skkn PHÂN LOẠI và CÁCH GIẢI các DẠNG TOÁN về LƯỢNG tử ÁNH SÁNG

Đề tài này nhằm giúp học sinh khắc sâu những kiến thức lí thuyết qua một hệ thống bài tập và phương pháp giải chúng, giúp các em có thể nắm được cách giải và từ đó chủ động vận dụng các

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI

Trường THPT Nguyễn Hữu Cảnh

Mã số:

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

PHÂN LOẠI VÀ CÁCH GIẢI

SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC

I THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN:

1 Họ và tên : NGUYỄN TRƯỜNG SƠN

2 Ngày tháng năm sinh: 06 tháng 4 năm 1958

3 Nam, nữ: Nam

4 Địa chỉ: 255/41(số cũ 22F6), Khu phố I, Phường Long Bình Tân,

Thành phố Biên Hoà, Tỉnh Đồng Nai

- Chuyên ngành đào tạo: Vật lý

III KINH NGHIỆM KHOA HỌC

* Năm 2004: giải nhì thi đồ dùng dạy học do Sở giáo dục đào tạo tổ

chức, đề tài: “Thí nghiệm sóng dừng trên dây.”

* Năm 2005: chuyên đề “ Tìm cực trị bằng bất đẳng thức Bunhiacốpxki”

* Năm 2006: chuyên đề “ Bài toán mạch cầu trở”

( cùng với Nguyễn Thùy Dương tổ Vật lý thực hiện)

* Năm 2007: chuyên đề “ Bài toán mạch đèn”

* Năm 2008: chuyên đề “Phương pháp đồ thị giải bài toán vật lý”

* Năm 2009 chuyên đề “Phân loại và cách giải các dạng bài toán mạch điện

xoay chiều, thiết bị điện , dao động và sóng điện từ”

* Năm 2010 chuyên đề “Phân loại và cách giải các dạng toán về tính chất sóng ánh sáng”

* Năm 2011 chuyên đề “Phân loại và cách giải các dạng toán về Vật lý hạt

nhân nguyên tử”

* Năm 2012: chuyên đề “Một số cách giải dạng toán cưc trị”

* Năm 2013: chuyên đề “Phân loại và cách giải các dạng toán về Lượng tử

ánh sáng”

I.LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Khoa học kỹ thuật đã có những tác động quan trọng góp phần làm thay đổi bộ mặt của xã hội loài người, nhất là những ngành khoa học kỹ thuật cao Vật lý học là bộ môn khoa học cơ bản cũng đã góp phần đáng kể vào thành công đó

Bộ môn Vật lý phổ thông là môn học có tính hấp dẫn Tuy vậy, Vật lý là một môn

học khó vì cơ sở của nó là toán học Bài tập vật lý lại rất đa dạng và phong phú,trong

phân phối chương trình số tiết bài tâp lại hơi ít Chính vì thế, người giáo viên cần tìm ra những phương pháp nhằm hỗ trợ cho học sinh học tập có hiệu quả Việc phân loại các dạng bài tập và hướng dẫn cách giải là việc làm rất cần thiết, giúp cho học sinh nhanh chóng trả được các đề trắc nghiệm khách quan, theo yêu cầu đổi mới giáo dục về việc đánh giá học sinh

Trong chương trình Vật lý lớp12, bài tập về Quang lý khá đa dạng và khó Qua

những năm đứng lớp tôi nhận thấy học sinh thường rất lúng túng trong việc tìm cách giải các dạng bài tập toán này Xuất phát từ thực trạng trên, qua kinh nghiệm giảng dạy, tôi đã chọn đề tài:

PHÂN LOẠI VÀ CÁCH GIẢI CÁC DẠNG TOÁN VỀ LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG.

Đề tài này nhằm giúp học sinh khắc sâu những kiến thức lí thuyết qua một hệ thống bài tập và phương pháp giải chúng, giúp các em có thể nắm được cách giải và từ đó chủ động vận dụng các cách giải để có thể nhanh chóng giải các bài toán trắc nghiệm cũng như các bài toán tự luận về Lượng tử ánh sáng

Người thực hiện : NGUYỄN TRƯỜNG SƠN Trường THPH NGUYỄN HỮU CẢNH -

3-TÓM TẮT : Chuyên đề đưa ra phân loại và cách giải các dạng toán về Lượng tử ánh sáng,

cùng những lời giải một số bài tập minh họa cơ bản, hay và khó các bài tập luyện khá đa dạng cả hình thức tự luận và hình thức trắc nghiệm

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

PHÂN LOẠI VÀ CÁCH GIẢI

CÁC DẠNG TOÁN

VỀ LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG.

A

i 2đ

Đỏ

i 1 r 1 r 2 i 2t (n) Tím Trắng

B C

Chuyên đề SKKN: PHÂN LOẠI VÀ CÁCH GIẢI CÁC DẠNG TOÁN VỀ LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG.

II –TỔ CHỨC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

A.CƠ SỞ LÝ LUẬN

Bộ môn Vật lí bao gồm một hệ thống lí thuyết và bài tập đa dạng và phong phú Trong phân phối chương trình Vật lý lớp 12 bài tập về Lượng tử ánh sáng số tiết bài tập lại ít so với nhu cầu cần nắm kiến thức của học sinh Qua những năm đứng lớp tôi nhận thấy học sinh thường rất lúng túng trong việc tìm cách giải các bài tập toán đa dạng này

Mặt khác trong yêu cầu về đổi mới đánh giá học sinh bằng phương pháp trắc nghiệm khách quan thì khi học sinh nắm được dạng bài và cách giải sẽ giúp các em nhanh chóng làm được bài

Xuất phát từ thực trạng trên, cùng một số kinh nghiệm giảng dạy, tôi đã chọn đề tài:

“Phân loại và cách giải các dạng toán về Lượng tử ánh sáng”

Hiện tại cũng có nhiều sách tham khảo có trình bày về vấn đề này ở các góc độ khác

nhau

Chuyên đề này trình bày một cách đầy đủ việc phân loại các dạng bài tập và hướng dẫn cách giải có tính hệ thống, cùng với những nhận xét và chú ý, mong giúp các em nắm sâu sắc ý nghĩa vật lý các vấn đề liên quan Việc làm này rất có lợi cho học sinh trong thời gian ngắn đã nắm được các dạng bài tập nắm được phương pháp giải và từ

đó học sinh có thể phát triển hướng tìm tòi lời giải mới cho các bài tương tự

1.GIỚI HẠN NỘI DUNG

Chuyên đề đặt ra yêu cầu phân loại các dạng bài tâp, đưa ra cách giải cho từng dạng bài tập đó và đưa ra những nhận xét và những chú ý giúp phát triển hướng tìm tòi khác Chuyên đề này muốn phần nào làm rõ được ý nghĩa vật lý của hiện tượng được xem xét khi giải quyết các ví dụ minh họa ở những mức độ khác nhau cơ bản, hay và khó

2 NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ GỒM 2 PHẦN

* Phần 1 : Phân loại và cách giải các dạng toán Lượng tử ánh sáng

*

- Bài tập dạng tự luận có hướng dẫn giải.

- Bài tập dạng tự luận vận dụng

- Bài tập dạng trắc nghiệm có đáp án

3 PHẠM VI ÁP DỤNG

-Chuyên đề áp dụng cho chương trình Vật lý lớp 12, Chương: Lượng tử ánh sáng (cả

chương trình cơ bản và chương trình nâng cao)

-Chuyên đề áp dụng rất tốt trong luyện thi tốt nghiệp và luyện thi đại học, cao đẳng.

i 2đ

Đỏ

i 1 r 1 r 2 i 2t (n) Tím Trắng

B C

Phần I :

PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG TOÁN LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG

Dạng bài A: THUYẾT LƯỢNG TỬ

*CƠ SỞ GIÁO KHOA:

-Thuyết lượng tử năng lượng của Plăng: Lượng năng lượng mà mỗi lần nguyên tử

hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định và bằng hf; trong đó f là tần số của ánh sáng bị hấp thụ hay được phát ra; h là một hằng số, gọi là lượng tử năng lượng

Bức xạ có tần số f, bước sóng λ thì có lượng tử năng lượng: ε =hf =hc/λ

trong đó h = 6,625.10-34J.s gọi là hằng số Plăng

-Thuyết lượng tử ánh sáng của Anhxtanh:

1 Chùm ánh sáng là một chùm các phôtôn (các lượng tử ánh sáng) Mỗi phôtôn có năng lượng xác định ε = hf = hc/λ (f là tần số của ánh sáng đơn sắc tương ứng) Cường độ của chùm sáng với tỉ lệ với số phôtôn phát ra trong 1 giây

2 Phân tử, nguyên tử, êlectrôn … phát xạ hay hấp thụ ánh sáng, cũng có nghĩa là chúng phát xạ hay hấp thụ phôtôn

3 Các phôtôn bay dọc theo tia sáng với tốc độ c= 3.108m/s trong chân không

Cách giải: * Năng lượng của phôtôn ε = hf = hc/λ

c

εε

* Khối lượng của phôtôn m =ε/c2 ( Vì theo hệ thức năng lượng của Anhstanh ε = mc2)

nf là số phôtôn của nguồn ánh sáng bức xạ trong 1 giây, ε là năng lượng của phôtôn

+ Cường độ dòng quang điện bào hoà: Ibh = ne.e

ne là số quang êlectron phát ra trong 1 giây; -e là điện tích của mỗi electrôn

+ Hiệu suất quang điện hay hiệu suất lượng tử: '

e f

n H n

= .

+ Số phôtôn ánh sáng đến catốt trong 1 giây: nf’ = η.nf

η là số phần trăm ánh sáng đến catốt (thường cho η’ = 100%, nên nf = nf’)

B NỘI DUNG ĐỀ TÀI

Chủ Đề A1:Biết đặc trưng của phôtôn: tần số f, bước sóng λ của phôtôn, tìm các đặc trưng lượng tử của phôtôn như năng lượng ε, khối lượng m , động lượng p

Chủ Đề A2: Tính các đại lượng liên quan về lượng tử ánh sáng của vật bức xạ.

*CƠ SỞ GIÁO KHOA:

+Giới hạn quang điện λ 0và công thoát A: 0

0

hc hc A A

λ

λ

tương quang điện xảy ra là ánh sáng kích thích có λ ≤ λ0

+ Năng lượng phôtôn hay lượng tử năng lượng ε =hf = hc/λ

0max 0max

12

⇔ = = .

+ Điều kiện để dòng quang điện triệt tiêu I =0 là UAK ≤ -Uh

+ Điện thế cực đại Vmax của quả cầu bằng kim loại( tấm kim loại )cô lập được chiếu bức

max 0 max

0

2

1

eV mv

trong t(s) và 1s; Ne,ne số electron bứt ra khỏi catốt trong thời gian t(s) và 1s

+Hằng số Plank: h = 6,625.10-34Js , tốc độ ánh sáng: c = 3.108m/s;

điện tích nguyên tố e = 1,6.10-19C; khối lượng electrôn m=9,1.10-31kg

Đổi đơn vị của A, Wđ : 1eV = 1,6.10-19j ; A(eV) = A(j) / (1,6.10-19J/eV)

điện bị triệt tiêu I = 0 ; Uh gọi là hiệu điện thế hãm

- Khi UAK = - Uh , động năng ban đầu cực đại của electron quang điện bằng độ lớn công của lực điện trường cản:

2 0max 0max

m.v

2

omax

eU v

m

=

Cách giải: Từ chủ đề B2 ta có

2 0max 0max

m.v

2

Chủđề B4: Biết λ của ánh sáng kích thích, v 0max của quang electrôn Tìm λ0 ?

Chủ đề B1: Biết giới hạn quang điện λ 0 , tính công thoát A theo J hay eV

Chủ đề B2: Cho hiệu điện thế hãm Uh : Tìm W đ0max hoặc v 0max

Chủ đề B3: Cho Uh và λ của ánh sáng kích thích, tìm công thoát A

Cách giải: Từ công thức Anhxtanh : 1 2

λ

=

suy ra giới hạn quang điện

1 2 0max 0

1 ( )

mv hc

λ λ

=

m

hc A

hc m

v o

Theo định lí động năng : WđA – Wđ0 = A = e.UAK

Với các electrôn có v0max thì về tới Anốt cũng có vAmax: mv A − mv2 =eU AK

max 0

2 max 2

1 2

o A

2 max max = +Chú ý:* e là điện tích nguyên tố e = 1,6.10-19C, điện tích electrôn là (-e)

* Nếu UAK > 0 ⇒ vAmax > v0max ,e - được tăng tốc

* Nếu UAK < 0 ⇒ vAmax < v0max , e - bị hãm

2mv A −eU h =eU AK Suy ra: v Amax = 2 (e U AK +U h) / 2

quang điện bắt đầu bị triệt tiêu I = 0 Khi đó động năng

ban đầu cực đại của quang electron điện bằng với độ lớn

công của lực điện trường cản: 0 max 1 2 max

Điều kiện để không có electrôn nào về tới Anốt: UAK = -Uh

Công suất bức xạ:P=nf.ε=nf hc/λ Số phôtôn rọi vào catốt trong1s: .

= =

- Số electron bứt ra khỏi catốt trong thời gian 1s: Điện lượng qua tế bào quang điện

Chủ đề B8: Số phôtôn nf trong 1 giây chiếu tới K từ nguồn sáng công suất P

Chủ đề B7: Biết v0max (hoặc λ và A ) Tìm điều kiện của U AK để I=0

Chủ đề B6: Biết v0max và U AK Tính v Amax vận tốc lớn nhất của electron tới anốt.

Chủ đề B5: Biết A( λ0 ), λ của ánh sáng kích thích.Tính v 0max của quang electron.

-U

h O

q = Ne.e = Ibht Cường độ dòng quang điện bão hoà: e.

bh e

N

t

.

e

n

- Hiệu suất lượng tử (tính theo %): e .100% e .100%

H

Cách giải: + Nhận xét hiện tượng :

- A là tấm kim loại hay quả cầu cô lập điện, ban đầu chưa nhiễm điện có điện thế V= 0

- Khi chiếu tấm kim loại đó bằng ánh sáng thích hợp λ ≤ λ0 Các electrôn hấp thụ phôtôn và bứt ra khỏi tấm A thành các quang electrôn Tấm A này trở nên tích điện và tích điện dương tăng dần lên Điện thế của quả cầu cũng tăng lên

- Điện trường của A tích điện dương này cản trở chuyển động của các e- bứt ra, làm động năng của nó giảm, vận tốc electrôn giảm dần

- A đạt giá trị điện thế Vm , khi đó các electrôn quang điện bứt ra khỏi A đều bị lực điện trường kéo trở lại A; kể cả các electrôn có W0max đã tới nơi V=0 Khi đó, động năng ban đầu cực đại của các e- quang điện bằng thế năng của điện trường Lúc này xảy ra sự cân bằng động giữa số quang electrôn bứt ra từ A với số electrôn bị bắt trở về tấm A; nên điện thế cũng như điện tích của tấm A không đổi Vậy Vm là giá trị điện thế cực đại

+ Áp dụng định lí về động năng:

2

2 0max

0

m v

− = − ⇒ =

Kết hợp công thức Anhxtanh :

2 λ 2 max 0 mv A c h = + ⇒ Vm (hc A)1 e λ = − + Ghi chú : Khi Vmax nếu nối tấm kim loại với đất qua điện trở R thì cường độ dòng điện qua R là lớn nhất: m t m max V – V V I U đâ = R R R = =

Cách giải: Trong điện trường cản, các quang electron chịu lực cản có độ lớn: FC = EC.e đi tới B thì dừng lại vB=0 Gọi s=CB là đoạn đường lớn nhất mà quang electrôn có vC= v0max đi được ra khỏi catốt Áp dụng định lí động năng 2 2 0 0max 1 1 cos180 2mv B− 2mv =F s C = −eE s c Áp dụng hệ thức Anhstanh : 2max 0 1 2 o hc hc mv λ λ = −

0 1 1 ( ) c hc s eE λ λ ⇒ = − Người thực hiện : NGUYỄN TRƯỜNG SƠN Trường THPH NGUYỄN HỮU CẢNH -

8-Chủ đề B11: Cho biết λ ánh sáng kích thích; λ0 hay A và U AK tìm bán kính lớn nhất của hình tròn trên mặt anốt mà các quang electron e - tới đập vào A. Chủ đề B10: Choλ0 , λ của ánh sáng kích thích, điện trường cản Erc Tìm quãng đường đi tối đa của electron quang điện đi ra khỏi catốt Chủ đề B9: Tìm điện thế cực đại trên mặt quả cầu kim loại cô lập hay tấm

kim loại cô lập khi được chiếu bằng ánh sáng kích thích λ; cho A (hoặc λ0 ).

- K

ε v B =0

C -e v 0max

B

B O

x

Cách giải: * Nhận xét:

- Rọi bức xạ thích hợp( λ < λ0) vào tâm OK của catốt K Các e

-bứt ra khỏi catốt từ OK có vận tốc vrtheo mọi hướng trong nửa

không gian trước catốt

- Dưới tác dụng của lực điện trườngFr⊥ catốt làm cho các e

chuyển động theo các quĩ đạo cong khác nhau (như bài toán

ném ngang và ném xiên) về anốt A

-Các e- có vr⊥K chuyển động thẳng tới đập vào OA của anốt A

Các e- có vr xiên góc với catốt chuyển động theo những parabol

đập vào anốt tại các điểm Mi cách tâm OA một khoảng R = OAMi; do tính đẳng hướng các e- tới anốt A nằm trên một hình tròn tâm OA

- Các e- có vr//K sẽ tới anốt A ở điểm xa OAnhất trên đường tròn tâm OA bán kính Rmax

* Chọn hệ trục toạ độ Oxy: +Theo Ox e- không chịu lực

y

eU

a

= = = (bỏ qua P m g= e <<eE) Phương trình chuyển động

2

0; sin x v t sin (1)

1

; cos cos (2)

2 x ox AK AK y oy a v v eU eU a v v y v t t md md α α α α = = ⇒ =    = = ⇒ = +  +Khi e- tới anốt y = d; x = OAMi Bán kính lớn nhất Rmax= (x)max khi vomax và α = 900; từ (2) 1 2 (3) 2 AK eU d t md ⇒ = ; từ (1) max 0max (4) R t v ⇒ = ; kết hợp (3) và (4) suy ra bán kính lớn nhất hình tròn vùng electron đập tới A: 0max 2 max AK m R v d eU =

Cách giải: * Khi vr0 ⊥Br; 0 0 ( ; ) 90v B θ = r r = : + Khi electron chuyển động vào từ trường đều thì chịu lực Lorenxơ fr⊥v fr; r⊥Br + Chiều của fr áp dụng qui tắc bàn tay trái + Vì fr⊥vr nên frchỉ làm thay đổi hướng vận tốc mà không làm thay đổi độ lớn vận tốc, nên chuyển động của electron trong từ trường là chuyển động tròn đều bán kính r Lựcfr đóng vai trò lực hướng tâm 2 mv mv f B q v r r B q = = ⇒ = 0max khi v ⇒Bán kính 0max max mv r B q = (11);chu kỳ quay của e- là: max 0max 2 r T v π = (12).

Tính v0max xem chủ đề B2 hay B5 * Khi θ =( ; )v Br0 r ≠ 90 0 : - Phân tích vr0 : vroxtheo Ox⊥Br ,v ox =v0sinα và vroytheo Oy//Br,v oy =v0cosα Chủ đề B12: Khảo sát chuyển động của các quang electron có v0max cho bay vào từ trường đều có Br Biết λ ánh sáng kích thích, λ0 ( hay A) của catốt x A

K

R

Mi

α

OK O A y

O r

- Theo Ox⊥Br, electron có vrox ⊥Br nên chịu lực Lorenxơ fr.

Lực Lorenxơ có phương: fr⊥mp v B( )r; r ; fr⊥vr0x đóng vai trò lực hướng tâm chỉ làm thay đổi hướng vận tốc mà không làm thay đổi độ lớn vận tốc Trên mặt phẳng vuông góc vớiBr, quỹ đạo của các quang electron trong từ trường là tròn và chuyển động là tròn đều Từ (11)và (12) max 0max

sin

mv r

r T

v

πα

B q

α

=

và bước xoắn không đổi tính theo công thức:

Cách giải: + Chọn hệ trục Oxy: gốc O tại điểm

electron bắt đầu vào không gian tụ

Ox dọc theo v r0 song song bản tụ

Oy ⊥vr0dọc theo đường sức điện

Theo Oy elec trôn chịu lực điện có gia tốc ar

+Chọn gốc thời gian: t = 0 lúc e- bắt đầu vào tụ

Chuyển động theo Ox: electron không chịu lực,

chuyển động thẳng đều: vox = vo; ax = 0; x0 = 0 ⇒ 2

0 0

12

x x v t= + + a t =v t (1)

d y

a t v y

22

2 2

eU

y = Quan hệ y(x) là phương trình bậc 2

Parabol.

*CƠ SỞ GIÁO KHOA

- Vận tốc ban đầu v0 của electron bức xạ từ katốt thường rất nhỏ nên coi bằng không

- Electron được gia tốc trong điện trường mạnh giữa anốt và katốt (UAK cỡ hàng ngàn

Chủ đề B13: Cho λ ánh sáng kích thích, λ0 hay A Khảo sát chuyển động của

M

α H

vôn), electron nhận được năng lượng A=eUAK và đạt vận tốc v tới đập vào đối katốt Đ.

Áp dụng định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng: A = Q+εx

eU

Cách giải: Khi electrôn bắn ra từ Kchuyển động về đối âm cực Đ được gia tốc bởi

điện trường Công của lực điện trường chuyển thành động năng của elec tron khi tới Đối catốt Theo định lí về động năng : ∆W = WđA –WđoK = (-e)UKA = eUAK

Vì v0 rất nhỏ nên gần đúng Wđ0K ≈0 → WđA = mv2/2 = e.UAK

Vậy biết UAK tính được 2eU AK

e

=

Cách giải: + Khi electrôn bắn ra từ K chuyển động về đối âm cực Đ được gia tốc bởi

điện trường rất mạnh của UAK > 0 nên tới Đ có Wđ rất lớn

+ Áp dụng định lí về động năng : ∆W = WđA –Wđ0 = e.UAK

Vì e- bứt ra từ K có vận tốc v0 rất nhỏ Wđ0 ≈0 Vậy WđA = mv2/2= e.UAK (1)

+ Khi e- đập vào Đ thì WđA của e- một phần chuyển thành năng lượng phôtôn ε=hf của tia X và một phần chuyển thành Q làm nóng Đ Theo định luật bảo toàn và chuyển hóa

2

mv f

h

= bước sóng nhỏ nhất

h

. AK

h c eU

Cách giải: Phân biệt 2 trường hợp:

Bỏ qua các εx của tia X so với tổng nhiệt lượng làm nóng đối catốt lên Q* =N WđA

Và Q* chuyển thành nhiệt năng của nước Q* =cm t∆ =0 cm t( 20−t10)

dA

N W m

L

∆

Chủ đề C3: Tính lưu lượng dòng nước làm nguội đối catốt của ống Rơnghen.

Chủ đề C2: Tia Rơnghen : Cho v electron tới đối catốt hoặc UAK.

Tìm tần số f max hoặc bước sóng λ min của tia X

Chủ đề C1: Ống Rơnghen, cho biết vận tốc v của electron tới đối catốt

như trường hợp trên⇒ 0

.

Dạng bài D MẪU NGUYÊN TỬ HIĐRÔ CỦA BOHR.

*CƠ SỞ GIÁO KHOA:

+ Năng lượng electron trong nguyên tử hiđrô mức n: 2

+ Mức năng lượng của nguyên tử: E1, E2, E3, E4 , E5 , E6, E7 …

+ Lượng tử số tương ứng n = 1 2 3 4 5 6 7…

với ro = 5,3.10-11 m = 0,53 Å gọi là bán kính Bohr, bán kính quỹ đạo dừng K

E1 = - 13,6 eV là giá trị năng lượng của nguyên tử Hyđrô ứng với electron ở quĩ đạo cơ bản K

Mức năng lượng E∞= 0 ứng với e- ở lớp ngoài cùng n = ∞, có thể nói e- không còn liên kết với hạt nhân

* Sơ đồ mức năng lượng

- Dãy Laiman: Nằm trong vùng tử ngoại

Ứng với các bức xạ phát ra khi e- chuyển từ quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo K

- Dãy Banme: Một phần nằm trong vùng tử ngoại và một phần nằm trong vùng ánh

sáng nhìn thấy

Ứng với các bức xạ phát ra khi e- chuyển từ quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo L

- Dãy Pasen: Nằm trong vùng hồng ngoại.

Ứng với các bức xạ phát ra khi e- chuyển từ quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo M

Chủ đề D1: Xác định vận tốc v , tần số quay f của electron trên quĩ đạo dừng

Quang phổ→

Cách giải: - Tìm v vận tốc e- trên quỹ đạo tròn xung quanh hạt nhân Lực Coulomb Fđiện đóng vai trò lực hướng tâm, giữ e- chuyển động tròn đều vận tốc v (vì Fđiện>>P)

r v m r e k 2 2 2 = ⇒ e mr k v= ; Với hằng số điện k = 9.109 Nm2C-2(đơn vị SI) -Tìm f tần số quay của e- trên quỹ đạo: 2 2 v f r ω π π = = Cách giải: + 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 một phôtôn có năng lượng εmn, tần số fmn, bước sóng ánh sáng λmn Theo tiên đề Bo về sự bức xạ: mn mn m n m n mn c h f E E h E E ε λ = = − ⇔ = − ⇒

n m mn E E hc − = λ Chú ý: *Với dãy Laiman : n = 1; m = 2; 3; 4… Từ mức cao hơn về mức K Với dãy Banme: n = 2; m = 3; 4; 5… Từ mức cao hơn về mức M Với dãy Pasen : n = 3 ; m = 4; 5; 6… Từ mức cao hơn về mức N *Giá trị năng lượng mức n: E n 13.6(2eV) n = − < 0 vì đây là năng lượng liên kết Cách giải: Giả sử biết các bước sóng λmp; λpn tìm λmn m p mp E E c h = − λ (1) p n pn E E c h = − λ (2)

Cộng (1) với (2) : ( 1 1 ) pn mp n m E hc E λ λ + = − Mà m n mn E E c h = − λ ; suy ra quan hệ : pn mp mn λ λ 1 1 λ 1 + = (3) hay 1 1 1 mn mp pn λ− =λ− +λ− (4) Tương ứng với tần số f13 = f12 +f23 (5)

Chú ý: cách viết (4)(5) dễ nhớ và nhập máy tính tiện lợi hơn Cách giải: Theo tiên đề Bo cơ chế bức xạ: λ m n mn mn hc E E ε = − = Nhận xét : λmn= λmax khi Em - En = εmin ; λmn= λmin khi Em - En = εmax Dãy Laiman: n =1; m = 2; 3; 4… λLmax = λ21 ⇔ E2 - E1 = εmin ; λLmin = λ∞ 1 ⇔ E∞ -E1 = εmax Dãy Banme: n = 2; m = 3; 4; 5… Chủ đề D4 : Xác định bước sóng cực đại và cực tiểu thuộc các dãy vạch(Laiman; Banme ; Pasen) của nguyên tử H. Chủ đề D3: Tính bước sóng của vạch quang phổ khi biết một số bước sóng của các vạch lân cận Chủđề D2: Xác định bước sóng λ của phôtôn do nguyên tử Hiđrô phát ra khi nguyên tử chuyển từ năng lượng E m về E n ( E n < E m ) E m

λmp

E p

λmn

λpn

E n

λBmax = λ32 ⇔ E3 - E2 = εmin ; λBmin = λ∞ 2 ⇔ E∞- E2 = εmax

Vùng khả kiến có 4 vạch: Hα đỏứng với e- chuyển từ: M→L ;

Hβlam ứng với e- chuyển từ: N→L;

Hγ chàm ứng với e- chuyển từ: O→L ;

Hδ tím ứng với e- từ chuyển: P→L

Dãy Pasen: n = 3; m = 4; 5; 6…

λPmax =λ43 ⇔ E4 - E3 = εmin : λPmin = λ∞ 3 ⇔ E∞- E3 = εmax

Cách giải:

Giả sử nguyên tử đang ở mức năng lượng En

Nếu nguyên tử hấp thụ phô tôn có năng lượng đúng bằng hiệu

ε =hf = Em -En (1)

Lúc đó electron chuyển từ quỹ đạo dừng có mức năng lượng En lên Em Biết rằng Em tỉ lệ nghịch với m2 : E m 13,62eV m − = (2)

(với E1= - 13,6eV; 1eV = 1,6.10-19j, Em < 0 vì năng lượng liên kết) Giải hệ (1) (2) suy ra m ( m là số lượng tử mức năng lượng : Em ) Cách giải: Chú ý rằng năng lượng iôn hóa Wion hóa là năng lượng để đưa electrôn từ mức E1 quỹ đạo K tới mức E∞= 0 , electrôn không liên kết với hạt nhân nữa Trường hợp biết E 1 (quỹ đạo K) Năng lượng cần thiết W = E∞- E1 với E∞= 0 Suy ra Wionhóa = - E1 (với W > 0 vì E1 < 0 ) Trường hợp biết bước sóng của một số vạch (thuộc dãy Laiman và dãy khác) như λn1 ; λ∞ n Ta có: Wionhóa = E∞- E1 = ( E∞- En ) + ( En - E1 ) ⇔ ó 1 1 1 1 1 ( ) ionh a n n W hc hc λ∞ λ∞ λ = = + Thí dụ : Cho biết λ∞ 2 (dãy banme) và λ21(dãy Laiman) Năng lượng ion hoá là: óa 2 21 1 1 ( ) ionh W hc λ∞ λ = + Phần II : BÀI TẬP ÁP DỤNG MINH HỌA CÓ HƯỚNG DẪN GIẢI Chủ đề D5: Xác định quỹ đạo dừng mới của electron sau khi nguyên tử bị kích

thích bởi photon có năng lượng ε = hf Chủ đề D6 : Tìm năng lượng cần thiết để bứt electron ra khỏi nguyên tử khi electron đang ở quỹ đạo K (ứng với năng lượng E 1 ) gọi là năng lượng ion hoá

E m

ε =hf

E n

E∞

λ∞n

E n

λ∞1

λn1

E 1

1 2

ε b) Cho λ0 và v0max tìm λ :

η là tỷ số số phôtôn đến catốt với số phôtôn của nguồn bức xạ trong cùng thờigian t(s);

E năng lượng và P công suất của nguồn bức xạ

Khi đi vào trong điện trường e- có vận tốc đầu v0 , sau khi ra khỏi điện trường e- có vận tốc là v Áp dụng định lý về động năng A = Wđ – Wđ0

Lưu ý : Xác định công của lực điện trường là công phát động hay công cản

Nếu e- chuyển động cùng chiều với điện trường thì A < 0 ,

Nếu e- chuyển động ngược chiều với điện trường thì A > 0

12) Xác định lực từ và bán kính quỹ đạo

+khi hạt electron bay vào trong từ trường nó chịu tác dụng của lực Lorenx

f = e.v.B.sinα khi α = 900⇒ f = e.v.B (1)+lực Lorenx đóng vai trò là lực hướng tâm Fht = m R

R

mv

2

2 ω

13) Điện thế cực đại mà quả cầu đạt được khi chiếu bức xạ: xem chủ đề B9

Khi điện thế cực đại Vmax Thế năng của điện trường của quả cầu bằng động năng ban đầu của quang electrôn: eVm= 1 0max2

14) Ống Rơnghen : xem chủ đề C1,2,3

Theo định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng: WđA= eUAK = Q + ε

15) Chú ý: ta nên lưu các hằng số hay dùng vào ô nhớ tiện cho tính toán nhanh và hạn

chế được sai sót khi nhập máy Ví dụ lưu tích ( h.c) vào thanh A ta thực hiện bấm tính tích 6,625.10-34 3.108 [=] [shift][STO][A]; tương tự lưu hằng số c vào thanh B, lưu hằng số me vào thanh C, lưu hằng số e vào thanh D Khi tính tới giá trị đó thay vì phải bấm máy tới 19 lần cho tích (h.c) ta chỉ còn 2 lần bấm máy [ALPHA][A]

khối lượng của phôtôn ứng với các bức xạ điện từ sau đây:

a) Bức xạ đơn sắc đỏ có λ = 0,76 μm b) Sóng vô tuyến có λ = 500 m

6,625.10 3.10

26,15.10 0,76.10

c

= = 2,9.10 -36 kg.

b)Sóng vô tuyến có λ=500m: ε =3,975.10 J− 28 p= 1,325.10−36kg m s / .m = 4,42.10 -45 kg c) Tia phóng xạ γ có f = 4.10 17 kHz: ε=26,5.10 -14 J p= 8,8.10−22kg m s / .m=0,94.10 -31 kg.

phôtôn Tính bước sóng của ánh sáng do đèn phát ra ?

Hdgiải: Công suất phát xạ P n ε n hc

λ

= = →bước sóng của á sáng n hc 4,97 m

P

có bước sóng λ = 0,597µm Mắt có đường kính con ngươi là d= 4mm Mắt còn có thể cảm nhận được ánh sáng khi tối thiểu có 80 phôtôn lọt vào mắt trong 1s Bỏ qua sự hấp thụ phôtôn của môi trường Khoảng cách R xa nguồn sáng nhất mà mắt còn trông thấy nguồn là bao nhiêu?

Giải: Năng lượng ánh sáng tới mắt trong 1giây: 1 2( 2) 22

P d Pd W

π

Điều kiện nhìn thấy: W1min = 80

2 λ = 0,274.10 6 (m) = 274 (km)

ánh sáng có bước sóng λ'= 0,50µm Người ta gọi hiệu suất phát quang là tỉ số giữa năng lượng của ánh sáng phát quang và năng lượng của ánh sáng hấp thụ trong cùng thời gian Hiệu suất của quá trình hấp thụ dẫn đến phát quang là bao nhiêu?

Hdgiải: Hiệu suất của quá trình hấp thụ dẫn đến phát quang :H ’ 90%

’

ε λ

ε λ

Ví dụ A.5: Tính bước sóng của ánh sáng có phôtôn ánh sáng có năng lượng là 1,75eV?

Hdgiải: Năng lượng phôtôn ε hc.

λ

= ε= 1,75eV=1,75.1,6.10 -19 (J) Bước sóng bức xạ

34 8

7 19

6,625.10 3.10

7,1.10 ( ) 0,71 1,75.1,6.10

phát ra ánh sáng có bước sóng λ2 =0,55µm Hiệu suất của sự phát quang (tỉ số giữa năng lượng của ánh sáng phát quang và năng lượng của ánh sáng hấp thụ trong 1 đơn vị thời gian) là 75% Số phần trăm của số phôtôn bị hấp thụ đã dẫn đến phát quang?

Hdgiải: Gọi n0 là số phôtôn bị hấp thụ, n là số phôtôn phát ra trong cùng 1 giây

Năng lượng của ánh sáng hấp thụ: 1 0

λ λ

thì phát ra ánh sáng có bước sóng 0,52 µm Giả sử công suất của chùm sáng phát quang bằng 20% công suất của chùm sáng kích thích Tỉ số giữa số phôtôn ánh sáng phát quang và số phôtôn ánh sáng kích thích trong cùng một khoảng thời gian là bao nhiêu? (trích ĐỀ TS ĐH 2011)

Hdgiải:Công suất của chùm sáng phát quang bằng 20% công suất của chùm sáng kích thích:

.

hc N

dùng ánh sáng có bước sóng nào dưới đây để kích thích thì chất này không thể phát

quang? (trích đề ĐH 2010)

Hdgiải: Bước sóng phát quang

8

6 3.10

Chủ đề I: XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG QUANG ĐIỆN

Theo đơn vị Jun và electron Vôn

Hd giải: Biết giới hạn quang điện λ0=0,578µm= 0,578.10 -6 m

Ví dụ B.2: Ca tốt của một tế bào quang điện được làm bằng natri có A = 2,27eV và khi

được chiếu sáng bằng bức xạ có bước sóng λ = 0,36 µm thì cho một dòng quang điện

có cường độ 2 µA Tính vận tốc ban đầu cực đại của quang electron?

Hd giải: Công thức Anhxtanh: λ

hc

=

2

2 max 0

điện có hiệu điện thế hãm giữa anốt và catốt bằng UAK ≤ -Uh = -0,39 V thì cường độ dòng quang điện bằng 0 Tính công thoát theo đơn vị Jun và electron Vôn?

Hd giải: Từ công thức Anhstanh hc/λ =A+eUh A=hc/λ–eU h= 3,44.10 -19 J=2,15eV

điện thì các electron quang điện bắn ra đều bị giữ lại bởi hiệu điện thế hãm Uh=6,625V

Xác định giới hạn quang điện của kim loại làm K? (trích đề DỰ BỊ TS ĐH 2002):

Hd giải: Áp dụng công thức Anhxtanh: 0

−

kali dùng làm catốt của tế bào quang điện Biết công thoát của kali là 2,15eV

a/ Tìm giới hạn quang điện của kali ?

b/ Tìm vận tốc cực đại của êléctrôn quang điện bứt ra khỏi catốt ?

c/ Tìm hiệu điện thế hãm để triệt tiêu dòng quang điện ?

d/ Biết cường độ dòng quang điện bão hòa Ibh = 5 mA Công suất nguồn bức xạ chiếu vào tế bào quang điện là 1,25W và chỉ có η=30% chùm tia bức xạ chiếu vào catốt Tính hiệu suất lượng tử ?

Hdgiải: a/ Tính giới hạn quang điện λ0 = hc/A = 0,578.10 − 6 =0,578 mµ

b/ Từ công thức Anhxtanh suy ra : 2 5

Số êléctrôn thoát ra khỏi kim loại trong mỗi giây: ne = Ibh/e = 3,125.10 16 (hạt)

Hiệu suất lượng tử: 30%.e 3,387%

f

n H

n

Ví dụ B.6: Khi chiếu một chùm sáng vào TBQĐ thì có hiện tượng quang điện xảy ra

Hiệu điện thế hãm bằng 3V Biết giới hạn quang điện của kim loại đó là λ0 = 0,5μm.Tính tần số của chùm ánh sáng tới kim loại?

Hd

giải :Các quang êlectron bị giữ lại hoàn toàn không tới được anốt khi 2

0max

1 2

lượt chiếu tới bê mặt catốt hai bức xạ có bước sóng λ1= 0,4 µm và λ2= 0,5µm thì vận tốc ban đầu cực đại của electron bắn ra khỏi bề mặt catốt khác nhau 2 lần Tính giới hạn quang điện λ0 của kim loại làm Katốt?( trích đề TS CĐ CÔNG NGHIỆP HÀNỘI 2005)

Hd giải:Công thức Anhxtanh ứng với λ1, λ2: = + = +

catốt của tế bào quang điện và đo hiệu điện thế hãm tương ứng thu được Uh1= 1,15V ;

Uh2 = 0,93V Tính công thoát của kim loại đó?

Ví dụ B.9: Khi chiếu vào một tấm kim loại một chùm sáng đơn sắc có bước sóng

0,2µm Động năng cực đại của các quang êléctrôn là 8.10-19J Hỏi khi chiếu lần lượt vào tấm kim loại đó hai chùm sáng đơn sắc có bước sóng λ1 = 1,4µm và λ2 = 0,1µm thì có xẩy ra hiện tượng quang điện không? Nếu có hiện tượng quang điện thì các quang êléctrôn có động năng và vận tốc ban đầu cực đại bao nhiêu?

Hd

giải: Từ công thức Anhxtanh ⇒ A= hcλ –

2

mv 2 max

0 ⇒ A=1,9375.10 -19 J; λ0=1,0258µm Điều kiện để hiện tượng quang điện xảy ra là ánh sáng kích thích thoả λ < λ0

Với λ1 > λ0 nên HTQĐ không xẩy ra Với λ2 < λ0 thì hiện tượng quang điện xẩy ra Lúc đó :

2 0max

Ví dụ B.10: Catot của tế bào quang điện làm bằng đồng, công thoát êléctrôn khỏi đồng

là 4,47 eV Chiếu đồng thời 2 bức xạ điện từ có bước sóng λ1= 0,210 μm và λ2 = 0,265μm vào catốt của tế bào quang điện, đặt hiệu thế hãm bao nhiêu để triệt tiêu dòng quang điện?

λ > λ > , λ1 ; λ2 đều gây ra hiện tượng quang điện.

-Điều kiện để dòng quang điện triệt tiêu hoàn toàn: UAK ≤ -Uh với eU hđ=W 0max

Theo công thức Anhxtanh ε =

2

mv c

bào quang điện Công thoát của kim loại làm catốt là A = 2,26eV

1) Bức xạ trên có gây ra hiện tượng quang điện không? Tại sao?

2 )Chiếu đồng thời 2 bức xạ đơn sắc có bước sóng λ1 kể trên và bước sóng λ2=0,25μm vào catốt Tính vận tốc ban đầu cực đại v0max của các electron quang điện? Hiệu điện thế giữa anốt và catôt có giá trị như thế nào để êlectron không thể đến anốt được(I=0)? ( trích đề TS ĐH ANNINH cơ sở II 2001)

Giải : 1 Tính giới hạn quang điện λ0 : 6

0 hc 0,5496.10 m A

Ta có λ1 < λ0 nên bức xạ λ1 có gây ra hiện tượng quang điện.

2 λ2 < λ1 nên v2 > v1  vận tốc ban đầu cực đại của quang electron là do electron

Hiệu điện thế giữa anốt và catôt có giá trị UAK ≤ - 2,71V

Ví dụ B.12a: Công thoát của Na bằng A=2,48eV Khi chiếu vào bề mặt của Na ánh

eU hc

Vậy phải tăng hiệu điện thế hãm 0,0925V.

katốt một tế bào quang điện thì thấy vận tốc ban đầu cực đại của các êlectron quang điện có độ lớn gấp đôi nhau 1) Tính công thoát A

2) Tính độ biến thiên hiệu điện thế hãm giữa hai lần chiếu bức xạ (để vừa triệt tiêu dòng

Giải: a) Công thức Anhxtanh: Với λ1 : = +

2 1

  Theo đề v2= 2v1⇔Wđ2= Wđ1 ⇔Uh2= 4Uh1 .

Vậy ΔUh = Uh2 -Uh1 = 4Uh1-Uh1 = 3Uh1 = 3.0,621 = 1,86V

Ví dụ B.13: Chiếu đồng thời hai bức xạ có bước sóng 0,452 μm và 0,243 μm vào catôt

của một tế bào quang điện Kim loại làm catôt có giới hạn quang điện là 0,5 μm Vận

tốc ban đầu cực đại của các êlectron quang điện bằng bao nhiêu? (trích đề TS ĐH 2009)

Hd giải: Theo đề λ2 <λ1 nên v2 >v1 Bức xạ λ2 = 0,243 μm có năng lượng lớn hơn; nên vận tốc ban đầu cực đại ( 0 2) 5

xoay chiều: uAK = 4 cos (100 5

6

π − ) (V) Hiệu điện thế hãm của một tế bào quang điện

là 2√3 V Khoảng thời gian dòng điện chạy trong tế bào này trong 5 phút đầu tiên là bao nhiêu ?

Giải:

Dòng điện chạy qua tế bào khi uAK ≥-2√3 V ; mà Uh=U0√3/2.

Suy ra trong mỗi chu kỳ T = 0,02 s thời gian chạy qua tế bào

Chủ đề II: CÔNG SUẤT BỨC XẠ VÀ HIỆU SUẤT LƯỢNG TỬ.

tế bào quang điện Biết công suất của ánh sáng tới là P = 2,967W Tìm số photon tới catot trong 1 đơn vị thời gian?

Hd

giải : Số phôtôn tới catốt trong 1giây là Nf =P/ε =Pλ /hc = 7,3.10 18 hạt

catốt của 1 tế bào quang điện Nếu mỗi phôtôn tới làm bức xạ ra 1 quang electron thì cường độ dòng quang điện bão hòa là bao nhiêu ?

Hdgiải: Số phôtôn tới ca tốt trong mỗi giây: .

= = Theo đề ra mỗi phôtôn tới làm bức xạ ra một quang electron thì ne= nf → Ibh= ne e= . .

.

P e

h c

λ = 0,483A.

bào quang điện Biết công suất của ánh sáng tới là P=2,967W Hiệu suất lượng tử là0,01% Tìm cường độ dòng quang điện bão hòa?

−

−

Cường độ Ibh= ne.e = 7,3.10 14 1,6.10 -19 =1,168.10 -4 A.

một tế bào quang điện là J=4,8mA/W (nghĩa là, khi chùm sáng tới có công suất 1W thì cường độ dòng quang điện bão hòa bằng 4,8mA Tính hiệu suất lượng tử BQĐ?

⇒ = =

tế bào quang điện

1 Tìm công thoát của kali biết Uh=0,39V Tìm giới hạn quang điện của kali?

2 Biết công suất của ánh sáng tới là P=2,5W, tìm số phôton tới catốt trong một giây?

3 Biết hiệu suất lượng tử là H= 0,015% Tìm cường độ dòng quang điện bão hòa?

= = = hạt

3 Cường độ Ibh= ne.e=H.nf.e= 0,73.10 19 1,5.10 -4 1,6.10 -19 =1,752.10 -4 A =0,175mA.

ta thu được dòng quang điện bão hòa Biết hiệu suất quang điện 0,65% và đo được

Ibh=49mA Tính công suất của nguồn bức xạ? Biết chỉ có 35% công suất nguồn bức xạ được chuyển thành công suất của chùm sáng chiếu vào catốt

Hdgiải: Dòng quang điện bão hòa Ibh ,nên số electrôn về được anốt bh 3,06.10 17

e

I n e

= ≈

Số phôtôn tới catốt mỗi giây e

f

n n H

= .Công suất chùm phôtôn tới K: P=nf hc/λ=η.Pnguồn

Công suất nguồn bức xạ Pnguồn =P/η = . . .

Ví dụ B.21: Một tế bào quang điện có catốt làm bằng kim loại có công thoát electron

A = 2 eV, được chiếu bởi tia tử ngoại có bước sóng λ = 0,3975 µm

1 Tính động năng ban đầu cực đại W1 của quang electron

2 Hiệu điện thế UAK giữa anốt và catốt có giá trị thế nào thì dòng quang điện triệt tiêu? Khi UAK đủ lớn thì cường độ dòng quang điện đạt giá trị bão hoà Io = 2mA Hiệu suất

quang điện là H=0,4% Tính số photon Np tới catốt mỗi giây? (trích đề TS HV QUAN

HỆ QUỐC TẾ 2001)

Hdgiải: 1 Năng lượng phôtôn: ε hc 5.10 19J 3,125eV

Động năng ban đầu cực đại: Wđ0max= ε - A= 3,125 - 2 =1,125eV=1,8.10-19J.

2 Để I = 0 khi UAK ≤ - Uh ; với : d0max 1,125

h

W

e

= = Vậy UAK ≤ -1,125V thì I=0

Số electron bứt ra khỏi catốt K trong 1s là n e I0

e

= Hiệu suất quang điện là e

p

n H n

= ;

⇒ Số phôtôn np tới catốt mỗi giây: 0 3,125.1018 1

e p

loại kali dùng làm catốt của tế bào quang điện Biết Ibh = 0,5mA, công suất chùm tia chiếu vào katốt là 1,25W, chỉ có η = 50% chiếu vào catốt Tìm hiệu suất lượng tử ?

Hd.Giải : Số phôtôn chiếu vào ca tốt trong 1s là : nf =η P/ ε = η P.λ/(hc)=1,538.10 18 Số êléctrôn thoát ra khỏi ca tốt trong 1s là: ne = Ibh/e = 3,125.10 15 (hạt).

Hiệu suất lượng tử e 0, 2032%.

f

n H n

Chủ đề III: TÍNH h, e, m THEO SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM QUANG ĐIỆN

Ví dụ B.23: Chiếu bức xạ có bước sóng 0,35μm vào một kim loại, các êlectron kim

quang điện bắn ra đều bị giữ lại bởi một hiệu điện thế hãm Khi thay chùm bức xạ có

bước sóng giảm 0,05μm thì hiệu điện thế hãm tăng 0,59 V Tính điện tích của

êlectron quang điện?

quang điện thì hiệu điện thế hãm là Uh Nếu chiếu ánh sáng có bước sóng λ2 =1,25λ1 thì

hiệu điện thế hãm giảm đi 0,4V Tìm hằng số Plăng theo kết quả thí nghiệm trên?

0,30µm vào một tấm kim loại, thấy vận tốc ban đầu cực đại của các electron quang điện tương ứng với hai bước sóng là v1=7,31.105 m/s và v2= 4,93.105 m/s

1 Từ số liệu thí nghiệm tính khối lượng electron và tính giới hạn quang điện kim loại?

2 Chiếu vào kim loại nói trên một bức xạ điện từ có bước sóng λ thì thấy điện thế cực đại mà nó đạt được khi cô lập là 3V Tính bước sóng λ của bức xạ điện từ?( trích đề TS

ĐH THÁI NGUYÊN 2001)

iaỉ : 1) Công thức Anh-xtanh ứng với 2 bức xạ: 2

2 1 1

mv A

hc

+

= λ

2 2 2

;

2

mv hc

hc hc A

2

1 1 2

2 1 1 0

2 1 1 0

λ thay số tính được λ 0 = 0,36µm

2 Tìm λ Điện thế cực đại của tấm kim loại đặt cô lập trên bằng 3V, lúc đó công thức Anhtanh ta có

2 max

Chủ đề IV: QUANG ELECTRON TRONG ĐIỆN TRƯỜNG, TỪ TRƯỜNG

Ví dụ B.26: Catốt của một tế bào quang điện có A = 1,88 eV Chiếu bức xạ có bước

sóng λ vào catốt này thì hiện tượng quang điện xảy ra Để triệt tiêu hoàn toàn dòng quang điện thì hiệu điện thế hãm có độ lớn 1,15V a) Tính bước sóng λ?

b) Nếu đặt giữa anốt và catốt hiệu điện thế UAK=4V, vận tốc cực đại của electron khi tới anốt bằng bao nhiêu ?( trích đề DỰ BỊ TS ĐH 2005)

Hd

giải : a ) Từ công thức Anhxtanh: hc = + A eUh

6 h

Theo định luật bảo toàn năng lượng:

dAmax 0max AK h AK

W = W +eU =eU +eU =1,6.10 (1,15 4) 8,24.10 J 5,15eV− + = − =

Ví dụ B.27: Kim loại dùng làm catốt của tế bào quang điện có công thoát electron là

1,8eV Chiếu vào catốt một ánh sáng có bước sóng λ=600nm từ một nguồn sáng có công suất 2mW Hỏi dòng quang điện bão hoà bằng bao nhiêu? Biết rằng cứ 1000 hạt phôtôn tới đập vào catốt thì có 2 electron bật ra Tách từ chùm quang electron một electron có vận tốc lớn nhất rồi cho bay từ A đến B trong một điện trường mà hiệu điện thế UAB=-20V Tìm vận tốc của electron ở điểm B? (trích đề TS ĐH NGOẠI THƯƠNG 2001)

Giải *Tìm Ibh Đề cho H=Ne / Nf =2/1000=2.10 -3

0 à

.

e f

= + = > Vậy hạt electron được tăng tốc.

bằng ánh sáng có bước sóng 83nm Nếu bên ngoài điện cực có 1 điện trường cản

Ec=7,5V/cm thì khoảng cách tối đa giữa quang electron và điện cực là:

A=3.10-19J Dùng màn chắn tách ra một chùm hẹp các electron quang điện và cho

chúng bay vào từ trường đều theo hướng vuông góc với các đường cảm ứng từ Biết

bán kính cực đại của quỹ đạo của các electron là R=22,75mm Tìm độ lớn cảm ứng từ

B của từ trường? Bỏ qua tương tác giữa các electron.(trích đề TS ĐH và CĐ 2002)

Khi electron chuyển động trong từ trường đều có Br ⊥ vr thì nó chịu lực Lorenxơ fr⊥vr

đóng vai trò lực hướng tâm và quỹ đạo là tròn

Ví dụ B.30: Cho một tế bào quang điện: công thoát electron của catốt A=1,875eV

Chiếu bức xạ đơn sắc có bước sóng λ vào catốt của tế bào quang điện Tách một chùm electron hẹp bắn ra từ catốt cho đi vào điện trường đều của một tụ điện phẳng tại điểm

O cách đều hai bản tụ Vận tốc ban đầu vr0của các electron có phương song song với hai bản tụ Biết hiệu điện thế giữa hai bản tụ U=0,45V, khoảng cách giữa hai bản tụ d=2cm, chiều dài của tụ l=5cm Bỏ qua trọng lực, tính bước sóng λ để không có electron nào bay ra khỏi tụ điện.( trích đề TS ĐH XÂY DỰNG 2001)

Giải: Chọn hệ trục Oxy: gốc O tại điểm electron bắt đầu vào không gian tụ

Ox dọc theo vr0 song song bản tụ Oy

0

v

⊥ r

dọc theo đường sức điện

Chọn gốc thời gian: t=0 lúc e bắt đầu vào tụ

Chuyển động theo Ox:

electron không chịu lực, chuyển động thẳng đều:

eU

Quĩ đạo electrôn chuyển động vào điện trường đều là 1 phần đường Parabol.

*Điều kiện để các electrôn không ra khỏi tụ điện là khi y=d/2 thì x ≤ l

M

α H

Thay vào (3) suy ra:

+Giới hạn quang điện: 0 hc 0,66 m (6)

Ví dụ B.31: Anốt của tế bào quang điện có dạng phẳng song song với catốt, đặt đối

diện và cách catốt một khoảng d =1cm Rọi chùm bức xạ rất hẹp vào tâm catốt và đặt

UAK=4,45V.Tìm bán kính lớn nhất vùng trên bề mặt anốt có các êlectron tới đập vào?

Hd

giải : Nhận xét:- Rọi bức xạ λ vào tâm OK của K catốt

Các e - bứt ra khỏi catốt từ OK có vận tốc vr theo mọi hướng

trong nửa không gian trước catốt.

- Dưới tác dụng của lực điện trường Fr⊥ catốt làm cho các e

chuyển động theo các quĩ đạo cong khác nhau (như bài toán

ném ngang và ném xiên) về A anốt

-Các e - có vr⊥ K chuyển động thẳng tới đập vào OA của A anốt Các e - có vr xiên góc với catốt chuyển động theo những parabol đập vào anốt tại các điểm Mi cách tâm OA một khoảng R = OAMi; do tính đẳng hướng các e - cùng độ lớn v và cùng góc nghiêng α nằm trên các đường tròn

- Các e - có vr//K sẽ tới A ở điểm xa nhất trên đường tròn tâm OA bán kính Rmax

- Chọn hệ trục toạ độ Oxy như hình vẽ:

+ Theo Oy e - chịu lực điện Fr= −eEr có gia tốc a ; theo Ox không chịu lực.

= và từ (1) max

0max

(4)

R t v

⇒ =

Từ (3) và (4) suy ra bán kính lớn nhất hình tròn vùng electron đập tới A:

0max

2

Toán dạng C: CÁC BÀI TẬP VỀ TIA RƠNGHEN.

Ví dụ C.1: Hiệu điện thế giữa anốt và catốt của ống Rơnghen là U = 12,0kV Tính

x A

K

R

Mi

α

OK O A y

bước sóng nhỏ nhất λmincủa tia X do ống Rơnghen phát ra?

Hdgiải: Khi electron được gia tốc trong điện trường mạnh (UAK cỡ hàng ngàn vôn), electron nhận được năng lượng A=eUAK Khi đập vào đối katốt, năng lượng này một phần biến đổi thành nhiệt năng Q và phần còn lại biến thành năng lượng εx của tia X:

Ví dụ C.2: Hiệu điện thế giữa anốt và catốt của một ống Rơnghen là 18,75 kV Biết độ

lớn điện tích êlectrôn (êlectron), vận tốc ánh sáng trong chân không và hằng số Plăng lần lượt là e = 1,6.10-19C, c = 3.108 m/s và h = 6,625.10-34J.s Bỏ qua động năng ban đầu của êlectrôn Tính bước sóng nhỏ nhất của tia Rơnghen do ống phát ra?(trích đề TS ĐH-CĐ 2007)

Hdgiải: Electron khi tới mặt anốt có ( ) 16

∆

Ví dụ C.3: Giữa anôt và catôt của một ống phát tia X có hiệu điện thế không đổi là

25 kV Bỏ qua động năng của elếctrôn khi bứt ra từ catôt Bước sóng ngắn nhất của

tia X mà ống có thể phát ra bằng bao nhiêu? (trích đề TS CĐ 2011)

Hdgiải: Động năng tối thiểu electrôn đến anốt là WA = eUAK Khi đập vào đối catôt một phần động năng này chuyển thành năng lựơng của phôtôn tia X :

= ≤ ⇒ = = → λmin của tia X là 0,4969Å

Ví dụ C.4: Chùm tia X phát ra từ một ống tia X (ống Cu-lít-giơ) có tần số lớn nhất là

6,4.1018 Hz Bỏ qua động năng các êlectron khi bức ra khổi catôt.Tính hiệu điện thế giữa anôt và catôt của ống tia X ?(trích đề TS ĐH-CĐ 2010)

Hdgiải: Động năng tối thiểu electrôn đến anốt là Wd = eUAK Khi đập vào đối catôt một phần động năng này chuyển thành năng lựơng của phôtôn tia X

ε =hf ≤eU AK ⇒ 34 18

3 max

khi ống hoạt động thì dòng điện qua ống là I = 2 mA Tính số electron đập vào đối âm cực trong mỗi giây và nhiệt lượng toả ra trên đối âm cực trong một phút?

Hd giải: Số electron trong một giây:

3

16 19

1, 25.10 1,6.10

Nhiệt toả ra trong một phút Q = A = U.I.t = 2484.2.10 - 3.60 ≈ 298J

Ví dụ C.6: Trong chùm tia Rơn-ghen phát ra từ một ống Rơn-ghen, người ta thấy

hơn ở lối vào là 100C Tính lưu lượng theo đơn vị m3/s của dòng nước đó? Xem như 100% động năng của chùm electron đều chuyển thành nhiệt độ làm nóng đối catôt.

Cho nhiệt dung riêng và khối lượng riêng của nước là cn=4186 Jkg-1K-1; Dn=103 kgm-3

Hdgiải: a) Động năng tối thiểu electrôn đến anốt là WdA= mv 2 /2 = eUAK Khi đập vào đối catôt một phần động năng này chuyển thành năng lựơng của phôtôn tia X

Động năng cực tiểu của electron đập vào đối catôt:

WdA= εmax = hfmax = 6,625.10 5,0.10−34 18 = 3,3125.10 -15 J

b)Số electron N=10 18 đập vào đối catôt trong t=2giây, mang điện lượng: q It= =Ne

Cường độ dòng điện qua ống Rơnghen :

0, 08 2

và ngay trước khi đập vào đối anôt nó có tốc độ 0,8c Biết khối lượng ban đầu của

electron là m0= 0,511Mev/c2 Tính bước sóng ngắn nhất của tia X có thể phát ra ?

Giải:

* Khối lượng electron khi chuyển động với vận tốc lớn: m =

2 2 0

1

c v

m

0

8 , 0

1 −

m

=0m,60

* Công mà electron nhận được khi đến anot A = ∆Wđ = (m – m0)c 2

* Bước sóng ngắn nhất của tia X có thể phát ra tính theo công thức:

1 (

3

c m hc

λ = 2

0 2

3

c m

hc

8 34

10 6 , 1 511 , 0 2

10 3 10 625 , 6 3

Toán dạng D: CÁC TIÊN ĐỀ BORH

VÀ QUANG PHỔ CỦA NGUYÊN TỬ HYĐRÔ

Chủ đề I: MẪU NGUYÊN TỬ BO.

* KIẾN THỨC CẦN NHỚ:

-Mẫu nguyên tử Borh xây dựng như mẫu hành tinh và thêm hai tiên đề của Borh -Năng lượng của nguyên tử gồm động năng của êlectron và thế năng tương tác tĩnh điện giữa êlectron và hạt nhân

- Năng lượng của nguyên tử hiđrô được tính theo công thức: En = 13,26(eV)

n

−

n là lượng tử số n = 1, 2, 3, 4, … ứng với tên quỹ đạo K, L, M, N, …

- Nguyên tử bình thường tồn tại ở trạng thái cơ bản n = 1, electrôn ở quỹ đạo K , nguyên tử có mức năng lượng thấp nhất: E1 = - 13,6 eV

- Bán kính của các quỹ đạo dừng: rn = n2 r1 , với r1 = 5,3.10-11 (m) là bán kính nhỏ nhất của quỹ đạo electrôn, khi đó nguyên tử ở trạng thái cơ bản

-Tần số của phôtôn khi nguyên tử bức xạ: f mn =

h

E E

=

λ với Em > En.

Ví dụ D.1: Xác định bán kính quỹ đạo Bo thứ 2 và thứ 3 của nguyên tử hyđrô và tính

vận tốc của electron trên mỗi quỹ đạo đó? Cho biết r0=0,530.10-10m

Hdgiải: Bán kính quỹ đạo của nguyên tử tỷ lệ với bình phương của các số nguyên liên tiếp nên: r2 = 2 2 r0 = 2,12.10 - 10 m; r3 = 3 2 r0 = 4,77.10 -10 m.

Lực tác dụng giữa hạt nhân và electrôn trong nguyên tử hydrô là lực hướng tâm làm cho electrôn quay tròn quanh hạt nhân 9 2 2 9 2

năng, thế năng và năng lượng E1 của êlectron trên quỹ đạo Bo thứ nhất?

Hdgiải: Êlectron trên quỹ đạo Bo thứ nhất có bán kính r1

Lực Culông giữa hạt nhân với electron đóng vai trò lực hướng tâm.

2 2

1 2

v e

e

−

=

Năng lượng của êlectron trên quỹ đạo Bo thứ nhất : W = Wđ + Wt = -13,6 (eV).

Ví dụ D.3: Nguyên tử hiđrô gồm một hạt nhân và một êlectron quay chung quanh hạt

nhân này Bán kính quỹ đạo dừng thứ nhất là r1 = 5,3.10-11 (m)

a Tính vận tốc và số vòng quay của êlectron trong 1 giây

b Tính vận tốc, động năng, thế năng và năng lượng của êlectron trên quỹ đạo thứ hai

Hdgiải: a) Êlectron trên quỹ đạo thứ nhất Bán kính r1 = 5,3.10 -11 (m)

- Lực Cu-lông giữa hạt nhân với êlectron là lực hướng tâm.

2 2

5 1

1 2

Thế năng tương tác giữa hạt nhân với electron:

2 2

Năng lượng của êlectron trên quỹ đạo Bo thứ hai W2 = Wđ2 + Wt2 = -3,396 (eV).

n là lượng tử số n = 1, 2, 3, 4, … ứng với tên quỹ đạo K, L, M, N, …

-Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái từ trạng thái có năng lượng Em sang trạng thái có năng lượng En với Em > En Nguyên tử bức xạ ra phôtôn có tần số: f mn m n

- Chú ý ta có 2 quan hệ quan trọng rất tiện dụng trong làm trắc nghiệm:

Ví dụ D.4: Nguyên tử hiđrô ở trạng thái cơ bản có mức năng lượng bằng -13,6 eV Để

chuyển lên trạng thái dừng có mức năng lượng -3,4 eV thì nguyên tử hiđrô phải hấp thụ một phôtôn có năng lượng bao nhiêu?( (trích đề ĐH-CĐ 2009)

Hdgiải: Trạng thái cơ bản Ethấp=-13,6eV; trạng thái dừng Ecao=-3,4eV  năng lượng

phôtôn mà nguyên tử hiđrô phải hấp thụ là:ε = E cao−E thap = − ( 3, 4) ( 13,6) 10, 2eV − − =

Ví dụ D.5: 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 e=1,6.10-19C; c=3.108m/s; h=6,625.10-34Js Năng lượng của phôtôn này bằng bao nhiêu?(trích đề ĐH-CĐ 2009)

Hdgiải: Năng lượng của phôtôn có bước sóng λ=0,1026 μm mà nguyên tử phát ra

34 8

6,625.10 3.10

12,1 1,6.10 0,1026.10 1,6.10

hc

ε λ

E n = − (eV) (n = 1, 2, 3, ) Khi electron trong nguyên tử hidrô

chuyển từ quĩ đạo dừng thứ n = 3 sang quĩ đạo dừng n = 2 thì nguyên tử hidro phát ra photon ứng với bức xạ có bước sóng bằng(trích đề ĐH 2010)

Hdgiải: Tính năng lượng của phôtôn của bức xạ phát ra :

Bước sóng của bức xạ :

34 8

6 19

6,625.10 3.10

0,6576.10 0,6576 1,889.1,6.10

Ví dụ D.7: Trong quang phổ của nguyên tử hiđrô , nếu biết bước sóng dài nhất của

vạch quang phổ trong dãy Laiman là λ1 và bước sóng của vạch kề với nó trong dãy này

là λ2 thì bước sóng λαcủa vạch quang phổ Hα trong dãy Banme là bao nhiêu?( (trích đề ĐH-CĐ 2008)

Hdgiải: Bước sóng dài nhất của vạch quang phổ trong dãy Laiman là λ1 và bước sóng của vạch kề với nó trong dãy này là λ2: 2 1 3 1

Ví dụ D.8: Một đám nguyên tử hiđrô đang ở trạng thái kích thích mà êlectron chuyển

động trên quỹ đạo dừng N Khi êlectron chuyển về các quỹ đạo dừng bên trong thì quang phổ vạch phát xạ của đám nguyên tử đó có mấy vạch? (trích đề ĐH-CĐ 2009)

Hdgiải: Ta có thứ tự : K, L, M, N có 3 khoảng: Số vạch được tính theo: 3! = 1.2.3 = 6 Vậy: quang phổ vạch phát xạ của đám nguyên tử đó có 6 vạch.

sóng lần lượt λ1=1216Å , λ2=1026Å và λ3 = 973Å Hỏi nếu nguyên tử hiđrô bị kích thích sao cho êlectron chuyển lên quỹ đạo N thì nguyên tử có thể phát ra những vạch nào trong dãy Banme Tính bước sóng của các vạch đó (trích đề TS ĐH QUỐC GIA TP.HCM 2001)

Hdgiải: Dãy Banme được tạo thành khi electron chuyển từ quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo L Khi electron đang ở quỹ đạo N, thì nó có thể chuyển về quỹ đạo L theo 2 cách:

- Nguyên tử chuyển trực tiếp từ N về L và phát ra bức xạ màu lam Hβ có bước sóng λ42

- Nguyên tử chuyển từ N về M, rồi từ M chuyển về L, nguyên tử phát ra bức xạ màu đỏ

E2 = -3,03 eV; E3 = -1,93 eV; E4 = -1,51 eV; E5 = -1,38 eV; E6 = -0,86 eV

1) Natri chuyển từ trạng thái kích thích về trạng thái cơ bản và phát ra một phôtôn có

bước sóng λ =387 nm Hỏi Natri đã dịch chuyển giữa các mức nào?

5,81.10-19J Nguyên tử Natri không thể hấp thụ một phôtôn có năng lượng?

Hdgiải: 1)Tính năng lượng mức kích thích khi hấp thụ phôtôn λ: E x hc E1 1,93eV

2)Natri chỉ hấp thụ được các phôtôn có năng lượng bằng hiệu của 2 mức năng lượng.

Vậy: Lượng tử ε =4,8.10 -19 J=3eV, không bằng hiệu của 2 mức năng lượng nào cả

λ1= 0,1220 µm, bước sóng ngắn nhất trong dãy Lyman là λ2= 0,0193 µm

Tính: a)Bước sóng ngắn nhất trong dãy Bannme?

b) Năng lượng cần thiết để ion hóa nguyên tử hidro?(trích đề TS CĐ SP HÀNỘI 2005)

Hdgiải: a)Trong dãy Lyman λmax= λ1: 2 1

dãy PaSen ở vùng hồng ngoại λ1 = 1,875µm, λ2 = 1,282µm, λ3 = 1,093µm và vạch đỏ (Hα), trong dãy Banme là λα = 0,656µm Hãy tính bước sóng λβ, λγ, λδ tương ứng với cách vạch lam (Hβ), vạch chàm (Hγ), vạch tím (Hδ)?

Vẽ sơ đồ biểu diễn các mức năng lượng và sự chuyển mức năng lượng của electron tương ứng với các vạch quang phổ trên (trích đề TS ĐH NÔNG NGHIỆP I 2001)

λ1L = 0,1216µm (laiman), λ1B = 0,6563µm (banme) và λ1P = 1,8751µm (pasen).Có thể tìm được bước sóng của các vạch nào khác? Cho biết năng lượng cần thiết tối thiểu để bứt điện tử ra khỏi nguyên tử hiđrô từ trạng thái cơ bản là 13,6eV Tính bước sóng ngắn

nhất của vạch quang phổ trong dãy Pasen (trích đề TS ĐH GIAO THÔNG VT 2001)

εmn =Em-En E1=-5,14ev E2=-3,03eV E3=-1,93eV E4=-1,51eV E5=-1,38eV E2=-3,03eV 2,11

E E hc

hc hc E E E E E E hc

1 1 1 2 2 3 1 3

hc

n P

Dạng 1:HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN;THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG.

A LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG.

Dung dịch fluorêxin hấp thụ ánh sáng có bước sóng λ = 0,45µmvà phát ra ánh sáng có bước sóng λ ' = 0 , 50 µm Tính hiệu suất phát quang là tỉ số giữa năng lượng của ánh sáng

phát quang và năng lượng của ánh sáng hấp thụ trong cùng thời gian (Đs: η = 90%)

Một nguồn LASER mạnh phát ra những xung bức xạ có năng lượng 3000J; bức xạ phát

ra có bước sóng 480 nm Tính số phôtôn trong mỗi xung đó? (Đs: N = 7,24.1021 )

Một bóng đèn có công suất phát xạ là 1W, trong 1 giây phát ra được 2,5.1019 phôtôn Bước sóng của ánh sáng do đèn phát ra là bao nhiêu? (Đs: λ = 4,97µm.)

Tính động lượng của phôtôn sóng vô tuyến có bước sóng λ =10-3m?

(Đs:p=6,625.10-37kgm/s)

B TÍNH GIỚI HẠN QUANG ĐIỆN, CÔNG THOÁT

Bài 1: Cho λ0 tìm A(J), A(eV).

Giới hạn quang điện của xêdi (Cs) là 0,66 mµ Hãy tính công thoát của êlectrôn ra khỏi

bề mặt của xêdi ? (Đs: 3.10-19J= 1,88eV)

Công bứt điện khỏi kim loại natri là 2,27 ev Tính giới hạn quang điện natri?

(Đs: λ 0 ≈ 5,5.10 −7m= 0,55µm)

Khi chiếu một chùm ánh sáng có tần số f = 11,04.1014Hz vào một kim loại, có hiện tượng quang điện xảy ra Tần số giới han đỏ của kim loại đó là f0= 5.1014 Hz Tính công thoát của electron đối với kim loại đó (Đs: A=3,3125.10-19J=2,07eV)

Chiếu ánh sáng kích thích có λ =0,489 µm vào catốt bằng kali trong 1 tế bào quang điện Động năng ban đầu cực đại của các quang electrôn là 6,24.10-20j Tìm giới hạn quang điện của kali?

Ánh sáng kích thích có bước sóng 0,330 µm.Để triệt tiêu dòng quang điện phải đặt hiệu điện thế hãm1,88V Xác định công thoát của electron khỏi kim loại và giới hạn quang điện của kim loại làm catốt? (Đs: A =3,015.10-19J; λ0=0,66 µm)

Chiếu liên tục một chùm tia tử ngoại có λ=147nm vào một quả cầu bằng đồng cô lâp

về điên Sau môt thời gian nhất định điện thế cực đại của quả cầu là 4V Xác định giới hạn quang điện của đồng? (Đs: λ0 =0,28µm )

Bài 7: Cho λ1, λ2 và Uh1, Uh2 tính A, λ0

Lần lượt chiếu hai bức xạ có tần số f1 = 0,75.1015 Hz và f2 = 0,5.1015 Hz vào bề mặt của Natri và đo hiệu điện thế hãm tương ứng U1 = 1,05V và U2 = 0,03V Tính công thoát ra của Natri? (Đs: A = 2,05eV)

Bài 8: Cho λ1, λ2 và k = v0m1/ vm2 tính A, λ0

Lần lượt chiếu hai bức xạ có tần số f1=9,375.1014 Hz và f2=5,769.1014 Hz vào một tấm kim loại làm catôt của tế bào quang điện, người ta đo được tỉ số các vận tốc ban đầu của các êlectron quang điện bằng 2 Tính công thoát ra của kim loại đó?

(Đs: A = 3,03.10-19J)

Bài 9: Cho λ1, λ2 và k = Uh1 /Uh2 tính A, λ0

Chiếu lần lượt 2 bức xạ λ1 = 0,555µm; λ2 = 0,377µm vào Katốt của TBQĐ thì thấy hiệu điện thế hãm có độ lớn gấp 4 lần nhau Xác định giới hạn quang điện của kim loại làm katốt? ( Đs: A=3,02.10-19 J λ0=0,658 µm )

C.TÍNH BƯỚC SÓNG VÀ NĂNG LƯỢNG PHÔTÔN

Tính năng lượng của phô tôn ứng với ánh sáng có bước sóng:λ =0, 768 mµ ( vạch đỏ trong quang phổ kali ) λ =0,589 mµ (vạch vàng ứng với quang phổ natri) ;λ =0, 444 mµ( vạch tím trong quang phổ canxi) ( Đs: 2,58.10-19J; 3,37.10-19J; 4,47.10-19J)

Quang phổ ánh sáng thấy được 400nm≤ ≤ λ 700nm Xác định giới hạn năng lượng của lượng tử ánh sáng ứng với dãy quang phổ? ( Đs:1,77eV ≤ ≤ ε 3,1eV )

Tính bước sóng của ánh sáng mà năng lượng của phôtôn là 2,8.10-19J? (Đs: 0,71µm)

Một quả cầu nhôm (Al) có giới hạn quang điện λ0=0,36 µm được đặt cô lập với các vật khác Chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ<λ0 vào quả cầu thì nó tích điện và đạt điện thế cực đại là 3,45V Xác định λ? (Đs: λ= 0,18µm)

Bài 5: Cho f 0 ,Uh tính f

Khi chiếu một chùm ánh sáng có tần số f vào một kim loại có tần số giới han đỏ của kim loại đó là 5.1014 Hz, có hiện tượng quang điện xảy ra Nếu dùng một hiệu điện thế hãm bằng 2,5V thì tất cả các quang electron bắn ra khỏi kim loại bị giữ lại, không bay sang anốt Tính tần số của chùm ánh sáng tới?

Người ta chiếu sáng cesi bằng ánh sáng đơn sắc màu vàng có bước sóng 0,582.10-6m; cesi có công thoát ra 1,7.10-19J Tính động năng của quang electron được thoát ra?

(Đs:1,8.10-19J)

Một tế bào quang điện có hiệu điện thế hãm Uh=1,8V Tính vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện? (Đs: 795km/s)

Một tế bào quang điện có catốt là natri có A=2,27eV Chiếu vào tế bào quang điện một chùm tia sáng tím có bước sóng 400nm Tính vận tốc ban đầu cực đại của các quang electron? ( Đs: 469km/s)

Một tế bào quang điện có giới hạn quang điện λ = 0 600(nm) được chiếu bởi một tia sáng đơn sắc có bước sóng 400 nm Tính công bứt điện tử Tính vận tốc cực đại của electron bứt ra? (Đs: A=3,31.10-19 J; v0max=0,604.106m/s)

Trong 1 tế bào quang điện, hiệu điện thế hãm tương ứng với ánh sáng kích thích có bước sóng λ là 1,26V Vận tốc ban đầu cực đại của quang electron?(Đs: 6,66.105m/s)

Người ta chiếu ánh sáng có bước sóng λ = 0,302μm vào một lá kim loại có công thoát 4eV Tính vận tốc ban đầu cực đại của các quang electron bắn ra khỏi mặt lá kim loại?

Khi chiếu vào tấm kim loại có A=14.10-20j , bức xạ có bước sóng λ =5000Å thì có hiện tượng quang điện xảy ra không? Nếu có hãy tính động năng cực đại Wđ0max của các electron bắn ra?

Chiếu chùm bức xạ có bước sóng λ = 0,2μm vào một tấm kim 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

λ1=16000Å và λ2=1000Å thì có hiện tượng quang điện xảy ra không? Nếu có,tính động