tài liệu vật lý phần lưỡng tử ánh sáng

Chiếu ánh sáng có bước sóng λ =0,35 mµ vào catốt của một tế bào quang điện, biết kim loại dùng làm catốt có công thoát 2,48eV, khi đó ta có dòng quang điện.. Chiếu chìm bức xạ có bước só

PhÇn : Lîng tö ¸nh s¸ng

 - TÓM TẮT CHƯƠNG BẢY.

I – Hiện tượng quang điện ngoài – Các định luật quang điện.

1 Hiện tượng quang điện ngoài.

- Hiện tượng ánh sáng làm bật các êlectron ra khỏi bề mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện ngoài Gọi tắt là hiện tượng quang điện.

- Các electron bị bật ra ngoài khi bị chiếu sáng gọi là các quang electron (electron quang điện).

2 Các định luật quang điện.

a Định luât I (định luật về giới hạn quang điện).

Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra với những ánh sáng kích thích chiếu vào kim loại có bước sóng nhỏ

hơn hoặc bằng bước sóng λ0, λ0 được gọi là giới hạn quang điện của kim loại đó: λ λ≤ 0

b Định luật II (định luật về dòng quang điện bảo hòa).

Đối với mỗi ánh sáng thích hợp (có λ λ≤ 0), cường độ dòng quang điện bảo hòa tỉ lệ với cường độ của chùm sáng kích thích

c Định luật III (định luật về động năng cực đại của quang electron).

Động năng ban đầu cực đại của các quang electron không phụ thuộc cường độ của chùm sáng kích thích mà chỉ phụ thuộc bước sóng của ánh sáng kích thích và bản chất kim loại

II – Thuyết lượng tử ánh sáng Lưỡng tính sóng - hạt của ánh sáng.

1 Thuyết lượng tử (của Plăng).

Lượng năng lượng mà mỗi lần một nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định, gọi là lượng tử năng lượng Lượng tử năng lượng ký hiệu là ε có giá trị bằng:

hf

ε =trong đó f là tần số của ánh sáng bị hấp thụ hay phát ra; còn h là một hằng số gọi là hằng số Plăng, h = 6,625.10-34J.s

2 Thuyết lượng tử ánh sáng (của Anh-xtanh) Phôtôn.

- Chùm sáng là một chùm hạt, mỗi hạt gọi là một phôtôn (lượng tử ánh sáng) Mỗi photon có năng lượng

xá định ε =hf Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các phôtôn đều giống nhau (và không phụ thuộc vào khoảng cách từ phôtôn đến nguồn sáng), mỗi phôtôn mang năng lượng bằng hf Cường độ của chùm sáng tỷ lệ với số photon phát ra trong 1 giây

- Mỗi lần một nguyên tử hay phân tử phát xạ hay hấp thụ ánh sáng thì chúng phát ra hay hấp thụ một phôtôn

- Phôtôn bay với tốc độ c = 3.108m/s dọc theo các tia sáng.Không có phôtôn ở trạng thái nghỉ

 Công thức Anh – xtanh dùng để giải thích các định luật quang điện: 1 0max2

- Tính hạt:Thể hiện ở hiện tượng quang điện, làm phát quang các chất, đâm xuyên, ion hóa…

- Tính sóng:Thể hiện ở hiện tượng giao thoa, nhiễu xạ, tán sắc…

III – Hiện tượng quang điện trong Quang điện trở và pin quang điện.

1 Hiện tượng quang điện trong.

a Hiện tượng quang điện trong.

Hiện tượng ánh sáng có bước sóng thích hợp chiếu vào chất bán dẫn làm giải phóng các êlectron liên

kết để chúng trở thành các êletron dẫn đồng thời lỗ trống cùng tham gia vào quá trình dẫn điện gọi là hiện tượng quang điện trong.

- Năng lượng cần thiết để giải phóng electron trong chất bán dẫn thường nhỏ hơn công thoát A của

electron từ mặt kim loại nên giới hạn quang điện của chất bán dẫn thường lớn giới hạn quang điện của kim loại Giới hạn quang điện của nhiều chất bán dẫn nằm trong vùng ánh sáng hồng ngoại

b Hiện tượng quang dẫn

- Chất quang dẫn: là chất dẫn điện kém khi không bị chiếu sáng và trở thành dẫn điện tốt khi bị chiếu ánh

3 Pin quang điện (pin mặt trời).

Là một nguồn điện chạy bằng năng lượng ánh sáng Biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng Hiệu suất trên dưới 10% Pin hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện trong xảy ra bên cạnh một lớp chặn

 Cấu tạo: Pin có 1 tấm bán dẫn loại n, bên trên có phủ một lớp mỏng bán dẫn loại p, trên cùng là một

lớp kim loại rất mỏng Dưới cùng là một đế kim loại Các kim loại này đóng vai trò các điện cực trơ Giữa

p và n hình thành một lớp tiếp xúc p-n Lớp này ngăn không cho e khuyếch tán từ n sang p và lỗ trống khuyếch tán từ p sang n → gọi là lớp chặn

 Hoạt động : Khi chiếu ánh sáng có λ ≤ λ0 sẽ gây ra hiện tượng quang điện trong Êlectron đi qua lớp chặn xuống bán dẫn n, lỗ trống bị giữ lại → Điện cực kim loại mỏng ở trên nhiễm điện (+) → điện cực(+), còn đế kim loại nhiễm điện (-) → điện cực (-)

- Suất điện động của pin quang điện từ 0,5V → 0,8V

IV Mẫu nguyên tử Bo và quang phổ vạch của nguyên tử Hiđrô.

1 Mẫu nguyên tử Bo.

a Tiên đề về trạng thái dừng.

- Nguyên tử chỉ tồn tại trong một số trạng thái có năng lượng xác định En, gọi là các trạng thái dừng Khi

ở trạng thái dừng, nguyên tử không bức xạ

- Bình thường, nguyên tử chỉ tồn tại ở trạng thái có năng lượng thấp nhất gọi là trạng thái cơ bản Khi hấpthụ năng lượng thì nguyên tử chuyển lên các trạng thái dừng có mức năng lượng cao hơn, gọi là trạng tháikích thích Thời gian sống trung bình của các nguyên tử trên trạng thái kích thích rất ngắn chỉ cở 10-8s.Sau đó nguyên tử chuyển về các trạng thái dừng có năng lượng thấp hơn và cuối cùng về trạng thái cơbản

- Trong các trạng thái dừng của nguyên tử thì các electron chuyển động trên các quỹ đạo tròn có bán kínhhoàn toàn xác định, gọi là các quỹ đạo dừng

- Bán kính quỹ đạo dừng thứ n được xác định:

2 0

b Tiên đề về bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử.

- Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng Em sang

trạng thái dừng có năng lượng En nhỏ hơn (với Em > En) thì nguyên tử phát

ra một phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu Em – En:

ε=hf mn =E m−E n (fmn: tần số ánh sáng ứng với phôtôn đó)

- Ngược lại nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lượng En

thấp mà hấp thụ 1 phôtôn có năng lượng h.fmn đúng bằng hiệu

Em – En thì nó chuyển lên trạng thái dừng có năng lượng Em lớn hơn

Chú ý: Nếu phôtôn có năng lượng hf mà mn E n <hf mn <E m thì nguyên

tử không nhảy lên mức năng lượng nào mà vẫn ở trạng thái dừng ban đầu

2 Quang phổ vạch của nguyên tử Hiđrô.

Gồm nhiều vạch xác định, tách rời nhau (xem hình vẽ)

Ở trạng thái bình thường (trạng thái cơ bản) nguyên tử H có năng lượng thấp nhất, electron chuyển động trên quĩ đạo K

Khi được kích thích, các electron chuyển lên các quĩ đạo cao hơn (L, M, N, O, P ) Nguyên tử chỉ tồn tại một thời gian rất bé (10-8s) ở trạng thái kích thích sau đó chuyển về mức thấp hơn và phát ra phôtôn tương ứng

- Khi chuyển về mức K tạo nên quang phổ vạch của dãy balmer

- Khi chuyển về mức M: tạo nên quang phổ vạch của dãy Paschen

* Sơ đồ mức năng lượng

- Dãy Laiman: Nằm trong vùng tử ngoại Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo K

Lưu ý: Vạch dài nhất λLK khi e chuyển từ L → K

Vạch ngắn nhất λ∞ K khi e chuyển từ ∞ → K

- Dãy Banme: Một phần nằm trong vùng tử ngoại, một phần nằm trong vùng ánh sáng nhìn thấy.

Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo L

- Dãy Pasen: Nằm trong vùng hồng ngoại Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo M

Lưu ý: Vạch dài nhất λNM khi e chuyển từ N → M

 Định luật về sự hấp thụ ánh sáng: Cường độ I của chùm sáng đơn sắc khi truyền qua môi trường hấp

thụ, giảm theo định luật hàm số mũ của độ dài của đường đi của tia sáng:

I =I e−α

Với I0 là cường độ của chùm sáng tới môi trường, α là hệ số hấp thụ của môi trường.

 Hấp thụ lọc lựa: Ánh sáng có bước sóng khác nhau thì bị môi trường hấp thụ nhiều hay ít khác nhau

Nói cách khác sự hấp thụ của ánh sáng của một môi trường có tính chọn lọc

- Những chất hầu như không hấp thụ ánh sáng trong miền nào của quang phổ được gọi gần trong suốt với miền quang phổ đó

- Những vật không hấp thụ ánh sáng trong miền nhìn thấy của quang phổ được gọi là vật trong suốt không màu Những vật hấp thụ hoàn toàn ánh sáng nhìn thấy thì có màu đen

2 Phản xạ (hoặc tán xạ) lọc lựa Màu sắc các vật.

- Ở một số vật, khả năng phản xạ (hoặc tỏn xạ) ỏnh sỏng mạn yếu khỏc nhau phụ thuộc vào bước súng củaỏnh sỏng tới Đú là phản xạ (hoặc tỏn xạ) lọc lựa.

- Màu sắc cỏc vật phụ thuộc vào vật liệu cấu tạo của vật và màu sắc của ỏnh sỏng rọi vào nú

VI Sự phỏt quang Sơ lược về Laze.

1 Hiện tượng phỏt quang.

- Cú một số chất (ở thể rắn, lỏng hoặc khớ) khi hấp thụ năng lượng dưới một dạng nào đú thỡ cú khả năng phỏt ra cỏc bức xạ điện từ trong miền nhỡn thấy Cỏc hiện tượng đú gọi là sự phỏt quang

- Mỗi chất phỏt quang cú một quang phổ đặc trưng cho nú; sau khi ngừng kớch thớch, sự phỏt quang của một số chất cũn tiếp tục kộo dài thờm một khoảng thời gian nào đú rồi mới ngừng hẳn Khoảng thời gian

từ lỳc ngừng kớch thớch đến lỳc ngừng phỏt quang gọi là thời gian phỏt quang

- Tựy theo thời gian phỏt quang người ta chia làm 2 loại phỏt quang:

+ Huỳnh quang: là sự phỏt quang cú thời gian phỏt quang ngắn (dưới 10-8s), nghĩa là ỏnh sỏng phỏt quang hầu như tắt ngay sau khi tắt ỏnh sỏng kớch thớch Nú thường xảy ra với chất lỏng và chất khớ

+ Lõn quang: Là sự phỏt quang cú thời gian phỏt quang dài (10-8s trở lờn) Nú thường xảy ra với chất rắn.Cỏc chất rắn phỏt quang loại này gọi là chất lõn quang

 Định luật Xtốc về sự phỏt quang: ỏnh sỏng phỏt quang cú bước súng 'λ dài hơn bước súng của ỏnh sỏng kớch thớch λ: λ λ'>

 Ứng dụng: cỏc loại hiện tượng phỏt quang cú rất nhiều ứng dụng trong khoa học, kĩ thuật và đời sống

như sử dụng trong cỏc đốn ống để thắp sỏng, trong cỏc đốn màn hỡnh của dao động ký điện tử, của tivi, mỏy tớnh, sử dụng sơn phỏt quang quột lờn cỏc biển bỏo giao thụng

2 Sơ lược về Laze.

a Sự phỏt xạ cảm ứng.

- Nếu một nguyờn tử đang ở trạng thỏi kớch thớch, sẵn sàng phỏt ra một phụtụn cú năng lượng ε =hf , bắt gặp một phụtụn cú năng lượng 'ε đỳng bằng hf bay lướt qua nú, thỡ lặp tức nguyờn tử này cũng phỏt ra photon ε cú cựng năng lượng và bay cựng phương với phụtụn ε'

- Súng điện từ ứng với phụtụn ε hoàn toàn cựng pha và dao động

trong một mặt phẳng song song với mặt phẳng dao động của súng

điện từ ứng với phụtụn ε'

- Laze khớ, như laze He – Ne, laze CO2

- Laze rắn, như laze rubi

- Laze bỏn dẫn, như laze Ga – Al – As

Laze bỏn dẫn là loại Laze sử dụng phổ biến hiện nay

d Một vài ứng dụng của laze.

- Thụng tin liờn lạc: sử dụng trong vụ tuyến định vị, liờn lạc vệ tinh, truyền tin bằng cỏp quang …

- Y học: dao mổ trong phẫu thuật mắt, chữa bệnh ngoài da (nhờ tỏc dụng nhiệt) …

- Dựng trong cỏc đầu đọc đĩa CD, bỳt trỏ bảng, …

- Dựng để khoan, cắt, tụi …chớnh xỏc cỏc vật liệu cụng nghiệp

Chuyên đề 58: Xác định các đại lợng đặc trng λ0, A, v0max, I , bh U h

Năng lợng photon.

A Túm tắt lý thuyết và cụng thức:

áp dụng các công thức liên quan đến hiện tợng quang điện:

- Năng lượng của photon: =hf = hc=m ph c2

λε

- Động lượng của photon:

c

h c m

λ =

=

= , mph là khối lượng tương đối tớnh của photon

- Giới hạn quang điện: 0 hc

112

1

V e

(Vmax là điện thế cực đại của vật dẫn khi bị chiếu sỏng)

- Nếu điện trường cản là đều cú cường độ E và electron bay dọc theo đường sức điện thỡ:

max

2 max 02

1

Ed e

(dmax là quóng đường tối đa mà electron cú thể rời xa được Catot.

Chỳ ý: Nếu chiếu vào Catụt đồng thời 2 bức xạλ1, λ2 thỡ hiện tượng quang điện xảy ra đối với bức xạ cú bước súng bộ hơn λ0 (f > f0) Nếu cả 2 bức xạ cựng gõy ra hiện tượng quang điện thỡ ta tớnh toỏn với bức xạ cú bước súng bộ hơn

B Bài tập cú hướng dẫn:

Vớ dụ 1: Catốt của một tế bào quang điện cú cụng thoỏt bằng 3,5eV.

a Tỡm tần số giới hạn và giới hạn quang điện của kim loại ấy

b Khi chiếu vào catốt một bức xạ cú bước súng 250 nm

- Tỡm hiệu điện thế giữa A và K để dũng quang điện bằng 0

- Tỡm động năng ban đầu cực đại của cỏc ờlectron quang điện

- Tỡm vận tốc của cỏc ờlectron quang điện khi bật ra khỏi K

8 8

8 34 0

2

0

10.5,35

110

.25

110.3.10.625,611hc

10.235,0.22

Ví dụ 2: Khi chiếu bức xạ có bước sóng 0,4 µm vào catốt của một tế bào quang điện, muốn triệt tiêu dòng

quang điện thì hiệu điện thế giữa A và K bằng -1,25V

a Tìm vận tốc ban đầu cực đại của các e quang điện

b Tìm công thoát của các e của kim loại làm catốt đó (tính ra eV)

Hướng dẫn giải:

19 0

2

max

0

10.1,9

25,1.10.6,1.22

.97,

Ví dụ 3: Công thoát của vônfram là 4,5 eV

a Tính giới hạn quang điện của vônfram

b Chiếu vào tấm vônfram một bức xạ có bước sóng λ thì động năng ban đầu cực đại của êlectron quang điện là 3,6.10-19J Tính λ

c Chiếu vào tấm vônfram một bức xạ có bước sóng λ’ Muốn triệt tiêu dòng quang điện thì phải cần một hiệu điện thế hãm 1,5V Tính λ’?

Hướng dẫn giải:

10.6,1.5,4

10.3.10.625,6

A

hc

19

8 34

−

Ví dụ 4: Công tối thiểu để bức một êlectron ra khỏi bề mặt một tấm kim loại của một tế bào quang điện là

1,88eV Khi chiếu một bức xạ có bước sóng 0,489 µm thì dòng quang điện bão hòa đo được là 0,26mA

a Tính số êlectron tách ra khỏi catốt trong 1 phút

b Tính hiệu điện thế hãm để triệt tiêu hoàn toàn dòng quang điện

.6

,

1

10

Số êlectron tách ra khỏi K trong 1 phút: N=60n = 975.1014

b eU h mv hc A 1,88eV 2,54 1,88 0,66eV

10.6,1.10.489,0

10.3.10.625,6

8 34 2

λHiệu điện thế hãm Uh = – 0,66V

Ví dụ 5: Catốt của tế bào quang điện làm bằng xêdi (Cs) có giới hạn quang điện λ0=0,66µm Chiếu vào catốt bức xạ tử ngoại có bước sóng λ =0,33 µm Hiệu điện thế hãm UAK cần đặt giữa anôt và catôt để triệt tiêu dòng quang điện là bao nhiêu?

Ví dụ 6: Khi chiếu lần lượt hai bức xạ có bước sóng 0,25 µm và 0,3 µm vào một tấm kim loại thì vận tốc

ban đầu cực đại của các êlectron quang điện lần lượt là 7,31.105 m/s và 4,93.105 m/s

a Tính khối lượng của các êlectron

b Tính giới hạn quang điện của tấm kim loại

+

=

mvA

max 02 2

+

=

v2

v(m11hc

2 max 02

2 max 01 2

−λ

2 max 02

2

max

110

.25,0

110

.3049,2410.4361,53

10.3.10.625,6.21

12

λλ

A

6

8 34 2

max 01 1

2 max 01 1

10.52,52

10.31,7.10.1,910

.25,0

10.3.10.625,62

=

λλ

10.3.10.625,

19

8 34

−

−

Ví dụ 7:

a Khi một chất bị kích thích và phát ra ánh sáng đơn sắc màu tím có bước sóng 0,4 µm thì năng lượng

của mỗi phôtôn phát ra có giá trị là bao nhiêu? Biết h =6,625.10-34Js; c =3.108 m/s

b Đối với nguyên tử hiđrô, khi êlectron chuyển từ quỹ đạo M về quỹ đạo K thì nguyên tử

phát ra phôtôn có bước sóng 0,1026 μm Lấy h = 6,625.10-34J.s, e = 1,6.10-19 C và c = 3.108m/s

Năng lượng của phôtôn này bằng bao nhiêu? Nếu photon này truyền vào nước có chiết suất

3

4

=

n thì năng lượng của nó thay đổi thế nào?

Hướng dẫn giải:

8 34

min

10.97,410

.4,0

10.3.10.625,6

hc

ελ

cũng không thay đổi khi truyền từ không khí vào nước.

Ví dụ 8: Công thoát êlectron của một kim loại là 7,64.10-19J Chiếu lần lượt vào bề mặt tấm kim

loại này các bức xạ có bước sóng là λ1 = 0,18 μ m, λ2 = 0,21 μ m và λ3 = 0,35 μ m

Lấy h = 6,625.10-34J.s, c = 3.108 m/s

a Bức xạ nào gây được hiện tượng quang điện đối với kim loại đó?

b Tính động năng ban đầu cực đại của các electron quang điện

c Tính độ lớn của điện áp để triệt tiêu dòng quang điện trên

hc

m A

Ta có : λ1, λ2 < λ0 ; vậy cả hai bức xạ đó đều gây ra hiện tượng quang điện cho kim loại đó

b λ1, λ2 gây ra hiện tượng quang điện, chúng ta hãy tính toán cho bức xạ có năng lượng của photon lớn hơn (bức xạ λ1)

b Theo công thức Einstein : 0 max

1

đ

W A

hc = +

J A

hc

6

8 34

1

max

10.18,0

10.3.10.625,

mv

10.1,9

10.4,3.2

22

31

19 max

0 max

0

2 max 0 max

e

W U U e

h h

10.6,1

10.4,3

19

19 max

0 max

Ví dụ 9: Nguồn Laser mạnh phát ra những xung bức xạ có năng lượng E 3000= J Bức xạ phát ra có bước sóng λ=480nm Tính số photon trong mỗi bức xạ đó?

Hướng dẫn giải:

Gọi số photon trong mỗi xung là n

Năng lượng của mỗi xung Laser: E=nε (ε là năng lượng của một photon)

8 34

9

10.25,710.3.10.625,6

10.480

Ví dụ 10: Thực hiện tính toán để trả lời các câu hỏi sau:

a Electron phải có vận tốc bằng bao nhiêu để động năng của nó bằng năng lượng của một photon ánh sáng có bước sóng λ=5200A0?

b Năng lượng của photon phải bằng bao nhiêu để khối lượng của nó bằng năng lượng nghỉ của electron? Cho khối lượng nghỉ của electron là m e =9,1.10− 31kg

hc v

e

/10.17,910.5200.10.1,9

10.3.10.625,6.2

10 31

8 34

b Năng lượng của photon: E=m ph c2

Khối lượng của electron bằng khối lượng nghỉ của electron (m ph =m e) nên:

E =m e c2 =9,1.10− 31.(3.108)2 =8,19.10− 14J =0,51MeV

Ví dụ 11: Cho công thoát của đồng bằng 4,47eV.

a Tính giới hạn quang điện của đồng?

b Chiếu bức xạ có bước sóng λ=0,14µm vào quả cầu bằng đồng đặt xa các vật khác thì quả cầu được tích đến điện thế cực đại bằng bao nhiêu? Tính vận tốc ban đầu cực đại của các electron quang điện ?

c Chiếu bức xạ điện từ vào quả cầu bằng đồng đặt xa các vật khác thì quả cầu được tích đến điện thế cực đại Vmax =3V Tính bước song của bức xạ đó và vận tốc ban đầu cực đại của các electron quang điện trong trường hợp này?

hc = +λ

Mà điện thế cực đại của vật tính theo công thức: 02max max

2

1

V e

10.6,1

10.6,1.47,410

.14,0

10.3.10.625,6

19

19 6

8 34

Lại có: 02max max

2

1

V e

m

V e

10.1,9

4,4.10.6,1.2

31

19 max

hc

hc

16610

' max

=

=+

m

V e

v 2. 1,03.106 /

' max '

max

C Câu hỏi và bài tập tự luyện tập:

2604 Catốt của tế bào quang điện làm bằng Cs có λ0 = 0,6 µm Cho khối lương êlectron là m = 9,1.10-31

kg, điện tích êlectron là e = 1,6.10-19C; hằng số Plăng là h = 6,625.10-34Js, vận tốc ánh sáng trong chânkhông c = 3.108m/s Chiếu vào catốt bức xạ có bước sóng λ = 0,33 µm Để triệt tiêu dòng quang điện

UAK phải thoả mãn:

A UAK ≤ - 1,70V B UAK ≤ - 2,04V C UAK ≤ - 1,16V D UAK ≤ - 2,35V

2605 Chiếu tia tử ngoại có bước sóng 0,25 µm vào catốt của tế bào quang điện phủ Na có giới hạn quang

điện 0,5µm Cho hằng số Plăng là h = 6,625.10-34Js, vận tốc ánh sáng trong chân không c = 3.108m/s.Động năng ban đầu cực đại của êlectron quang điện là

A 2,75.10-19 J B 3,97 10-19 J C 4,15 10-19 J D 3,18 10-19 J

2606 Năng lượng của photon ứng với ánh sáng tím có λ = 0,41μm là:

A 4,85.10-19J B 4,85.10-25J C 3,03ev D Avà C đều đúng

2607 Khi chiếu 2 ánh sáng có tần số f1 = 1015Hz và f2 = 1,5.1015Hz vào một kim loại làm katốt thì tỉ sốcác động năng ban đầu cực đại các electron quang điện là bằng 3 Tần số giới hạn của kim loại dó là

A 1015Hz B 1,5.1015Hz C 7,5.1014Hz D Giá trị kháác

2608 Giới hạn quang điện của Natri là 0,5μm thì công thoát của electron khỏi bề mặt kim loại là

A 3,97.10-19J B 0,25.10-19J C 4,42.10-19J D Giá trị khác

Dùng bài này để trả lời các câu 2609, 2610, 2611:

Chiếu một bức xạ có bước sóng λ=0,18 mµ vào bản âm của một tế bào quang điện Kim loại dùnglàm âm cực có giới hạn quang điện là λ0 =0,3 mµ

2609 Tìm công thoát của điện tử bứt ra khỏi kim loại

A 0, 6625.10− 19(J) B 6, 625.10− 49(J) C 6, 625.10− 19(J) D 0, 6625.10− 49(J)

2610 Tìm vận tốc ban đầu cực đại của các quang electron

A 0,0985.10 m/s5 B 0,985.10 m/s5 C 9,85.10 m/s 5 D 98,5.10 m/s 5

2611 Để triệt tiêu dòng quang điện ta phải đặt vào anod và catod một hiệu điện thế hãm Uh bằng baonhiêu?

Đề bài này dùng để trả lời các câu 2615, 2616, 2617:

Catod của một tế bào quang điện có công thoát A = 3,5eV Cho h = 6, 625.10− 34Js; m = 9,1.10− 31kg;

Đề bài này dùng để trả lời các câu 2618, 2619, 2620:

Công thoát của electron khỏi đồng là 4,47eV Cho h = 6, 625.10− 34Js; c = 3.10 m/s; 8

2620 Chiếu một bức xạ điện từ vào một quả cầu bằng đồng đật xa các vật khác thì quả cầu đạt được điện

thế cực đại 3V Hãy tính bước sóng của bức xạ và vận tốc ban đầu cực đại của quang electron?

2623 Năng lượng tối thiểu đẻ bức một electron ra khỏi mặt một kim loại Cêsi là 1,88eV Dùng tấm kim

loại đó để làm catốt của một tế bào quang điện chiếu vào tấm kim loại ấy 1 ánh sáng có bước sóng

0, 489 m

λ= µ thì có dòng quang điện chạy qua tế bào quang điện Để triệt tiêu dòng quang điện trên taphải đặt vào giữa anốt và catốt một hiệu điện thế hãm bằng bao nhiêu:

A 0,66V B 6,6V C -0,66V D -6,6V

2624 Để triệt tiêu dòng quang điện ta dùng hiệu điện thế hãm 3V, vận tốc ban đầu cực đại của electron

quang điện

A 2,03.105m/sB 2,03.106m/s C 1,03.105m/s D 1,03.106m/s

2625 Chiếu ánh sáng có bước sóng λ =0,35 mµ vào catốt của một tế bào quang điện, biết kim loại dùng

làm catốt có công thoát 2,48eV, khi đó ta có dòng quang điện Để triệt tiêu dpngf quang điện này ta phải

đặt giữa anốt và catốt một hiệu điện thế hãm bằng bao nhiêu:

2626 Chiếu bức xạ có bước sóng λ =0, 438 mµ vào catôt của tế bào quang điện Cho h = 6, 625.10− 34Js;

c = 3.10 m/s; 8 e =1,6.10−19C m; =9,1.10−31kg Tính vận tốc ban đầu cực đại của các quang điện tử (nếu

có) khi catôt là kẽm có công thoát A0 = 56,8.10-20J và khi catôt là kali có giới hạn quang điện

0 0,62 m

λ = µ

A Xảy ra đối với catôt là kali và v0 = 0,541.106 m/s

B Xảy ra đối với catôt là kali và v0 = 5,41.106 m/s

C Xảy ra đối với catôt là kẽm và v0 = 2,615.106 m/s

D Xảy ra đối với catôt là kẽm và v0 = 26,15.106 m/s

2627 Năng lượng của photon ứng với ánh sáng tím có λ = 0,41μm là:

A 4,85.10-19J B 4,85.10-25J C 3,03ev D Avà C đều đúng

2628 Chiếu bức xạ điện từ có bước sóng λ = 0,14 µm vào catôt của tế bào quang điện bằng đồng, công

thoát của đồng A=4,47eV Cho biết: h=6,625.10-34J.s; c=3.108 m/s, e = 1,6.10-19C Trả lời các câu hỏi sau:

a Giới hạn quang điện của đồng:

2629 Chiếu chìm bức xạ có bước sóng λ = 0,2 µm vào một tấm km loại, các êlectron quang điện bắn

ra có động năng cực đại bằng 5eV Khi chiếu vào tấm kim loại đó 2 bức xạ có bước sóng λ1 = 1,6 µm

và λ2 = 0,1 µm thì có hiện tượng quang điện xảy ra không? Nếu có tính động năng cực đại của các

êlectron quang điện bắn ra? Cho h = 6,625.10-34J.s; c = 3.108m/s

2630 Giới hạn quang điện của Natri là 0,5μm thì công thoát của electron khỏi bề mặt kim loại là

A 3,97.10-19J B 0,25.10-19J C 4,42.10-19J D Giá trị khác

2631 Giới hạn quang điện của Natri là 0,5μm, chiếu vào Natri ánh sáng có bước sóng 0,25μm thì động

năng ban đầu cực đại của electron quang điện là

A 0,25.10-19J B 3,97.10-19J C 4,42.10-19J D Giá trị khác

2632 Chiếu bức xạ điện từ có bước sóng λ vào catot của tế bào quang điện thì êlectron quang điện bị

bứt ra có động năng ban đầu cực đại bằng 2,43.10-19J Cho biết công thoát của kim lại làm catôt là

5,52.10-19J

a Tính giới hạn quang điện của kim loại làm catôt?

b Tính vận tốc ban đầu cực đại của êlectron quang điện và bước sóng λ?

b Chiếu đồng thời 2 bức xạ điện từ có bước sóng λ1= 0,5µm và λ2 = 0,4µm vào catôt của tế bào

quang điện trên, phải đặt hiệu điện thế hãm bằng bao nhiêu để triệt tiêu dòng quang điện? Cho h =

6,625.10 -34 J.s; c = 3.108 m/s

2633 Công thoát của electron của một quả cầu kim loại là 2,36eV chiếu ánh sáng kích thích có bước sóng

0,3μm Quả cầu đặt cô lập có điện thế cực đại là

2634 Ca tốt của một tế bào quang điện có công thoát A=2,4(eV) Chiếu vào ca tốt đó một chùm bức xạ mà fôtôn

có năng lượng 3,2(eV) Để dòng quang điện triệt tiêu phải đặt vào A,K một hiệu điện thế :

A.UAK=0,8(V) B.UAK =8(V) C.UKA = 0,8(V) D.UKA=8(V)

2635 Chiếu một chùm ánh sáng đơn sắc có bước sóng 400 nm vào catôt của một tế bào quang điện, được

làm bằng Na Giới hạn quang điện của Na là 0,50 Vận tốc ban đầu cực đại của êlectron quang điện

là Chọn một đáp án dưới đây

A 6,33.105 m/s; B.5,45105 m/s; C 4,67.105 m/s; D 3,28.105 m/s

2636 Chiếu một bức xạ có bước sóng λ = 0,18 µm vào bản âm cực của mộttế bào quang điện.Kim loại

dùng làm âm cực có giới hạn quang điện là λ0 = 0,3µm.Công thoát của điện tử bứt ra khỏi kim loại là: A.0,6625.10-19 J B.6,625.10-29 J C.6,625.10-19 J D.0,6625 10-29 J

2637 Chiếu một bức xạ có bước sóng λ = 0,18 µm vào bản âm cực của mộttế bào quang điện.Kim loại

dùng làm âm cực có giới hạn quang điện là λ0 = 0,3µm.Vận tốc ban đầu cựa đại của các quang eletron là: A.0,0985.105 m/s B 0, 985.105 m/s C 9,85.105 m/s D 98,5.105 m/s

2638 Công thoát của kim loại làm catốt là A = 2,25 eV Cho h = 6,625.10-34 J.s; c = 3.108 m/s.Giới hạnquang điện của kim loại dùng làm catốt là:

A.0,558.10 -6 m B.5,58.10 -6 m C.0,552.10 -6 m D 0,552.10 -6 µm

2639 Chiếu vào bề mặt catốt của một tế bào quang điện một bức xạ có bước sóng λ=0,405µm, ta thu được dòng quang điện bão hoà có cường độ i Có thể làm triệt tiêu dòng quang điện này bằng một hiệu điện thế hãm Uh = -1,26V Tìm công thoát của electron đối với kim loại làm catốt

2640 Chiếu một chùm ánh sáng có tần số f = 7.108 Hz lần lượt vào hai bản kim loại nhôm và ka li Giớihạn quang điện của nhóm λ01=0,36µ m, của kali λ02=0,55µ m Hiện tượng gì sẽ xảy ra khi chiếu

chùm ánh sáng đó vào bản nhôm và bản kali Tính vận tốc ban đầu cực đại cua êlectron quang điện khi

bứt ra khỏi bản kim loại? Cho biết: h = 6,625.1034J.s; c =3.108 m/s, me= 9,1.10-31 kg

2641 Lần lượt chiếu 2 bức xạ có tần số f1 =0,75.1015Hz và f2 = 0,5.1015 Hz vào bề mặt của nảti và đo hiệuđiện thế hãm tương ứng U1 = 1,05V và U2 = 0,03V Tính công thoát của na tri? Cho biết h = 6,625.10-

34J.s

2642 Chiếu vào bề mặt catốt của một tế bào quang điện một bức xạ có bước sóng λ = 0,405 µm,ta được

một dòng quang điện bão hòa có cường độ i.Có thể làm triệt tiêu dòng quang điện này bằng một hiệu điệnthế hãm có độ lớn 1,26 V Cho h = 6,625.10-34 J.s; c = 3.108 m/s; |e| = 1,6.10-19 C Công thoát của electronđối với kim loại làm catốt có giá trị là:

A 1,8 V B 8,1 V C 1,8 eV D 8,1 eV

2643 Lần lượt chiếu 2 bức xạ có tần số f1 = 9,375.1014Hz và f2 = 5,769.1014Hz vào một tấm kim loại làm catôt của tế bào quang điện, người ta đo được tỉ số các vận tốc ban đầu cực đại của các êlectron quang điện bằng 2 Tính công thoát của kim loại đó? Cho biết: h = 6,625.10-34J.s

2644 Một điện cực phẳng bằng nhôm được chiếu bằng ánh sáng tử ngoại có bước sóng λ=83nm Hỏielectron quang điện có thể rời xa mặt điện cực một khoảng l tối đa là bao nhiêu Nếu bên ngoài điện cực

có một điện trường cản E = 7,5V/cm biết giới hạn quang điện của nhôm là λ =0 332nm

A 6,627.10-34Js B 6,625.10-34Js C 6,265.10-34Js D 6,526.10-34Js

2647 Chiếu một chùm bức xạ đơn sắc vào catôt của tế bào quang điện để triệt tiêu dòng quang điện thì

hiệu điện thế hãm có giá trị tuyệt đối là 1,9V Vận tốc ban đầu cực đại của quang electron là bao nhiêu?

A 5,2.105m/s; B 6,2.105m/s; C 7,2.105m/s; D 8,2.105m/s

2648 Chiếu một chùm ánh sáng đơn sắc cĩ bước sĩng 400nm vào catơt của một tế bào quang điện, được

làm bằng Na Giới hạn quang điện của Na là 0,50µm Vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện là

A 3.28.105m/s; B 4,67.105m/s; C 5,45.105m/s; D 6,33.105m/s

2649 Chiếu vào catốt của một tế bào quang điện một chùm bức xạ đơn sắc cĩ bước sĩng 0,330µm Để

triệt tiêu dịng quang điện cần một hiệu điện thế hãm cĩ giá trị tuyệt đối là 1,38V Cơng thốt của kim loạidùng làm catơt là

2650 Chiếu một chùm bức xạ đơn sắc vào catơt của tế bào quang điện để triệt tiêu dịng quang điện thì

hiệu điện thế hãm cĩ giá trị tuyệt đối là 1,9V Vận tốc ban đầu cực đại của quang electron là bao nhiêu?

A 5,2.105m/s; B 6,2.105m/s; C 7,2.105m/s; D 8,2.105m/s

2651 Khi chiếu một chùm sáng đơn sắc vào một kim loại cĩ hiện tượng quang điện xảy ra Nếu dùng

một hiệu điện thế hãm bằng 3,0 V thì các quang electron khơng tới anốt được Cho biết tần số giới hạn của kim loại đĩ là f 14s 1 h 34J s e 19( )C

0 = 6 10 − , = 6 , 625 10 − , = − 1 , 6 10 − Tần số của chùm ánh sáng tới sẽ là

A 1,5.1014 HZ; B 1,25.1014 HZ; C 13,25.1014 HZ; D 25.1014 HZ;

2652 Khi chiếu một bức xạ điện từ đơn sắc bước sĩng λ=0,41μm vào catốt của một tế bào quang điện

thì cĩ hiện tượng quang điện xảy ra Để triệt tiêu dịng quang điện người ta đặt một hiệu điện thế

h 6,625.10 Js, c=3.10 m / s, 1eV=1,6.10 J = − Cơng thốt của electron đối với kim loại dùng làm catốt sẽ là

A 36,32.10-20 J B 3,3125.10-20J C 0,3125.10-20J D 33,25.10-20J

2653 Kim loại dùng làm ca tốt của một tế bào quang điện cĩ cơng thốt A=2,2eV Chiếu vào ca tốt một

bức xạ điện từ cĩ bước sĩng λ Biết Uh=0,4V, vân tốc ban đầu cực đại của e là bao nhiêu?

A 3,75.105m/s; B 3,5.105m/s; C 3,75.104m/s; D 3,5.104m/s

2654 Chiếu một chùm bức xạ đơn sắc cĩ bước sĩng 0,276µm vào catơt của một tế bào quang điện thì

hiệu điện hãm cĩ giá trị tuyệt đối bằng 2V Cơng thốt của kim loại dùng làm catơt là

2655 Chiếu một chùm bức xạ đơn sắc cĩ bước sĩng 0,5µm vào catơt của một tế bào quang điện cĩ giới

hạn quang điện là 0,66µm Vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện là

A 2,5.105m/s; B 3,7.105m/s; C 4,6.105m/s; D 5,2.105m/s

2656 Chiếu một chùm bức xạ đơn sắc cĩ bước sĩng 0,5µm vào catơt của một tế bào quang điện cĩ giới

hạn quang điện là 0,66µm Hiệu điện thế cần đặt giữa anơt và catơt để triệt tiêu dịng quang điện là

2657 Công thoát electron ra khỏi kim loại A = 6,625.10-19J, hằng số Plăng h = 6,625.10-34Js, vận tốc ánh sáng trong chân không c = 3.108m/s Giới hạn quang điện của kim loại đó là

A 0,300µm B 0,295µm C 0,375µm D 0,250µm

2658 Chiếu một chùm bức xạ đơn sắc vào catot của tế bào quang điện, để triệt tiêu dịng quang điện thì

hiệu điện thế hãm Uh = -1,9 V Vận tốc ban đầu cực đại của quang electron là :

A 5,2.105 m/s B 6,2.105 m/s C 7,2.105 m/s D 8,2.105 m/s

2659 Chiếu chùm bức xạ cĩ bước sĩng 0,18µm vào catơt của một tế bào quang điện làm bằng kim loại

cĩ giới hạn quang điện là 0,3µm Tìm vận tốc ban đầu các đại của các quang electron

A 0,0985.105m/s B 0,985.105m/s C 9.85.105m/s D 98,5.105m/s

2660 Chiếu chùm bức xạ cĩ bước sĩng 0,18µm vào catơt của một tế bào quang điện làm bằng kim loại

cĩ giới hạn quang điện là 0,3µm Điện áp hãm để làm triệt tiêu dịng quang điện là

2661 Giới hạn quang điện của kẽm là 0,36 µm,công thoát của kẽm lớn hơn của Natri là 1,4 lần.Giới

hạn quang điện của Natri là

A.0,504 m B.0,504 mm C.0,504 µm D.5,04 µm

2662 Chiếu chùm bức xạ cĩ bước sĩng 0,4µm vào catơt của một tế bào quang điện làm bằng kim loại cĩ

cơng thốt electron là 2eV Điện áp hãm để triệt tiêu dịng quang điện là

2663 Cụng thoỏt electron khỏi đồng là 4,57eV Chiếu chựm bức xạ điện từ cú bước súng λ vào một quả

cầu bằng đồng đặt xa cỏc vật khỏc thỡ quả cầu đạt được điện thế cực đại 3V Bước súng của chựm bức xạ điện từ đú là

2664 Khi chiếu một chựm bức xạ cú bước súng λ = 0,33àm vào catụt của một tế bào quang điện thỡ điện

ỏp hóm là Uh Để cú điện ỏp hóm U’h với giỏ trị |U’h| giảm 1V so với |Uh| thỡ phải dựng bức xa cú bước súng λ’ bằng bao nhiờu?

2665 Cụng thoỏt electron khỏi đồng là 4,57eV Khi chiếu bức xạ cú bước súng λ = 0,14àm vào một quả

cầu bằng đồng đặt xa cỏc vật khỏc thỡ quả cầu được tớch điện đến điện thế cực đại là

2666 Chiếu bức xạ tử ngoại cú λ = 0,25 μm vào một tấm kim loại cú cụng thoỏt 3,45 eV Vận tốc ban

đầu cực đại của ờlectron quang điện là:

2670 Một tế bào quang điện cú catốt bằng Na , cụng thoỏt electron của Na bằng 2,1 eV Chiếu vào catốt

bức xạ cú bước súng 0,42 àm Hiệu điện thế hóm cú trị số là :

A – 0,85V B – 0,2V C – 0,4V D – 0,25V

2671 Catốt của tế bào quang điện cú giới hạn quang điện là 0,66àm Khi chiếu vào catốt bức xạ cú

bước súng λ thỡ động năng ban đầu cực đại của electron quang điện bị bức ra khỏi catốt là 3.10-19J λ cúgiỏ trị là

A 0,33 àm B 0,033 àm C 0,55 àm D 0,5 àm

2672 Chiếu bức xạ điện từ có bớc sóng λ= 0,33 à m lên một tấm kim loại dùng làm Katốt của tế bào quang điện có giới hạn quang điện λ0= 0,66à m hiệu điện thế gữa Anốt và Katôt là UAK=1,5V Động năngcực đại của quang electron khi đập vào Anôt là :

A 5,41.10-19J B 5,35.10-19J C 6,42.10-19J D 7,47.10-19J

2673 Công thoát của electron ra khỏi đồng là 4,47 eV Khi chiếu bức xạ điện từ có bớc sóng λ= 0,14 à

m vào quả cầu bằng dồng đặt xa các vật khác thì quả cầu đợc tích điện đến điện thế cực đại là: (h = 6,625.10-34 Js; c = 3.108 m/s;

e = - 1,6.10-19C; me= 9,1.10-31kg)

A.2,4V B.4V C 4,4V D 6,4V

2674 Coõng thoaựt electron khoỷi ủoàng laứ 4,57eV Chieỏu chuứm bửực xaù ủieọn tửứ coự bửụực soựng λ vaứo moọtquaỷ caàu baống ủoàng ủaởt xa caực vaọt khaực thỡ quaỷ caàu ủaùt ủửụùc ủieọn theỏ cửùc ủaùi 3V Bửụực soựng cuỷachuứm bửực xaù ủieọn tửứ ủoự laứ

A 1,32àm B 0,132àm C 2,64àm D 0,164àm

2675 Chieỏu chuứm bửực xaù coự bửụực soựng 0,18àm vaứo catoõt cuỷa moọt teỏ baứo quang ủieọn laứm baống kim

loaùi coự giụựi haùn quang ủieọn laứ 0,3àm Tỡm vaọn toỏc ban ủaàu caực ủaùi cuỷa caực quang electron

A 0,0985.105m/s B 0,985.105m/s C 9.85.105m/s D 98,5.105m/s

2676 Chieỏu chuứm bửực xaù coự bửụực soựng 0,18àm vaứo catoõt cuỷa moọt teỏ baứo quang ủieọn laứm baống kim

loaùi coự giụựi haùn quang ủieọn laứ 0,3àm Hieọu ủieọn theỏ haừm ủeồ laứm trieọt tieõu doứng quang ủieọn laứ

2678 Chieỏu chuứm bửực xaù coự bửụực soựng 0,4àm vaứo catoõt cuỷa moọt teỏ baứo quang ủieọn laứm baống kim

loaùi coự coõng thoaựt electron laứ 2eV Hieọu ủieọn theỏ haừm ủeồ trieọt tieõu doứng quang ủieọn laứ

2681 Cụng thoỏt đối với Cờsi là A = 1eV Cho khối lương ờlectron là m = 9,1.10-31 kg, điện tớch ờlectron

là e = 1,6.10-19C; hằng số Plăng là h = 6,625.10-34Js, vận tốc ỏnh sỏng trong chõn khụng c = 3.108m/s Vậntốc ban đầu cực đại của cỏc ờlectron quang điện khi chiếu vào cờsi ỏnh sỏng cú bước súng 0,5 àm là

- Trong điện trờng đều: Frd = −e Er

mv

max =  Nếu vận tốc ban đầu xiên góc α với cảm ứng từ: Êlectron chuyển động theo vòng xoắn ốc với bỏn kớnh vũng ốc: sinα

max 0

B e

mv

R=

B Bài tập cú hướng dẫn:

Vớ dụ1: Chiếu bức xạ điện từ vào catụt của tế bào quang điện tạo ta dũng quang điện bảo hũa Người ta

cú thể triệt tiờu dũng quang điện bảo hũa này bằng điện ỏp hóm U h =−1,3V Dựng màn chắn tỏch ra một chựm hẹp cỏc electron quang điện và cho nú đi qua một từ trường đều cú cảm ứng từ B=6.10−5T theo

phương vuụng gúc với B

a Tớnh vận tốc ban đầu cực đại của cỏc quang electron

3,1)

10.6,1.(

2

31

19 max

b Lực tỏc dụng lờn electron chớnh là lực Lo-ren-xơ, tớnh bởi biểu thức :

αsin

vB e

f =Trong đú α là gúc hợp bởi vomax và B, ở đõy α =900.Vậy : f = e vB=1,6.10− 19.6,76.105.6.10− 5 =6,5.10− 18N

c Bỏn kớnh của electron :

cm m

B e

mv

R= 0 max =0,064 =6,4 .

C Cõu hỏi và bài tập tự luyện tập:

2682 Catot của một tế bào quang phổ được phủ một lớp Cờxi, cú cụng thoỏt là 1,9eV Catot được chiếu

sỏng bởi một chựm ỏnh sỏng đơn sắc cú bước súng λ=0,56 mà Dựng màu chắn tỏch ra một chựm hẹp

cỏc electron quang điện và hướng nú vào một từ trường đều cú Bur vuụng gúc với vuuurmax

của electron và B =6,1.10-5 T Xỏc định bỏn kớnh của quỹ đạo cỏc electron đi trong từ trường

2683 Chieỏu bửực xaù ủụn saộc bửụực soựng λ=0,533(μm) vaứo moọt taỏm kim loaùi coự coõng thoaựt electron

A=3.10–19J Duứng maứn chaộn taựch ra moọt chuứm heùp electron quang ủieọn vaứ cho chuựng bay vaứo moọt

mieàn tửứ trửụứng ủeàu coự caỷm ửựng tửứ Bur Hửụựng chuyeồn ủoọng cuỷa electron quang ủieọn vuoõng goực vụựi Bur.Bieỏt baựn kớnh cửùc ủaùi cuỷa quyừ ủaùo caực electron laứ R = 22,75mm Tỡm ủoọ lụựn caỷm ửựng tửứ B cuỷa tửứ trửụứng

A B = 2.10–4(T) B B = 10–4(T) C B = 1,2.10–4(T) D B = 0,92.10–4(T)

2684 Dựng màn chắn tỏch ra một chựm hẹp cỏc electron quang điện và hướng nú vào một từ trường đều

cú vộc tơ cảm ứng từ B vuụng gúc với vectơ vận tốc của cỏc electron quang điện Từ trường cú cảm ứng

từ B=9,1.10-5T , đường kớnh cực đại của quỹ đạo cỏc electron quang điện là 4,0cm Vận tốc cực đại củacỏc electron quang điện là:

A 6,4.105m/s B 3,2.103m/s C 3,2.105m/s D 6,4.103m/s

Đề bài này dựng để trả lời cho cỏc cõu 2685, 2686, 2687:

Khi chiếu một bức xạ điện từ vào bề mặt catụt của một tế bào quang điện, tạo ra dũng quang điện bóohũa Người ta cú thể làm triệt tiờu dũng điện này bằng một hiệu điện thế hóm cú giỏ trị 1,3V Dựng mànchắn tỏch ra một chựm hẹp cỏc electron quang điện và cho đi vào một từ trường đều cú B = 6.10-5T Cho

Chuyên đề 60: Tính dòng quang điện bảo hòa (số e đến anot trong một

đơn vị thời gian), công suất nguồn sáng (số photon phát ra trong một

đơn vị thời gian), hiệu suất lợng tử

A Túm tắt lý thuyết và cụng thức:

1 Công suất của nguồn sáng

P n= λ.ε =IS →

e H

I hc

P P

ελ

nλ là số photon của nguồn sáng phát ra trong mỗi giây; ε là lợng tử năng lợng (photon); ( I là cường độ của chựm sỏng, H là hiệu suất lượng tử)

2 Cờng độ dòng điện bảo hòa

=

=

= '

'

n là số êlectron bứt ra khỏi Katôt kim loại trong mỗi giây

nλ là số photon đập vào Katôt trong mỗi giây

- Gọi P là cụng suất của nguồn sỏng phỏt ra bức xạ λ đẳng hướng, d là đường kớnh của con ngươi

Độ nhạy của mắt là n photon lọt vào mắt trong 1(s) Khoảng cỏch xa nhất mà mắt cũn trụng thấy nguồn sỏng bằng:

nhc

P d n

P d

ε 44

a Tỡm cụng thoỏt của kim loại làm catot và v0 max

b Giả sử hiệu suất lượng tử là 50% Tớnh cụng suất của nguồn sỏng chiếu vào catot (coi toàn bộ cụng suất

của nguồn sỏng chiếu vào catot)

Hướng dẫn giải:

a Ta cú: hc= A+eU h

λ ⇒ A hc eU h ( 1,6.10 ) ( 1,26) 2,88.10 J 1,8eV

10.405,0

10.3.10.625,

6

8 34

Lại cú: mv2 =eU h

max 0

26,1.10.6,1.2

31

19 max

b Số electron đến được catot là: n e = I e bh

Hiệu suất lượng tử là:

λ

λ n

n n

I n

P= = bh

10.405,0

10.3.10.625,6.5,0.10.6,1

.10.98

6

8 34 19

3

=

Ví dụ 2: Catốt của một tế bào quang điện có công thoát là 2,26eV Bề mặt catốt được chiếu bởi bức xạ có

bước sóng 0,4µm

a Tính tần số của giới hạn quang điện

b Bề mặt catốt nhận được một công suất chiếu sáng là 3mW Tính số phôtôn mà bề mặt catốt nhận được trong 30s

c Cho hiệu suất quang điện bằng 67% Tính số êlectron quang điện bật ra trong mỗi giây và cường độ dòng quang điện bão hòa

10.6,1.26,2h

10.04,610.3.10.625,6

10.4,0.10

λ

λ

Số phôtôn mà bề mặt catốt nhận được trong 30s: N=30n =181,2.10λ 15

c Gọi n' là số êlectron bị bật ra trong 1s: n'=67%n = 4,0468.10λ 15

Cường độ dòng quang điện bão hòa: I bh =n'e =n e e =4,0468.1015.1,6.10-19 =0,6475mA

Ví dụ 3(*): Nguồn sáng có công suất P 2= W , phát ra bức xạ có bước sóng λ=0,597µm tỏa theo mọi

hướng Tính xem ở khoảng cách bao xa người ta còn có thể trông thấy được nguồn sáng này, biết rằng mắt còn thấy nguồn sáng khi có ít nhất n=80 photon lọt vào mắt trong 1 giây Biết con ngươi có đường kính d =4mm Bỏ qua sự hấp thụ photon của môi trường

Hướng dẫn giải:

Số photon của nguồn sáng phát ra trong 1 giây:

hc

P P

ε

λ = =Gọi D là khoảng cách từ mắt đến nguồn sáng, thì số photon trên được phân bố đều trên mặt hình cầu có bán kính là D

Số photon qua 1 đơn vị diện tích của hình cầu trong 1 giây là: 2 2

4

P D

n k

.4

d P D

hc

P d

Để mắt còn nhìn thấy được nguồn sáng thì N ≥n=80 ( n là độ nhạy của mắt – số photon ít nhất lọt vào

măt mà mắt còn phát hiện ra)

D hc

8 34

6 3

10.37410

.3.10.625,6.80

10.597,0.24

10.4

`

C Câu hỏi và bài tập tự luyện tập:

2688 Cường độ dòng quang điện bão hoà trong mạch là 0,32mA Tính số photon đập vào Catot của tế

bào quang điện trong thời gian t = 20s, biết rằng chỉ có 80% êlectron tách ra được chuyển về anốt Choe=1,6.10-19C

A 5.1016 B 3.1018 C 2,5.1016 D 3.1020

2689 Cường độ dòng quang điện bão hoà giữa catôt và anôt trong tế bào quang điện là 16µA Cho điện

tích của electron e=−1,6.10−19C Số electron đến được anôt trong một giây là:

A 1020 B 1016 C 1014 D 1013

Đề bài này dùng để trả lời các câu 2690, 2691:

Biết trong 10s, số electron đến được anod của tế bào quang điện 3.10 và hiệu suất lượng tử là 40%16

2690 Tìm cường độ dòng quang điện lúc này

2691 Tìm số photon đập vào catod trong 1 phút

A 45.1016 photon/giây B 4,5.1016 photon/giây

C 45.1016 photon/phút D 4,5.10 photon/phút16

Đề bài này dùng để trả lời các câu 2692, 2693, 2694:

Một nguồn phát sáng đơn sắc có bước sóng λ=0, 45 mµ chiếu vào catod của một tế bào quang điện

Công thoát của kim loại làm catod là A = 2,25eV Cho h = 6, 625.10−34Js; c = 3.10 m/s;8

2694 Bề mặt catod nhận được công suất chiếu sáng P = 5mW Cường độ dòng quang điện bão hòa của tế

bào quang điện Ibh = 1mA Tính hiệu suất quang điện

2695 Năng lượng cực đại của các electron bị bức ra khỏi một kim loại dưới tác dụng của ánh sáng có

bước sóng λ=0,3 mµ là 1,2eV Cường độ ánh sáng là 3W/m2 Tính công thoát và số electron phát ra trên

một đơn vị diện tích trong đơn vị thời gian, biết hiệu suất là 5%

V

2

10.265,2

2,9

eV

2

10.02265,0

2,29

2696 Một đèn phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ =0, 4.10 m− 6 được dùng để chiếu vào một tế bào

quang điện Bề mặt của catôt nhận được một công suất chiếu sáng P = 3mW; cường độ dòng quang điện

bão hoax của tế bào quang điện i = 6, 43.10 A−6 Tính tỉ số

'

n

n (với n: số photon mà catôt nhận được trong

mỗi giây; n’: số electron bị bật ra trong mỗi giây) Cho h = 6, 625.10−34Js; c = 3.10 m/s.8

2697 Công suất của nguồn sáng có bước sóng 0,3 μm là 2,5W, hiệu suất lượng tử 100%, cường độ dòng

quang điện bảo hoà là

2698 Catot của tế bào quang điện có công thoát A=2,1(eV) Chiếu vào catot một chùm ánh sang có bước sóng

với công suất 2 (W) thì hiệu suất lượng tử là:

A chưa đủ điều kiện để tính B H=0,2 C H=0 D H=0,098

2699 Trong hiện tượng quang điện mà dòng quang điện đạt giá trị bão hòa,số electron đến được anốt

trong 10 s là 3.1016 và hiệu suất lượng tử là 40%.Số photon đập vào catốt trong 1 phút là:

A.45.1018 photon/phút B.4,5.1018 photon/phút C.45.1016 photon/phút D.4,5.1016 photon/phút

2700 Một nguồn phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,45 µm chiếu vào catốt của tế bào quang

điện.Công thoát của kim loại làm catốt là A = 2,25 eV.Bề mặt catốt nhận được công suất chiếu sáng P = 5

mW.Cường độ dòng quang điện bão hòa là Ibh = 1 mA.Cho h = 6,625.10-34 J.s; c = 3.108 m/s; m = 9,1.10

-31 kg; |e| = 1,6.10-19 C.Khi đó hiệu suất quang điện là:

A.35,5% B.48,3% C.55,3% D.53,5%

2701 Chiếu ánh sáng có bước sóng λ=0,35 mµ vào kim loại có công thoát 2,48eV của một tế bào quang

điện Biết cườn độ ánh sáng là 3W/m2 tính hiệu suất lượng tử và cường độ dòng quang điện bão hoax là i

= 0.02A

2702 Chiếu bức xạ có bước sóng λ=0,552µm vào ca tốt của một tế bào quang điện dòng quang điện

bảo hòa có cường độ là Ibh=2mA Công suất nguồn sáng chiếu vào ca tốt là P=1,2 (W) Tính hiệu suất

lượng tử của hiện tượng quang điện

A 0,650% B 0,3750% C 0,550% D 0,4250%.

2703 Trong 10s, số electron đến được anụt của tế bào quang điện là 3.1016 Cường độ dũng quang điện lỳc đú là

2704 Kim loại dựng làm catụt của tế bào quang điện cú cụng thoỏt electron là 1,8eV Chiếu vào catụt

một ỏnh sỏng cú bước súng λ = 600nm từ một nguon sỏng cú cụng suất 2mW Tớnh cường độ dũng quangđiện bảo hoà Biết cứ 1000hạt phụtụn tới đập vào catụt thỡ cú 2 electron bật ra

A 1,93.10-6A B 0,193.10-6A C 19,3mA D 1,93mA

2705 Chiếu chựm ỏnh sỏng cú cụng suất 3W, bước súng 0,35àm vào catụt của tế bào quang điện cú cụng

thoỏt electron 2,48eV thỡ đo được cường độ dũng quang điện bảo hoà là 0,02A Tớnh hiệu suất lượng tử

2706 Một tế bào quang đien cú catụt được làm bằng asen cú cụng thoỏt electron bằng 5,15eV Chiếu vào

catụt chựm bức xạ điện từ cú bước súng 0,2àm và nối tế bào quang điện với nguồn điện một chiều Mỗi giõy catụt nhận được năng lượng của chựm sỏng là 3mJ, thỡ cường độ dũng quang điện bảo hoà là 4,5.10-

6A Hiệu suất lượng tử là

2707 Một đốn laze cú cụng suất phỏt sỏng 1W phỏt ỏnh sỏng đơn sắc cú bước súng 0,7àm Cho h =

6,625.10-34 Js, c = 3.108m/s Số phụtụn của nú phỏt ra trong 1 giõy là:

A 3,52.1019 B 3,52.1020 C 3,52.1018 D 3,52.1016

2708 Giả sử cỏc electron thoỏt ra khỏi catốt của tế bào quang điện đều bị hỳt về anốt, khi đú dũng quang

điện cú cường độ I = 0,32mA Số electron thoỏt ra khỏi catốt trong mỗi giõy là :

A 2.1015 B 2.1017 C 2.1019 D 2.1013

Đề bài này dựng để trả lời cỏc cõu 2709, 2710:

Chiếu một bức xạ điện từ có bớc sóng λ= 0,546 àm lên một tấm kim loại dùng làm Katốt của tế bào quang điện, thu đợc dòng điện bảo hoà có cờng độ Io=2mA Công suất bức xạ điện từ là P = 1,515 W

2709 Hiệu suấ lợng tử của hiệu ứng quang điện là:

A 30,03.10-4 B 42,25.10-4 C 51,56.10-4 D 62,25.10-4

2710 Giả sử các electron đợc tách ra bằng màn chắn để lấy một chùm hẹp hớng vào một từ trờng đều có

cảm ứng từ B = 10-4T, sao cho Brvuông góc với phơng ban đầu của vận tốc electron Biết quỹ đạo của các electron có bán kính cực đại là R = 23,32mm Vận tốc ban đầu cực đại của các electron quang điện là:

A 1,25.105m/s B 2,36.105m/s C 3,6.105m/s D 4,1.105m/s

2711 Một đốn Na chiếu sỏng cú cụng suất phỏt xạ P=100W Bước súng của ỏnh sỏng do đốn phỏt ra là

0,589à m số photon do đốn ống phỏt ra trong 30 giõy là bao nhiờu?

A 9.1021 B 9.1018 C 12.1022 D 6.1024

2712 Chieỏu moọt bửực xaù ủieọn tửứ coự bửụực soựng λ=0,546μm leõn maởt kim loaùi duứng catoỏt cuỷa moọt teỏ baứo

quang ủieọn, thu ủửụùc doứng baừo hoứa coự cửụứng ủoọ I0 = 2mA Coõng suaỏt cuỷa bửực xaù ủieọn tửứ laứ P=

A 1,25.105m/s B 2,36.105m/s C 3,5.105m/s D 4,1.105m/s

2713 Một ngọn đốn phỏt ra ỏnh sỏng đơn sắc cú bước súng 0,6 àm sẽ phỏt ra bao nhiờu phụtụn trong 1s,nếu cụng suất phỏt xạ của đốn là 10 W ?

A 1,2.1019 hạt/s B 6 1019 hạt/s C 4.5 1019 hạt/s D 3 1019 hạt/s

2714 Một đốn Na chiếu ỏnh sỏng cú cụng suất phỏt xạ P = 100 W Bước súng của ỏnh sỏng vàng do đốn

phỏt ra là 0,589 àm Hỏi trong 30s, đốn phỏt ra bao nhiờu phụtụn ? Cho hằng số Plăng là h = 6,625.10

-34Js, vận tốc ỏnh sỏng trong chõn khụng c = 3.108m/s

A 6.1024 B 9.1018 C 9.1021 D 12.1022