Giải thích tại sao các êlectron nằm trong khối kim loại lại có động năng ban đầu

Bài 44: Thuyết lượng tử ánh sáng. Lưỡng tính sóng - hạt của ánh sáng

Bài C3 (trang 227 SGK Vật Lí 12 nâng cao): Giải thích tại sao các êlectron nằm trong khối kim loại lại có động năng ban đầu (khi bứt ra) nhỏ hơn .

Lời giải:

Hiện tượng quang điện xảy ra là do êlectron trong kim loại hấp thụ năng lượng của phôtôn kích thích. Phôtôn bị hấp thụ truyền toàn bộ năng lượng của nó cho electron. Ta xem trường hợp phôtôn đến va chạm vào bề mặt kim loại vào truyền hết năng lượng ε của nó cho electron, tuỳ theo vào thời điểm đó, electron đang ở vị trí nào, nông hay sâu đối với bề mặt kim loại mà năng lượng ε này được dùng để:

* Cung cấp cho electron một công A, gọi là công thoát, giúp electron thắng được lực liên kết với mạng tinh thể và thoát ra khỏi bề mặt kim loại.

* Nếu electron này nằm ngay trên lớp bề mặt kim loại thì nó có thoát ra khỏi kim loại ngay mà không mất mát năng lượng truyền cho mạng tinh thể. Động năng ban đâu của electron này sẽ có giá trị cực đại

* Các electron ở sâu bên trong nên khi nhận được năng lượng từ phôtôn đã phải bị hao phí thêm năng lượng truyền cho các ion kim loại, do đó động năng ban đầu bật ra khỏi kim loại không thể cực đại được, mà nhỏ dần nếu electron càng ở sâu bên trong.