Lý thuyết và bài tập phần lượng tử ánh sáng

Hiện tượng quang điện *Công thức Anhxtanh 2 0 ax2 M mv hc l = là công thoát của kim loại dùng làm catốt; λ0 là giới hạn quang điện của kim loại dùng làm catốt v0Max là vận tốc ban đầ

CHƯƠNG VII: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG

1 Năng lượng một lượng tử ánh sáng (hạt phôtôn)

= = = Trong đó h = 6,625.10-34 Js là hằng số Plăng c = 3.108m/s là vận tốc ánh sáng trong chân

không.; f, λ là tần số, bước sóng của ánh sáng (của bức xạ).; m là khối lượng của phôtôn

2 Tia Rơnghen (tia X)

Bước sóng nhỏ nhất của tia Rơnghen

đ

Min

hc E

đ

mv mv

E = = e U + là động năng của electron khi đập vào đối catốt (đối âm cực)

U là hiệu điện thế giữa anốt và catốt; v là vận tốc electron khi đập vào đối catốt

v0 là vận tốc của electron khi rời catốt (thường v0 = 0); m = 9,1.10-31 kg là khối lượng electron

3 Hiện tượng quang điện

*Công thức Anhxtanh

2

0 ax2

M

mv hc

l

= là công thoát của kim loại dùng làm catốt; λ0 là giới hạn quang điện của kim loại dùng làm catốt

v0Max là vận tốc ban đầu của electron quang điện khi thoát khỏi catốt; f, λ là tần số, bước sóng của ánh sáng kích thích

* Để dòng quang điện triệt tiêu thì UAK≤ Uh (Uh < 0), Uh gọi là hiệu điện thế hãm

2

0 ax2

M h

mv

Lưu ý: Trong một số bài toán người ta lấy Uh > 0 thì đó là độ lớn

* Xét vật cô lập về điện, có điện thế cực đại VMax và khoảng cách cực đại dMax mà electron chuyển động trong điện trường cản

có cường độ E được tính theo công thức:

2

1 2

= Với n và n0 là số electron quang điện bứt khỏi catốt và số phôtôn đập vào catốt trong cùng một khoảng thời gian t

Công suất của nguồn bức xạ: n0 n hf0 n hc0

r ur

Lưu ý: Hiện tượng quang điện xảy ra khi được chiếu đồng thời nhiều bức xạ thì khi tính các đại lượng: Vận tốc ban đầu cực đại

v0Max, hiệu điện thế hãm Uh, điện thế cực đại VMax, … đều được tính ứng với

bức xạ có λMin (hoặc fMax)

4 Tiên đề Bo - Quang phổ nguyên tử Hiđrô

mn m n mn

Với r0 =5,3.10-11m là bán kính Bo (ở quỹ đạo K)

* Năng lượng electron trong nguyên tử hiđrô:

* 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

- 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

c = 3.108m/s là vận tốc ánh sáng trong chân không f, λ là tần số, bước sóng của ánh sáng (của bức xạ)

m là khối lượng của photon

*Công thức Anhxtanh:

2

0 ax2

M

mv hc

= là công thoát của kim loại dùng làm catốt

λ0 là giới hạn quang điện của kim loại dùng làm catốt; v0Max là vận tốc ban đầu của electron quang điện khi thoát khỏi catốt;

Laiman K

M N O

L P

*Hiệu điện thế hãm:U h

1

max 0 0 0

2 max 0

2

hc mv

hc hc

λ

λ λ

λ

Dạng 2:Cho công suất của nguồn bức xạ là P.Tính số Photon đập vào Katot sau khoảng thời gian t

Công suất của nguồn bức xạ: W n0 n hf0 n hc0

Năng lượng của chùm photon rọi vào Katot sau khoảng thời gian t:W = P.t

Năng lượng của một photon:ε h f hc

λ

Năng lượng của n p photon:W = np ε

PP: Điện lượng chuyển từ :

.

N e q

Lưu ý: Gọi n e ’ là số e quang điện bật ra ở Katot (n'e > n)

Nếu đề không cho rõ % e quang điện bật ra về được Anot thì lúc đó ta cho n e ’ = n e

Dạng 4: Tính hiệu suất lượng tử của tế bào quang điện.

PP: Hiệu suất lượng tử của tế bào quang điện là đại lượng được tính bằng tỉ số giữa số e quang điện bật ra khỏi Katot với số photon đập vào Katot.

* Hiệu suất của hiện tượng quang điện (hiệu suất lượng tử)

.100%

e p

n n

.

1

⇒ = = = < * Hiệu suất lượng tử (hiệu suất quang điện)

Với n e và n p là số electron quang điện bứt khỏi catốt và số phôtôn đập vào catốt trong cùng một khoảng thời gian t.

Dạng 5: Tính giới hạn quang điện và vận tốc cực đại ban đầu của e quang điện khi bật ra khỏi Katot

PP: Giới hạn quang điện:

A

hc hc

0

λ

λ Với A công thoát (J hoặc eV) (1eV = J)

0

2

e U = W = mv ; Với Uh hiệu điện thế hãm:

U e m

W

λ

2

2

2 0max

max

0

Để dòng quang điện triệt tiêu thì U AK≤ U h (U h < 0), U h gọi là hiệu điện thế hãm

Lưu ý: Trong một số bài toán người ta lấy U h > 0 thì đó là độ lớn.

PP:Với U AK là hiệu điện thế giữa anốt và catốt, v là vận tốc cực đại của electron khi đập vào anốt,

v 0 = v 0Max là vận tốc ban đầu cực đại của electron khi rời catốt thì theo định lí động năng:

PP: Khi chiếu ánh sáng kích thích vao bề mặt KL thì e quang điện bị bật ra, tấm KL mất điện tử (-) nên tích điện (+) và

có điện thế là V Điện trường do điện thế V gây ra sinh ra 1 công cản AC = eV ngăn cản sự bứt ra của các e tiếp theo Nhưng ban đầu AC < W0 axm nên e quang điện vẫn bị bứt ra Điện tích (+) của tấm KL tăng dần, điện thế V tăng dần Khi

Lưu ý: Hiện tượng quang điện xảy ra khi được chiếu đồng thời nhiều bức xạ thì khi tính các đại lượng: Vận tốc ban

đầu cực đại v0Max, hiệu điện thế hãm Uh, điện thế cực đại VMax, … đều được tính ứng với bức xạ có λMin (hoặc fMax)

*Trường hợp tổng quát: (Xét electron vừa rời khỏi catốt thì v = v0): ¶

, = ( ,B) sin

+ bước xoắn 2 .

.

t

m v h

e B

π

= Với v B ur urt

P

Chú ý:Các electron quang điện bật ra khỏi bề mặt kim loại dưới tác động của các phôtôn có vận tốc đầu v uur0

theo mọi phương

*Khi electron đập vào đối âm cực thì phần lớn năng lượng của nó biến thành nhiệt làm nóng đối âm cực,phần còn lại tạo ra

năng lượng của tia X.Để tìm nhiệt lượng tỏa ra tại đối âm cực thì ta áp dụng định luật bảo toàn năng lượng ,ta có:

Trong đó

2 2

0 đ

mv mv

W = = e U + là động năng của electron khi đập vào đối catốt (đối âm cực)

UAK là hiệu điện thế giữa anốt và catốt

v là vận tốc electron khi đập vào đối catốt

v0 là vận tốc của electron khi rời catốt (thường v0 = 0)

*Xác đinh hằng số Planck khi biết U1 , U2 , λ1,λ2

2 1 2

) (

2 1 2

1

2

1

2 2

2 1 2

1

1 2 2

2

2 1 2

1 2

2 0

2

2 1 0

mv hc

hc

mv hc

=

+

=

λ λ

λ

λ λ

λ λ

λ

λ

λ

2 1

2 2

2 1

1 2) (

) (

2

λ λ

λ λ

v v

hc m

Dạng 12: Mẫu nguyên tử Bohr- Quang phổ vạch của hiđrô

a)Hai giả thuyết (tiên đề) Bohr:

* Tiên đề 1: (về các trạng thái dừng): Nguyên tử chỉ tồn tại trong những trạng thái có năng lượng hoàn toàn xác định gọi là trạng thái dừng Trong các trạng thái dừng, nguyên tử không bức xạ.

* Tiên đề II: (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 (với Em > En) thì nguyên tử phát ra 1 phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu: Em – En

(fmn: tần số ánh sáng ứng với phôtôn đó)

+ Nếu nguyên 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 cao hån

Tên quỹ đạo: K, L; M; N; O; P với ro = 5,3.10-11m: bán kính Bohr

c)* Quang phổ vạch của 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

7

- Dóy Pasen: Nằm trong vựng hồng ngoại.Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bờn ngoài về quỹ đạo M

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

* Bỏn kớnh quỹ đạo dừng thứ n của electron trong nguyờn tử hiđrụ:

rn = n2r0 Với r0 =5,3.10-11m là bỏn kớnh Bo (ở quỹ đạo K)

* Năng lượng electron trong nguyờn tử hiđrụ:

Bài 5 Chiếu bức xạ có bớc sóng 0,405 μm vào bề mặt catôt của tế bào quang điện ta đợc một dòng quang điện bão hoà có cờng độ i Có thể

làm triệt tiêu dòng điện này bằng hiệu điện thế hãm Uh= 1,26 V

a Tìm vận tốc cực đại của e quang điện (66.10 6 m/s)

b Tìm công thoát của e đối với kim loại làm catốt? (1,8 eV)

c Giả sử mỗi photon đập vào catôt bứt ra một e, ta đo đợc i =49 mA Tính số photon đập vào catôt mỗi giây và suy ra công suất củanguồn bức xạ ( coi toàn bộ công suất dùng để chiếu sáng catôt)(3,06.10 17 phôton/s, 0,15 W)

Bài 6 Xác định tần số ánh sáng cần thiết để bứt đợc e ra khỏi kim loại nào đó, biết rằng tần số giới hạn với kim loại đó là f0 = 6.1014 Hz vàsau khi thoát ra các e này bị hãm lại hoàn toàn bởi hiệu điện thế 3 V (13,2.10 14 Hz)

Bài 7 Trong chân không ánh sáng vàng có bớc sóng 6000A0 Chiết suất của thuỷ tinh với ánh sáng này là 1,571

a Tính tần số và bớc sóng của ánh sáng vàng trong thuỷ tinh

b Nếu dùng ánh sáng vàng nói trên để chiếu vào một bản kim loại có công thoát A = 0,8 eV thì hiệu điện thế hãm dòng quang

điện là bao nhiêu?( 1,27 V)

c Tính giới hạn quang điện trong chân không của kim loại trên (1,553.10 -6 m)

Bài 8 Chiếu một ánh sáng có bớc sóng λ =0,489 μm lên Kali dùng làm catôt của một tế bào quang điện

a Biết Uh = 0,39 V Tính công thoát và giới hạn quang điện của K ( 578 nm)

b Biết cờng độ dòng điện bão hoà i = 5 mA và công suất của ánh sáng chiếu tới là P = 1,250 W Tính hiệu suất lợng tử của hiệuứng quang điện trên? (1%)

Bài 9 Tính;

a Hiệu điện thế tối thiểu để một ống tia X sản xuất đợc tia X có bớc sóng 0,05 nm? (24,8 kV)

b Bớc sóng ngắn nhất của tia X sản xuất đợc khi hiệu điện thế là 2.106 V? ( 0,62 pm)

Bài 10 Catôt của một tế bào quang điện đợc phủ một lớp Xêdi có công thoát e là 1,90 eV Catôt đợc chiếu sáng bằng bức xạ đơn sắc có λ =

0,56 μm Tách ra một chùm hẹp các e quang điện và hớng chúng vào một từ trờng đều có B  ⊥ v omax của e Xác định bán kính cực đại củaquỹ đạo e trong từ trờng Cho B = 6,1.10-5 T Muốn tăng bán kính quỹ đạo của e thì ta có thể dùng những cách nào? ( 3,06 cm)

Bài 11 Chiếu lần lợt các bức xạ f1 = 2,2.1015 Hz và f2 = 2,538.1015 Hz vào catot của tế bào quang điện thì các quang e bắn ra đều bị giữ lạibởi hiệu điện thế hãm tơng ứng U1 = 6,6 V và U2 = 8 V

a Tính hằng số Plăng và giới hạn quang điện của kim loại (0,495 μm)

b Chiếu đồng thời 2 bức xạ λ1 = 0,400 μm và λ2 = 0,560 μm vào kim loại trên thì hiện tợng quang điện có xảy ra không? Tính hiệu

điện thế hãm của chúng? ( 0,593 V)

Bài 12 Trong một ống tia X, cờng độ dòng điện qua ống là 0,8 mA và hiệu điện thế giữa anot và K của ống là 1,2 kV.

a Tìm số e đập vào đối catôt mỗi giây và vận tốc của e khi đến đối catot

b Tìm bớc sóng nhỏ nhất của tia X mà ống có thể phát ra?

c Đối catot là một bản bạch kim có diện tích 1 cm2 và dày 2 mm Giả sử toàn bộ động năng đập

vào đối catot dùng để đốt nóng bản platin đó Hỏi sau bao lâu nhiệt độ của bản tăng thêm đợc 10000 C Cho khối lợng riêng của Platin là D =21.103 kg/m3, nhiệt dung riêng c = 0,12 kJ/kgK ( 525 s)

Bài 13 Một điện cực phẳng bằng nhôm đợc rọi bằng bức xạ tử ngoại có bớc sóng λ = 83 nm

a e quang điện có thể rời xa bề mặt điện cực một đoạn tối đa bằng bao nhiêu nếu điện trờng đều

cản lại chuyển động của e có độ lớn E = 7,5 V/cm? Cho giới hạn quang điện của nhôm là 332 nm (1,5 cm)

b Nếu không có điện trờng hãm và điện cực đợc nối đất qua điện trở R = 1 MΩ thì dòng điện

cực đại qua điện trở (đạt đợc khi cờng độ chùm sáng đủ mạnh) là bao nhiêu? (11μA)

Bài 14 Chiếu lần lợt các bức xạ có tần số f, 2f, 3f vào catot của tế bào quang điện thì vận tốc ban đầu cực đại của các e quang điện lần lợt là

v, 2v, kv Xác định giá trị của k? ( 7)

Bài 15 Chieỏu laàn lửụùt hai bửực xaù coự bửụực soựng λ1 = 0.25àm vaứ λ2 = 0,30àm vaứo kim loaùi thỡ vaọn toỏc ban ủaàu cửùc ủaùi cuỷa e quang ủieọnlaàn lửụùt laứ v01 = 7,35.105m/s vaứ v02 = 5.105m/s

a/ Tỡm khoỏi lửụùng cuỷa electron

b/ Xaực ủũnh giụựi haùn quang ủieọn cuỷa kim loaùi ủoự

c/ Chieỏu bửực xaù coự bửụực soựng λ' vaứo taỏm kim loaùi noựi treõn ủửụùc coõ laọp veà ủieọn thỡ hieọu ủieọn theỏ

cửùc ủaùi cuỷa taỏm kim loaùi laứ 3V Tỡm λ'

Bài 16 Kim loaùi laứm catoõt cuỷa teỏ baứo quang ủieọn coự coõng thoaựt A = 2,27 eV.

a/ Tớnh giụựi haùn quang ủieọn.( λ0 = 0,547 àm)

b/ Khi chieỏu vaứo catoõt hai bửực xaù ủieọn tửứ coự bửụực soựng λ1 = 0,489 àm vaứ λ2 =0,669 àm thỡ bửực xaù

naứo gaõy ra hieọn tửụùng quang ủieọn ? Tớnh vaọn toỏc ban ủaàu cửùc ủaùi cuỷa e quang ủieọn (v 0max=0,308.10 6 m/s)

Bài 17 Kim loaùi laứm catoõt cuỷa teỏ baứo quang ủieọn coự giụựi haùn quang ủieọn laứ λ0

a/Laàn lửụùt chieỏu vaứo teỏ baứo quang ủieọn bửực xaù coự bửụực soựng 0,35àm vaứ 0,54àm thỡ vaọn toỏc ban ủaàu cửùc ủaùi cuỷa e baộn ra khaựcnhau 2 laàn Tỡm λ0

b/Chieỏu aựnh saựng nhỡn thaỏy coự bửụực soựng tửứ 0,39àm ủeỏn 0,76àm thỡ hieọu ủieọn theỏ haừm laứ bao nhieõu ủeồ cửụứng ủoọ doứng quang ủieọnbaống khoõng

Bài 18 Chieỏu laàn lửụùt hai bửực xaù coự bửụực soựng 0,25àm vaứ 0,30àm vaứo kim loaùi thỡ vaọn toỏc ban ủaàu cửùc

ủaùi cuỷa e quang ủieọn laàn lửụùt laứ 7,31.105m/s vaứ 4,93.105m/s Tỡm khoỏi lửụùng cuỷa electron vaứ giụựi haùn

quang ủieọn cuỷa kim loaùi ủoự (0,36àm)

Bài 19 Catoõt cuỷa moọt teỏ baứo quang ủieọn laứm baống Xeõủi laứ kim loaùi coự coõng thoaựt eõlectroõn A = 2eV,

ủửụùc chieỏu bụỷi bửực xaù coự bửụực soựng 0,3975àm

a/ Tớnh ủoọng naờng ban ủaàu cửùc ủaùi cuỷa e quang ủieọn vaứ hieọu ủieọn theỏ haừm UAK ủuỷ haừm doứng quang ủieọn (1,8.10−19 J ; −1,125 V)

b/ Cho cửụứng ủoọ doứng ủieọn baừo hoứa I0 = 2àA vaứ hieọu suaỏt quang ủieọn H = 0,5% Tớnh soỏ phoõtoõn tụựi catoõt trong moói giaõy

(2,5.10 15 phoõtoõn/s)

Bài 20 Khi chieỏu bửực xaù ủieọn tửứ coự bửụực soựng λ = 0,4àm vaứo teỏ baứo quang ủieọn thỡ hieọu ủieọn theỏ haừm laứ UAK = −1V

a/ Tỡm coõng thoaựt cuỷa eõlectroõn bửựt khoỷi catoõt.( 1,6 eV)

b/ Tỡm cửụứng ủoọ doứng ủieọn baừo hoứa, bieỏt hieọu suaỏt quang ủieọn H = 20% vaứ coõng suaỏt cuỷa chuứm bửực xaù chieỏu tụựi catoõt laứ 2W

Bài 22 Khi chieỏu bửực xaù ủieọn tửứ coự bửụực soựng λ = 0,1854àm vaứo teỏ baứo quang ủieọn thỡ hieọu ủieọn theỏ haừm laứ UAK = − 2V

a/ Xaực ủũnh giụựi haùn quang ủieọn cuỷa kim loaùi laứm catoõt.( 0,2643àm)

b/ Neỏu chieỏu vaứo catoõt cuỷa teỏ baứo quang ủieọn ủoự bửực xaù coự bửụực soựng λ' = 2λ vaứ vaón duy trỡ hieọu ủieọn theỏ UAK= −2V thỡ ủoọng

naờng cửùc ủaùi cuỷa caực quang e khi bay ủeỏn anoõt laứ bao nhieõu? (1,072.10−18 J)

Bài 23 Catoõt cuỷa teỏ baứo quang ủieọn baống kim loùai coự coõng thoaựt cuỷa e laứ 2,07eV Chieỏu aựnh saựng traộng coự λ tửứ 0,38 àm ủeỏn 0,76àmvaứo catoõt

a/ Chuứm aựnh saựng treõn coự gaõy ra hieọn tửụùng quang ủieọn khoõng?

b/ Tỡm vaọn toỏc cửùc ủaùi cuỷa e vaứ vaọn toỏc cuỷa e ủeỏn anoõt khi UAK = 1V vaứ khi UAK = − 1V

ẹaựp soỏ : a λ = 0,6àm neõn coự hieọn tửụùng quang ủieọn

b v0max = 0,58.106m/s Khi UAK = 1V : v = 0,83.106m/s Khi UAK = − 1V caực e khoõng ủeỏn ủửụùc anoõt

Bài 24 Roùi bửực xaù λ = 0,4àm vaứo catoõt teỏ baứo quang ủieọn, e thoựat ra coự v0max = 4,67.105m/s vaứ khi tụựi catoõt coự vaọn toỏc

9

v = 1,93.106m/s Tỡm giụựi haùn quang ủieọn vaứ hieọu ủieọn theỏ giửừa Avaứ K.

Bài 25 Chieỏu bửực xaù coự bửụực soựng λ = 0,4àm vaứo taỏm kim loaùi coự coõng thoựat e laứ A = 2eV

a/ Chửựng toỷ raống coự hieọn tửụùng quang ủieọn xaỷy ra Tớnh ủoọng naờng ban ủaàu cửùc ủaùi cuỷa e quangủieọn

b/ẹeồ trieọt tieõu doứng quang ủieọn caàn ủaởt hieọu ủieọn theỏ UAK giửừa anoõt vaứ catoõt baống bao nhieõu?

c/ ẹaởt giửừa anoõt vaứ catoõt hieọu ủieọn theỏ UAK = 5V Tớnh ủoọng naờng ban ủaàu cửùc ủaùi cuỷa e quang ủieọn khi tụựi anoõt

Bài 26 Để đo khoảng cỏch từ Trỏi Đất đến Mặt Trăng người ta dựng một laze phỏt ra những xung ỏnh sỏng cú bước súng 0,52 àm, chiếu về

phớa Mặt Trăng và đo khoảng thời gian giữa thời điểm xung được phỏt ra và thời điểm một mỏy thu đặt ở Trỏi Đất nhận được xung phảnxạ.Thời gian kộo dài của một xung là 100 = זns Khoảng thời gian giữa thời điểm phỏt và nhận xung là 2,667s Năng lượng của mỗi xungỏnh sỏng là Wo = 10 kJ

a) Tớnh khoảng cỏch giữa Trỏi Đất và Mặt Trăng lỳc đo ( 400000 km)

b) Tớnh cụng suất của chựm laze (100000 MW)

c) Tớnh số phụtụn chứa trong mỗi xung ỏnh sỏng 2,62.10 22 )

d) Tớnh độ dài của mỗi xung ỏnh sỏng (30 m)

Bài 4: Vạch quang phổ đầu tiên (có bớc sóng dài nhất) của dãy Laiman, banme, Pasen trong quang phổ hiđrô lần lợt có bớc

sóng 0,122àm; 0,656 àm; 1,875 àm Tìm bớc sóng của vạch quang phổ thứ hai trong dãy Laiman và dãy Banme các vạch đóthuộc miền nào của thang sóng điện từ?

Đ/S: 0,1029 àm (thuộc miền tử ngoại); 0,4859 àm (thuộc miền ánh sáng nhìn thấy – màu chàm)

Bài 5: Bớc sóng của vạch quang phổ thứ nhất trong dẫy Laiman trên quang phổ hiđrô là

Bài 2- Khi rọi vào catố phẳng của một tế bào quang điện, một bức xạ điện từ có bớc sóng 330 nm thì có thể làm dòng quang

điện bị triệt tiêu bằng cách nối anốt và catốt của tế bào quang điện đó với hiệu điện thế UAK ≤ 0,3125 V

a Xác định giới hạn quang điện của catốt

b Anốt của tế bào quang điện đó cũng có dạng phẳng song song với catốt, đặt đối diện và cách catốt một khoảng d = 1cm.Hỏi khi rọi chùm bức xạ rất hẹp vào tâm catốt và đặt một hiệu điện thế UAK = 4,45V, thì bán kính lớn nhất của vùng trên bềmặt anốt mà các êlectron tới đập vào bằng bao nhiêu? Đ/S: a 360 nm; b rmax = 5,22 mm

Bài 3- Một điện cực phẳng bằng nhôm đợc rọi bằng ánh sáng tử ngoại có bớc sóng 83 nm.

1 Hỏi êlectron quang điện có thế rời xa bề mặt điện cực một khoảng bằng bao nhiêu nếu bên ngoài điện cực có một điện trờng cản E = 7,5 V/cm? Cho biết giới hạn quang điện của nhôm là 332 nm

2 Trong trờng hợp không có điện trờng hãm và điện cực đợc nối đất qua một điện trở R = 1 M Ω thì dòng quang điện cực đại qua điện trở là bao nhiêu?Đ/S: 1 s = 1,5 cm; 2 I0 = 11,21à A

Bài 4-(HVCNBCVT_1999): Chiếu một bức xạ có bớc sóng 560 nm vào catốt của một tế bào quang điện.

a Biết cờng độ dòng quang điện bão hoà là 2 mA Tính xem trong mỗi giây có bao nhiêu quang êlectron đợc giải phóng khỏi catốt

b Dùng màn chắn tách một chùm hẹp quang êlectron, hớng vào trong một từ trờng đều có

B = 7,64.10-5T, sao cho B ur r ⊥ v0max Ta thấy quỹ đạo của êlectron trong từ trờng là những đờng tròn có bán kính lớn nhất là rmax =2,5 cm

a, Xác định vân tốc ban đầu cực đại của quang êlectron

b, Tính giới hạn quang điện của kim loại dùng làm catốt

B – CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN

VII 1 Giới hạn quang điện của mỗi kim loại là …

A bước súng của ỏnh sỏng kớch thớch B bước súng riờng của kim loại đú.

C bước súng giới hạn của ỏnh sỏng kớch thớch đối với kim loại đú; D cụng thoỏt của electron ở bề mặt kim loại đú.

VII.2 Chọn phát biểu sai.

A Đối với mỗi kim loại dùng làm catốt, ánh sáng kích thích phải có bước sóng nhỏ hơn trị số λ o nào đó, thì mới gây ra hiện tượng quang điện

B Dòng quang điện triệt tiêu khi hiệu điện thế giữa anốt và catốt bằng không.

C Khi hiện tượng quang điện xảy ra, cường độ dòng quang điện bão hoà tỉ lệ với cường độ của chùm sáng kích thích.

D Hiệu điện thế giữa anốt và catốt bằng không vẫn tồn tại dòng quang điện

VII.3 Chọn câu đúng.

Các electron quang điện bị bứt ra khỏi bề mặt kim loại khi ánh sáng kích thích chiếu vào bề mặt kim loại có …

A cường độ sáng rất lớn B bước sóng nhỏ hơn hay bằng một giới hạn xác định.

C bước sóng lớn D bước sóng nhỏ

VII.4 Vận tốc ban đầu cực đại của các electron quang điện phụ thuộc vào

A Giao thoa ánh sáng là sự tổng hợp của hai chùm sáng chiếu vào cùng một chỗ.

B Giao thoa của hai chùm sáng từ hai bóng đèn chỉ xảy ra khi chúng cùng đi qua kính lọc sắc.

C Giao thoa ánh sáng chỉ xảy ra đối với các ánh sáng đơn sắc D Giao thoa ánh sáng chỉ xảy ra khi hai chùm sóng ánh sáng kết hợp đan xen vào nhau.

VII.5 Chọn phát biểu đúng.

Giới hạn quang điện của mỗi kim loại dùng làm catốt tuỳ thuộc …

A hiệu điện thế giữa anốt và catốt của tế bào quang điện B bước sóng của ánh sáng chiếu vào catốt.

C bản chất của kim loại đó D điện trường giữa anốt và catốt.

VII.6 Chọn phát biểu sai.

A Bên trong bóng thuỷ tinh của tế bào quang điện là chân không B Dòng quang điện có chiều từ anốt sang catốt

C Catốt của tế bào quang điện tường được phủ bằng một lớp kẽm hoặc kim loại kiềm

D Trong tế bào quang điện, điện trường hướng từ catốt đến anốt.

VII.7 Một tấm kẽm tích điện âm nếu chiếu vào một chùm tia hồng ngoại sẽ có hiện tượng gì xảy ra ?

A Tấm kẽm mất điện tích âm B Tấm kẽm mất bớt electron.

C Tấm kẽm mất bớt điện tích dương D Không có hiện tượng gì xảy ra.

VII.8 Tìm phát biểu đúng về thí nghiệm Hertz:

A Chiếu ánh sáng thích hợp có bước sóng đủ lớn vào bề mặt của tấm kim loại thì làm cho các electron ở bề mặt kim loại đó bật ra.

B Khi chiếu ánh sáng thích hợp vào tấm kẽm tích điện dương, thì hai lá điện nghiệm vẫn cụp lại.

C Hiện tượng trong thí nghiệm Hertz gọi là hiện tượng bức xạ nhiệt electron.

D Thí nghiệm của Hertz chỉ có thể giải thích bằng thuyết lượng tử ánh sáng.

VII.9 Chọn câu đúng Công thức liên hệ giữa giới hạn quang điện λ o , công thoát A, hằng số plăng h và vận tốc ánh sáng c là:

A 2 eUh = m v 0 ax2m B mU h = 2 e v0 ax2m C mU h = e v 0 ax2m D eU h = m v 0 ax2m

VII.11 Phương trình nào sau đây sai so với phương trình Anhstanh:

A

2 omaxmv

o

λ = λ +VII.12 Cho khối lượng electron là m = 9,1.10 -31 kg, điện tích electron e = 1,6.10 -19 C; Tính vận tốc ban đầu cực đại của các electron quang điện biết hiệu điện thế hãm bằng 45,5V.

VII.16 Tìm kết luận sai về thuyết lượng tử anh sáng.

A Những nguyên tử hay phân tử vật chất không hấp thụ hay bức xạ ánh sáng một cách liên tục, mà thành từng phần riêng biệt, đứt quãng.

B Mỗi phần đó mang một năng lượng hoàn toàn xác định gọi là lượng tử năng lượng.

C Ta có cảm giác chùm là liên tục vì số lượng các phôtôn là rất lớn.

D Khi ánh sáng truyền đi, lượng tử không đổi, không phụ thuộc vào khoảng cách tới nguồn sáng.

VII.17 Tìm phát biểu sai về lưỡng tính sóng hạt.

A Hiện tượng giao thoa ánh sáng thể hiện tích chất sóng B Hiện tượng quang điện, ánh sáng thể hiện tính chất hạt.

C Sóng điện từ có bước sóng càng ngắn cngà thể hiện rõ tính chất sóng.

D Các sóng điện từ có bước sóng càng dài thì tính chất sóng thể hiện rõ hơn tính chất hạt.

VII.18 Tìm phát biểu sai về hiện tượng quang dẫn và hiện tượng quang điện.

A Công thoát của kim loại lớn hơn công cần thiết để bứt electron liên kết trong bán dẫn.

B Phần lớn tế bào quang điện hoạt động được với ánh sáng hồng ngoại C Phần lớn quang trở hoạt động được với ánh sáng hồng ngoại.

D Chỉ có tế bào quang điện có catốt làm bằng kim loại kiềm mới hoạt động được với ánh sáng khả kiến.

VII.19 Tìm phát biểu sai về sự tạo thành quang phổ vạch của hiđrô.

A Các vạch trong dãy Lyman được hình thành khi electron chuyển về quỹ đạo K.

B Các vạch trong dãy Balmer được hình thành khi electron chuyển về quỹ đạo N.

C Các vạch trong dãy Paschen được hình thành khi electron chuyển về quỹ đạo M.

D Trong dãy Balmer có bốn vạch H α , H β , H γ , H δ thuộc vùng ánh sáng nhìn thấy.

VII.20 Các bức xạ trong dãy Lyman thuộc dãy nào của thang sóng điện từ ?

11