. Dụng cụ thí nghiệm
Số lượng

Tên dụng cụ

1

Tế bào quang điện (loại chân
không, cathode phủ chất nhạy
quang Sb – Ce)

1

Nguồn sáng (220V – 32W, có thể
điều chỉnh cường độ)

1

Hộp chân đế có gắn biến thế
nguồn, điện áp đầu vào 220V, điện
áp đầu ra (tối đa 50V/100mA)

1

Bộ kính lọc sắc (ba tấm: đỏ, lục,
lam)

1

Điện kế chứng minh một chiều
dùng thang đo 0 - 100μA

2

Volt kế chứng minh một chiều, có
hai thang đo 2,5V và 10V

Hình ảnh minh họa

Dây nối

3. Các bước tiến hành thí nghiệm
2


Thí nghiệm 1. Khảo sát hiện tượng quang điện
Bước 1: Ngồi bộ thí nghiệm Khảo sát hiện tượng quang điện sử dụng tế bào
quang điện chân không, ta mắc nối thêm điện kế (G) để minh chứng có dịng điện
một chiều qua tế bào quang điện và volt kế (V) để đo điện áp giữa.

Bước 2: Cấp điện và gạt cơng tắc C về vị trí “thuận”a.
Bước 3: Đặt miếng bìa che kín cửa sổ hộp che sáng của tế bào quang điện. Vặn
núm N1 về bên phải hết cỡ. Quan sát kim trên điện kế (G)1.
Bước 4: Bỏ miếng bìa ra, quan sát kim trên điện kế thay đổi so với bước 32.
Bước 5: Điều chỉnh núm N1 để độ sáng đèn sao cho G đo được khoảng I0 = 15μA.
Bước 6: Gạt cơng tắc về vị trí “nghịch”b. Vặn núm N2 từ từ và quan sát kim trên
điện kế thay đổi3.
Thí nghiệm 2. Khảo sát định luật về giới hạn quang điện

Tiếp nối thí nghiệm 1, ta thực hiện:
Bước 1: Giữ hiệu điện thế đo được trên volt kế UAK = 0V và I0 = 15μA. Gạt công
tắc C về lại vị trí “thuận”.
Bước 2: Lần lượt đặt các kính lọc sắc vào hộp khe chắn sáng. Quan sát giá trị thay
đổi của G trên điện kế và ghi lại các giá trị vào bảng số liệu4.
4. Kết quả và xử lí thí nghiệm
Thí nghiệm 1. Khảo sát hiện tượng quang điện
Sau khi thí nghiệm, ta rút ra được những nhận xét sau:
1
– Kết thúc bước 3, quan sát điện kế, kim trên điện kế không thay đổi (ở vị trí
0μA).
⟹ Khơng có dịng điện chạy qua tế bào quang điện khi khơng có ánh sáng chiếu
vào.
a
b

Vị trí “thuận”: là cho cathode nối với cực âm, anode nối với cực dương.
Vị trí “nghịch”: là cho cho cathode nối với cực dương, anode nối với cực âm.

3


2

– Kết thúc bước 4, quan sát điện kế, kim trên điện kế bị thay đổi (có sự dịch
chuyển nhanh về bên phải).
⟹ Có dịng điện chạy qua tế bào quang điện khi có ánh sáng chiếu vào (ta gọi đó
là dịng quang điện).
3
– Kết thúc bước 6, quan sát điện kế, kim trên điện kế bị thay đổi (dịch chuyển dần

về 0).
⟹ Cường độ dòng quang điện bị triệt tiêu.
Nhận xét:
- Khi chiếu ánh sáng vào tế bào quang điện, làm bứt các hạt tải điện ra khỏi mặt
kim loại và truyền cho một động năng đủ lớn để có thể chuyển động tạo thành
dịng quang điện.
- Bản chất dòng quang điện là dòng các electron bị ánh sáng làm bứt ra khỏi mặt
kim loại làm cathode.
Thí nghiệm 2. Khảo sát định luật giới hạn quang điện
4
– Bảng số liệu
Kính màu lam
Kính màu lục
Kính màu đỏ
λ ≈ 0,45 μm
λ ≈ 0,50 μm
λ ≈ 0,65 μm
I0 = 10
I0 = 2
I0 ≈ 0
Nhận xét: Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi ánh sáng kích thích chiếu vào tế
bào quang điện có bước sóng nhỏ hơn bước sóng nào đó ( ≤ ) - là giới hạn
quang điện của kim loại làm cathode.
5. Ý tưởng sử dụng thí nghiệm trong dạy học
Đối tượng sử dụng Giáo viên bộ mơn Vật lí 12
Loại thí nghiệm
Thí nghiệm biểu diễn
- Nêu được hiệu ứng quang điện là bằng chứng cho tính
chất hạt của bức xạ điện từ.
- Mô tả được khái niệm giới hạn quang điện.

Đáp ứng được
- Giải thích được hiệu ứng quang điện dựa trên năng lượng
yêu cầu cần đạt
photon và công thoát.
- Thảo luận để thiết kế phương án hoặc lựa chọn phương án
và thực hiện phương án, khảo sát được dòng quang điện
bằng dụng cụ thực hành.
Ý tưởng sử dụng:
- Đặt vấn đề vào bài:
Một hành khách đi về phía cửa vào trung tâm thương mại Go – Đà Nẵng nhìn thấy
hai tấm cửa kính đang khép lại. Nhưng khi người ấy lại gần thì lạ thay, hai tấm cửa
kính tự động tách xa nhau, và khi đi vào trong trung tâm thì hai tấm cửa kính lại
khép lại như ban đầu. Vậy cánh cửa ấy hoạt động như thế nào?”
- Sử dụng thí nghiệm 1 để biểu diễn:
Biểu diễn thí nghiệm 1 – Khảo sát hiện tượng quang điện. Sau đó, HS trả lời các
câu hỏi liên quan đến thí nghiệm.
- Kết luận thí nghiệm 1, đưa ra câu trả lời ở đầu bài và HS nêu được hiệu ứng
quang điện là bằng chứng cho tính chất hạt của bức xạ điện từ:

4


Ngun lí hoạt động của cửa tự động có gắn một tế bào quang điện. Một chùm
sáng phát ra giữa máy phát và máy thu. Khi có người hoặc vật thể gì đó đủ lớn cản
chùm sáng truyền giữa hai máy, nó sẽ nhận tín hiệu và kích hoạt cửa mở.
- Đặt câu hỏi vào thí nghiệm 2 – Khảo sát định luật giới hạn quang điện:
Vậy liệu có phải ánh sáng nào cũng thỏa mãn để làm xuất hiện hiện tượng quang
điện hay không? Để trả lời cho câu hỏi ấy, ta sẽ tiến hành thí nghiệm 2 về khảo sát
định luật giới hạn quang điện.
- Sử dụng thí nghiệm 2 để biểu diễn:

Trước khi tiến hành thí nghiệm 2, GV cho HS dự đoán trước các kết quả sẽ thu
được. Sau đó mới tiến hành thí nghiệm biểu diễn.
- Kết luận thí nghiệm 2, đưa ra câu trả lời cho câu hỏi phía trên và HS nêu được
khái niệm giới hạn quang điện.
Sau quan sát thí nghiệm 2, ta rút ra nhận xét: Không phải ánh sáng nào cũng thỏa
mãn. Chỉ có bước sóng ngắn thích hợp mới có thể tạo ra được hiện tượng quang
điện. Vậy yếu tố bước sóng thích hợp ở đây chính là định luật về giới hạn quang
điện.
6. Kế hoạch bài dạy
I. Mục tiêu
1. Về kiến thức:
- Nêu được định nghĩa hiện tượng quang điện ngồi.
- Mơ tả được khái niệm giới hạn quang điện.
- Nêu được hiệu ứng quang điện là bằng chứng cho tính chất hạt của bức xạ
điện từ.
- Giải thích được hiệu ứng quang điện dựa trên năng lượng photon và cơng
thốt.
- Thiết kế được phương án hoặc lựa chọn được phương án và thực hiện
phương án, khảo sát được dòng quang điện bằng dụng cụ thực hành.
2. Về năng lực:
- Đưa ra được phán đoán về giới hạn quang điện.
- Trình bày tự tin các câu hỏi trong bài học trước lớp.
3. Về phẩm chất:
- Phẩm chất trung thực trong quá trình đưa ra kết quả nhận xét.
II. Thiết bị dạy học và học liệu
- Bộ thí nghiệm “Hiện tượng quang điện ngồi”.
III. Tiến trình dạy học
1. Hoạt động 1: Đặt vấn đề liên quan đến hiện tượng quang điện
a. Mục tiêu:
- Đặt được câu hỏi về cơ chế hoạt động của cửa tự động thường gặp ở trung

tâm thương mại hoặc nhà ga (cách thức hoạt động, dựa vào hiện tượng
gì,…).
b. Nội dung:
- HS trả lời câu hỏi sau:
“Một hành khách đi về phía cửa vào trung tâm thương mại Go – Đà Nẵng nhìn
thấy hai tấm cửa kính đang khép lại. Nhưng khi người ấy lại gần thì lạ thay, hai
5


tấm cửa kính tự động tách xa nhau, và khi đi vào trong trung tâm thì hai tấm
cửa kính lại khép lại như ban đầu. Vậy cánh cửa ấy hoạt động như thế nào?”
c. Sản phẩm:
- Dự kiến câu trả lời của học sinh: Cánh cửa hoạt động dựa trên hiện tượng quang
điện.
d. Tổ chức thực hiện:
-

Hoạt động của GV
GV đặt câu hỏi vào bài:
“Một hành khách đi về phía cửa vào trung
tâm thương mại Go – Đà Nẵng nhìn thấy hai
tấm cửa kính đang khép lại. Nhưng khi
người ấy lại gần thì lạ thay, hai tấm cửa kính
tự động tách xa nhau, và khi đi vào trong
trung tâm thì hai tấm cửa kính lại khép lại
như ban đầu. Vậy cánh cửa ấy hoạt động như
thế nào?”

Hoạt động của HS
HS suy nghĩ và trả lời câu

hỏi theo cá nhân.

2. Hoạt động 2: Thí nghiệm 1 – Khảo sát hiện tượng quang điện
a. Mục tiêu:
- Nêu được định nghĩa về hiện tượng quang điện ngồi.
- Giải thích được hiệu ứng quang điện dựa trên năng lượng photon và cơng thốt.
- Thiết kế được phương án hoặc lựa chọn được phương án và thực hiện phương
án, khảo sát được dòng quang điện bằng dụng cụ thực hành.
b. Nội dung:
- HS được yêu cầu làm việc theo nhóm để thiết kế phương án hoặc lựa chọn
phương án, thực hiện phương án về thí nghiệm khảo sát hiện tượng quang điện.
- HS nêu được định nghĩa về hiện tượng quang điện ngoài.
- HS giải thích được hiệu ứng quang điện dựa trên năng lượng photon và cơng
thốt.
c. Sản phẩm:
- Phương án thực hiện thí nghiệm của HS
- Dự kiến câu trả lời của HS: Năng lượng photon: =
Hiện tượng quang điện xảy ra do electron kim loại hấp thụ năng lượng của
photon kích thích. Photon bị hấp thụ truyền tồn bộ năng lượng nó cho electron.
Năng lượng đó cung cấp cho electron cơng thốt (A) giúp electron thắng được
lực liên kết với mạng tinh thể và thoát ra khỏi bề mặt kim loại nếu lực đó khơng
đủ thì nó cung cấp động năng cho electron dao động tự do trên bề mặt kim loại.
Nội dung ghi vào vở cá nhân:
- Hiện tượng quang điện ngoài là hiện tượng ánh sáng làm bật các electron ra
khỏi bề mặt kim loại.
d. Tổ chức thực hiện:
Giao nhiệm vụ: GV chia lớp thành các nhóm (khoảng 6 HS/nhóm), u cầu HS
trình bày phương án và thực hiện thí nghiệm dựa trên những dụng cụ thí nghiệm
mà GV đã giới thiệu qua trước đó.
6



Thực hiện nhiệm vụ: GV giới thiệu các dụng cụ thí nghiệm và giải thích về dụng
cụ tế bào quang điện và sơ đồ mạch điện bên trong. Sau đó, HS trình bày phương
án thí nghiệm vào phiếu học tập và thực hiện thí nghiệm. Cuối cùng HS ghi lại hiện
tượng, giải thích và nêu định nghĩa về hiện tượng quang điện ngoài, hiệu ứng
quang điện là bằng chứng cho tính chất hạt của bức xạ điện từ. GV theo dõi quá
trình học của lớp để đặt các câu hỏi phù hợp với năng lực học tập của HS.
Báo cáo thảo luận: Yêu cầu 1 HS ở hai nhóm khác nhau báo cáo hiện tượng quan
sát được, giải thích. Gọi một vài HS cho nhận xét, bổ sung.
Kết luận, nhận định: GV nhận xét các câu trả lời của HS, xác nhận kiến thức về
định nghĩa hiện tượng quang điện ngồi, hiệu ứng quang điện là bằng chứng cho
tính chất hạt của bức xạ điện từ và yêu cầu HS ghi vào vở.
1. Định nghĩa hiện tượng quang điện ngoài: là hiện tượng ánh sáng làm
bật các electron ra khỏi bề mặt kim loại.
2. Nhận xét: Khi xảy ra hiện tượng quang điện với các bước sóng ngắn, các
hạt photon của ánh sáng truyền tới va chạm với electron kim loại và
truyền cho nó một động năng làm bức electron ra khỏi bề mặt kim loại.
Hiện tượng quang điện xảy ra do các electron trên bề mặt kim loại đã hấp
thụ photon của ánh sáng kích thích.
a.
b.
-

c.

-

d.


3. Hoạt động 3: Thí nghiệm 2 – Khảo sát định luật giới hạn quang điện
Mục tiêu:
Mô tả được khái niệm giới hạn quang điện.
Nêu được hiệu ứng quang điện là bằng chứng cho tính chất hạt của bức xạ điện
từ.
Nội dung:
HS được yêu cầu làm việc theo nhóm để quan sát thí nghiệm khảo sát định luật
giới hạn quang điện, đặt câu hỏi và trả lời các câu hỏi GV đặt ra trong q trình
làm thí nghiệm.
HS nêu được khái niệm về giới hạn quang điện.
HS nêu được hiệu ứng quang điện là bằng chứng cho tính chất hạt của bức xạ
điện từ.
Sản phẩm:
Dự kiến câu cả lời HS: Ánh sáng có thể làm xảy ra hiện tượng quang điện đều
là ánh sáng có bước sóng ngắn. Chính vì thế nó càng thể hiện rõ tính chất hạt
của bức xạ điện từ.
Nội dung ghi vào vở cá nhân:
Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi ánh sáng kích thích chiếu vào kim loại có
bước sóng (λ) nhỏ hơn hoặc bằng bước sóng của giới hạn quang điện của kim
loại (λ ).
≤
Tổ chức thực hiện:

Giao nhiệm vụ: GV biểu diễn thí nghiệm và đặt câu hỏi cho HS trong q trình
biểu diễn thí nghiệm như phần Nội dung.
7


Thực hiện nhiệm vụ: HS thảo luận nhóm để trả lời các câu hỏi GV đặt ra trong
quá trình biểu diễn thí nghiệm. Sau đó, HS nêu khái niệm về giới hạn quang điện.

GV theo dõi quá trình học của lớp để đặt các câu hỏi phù hợp với năng lực học tập
của HS.
Báo cáo thảo luận: Yêu cầu 1 HS ở hai nhóm khác nhau đưa ra câu trả lời cho các
câu hỏi. Gọi một vài HS cho nhận xét, bổ sung.
Kết luận, nhận định: GV nhận xét các câu trả lời của HS, xác nhận kiến thức về
khái niệm về giới hạn quang điện và yêu cầu HS ghi vào vở.
3. Khái niệm giới hạn quang điện: Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra
khi ánh sáng kích thích chiếu vào kim loại có bước sóng (λ) nhỏ hơn
hoặc bằng bước sóng của giới hạn quang điện của kim loại (λ ).
≤
a.
b.
-

c.

d.

4. Hoạt động 4: Luyện tập
Mục tiêu:
Vận dụng các kiến thức về hiện tượng quang điện để giải một số bài tập, giải
thích một số ứng dụng liên quan trong thực tiễn.
Nội dung:
Trả lời các câu hỏi sau vào vở.
Câu 1: Một ngọn đèn ra pha ánh sáng màu đỏ có bước sóng λ = 0,7 μm. Hãy
xác định năng lượng của photon ánh sáng.
A. 1,77 MeV
B. 2,84 MeV
C. 1,77 eV
D. 2,84 eV

Câu 2: Một tấm kim loại có giới hạn quang điện λ = 0,6 μm, được chiếu sáng
bởi bức xạ đơn sắc có bước sóng λ = 0,5 μm. Hãy xác định vận tốc cực đại của
electron quang điện.
A. 3,82.10 m/s
B. 4,57.10 m/s
C. 5,73.10 m/s
D. Hiện tượng quang điện không xảy ra
Sản phẩm: Câu trả lời, lời giải các câu hỏi.
Câu
Đáp án
1
C
2
A
Tổ chức thực hiện:
Giao nhiệm vụ: GV giao các câu hỏi cho HS, yêu cầu HS trình bày vào vở.
Thực hiện nhiệm vụ: HS thực hiện nhiệm vụ, trình bày vào vở . GV quan sát,
xem nhanh lời giải của HS trong vở và kịp thời hỗ trợ cho các HS gặp khó
khăn.
Báo cáo, thảo luận, kết luận: Mỗi câu hỏi, yêu cầu 1 HS lên bảng giải nhanh,
sau đó yêu cầu một số HS khác nhận xét, GV nhận xét, bổ sung và xác nhận.
GV nhận xét tiết học và định hướng nhiệm học tập về nhà.

8


Phụ lục 1 – Phiếu học tập
PHIẾU HỌC TẬP
Nhóm: .................................................................................................. Lớp:………..
Tên thành viên:

.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
1. Phương án tiến hành thí nghiệm “Khảo sát hiện tượng quang điện”
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
2. Hiện tượng quan sát được – giải thích:
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
3. Nhận xét về các nhóm khác:
.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
9