40 chuyên đề vật lí ôn thi đại học - thầy nguyễn hồng khánh-lượng tử ánh sáng

+ Với sóng có bước sóng càng lớn thì tính chất sóng thể hiện càng rõ các hiện tượng như giao thoa, khúc xạ, tán sắc… + Với các sóng có bước sóng càng nhỏ thì tính chất hạt thể hiện càng

Trang 1

40 CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ LUYỆN THI ĐẠI HỌC Thầy : Nguyễn Hồng Khánh

107

CHƯƠNG VI: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG

*****

BÀI 1: HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGOÀI

A Thí nghiệm Hex về hiện tượng quang ñiện

+ Hình 1: Ta ñặt tấm thủy tinh trước ñèn hồ quang, thấy không có hiện tượng gì sảy ra với hai tấm kẽm tích ñiện âm

+ Hình 2: Khi bỏ tấm thủy tinh trong suốt ra một lúc sau thấy hai lá kẽm bị cụp xuống( sau ñó xòe ra) Chứng tỏ ñiện

tích âm của lá kẽm ñã bị giải phóng ra ngoài

+ Thí nghiệm số 2 gọi là thí nghiệm về hiện tượng quang ñiện ngoài ( qui ước gọi là hiện tượng quang ñiện)

B Định nghĩa về hiện tượng quang ñiện ngoài:

Hiện tượng khi chiếu ánh sáng vào tấm kim loại làm các electron bật ra ngoài gọi là hiện tượng quang ñiện ngoài Trong ñó các Electron bật ra gọi là e quang ñiện, ánh sáng chiếu tới là ánh sáng kích thích, tấm kim loại ñược chiếu sáng

gọi là Katot

+ Ánh sáng ñược tạo bởi các hạt gọi là phôton( các lượng tử ánh sáng) Mỗi phôtôn có năng lượng xác ñịnh

hf

ε = Cường ñộ của chùm sáng tỉ lệ với số phô tôn phát ra trong 1 giây

+ Phân tử, nguyên tử, eletron… phát ra hay hấp thụ ánh sáng, cũng có nghĩa là chúng phát xạ hay hấp thụ phô tôn + Các phô tôn bay dọc theo tia sáng với tốc ñộ c=3.108(m s/ )trong chân không

A Thang sóng ñiện từ

Chiều tăng tần số

Sóng

Vô

Tuyến

Hồng Ngoại

Khả Kiến

Tử Ngoại

Tia X Tia

Gama

B Lưỡng tính chất sóng hạt của ánh sáng

+ Sóng ñiện từ vừa mang tính chất sóng vừa mang tính chất hạt

+ Với sóng có bước sóng càng lớn thì tính chất sóng thể hiện càng rõ ( các hiện tượng như giao thoa, khúc xạ, tán sắc…) + Với các sóng có bước sóng càng nhỏ thì tính chất hạt thể hiện càng rõ ( các hiện tượng như quang ñiện, khả năng ñâm xuyên, ion hóa không khí…)

+ Định luật 1: ( Định luật về giới hạn quang ñiện)

Hiện tượng quang ñiện chỉ xảy ra khi ánh sáng kích thích chiếu vào tấm kim loại có bước sóng nhỏ hơn hoặc bằng bước sóng λ0 λ0 ñược gọi là giới hạn quang ñiện của kim loại ñó ( λ≤λ0 )

+ Định luật 2: (Định luật về cường ñộ dòng quang ñiện bão hòa)

Đối với mỗi ánh sáng kích thích có ( λ≤λ0), cường ñộ dòng quang ñiện bão hòa tỉ lệ với cường ñộ của

Trang 2

108

chùm sáng kích thích

+ Định luật 3: ( Định luật về ñộng năng cực ñại của quang electron)

Động năng ban ñầu cực ñại của quang electron không phụ thuộc cường ñộ của chùm kich thích, mà chỉ phụ thuộc

bước sóng ánh sáng kích thích và bản chất kim loại làm Katot

A Công thức xác ñịnh năng lượng phô tôn: ε =hf

Trong ñó:

+ h=6,625.10−34(J s )là hằng số Plank;

+ f Hz( )là tần số ánh sáng, khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác tần số không thay ñổi,

cho nên năng lượng photon cũng không thay ñổi

+ Trong chân không; f c

λ

= ⇒ ε hc

λ

=+ c=3.108(m s/ ):là vận tốc ánh sáng trong chân không

+ λ ( )m :là bước sóng của ánh sáng trong chân không

B Công suất của nguồn sáng- hoặc công suất chiếu sáng P( )W ; P nλ.ε nλ hc n h fλ

λ

Trong ñó:

+ P( )W :là công suất nguồn sáng, công suất chùm sáng

+ nλ:là số phô tôn ñược phát ra sau 1 (s); P P

= (hạt)

+ q=1,6.10−19( )C :là ñộ lớn ñiện tích của Electron

hf =A+ m v Trong ñó:

+ A:là công thoát, công thoát là năng lượng nhỏ nhất ñể giải phóng Electron ra khỏi tấm kim loại 0

d = mv là ñộng năng ban ñầu cực ñại của Electron quang ñiện

+ m e =9,1.10−31( )kg :là khối lượng Electron

F Công thức xác ñịnh vận tốc của Electron quang ñiện

Trang 3

109

A: Hiện tượng giao thoa dễ quan sát ñối với ánh sáng có bước sóng ngắn

B: Hiện tượng quang ñiện chứng tỏ tính chất sóng của ánh sáng

C: Những sóng ñiện từ có tần số càng lớn thì tính chất sóng thể hiện càng rõ

D: Sóng ñiện từ có bước sóng lớn thì năng lượng phô tôn nhỏ

Câu 2: Khi chiếu sóng ñiện từ xuống bề mặt tấm kim loại, hiện tượng quang ñiện xảy ra nếu :

A: Sóng ñiện từ có nhiệt ñộ ñủ cao B: Sóng ñiện từ có bước sóng thích hợp

C: Sóng ñiện từ có cường ñộ ñủ lớn D: Sóng ñiện từ phải là ánh sáng nhìn thấy ñược

Câu 3: Công thức liên hệ giữa giới hạn quang ñiện λ0, công thoát A, hằng số Planck h và vận tốc ánh sáng c là :

Câu 4: Giới hạn quang ñiện của mỗi kim loại là :

A: Bước sóng dài nhất của bức xạ chiếu vào kim loại ñó ñể gây ra ñược hiện tượng quang ñiện

B: Bước sóng ngắn nhất của bức xạ chiếu vào kim loại ñó ñể gây ra ñược hiện tượng quang ñiện

C: Công nhỏ nhất dùng ñể bứt electron ra khỏi kim loại ñó

D: Công lớn nhất dùng ñể bứt electron ra khỏi kim loại ñó

Câu 5: Hiện tượng kim loại bị nhiễm ñiện dương khi ñược chiếu sáng thích hợp là :

C: Hiện tượng tán sắc ánh sáng D: Hiện tượng giao thoa ánh sáng

Câu 6: Chọn câu ñúng Nếu chiếu một chùm tia hồng ngoại vào tấm kẽm tích ñiện âm, thì :

A: Tấm kẽm mất dần ñiện tích dương B: Tấm kẽm mất dần ñiện tích âm

C: Tấm kẽm trở nên trung hoà về ñiện D: Điện tích âm của tấm kẽm không ñổi

Câu 7: Phát biểu nào sau ñây là ñúng khi nói về hiện tượng quang ñiện ?

A: Là hiện tượng êlectron bứt ra khỏi bề mặt tấm kim loại khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào nó

B: Là hiện tượng êlectron bứt ra khỏi bề mặt tấm kim loại khi tấm kim loại bị nung nóng

C: Là hiện tượng êlectron bứt ra khỏi bề mặt tấm kim loại bị nhiễm ñiện do tiếp xúc với một vật nhiễm ñiện khác

D: Là hiện tượng electron bị bứt ra khỏi kim loại khi ñặt tấm kim loại vào trong một ñiện trường mạnh

Câu 8: Chọn câu ñúng Theo thuyết phôtôn của Anh-xtanh, thì năng lượng :

A: của mọi phôtôn ñều bằng nhau B: của một phôtôn bằng một lượng tử năng lượng

C: giảm dần khi phôtôn ra xa dần nguồn sáng D: của phôton không phụ thuộc vào bước sóng

Câu 9:Với ε1, ε2, ε3 lần lượt là năng lượng của phôtôn ứng với các bức xạ màu vàng, bức xạ tử ngoại và bức xạ hồng ngoại thì

A: ε3 > ε1 > ε2 B: ε2 > ε1 > ε3 C: ε1 > ε2 > ε3 D: ε2 > ε3 > ε1

Câu 10: Kim loại Kali (K) có giới hạn quang ñiện là 0,55 ( µm) Hiện tượng quang ñiện không xảy ra khi chiếu vào kim loại ñó bức xạ nằm trong vùng:

A: Ánh sáng màu tím B: Ánh sáng màu lam C: Hồng ngoại D: Tử ngoại

Câu 11: Nếu quan niệm ánh sáng chỉ có tính chất sóng thì không thể giải thích ñược hiện tượng nào dưới ñây?

Câu 12: Trong thí nghiệm Hécxơ, nếu chiếu ánh sáng tím vào lá nhôm tích ñiện âm ( giới hạn quang ñiện của nhôm nằm trong vùng tử ngoại) thì

C: Điện tích của tấm nhôm không thay ñổi D: Tấm nhôm tích ñiện dương

Câu 13: Chiếu bức xạ có tần số f ñến một tấm kim loại Ta kí hiệu

o o

c f

λ

= , λo là bước sóng giới hạn của kim loại Hiện tượng quang ñiện xảy ra khi :

A: f ≥ fo B: f < fo C: f ≥ 0 D: f ≤ fo

Câu 14: Trong các trường hợp sau ñây, êlectrôn nào ñược gọi là êlectrôn quang ñiện?

A: Êlectrôn trong dây dẫn ñiện

B: Êlectrôn chuyển từ tấm kim loại này sang tấm kim loại khác khi 2 tấm cọ xát

C: Êlectrôn bứt ra từ catốt của tế bào quang ñiện

D: Êlectrôn tạo ra trong chất bán dẫn n

Câu 15: Chùm tia bức xạ nào sau ñây gây ra hiện tượng quang ñiện cho hầu hết các kim loại?

Trang 4

110

Câu 16: Một chùm sáng ñơn sắc chiếu ñến một tấm kim loại gây ra hiện tượng quang ñiện Giữ cho cường ñộ ánh sáng không thay

ñổi, mối quan hệ giữa số êlectrôn phát ra trong một ñơn vị thời gian và thời gian chiếu sáng ñược biểu diễn bằng ñồ thị dạng nào?

A: Đường thẳng song song trục thời gian B: Đường thẳng ñi qua gốc tọa ñộ

Câu 17: Tìm phát biểu sai về các ñịnh luật quang ñiện?

A: Đối với mỗi kim loại dùng làm catốt có một bước sóng giới hạn nhất ñịnh gọi là giới hạn quang ñiện

B: Với ánh sáng kích thích thích hợp, cường ñộ dòng quang ñiện bão hòa tỉ lệ thuận với cường ñộ của chùm sáng kích thích

C: Hiện tượng quang ñiện chỉ xảy ra khi tần số của ánh sáng kích thích nhỏ hơn tần số giới hạn của kim loại

D: Động năng ban ñầu cực ñại của các êlectrôn quang ñiện không phụ thuộc vào cường ñộ của chùm sáng kích thích

mà chỉ phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng kích thích và bản chất của kim loại làm catốt

Câu 18: Một chùm sáng ñơn sắc tác dụng lên bề mặt một kim loại làm bứt các êlectrôn ra khỏi kim loại này Nếu tăng cường

ñộ chùm sáng ñó lên 3 lần thì

A: Động năng ban ñầu cực ñại của các êlectrôn quang ñiện tăng 3 lần

B: Động năng ban ñầu cực ñại của các êlectrôn quang ñiện tăng 9 lần

C: Công thoát của êlectrôn quang ñiện giảm 3 lần

D: Số lượng êlectrôn thoát ra khỏi tấm kim loại ñó mỗi giây tăng 3 lần

Câu 19: Giới hạn quang ñiện là

A: Bước sóng nhỏ nhất của ánh sáng kích thích ñể hiện tượng quang ñiện có thể xảy ra

B: Bước sóng dài nhất của ánh sáng kích thích ñể hiện tượng quang ñiện có thể xảy ra

C: Cường ñộ cực ñại của ánh sáng kích thích ñể hiện tượng quang ñiện có thể xảy ra

D: Cường ñộ cực tiểu của chùm ánh sáng kích thích ñể hiện tượng quang ñiện có thể xảy ra

Câu 20: Tìm phát biểu sai về các ñịnh luật quang ñiện?

A: Hiện tượng quang ñiện chỉ xảy ra khi ánh sáng kích thích chiếu vào kim loại có bước sóng nhỏ hơn hoặc bằng bước

sóng λ0 gọi là giới hạn quang ñiện của kim loại ñó: λ ≤ λ0

B: Các kim loại kiềm và một vài kim loại kiềm thổ, có giới hạn quang ñiện λ0 trong miền ánh sáng nhìn thấy

C: Các kim loại thường dùng có giới hạn quang ñiện trong miền hồng ngoại

D: Động năng ban ñầu cực ñại của êlectrôn phụ thuộc vào bản chất của kim loại dùng làm catốt

Câu 21: Phát biểu nào sau ñây là ñúng khi nói về cường ñộ dòng quang ñiện bão hòa?

A: Cường ñộ dòng quang ñiện bão hòa tỉ lệ nghịch với cường ñộ chùm sáng kích thích

B: Cường ñộ dòng quang ñiện bão hòa không phụ thuộc vào cường ñộ chùm sáng kích thích

C: Cường ñộ dòng quang ñiện bão hòa tỉ lệ thuận với cường ñộ chùm sáng kích thích

D: Cường ñộ dòng quang ñiện bão hòa tăng theo quy luật hàm số mũ với cường ñộ chùm sáng kích thích

Câu 22: Khi ñã có dòng quang ñiện chạy trong tế bào quang ñiện thì nhận ñịnh nào sau ñây là sai?

A: Một phần năng lượng của phôtôn dùng ñể thực hiện công thoát êlectrôn

B: Hiệu ñiện thế hãm luôn có giá trị âm

C: Cường ñộ dòng quang ñiện khi chưa bão hòa phụ thuộc vào hiệu ñiện thế giữa anốt và catốt?

D: Cường ñộ dòng quang ñiện bão hòa tỉ lệ nghịch với cường ñộ của chùm sáng kích thích

Câu 23: Động năng ban ñầu của các êlectrôn quang ñiện sẽ có giá trị cực ñại khi

A: Các êlectrôn quang ñiện là các êlectrôn nằm ngay trên bề mặt tinh thể kim loại

B: Các êlectrôn quang ñiện là các êlectrôn nằm sâu trong tinh thể kim loại

C: Các êlectrôn quang ñiện là các êlectrôn liên kết

D: Các êlectrôn quang ñiện là các êlectrôn tự do

Câu 24: Phát biểu nào sau ñây là không ñúng?

A: Động năng ban ñầu cực ñại của êlectron quang ñiện phụ thuộc vào bản chất của kim loại

B: Động năng ban ñầu cực ñại của êlectron quang ñiện phụ thuộc bước sóng của chùm ánh sáng kích thích

C: Động năng ban ñầu cực ñại của êlectron quang ñiện phụ thuộc tần số của chùm ánh sáng kích thích

D: Động năng ban ñầu cực ñại của êlectron quang ñiện phụ thuộc cường ñộ của chùm ánh sáng kích thích

Câu 25: Chọn câu ñúng

A: Khi tăng cường ñộ của chùm ánh sáng kích thích kên hai lần thì cường ñộ dòng quang ñiện tăng lên hai lần

B: Khi tăng bước sóng của chùm ánh sáng kích thích lên hai lần thì cường ñộ dòng quang ñiện tăng lên hai lần

C: Khi giảm bước sóng của chùm ánh sáng kích thích xuống hai lần thì cường ñộ dòng quang ñiện tăng lên hai lần

D: Khi ánh sáng kích thích gây ra ñược hiện tượng quang ñiện Nếu giảm bước sóng của chùm bức xạ thì ñộng năng ban

ñầu cực ñại của êlectron quang ñiện tăng lên

Câu 26: Theo quan ñiểm của thuyết lượng tử phát biểu nào sau ñây là không ñúng?

A: Chùm ánh sáng là một dòng hạt, mỗi hạt là một phôtôn mang năng lượng

B: Cường ñộ chùm sáng tỉ lệ thuận với số phôtôn trong chùm

C: Khi ánh sáng truyền ñi các phôtôn ánh sáng không ñổi, không phụ thuộc khoảng cách ñến nguồn sáng

Trang 5

111

D: Các phôtôn có năng lượng bằng nhau vì chúng lan truyền với vận tốc bằng nhau

Câu 27: Phát biểu nào sau ñây là không ñúng?

A: Động năng ban ñầu cực ñại của êlectron quang ñiện không phụ thuộc vào cường ñộ của chùm ánh sáng kích thích B: Động năng ban ñầu cực ñại của êlectron quang ñiện phụ thuộc vào bản chất kim loại dùng làm catôt

C: Động năng ban ñầu cực ñại của êlectron quang ñiện không phụ thuộc vào bước sóng của chùm ánh sáng kích thích D: Động năng ban ñầu cực ñại của êlectron quang ñiện phụ thuộc vào bước sóng của chùm ánh sáng kích thích

Câu 28: Chiếu một chùm bức xạ ñơn sắc vào một tấm kẽm có giới hạn quang ñiện 0,35µm Hiện tượng quang ñiện sẽ không xảy ra khi chùm bức xạ có bước sóng là

A: Hồng ngoại có công suất 100( )W B: Tử ngoại có công suất 0,1( )W

C: Bước sóng 0,64( µm) có công suất 20( )W D: Hồng ngoại có công suất 11( )W

Câu 34: Kim loại làm catốt của tế bào quang ñiện có công thoát A= 3,45(eV) Khi chiếu vào 4 bức xạ ñiện từ có

Câu 37: Chiếu một chùm ánh sáng ñơn sắc có bước sóng 400 (nm) vào catôt của một tế bào quang ñiện, ñược làm bằng Na

Giới hạn quang ñiện của Na là 0,50 µm Vận tốc ban ñầu cực ñại của êlectron quang ñiện là

Câu 38: Công thoát của kim loại Na là 2,48 (eV) Chiếu một chùm bức xạ có bước sóng 0,36( µm) vào tế bào quang ñiện

có catôt làm bằng Na Vận tốc ban ñầu cực ñại của êlectron quang ñiện là:

A: 5,84 105 (m s/ ) B: 6,24 105 (m s/ ) C: 5,84 106 (m s/ ) C: 6,24 106 (m s/ )

Câu 39: Công thoát của kim loại Na là 2,48 (eV) Chiếu một chùm bức xạ có bước sóng 0,36( µm)vào tế bào quang ñiện

Trang 6

Câu 41: Cường ñộ dòng quang ñiện bão hòa là I bh =0,32(mA) Lấy q=1,6.10−19( )C Biết rằng chỉ có 80% số

electron tách ra khỏi catot ñược chuyển ñộng về anot Số electron tách ra khỏi catot trong thời gian 20s là?

Câu 44: Chiếu một chùm photon có bước sóng λ vào tấm kim loại có giới hạn quang ñiện λ0 Hiện tượng quang ñiện xảy

ra Động năng ban ñầu cực ñại của các quang electron là 19( )

Câu 46: Lần lượt chiếu 2 ánh sáng có bước sóng λ1=0,54( µm)và λ2 =0,35( µm)vào một tấm kim loại làm catot của

một tế bào quang ñiện người ta thấy vận tốc ban ñầu cực ñại của các quang electron thoát ra từ catot ở trường hợp dùng bức xạ

này gấp ñôi bức xạ kia Công thoát electron của kim loại ñó là?

Câu 48: Khi chiếu lần lượt hai bức xạ ñiện từ có bước sóng λ µ1( m) và λ µ2( m) với λ2 =2λ1 vào một tấm kim loại thì

tỉ số ñộng năng ban ñầu cực ñại của quang electron bứt ra khỏi kim loại là 9 Giới hạn quang ñiện của kim loại là λ0 Mối

quan hệ giữa bước sóng λ µ1( m) và giới hạn quang ñiện λ0 là?

Câu 49: Chiếu ánh sáng có bước sóng λ=0,3( µm)vào catot của một tế bào quang ñiện, dòng quang ñiện bão hòa có giá

trị I bh =1,8(mA) Biết hiệu suất lượng tử của hiện tượng quang ñiện H =1 %( ) Công suất bức xạ mà catot nhận ñược là:

Trang 7

Câu 54: Chiếu một chùm sáng ñơn sắc có bước sóng λ=570 nm( )và có công suất P = 0,625( )W ñược chiếu vào catốt của một

tế bào quang ñiện Biết hiệu suất lượng tử H =90 %( ) Cho h=6,625.10−34(J s q ;) =1,6.10−19( )C ;

Câu 57: Người ta lần lượt chiếu hai bức xạ vào bề mặt một kim loại có công thoát 2(eV) Năng lượng phôtôn của hai bức

xạ này là 2,5(eV) và 3,5 (eV) tương ứng Tỉ số ñộng năng cực ñại của các êlectron quang ñiện trong hai lần chiếu là

Trang 8

+ W :d Là ñộng năng khi Electron về ñến Anot

+ W :d0 Là ñộng năng ban ñầu khi Electron giải phóng khỏi Katot

+ A d:Là công của lực ñiện tác dụng Electron

+ U AK:Là hiệu ñiện thế giữa Anot và Katot .U AK =U A−U K

+ U A: Điện thế tại Anot; U K:là ñiện thế tại Katot

+ q=1,6.10−19( )C :là ñiện tích của Electron

+ E V m( / ): là ñiện trường giữa Anot và Katot

+ + + + +

A Công thức xác ñịnh ñộng năng của Electron khi về ñến Anot Wd =Wd0+U AK.q

B Công thức xác ñịnh vận tốc của Electron khi về ñến Anot:

C Công thức xác ñịnh hiệu ñiện thế hãm ( hiệu ñiện thế ñể bắt ñầu triệt tiêu hoàn toàn dòng quang ñiện)

+ Hiệu ñiện thế hãm (U h) là giá trị của U AKñể triệt tiêu hoàn toàn dòng quang ñiện, tức là không có Electron về ñược Anot

D Công thức xác ñịnh ñiện thế cực ñại của Katot khi bị chiếu sáng

+ Katot ñạt ñiện thế cực ñại khi mọi Electron sinh ra sẽ ñược hút trở lại Katot.( Không về ñược Anot)

2 ĐƯỜNG ĐẶC TRƯNG VÔN - AMPE KẾ

+ Khi U AK≤U hUAK < Uh thì dòng quang ñiện bão hòa

bị triệt tiêu hoàn toàn ( I = 0) Sở dĩ như vậy là vì: electron

bị bật ra từ Katot, với tốc ñộ ban ñầu vomax và ñộng năng

ban ñầu Wdmax , ñã chịu tác dụng của lực ñiện trường

hướng về Katot ( do Uh gây ra) lực này ngăn không cho

eletron tới anot ñể gây ra dòng quang ñiện

+ Khi UAK = 0 vẫn có dòng quang ñiện vì, electron có vận

tốc ban ban ñầu tạo ra sự dịch chuyển có hướng của các

hạt mang ñiện ⇒ có dòng ñiện

+ Hiệu ñiện thế UAK tăng dần, làm cho dòng quang ñiện

tăng dần, nhưng khi tăng ñến giá trị U1 thì khi tăng

tiếp UAK cũng không làm cho dòng quang ñiện tăng thêm

( I = Ibh ) Giá trị I bh ñó gọi là dòng quang ñiện bão hòa

+ Đường số (1) và (2) thể hiện dòng quang ñiện của hai

ánh sáng khác nhau, có cùng bước sóng, nhưng cường ñộ

Trang 9

115

của chùm sáng tạo ra dòng quang ñiện (2) lớn hơn dòng

cường ñộ của chùm sáng tạo ra dòng quang ñiện (1)

3 BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH BÁN KÍNH QUĨ ĐẠO ELECTRON BAY TRONG TỪ TRƯỜNG ĐỀU

+ q:là ñộ lớn ñiện tích Electron + v : Là vận tốc Electron khi bay vào từ trường ñều

+ m:Là khối lượng của Electron; m e =9,1.10−31( )kg + B:Là ñộ lớn cảm ứng từ ( )T

+ R:là bán kính quĩ ñạo khi Electron bay trong từ trường ñều B

4 BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH BÁN KÍNH QUĨ ĐẠO VÙNG ELECTRON TỚI ANOT

0 2

.2

R v t

at d

0

22

h h

q U mv

Câu 1: Tìm phát biểu sai về thí nghiệm với tế bào quang ñiện?

A: Đường ñặc trưng vôn – ampe của tế bào quang ñiện cho thấy, khi UAK có giá trị còn nhỏ mà tăng thì dòng quang ñiện cũng tăng

B: Khi UAK ñạt ñến một giá trị nào ñó thì cường ñộ dòng quang ñiện ñạt ñến giá trị bão hòa Ibh

C: Giá trị cường ñộ dòng quang ñiện bão hòa tỉ lệ thuận với cường ñộ chùm sáng chiếu vào tế bào quang ñiện

D: Khi UAK ≤ 0 thì dòng quang ñiện triệt tiêu vì các êlectrôn quang ñiện khi ñó không về ñược anốt ñể tạo nên dòng quang ñiện

Câu 2: Tìm phát biểu sai về ñặc tuyến vôn – ampe của tế bào quang ñiện?

A: UAK bằng 0 ta vẫn có dòng quang ñiện I0 khác 0 Điều ñó chứng tỏ các êlectrôn bật ra từ kim loại làm catốt có một ñộng năng ban ñầu

B: UAK < Uh < 0 thì cường ñộ dòng quang ñiện bằng 0 chứng tỏ rằng ñiện áp ngược ñã ñủ mạnh ñể kéo mọi êlectrôn quang ñiện trở lại catốt dù chúng có ñộng năng ban ñầu

C: Khi UAK ñủ lớn (UAK > U1) dòng quang ñiện ñạt bão hòa Giá trị cường ñộ dòng quang ñiện bão hòa chỉ phụ thuộc vào tần số của bức xạ chiếu ñến mà không phụ thuộc vào cường ñộ chùm sáng mạnh hay yếu

D: Thực nghiệm chứng tỏ rằng giá trị cường ñộ dòng quang ñiện bão hòa tỉ lệ thuận với cường ñộ chùm ánh sáng chiếu

vào tế bào quang ñiện

Câu 3: Khi chiếu ánh sáng có bước sóng λ < λ0 vào catốt của một tế bào quang ñiện thì dòng quang ñiện bằng không khi UAK =

Uh < 0 Nếu chiếu ánh sáng có bước sóng λ' < λ vào catốt trên, ñể cường ñộ dòng quang ñiện vẫn bằng không thì ñộ lớn của hiệu ñiện thế hãm Uh phải

Câu 4: Hiệu ñiện thế hãm

A: Phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng kích thích và bản chất của kim loại dùng làm catốt

B: Phụ thuộc vào cường ñộ của chùm sáng kích thích

C: Tỉ lệ với cường ñộ của chùm sáng kích thích

D: Phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng kích thích

Câu 5: Kết luận nào sau ñây là sai khi dòng quang ñiện bão hòa xuất hiện?

A: Tất cả các êlectrôn bứt ra trong mỗi giây ñều chạy hết về anốt

Trang 10

116

B: Không có êlectrôn nào bứt ra quay trở về catốt

C: Có sự cân bằng giữa số êlectrôn bay ra khỏi catốt với số êlectrôn bị hút trở lại catốt

D: Ngay cả các êlectrôn có vận tốc ban ñầu rất nhỏ cũng bị kéo về anốt

Câu 6: Cường ñộ dòng quang ñiện sẽ biến ñổi như thế nào khi tăng dần hiệu ñiện thế giữa anốt và catốt?

A: Cường ñộ dòng quang ñiện tăng dần

B: Cường ñộ dòng quang ñiện giảm dần

C: Cường ñộ dòng quang ñiện tăng dần và khi UAK vượt qua một giá trị tới hạn nào ñó thì dòng quang ñiện giữ giá trị

không ñổi

D: Cường ñộ dòng quang ñiện biến thiên theo quy luật sin hay cosin theo thời gian

Câu 7:Khi hiện tượng quang ñiện xảy ra, nếu giữ nguyên bước sóng ánh sáng kích thích và tăng cường ñộ chùm ánh sáng kích

thích thì

A: ñộng năng ban ñầu cực ñại của các êlectrôn tăng lên

B: cường ñộ dòng quang ñiện bão hòa tăng lên

C: hiệu ñiện thế hãm tăng lên

D: các quang êlectrôn ñến anốt với vận tốc lớn hơn

Câu 8: Chọn câu sai khi nói ñến những kết quả rút ra từ thí nghiệm với tế bào quang ñiện?

A: Hiệu ñiện thế giữa anốt và catốt của tế bào quang ñiện thường có dấu âm khi dòng quang ñiện triệt tiêu

B: Dòng quang ñiện vẫn tồn tại ngay cả khi hiệu ñiện thế giữa anốt và catốt của tế bào quang ñiện có giá trị bằng không

C: Cường ñộ dòng quang ñiện bão hòa không phụ thuộc vào cường ñộ chùm sáng kích thích

D: Giá trị của hiệu ñiện thế hãm phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng kích thích

Câu 9: Chiếu vào catôt của một tế bào quang ñiện một chùm bức xạ ñơn sắc có bước sóng 0,330µm Để triệt tiêu dòng quang

ñiện cần một hiệu ñiện thế hãm có giá trị tuyệt ñối là 1,38V Công thoát của kim loại dùng làm catôt là

Câu 10: Chiếu một chùm bức xạ ñơn sắc có bước sóng 0,20( µm)vào một qủa cầu bằng ñồng, ñặt cô lập về ñiện Giới hạn

quang ñiện của ñồng là 0,30( µm) Điện thế cực ñại mà quả cầu ñạt ñược so với ñất là:

A: 1,34 ( )V B: 2,07 ( )V C: 3,12 ( )V D:4,26 ( )V

Câu 11: Chiếu một chùm bức xạ có bước sóng λ = 0,18( µm) Vào catôt của một tế bào quang ñiện Giới hạn quang ñiện

của kim loại dùng làm catôt là λ0 = 0,3( µm) Hiệu ñiện thế hãm ñể triệt tiêu dòng quang ñiện là

A: Uh = -1,85 ( )V B: Uh = -2,76 ( )V C: Uh = -3,20 ( )V D: Uh = -4,25 ( )V

Câu 12: Chiếu một chùm bức xạ ñơn sắc có bước sóng 0,276( µm) vào catôt của một tế bào quang ñiện thì hiệu ñiện hãm

có giá trị tuyệt ñối bằng 2 ( )V Công thoát của kim loại dùng làm catôt là:

Câu 13: Chiếu một chùm bức xạ ñơn sắc vào catốt của tế bào quang ñiện ñể triệt tiêu dòng quang ñiện thì hiệu ñiện thế hãm

có giá trị tuyệt ñối là 1,9( )V Vận tốc ban ñầu cực ñại của quang êlectron là bao nhiêu?

Câu 14: Kim loại dùng làm catôt của một tế bào quang ñiện có công thoát là 2,2 (eV) Chiếu vào catôt bức xạ ñiện từ có bước

sóng λ Để triệt tiêu dòng quang ñiện cần ñặt một hiệu ñiện thế hãm U h =U AK= −0, 4( )V Tần số của bức xạ ñiện từ là

A: f =3,75.1014(Hz) B: f =4,58.1014(Hz) C: f =5,83.1014(Hz) D: f =6, 28.1014(Hz)

Câu 15: Chiếu một bức xạ có bước sóng λ = 0,4( µm) vào catot của một tế bao quang ñiện Cho công thoát electron của

catot là A = 2(eV) Đặt giữa anot và catot hiệu ñiện thế UAK = 5( )V Động năng cực ñại của các electron quang ñiện khi nó

ñến anot là?

Câu 16: Chiếu ánh sáng có bước sóng λ = 0,4( µm) vào catot của một tế bào quang ñiện làm bằng kim loại có công thoát

A = 2,48(eV) Nếu hiệu ñiện thế giữa anot và catot là UAK = 4( )V thì ñộng năng lớn nhất của quang electron khi ñập vào

anot là:

Trang 11

Câu 23: Công thoát của êlectron ra khỏi bề mặt catôt của một tế bào quang ñiện là 2(eV) Năng lượng của photon chiếu tới

là 6(eV) Hiệu ñiện thế hãm cần ñặt vào tế bào quang ñiện là bao nhiêu ñể có thể làm triệt tiêu dòng quang ñiện

Câu 24: Trong thí nghiệm ñối với một tế bào quang ñiện, kim loại dùng làm Catốt có bước sóng giới hạn là λO Khi chiếu lần lượt các bức xạ có bước sóng λ1<λ2 <λ3<λ0 ño ñược hiệu ñiện thế hãm tương ứng là U h1, U h2 và U h3 Nếu chiếu ñồng thời cả ba bức xạ nói trên thì hiệu ñiện thế hãm của tế bào quang ñiện là:

Câu 25: Một quang electron vừa bứt ra khỏi tấm kim loại cho bay vào từ trường ñều theo phương vuông góc với các ñường cảm ứng từ Biết tốc ñộ ban ñầu của quang electron là v=4,1.105(m s/ )và từ trường B=10−4( )T Tìm bán kính quỹ ñạo của quang electron ñó Cho m e=9,1.10−31( )kg ; q=1,6.10−19( )C

C: Bước sóng khác nhau và cường ñộ sáng bằng nhau

D: Bước sóng giống nhau và cường ñộ sáng bằng nhau

Trang 12

118

cường ñộ ñiện trường có ñộ lớn E=1500(V m/ )thì quãng ñường tối ña electron ñi ñược là:

Câu 28: Chiếu ánh sáng ñơn sắc có bước sóng λvào catôt của tế bào quang ñiện có công thoát A, ñường ñặc trưng

Vôn-Ampe thu ñược ñi qua gốc toạ ñộ Nếu chiếu bức xạ có bước sóng λ/2 thì ñộng năng ban ñầu cực ñại của các quang electron

là:

Câu 29: Người ta chiếu ánh sáng có bước sóng 3500( )0

A lên mặt một tấm kim loại Các electron bứt ra với ñộng năng ban ñầu cực ñại sẽ chuyển ñộng theo quỹ ñạo tròn bán kính 9,1(cm) trong một từ trường ñều có B=1,5.10−5( )T Công thoát

của kim loại có giá trị là bao nhiêu? Biết khối lượng của electron là m e =9,1.10−31( )kg

Câu 30: Một ñiện cực phẳng bằng nhôm ñược chiếu bởi bức xạ có bước sóng λ=83nm Hỏi quang electron có thể rời xa

bề mặt nhôm một khoảng tối ña bằng bao nhiêu, nếu ngoài ñiện cực có một ñiện trường cản E=7,5(V cm/ ) Biết giới hạn

quang ñiện của nhôm làλ0 =332nm

A l 1,5mm≈ B l 0,15mm≈ C l 15mm≈ D l 5,1mm≈

Câu 31: Chiếu bức xạ có tần số f1 vào quả cầu cô lập về ñiện thì xảy ra hiện tượng quan ñiện với ñiện thế cực ñại của quả

cầu là V1 và ñộng năng ban ñầu cực ñại của elec tron quang ñiện ñúng bằng một nửa công thoát của kim loại Chiếu quả cầu

bức xạ có tần số f2 = f1+ f vào quả cầu kim loại ñó thì hiệu ñiện thế cực ñại của quả cầu là 5V1 Hỏi nếu chiếu riêng bức xạ

tần số f vào quả cầu kim loại trên ( ñang trung hòa về ñiện ) thì ñiện thế cực ñại của quả cầu là:

Câu 32: Catốt của tế bào quang ñiện chân không là một tấm kim loại phẳng có giới hạn quang ñiện là 0

0 3600A

vào catốt ánh sáng có bước sóng λ=0,33 mµ Anốt cũng là tấm lim loại phẳng cách catốt 1cm Giữa chúng có một hiệu

ñiệnthế 18,2( )V Tìm bán kính lớn nhất trên bề mặt anốt có quang electron ñập tới

A R = 2.62 (mm) B R = 2.62 (cm) C R = 6,62 (cm) D R = 26,2 (cm)

Câu 33: Kim loại dùng làm catốt của một tế bào quang ñiện có công thoát A = 2,2(eV) Chiếu vào catốt một bức xạ có

bước sóng λ Muốn triệt tiêu dòng quang ñiện, người ta phải ñặt vào anốt và catốt một hiệu ñiện thế hãm có ñộ lớn U h=

0,4( )V Bước sóng λ của bức xạ có thể nhận giá trị nào sau ñây?

Câu 34: Một êlectron có vận tốc v không ñổi bay vào một từ trường ñều có cảm ứng từ B Khi v

vuông góc với B

thì quỹ ñạo của êlectron là một ñường tròn bán kính r Gọi e và m lần lượt là ñộ lớn ñiện tích và khối lượng của êlectron, thì tỉ số e/m

là

Câu 35: Khi chiếu bức xạ có bước sóng λ1 = 0,2(µm) vào một tấm kim loại cô lập, thì thấy quang electron có vận tốc ban ñầu

cực ñại là 0,7.106(m/s) Nếu chiếu bức xạ có bước sóng λ2 thì ñiện thế cực ñại của tấm kim loại là 3(V) Bước sóng λ2 là:

Câu 36: Chiếu lần lượt hai bức xạ λ1=0,555( µm)và λ2 =0,377( µm) vào catốt của một tế bào quang ñiện thì thấy xảy ra

hiện tượng quang ñiện và dòng quang ñiện triệt tiêu khi hiệu ñiện thế hãm có ñộ lớn gấp 4 lần nhau Hiệu ñiện thế hãm ñối với bức xạ

2

λ là

A: 1,340( )V B: 0,352( )V C: 3,520( )V D: - 1,410( )V

Câu 37: Chiếu bức xạ có bước sóng λ = 0,4( µm) vào catot của một tế bào quang ñiện Công thoát electron của kim loại

làm catot là A = 2(eV) Cho h=6,625.10−34(J s )và c=3.108(m s/ ); 1eV =1,6.10−19( )J Giá trị ñiện áp ñặt

vào hai ñầu anot và catot ñể triệt tiêu dòng quang ñiện là

Trang 13

119

A: UAK ≤ - 1,1( )V B: UAK ≤ - 1,2( )V C: UAK ≤ - 1,4( )V D: UAK ≤ 1,5( )V

Câu 38: Chiếu bức xạ cĩ bươc sĩng λ = 0,546( µm) lên một tấm kim loại cĩ giới hạn quang điện λ0 Dùng màn chắn tách

ra một chùm hẹp các electron quang điện và cho chúng bay vào từ trường đều theo hướng vuơng gĩc với các đường cảm ứng

từ cĩ B=10−4( )T Biết bán kính cực đại của quỹ đạo các electron là R = 23,32(cm) Giới hạn quang điện là:

NGUỒN PHÁT + Nhân tạo: Do máy X – quang phát ra ( Mơ hình đơn giản là ống Cu – lit –gio)

(Bằng cách cho tia catot đập vào các miếng kim loại cĩ nguyên tử lượng lớn) + Trong tự nhiên: Phát ra từ các vụ va chạm của các ngơi sao, hoặc do các Quaza phát ra

TÁC DỤNG

+ Khả năng năng đâm xuyên cao + Làm đen kính ảnh

+ Làm phát quang một số chất + Gây ra hiện tượng quang điện ngồi ở hầu hết tất cả các kim loại + Làm i ơn hĩa khơng khí

+ Tác dụng sinh lý, hủy diệt tế bào

ỨNG DỤNG

+ Chuẩn đốn hình ảnh trong y học + Phát hiện khuyết tật trong các sản phẩm đúc + Kiểm tra hành lý trong lĩnh vực hàng khơng + Nghiên cứu thành phần cấu trúc vật rắn

P

ε ε

+ U AK là hiệu điện thế giữa anot và catot của máy ( )V

+ m là khối lượng electron; m e=9,1.10−31( )kg

+ V0 là vận tốc cực đại của các elec tron (e) khi đập vào đối catot (m s/ )+ h là hằng số Plank; h=6,625.10−34(J s )

+ f max là tần số lớn nhất của bức xạ phát ra (Hz)+ λmin là bước sĩng nhỏ nhất của bức xạ ( )m

+ Ilà cường độ dịng điện chạy qua ống ( )A

+ Hlà hiệu suất máy Xquang ( Thơng thường khoảng từ 1%→5%) + P t:là cơng suất tỏa nhiệt của máy Xquang

Định dạng
Số trang	26
Dung lượng	864,76 KB