Theo thuyết lượng tử ánh sáng của Anh-xtanh, phôtôn ứng với mỗi ánh sáng đơn sắc có năng lượng càng lớn nếu ánh sáng đơn sắc đó có.. bước sóng càng lớn.[r]
Trang 1Chương VI LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG
Chủ đề 1: THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG
❖ Năng lượng của một phôtôn ánh sáng: hf hc
❖ Năng lượng của một chùm phôtôn ánh sáng: E N Nhf Nhc
trong đó, (J): năng lượng của một phôtôn;
E (J): năng lượng của một chùm phôtôn;
P (W): công suất bức xạ điện từ;
34
h6, 625.10 J.s: hằng số Plăng;
8
c3.10 m/s: tốc độ của ánh sáng trong chân không;
f (Hz): tần số của phôtôn;
N: số hạt phôtôn có trong chùm phôtôn (N là số nguyên);
λ (m): bước sóng của phôtôn
Lưu ý:
1 eV 1, 6.10 J
▪ ε tỉ lệ thuận với f nên tần số của phôtôn càng lớn thì năng lượng của càng lớn; ε tỉ lệ nghịch với λ nên bước sóng của phôtôn càng lớn thì năng lượng của phôtôn càng nhỏ
▪ Khi phôtôn ánh sáng truyền từ môi trường này vào môi trường khác tần số của nó không đổi nên năng lượng của nó cũng không đổi
BÀI TẬP MẪU Câu 1 (THPT QG – 2017) Theo thuyết lượng tử ánh sáng, ánh sáng được tạo thành bởi các hạt
Câu 2 (TN – 2009) Theo thuyết lượng tử ánh sáng, phát biểu nào dưới đây là sai ?
A Phân tử, nguyên tử phát xạ hay hấp thụ ánh sáng, cũng có nghĩa là chúng phát xạ hay hấp thụ phôtôn
B Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn
C Năng lượng của các phôtôn ánh sáng là như nhau, không phụ thuộc tần số của ánh sáng
Câu 3 (TN – 2014) Theo quan điểm của thuyết lượng tử ánh sáng, phát biểu nào sau đây sai ?
A Khi ánh sáng truyền đi xa, năng lượng của phôtôn giảm dần
B Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn
C Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động
D Các phôtôn của cùng một ánh sáng đơn sắc đều mang năng lượng như nhau
8
c3.10
Trang 2Câu 4 (TN – 2007) Một nguồn phát ánh sáng có tần số f Năng lượng một phôtôn của ánh sáng này tỉ lệ
Câu 5 (TN – 2011) Theo thuyết lượng tử ánh sáng của Anh-xtanh, phôtôn ứng với mỗi ánh sáng đơn sắc có năng lượng càng lớn nếu ánh sáng đơn sắc đó có A bước sóng càng lớn B tốc độ truyền càng lớn C tần số càng lớn D chu kì càng lớn
Câu 6 (TN – 2008) Với , , 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 B C D
Câu 7 (TN – GDTX – 2010) Biết hằng số Plăng là J.s, tốc độ ánh sáng trong chân không là m/s Năng lượng của phôtôn ứng với bức xạ có bước sóng 0,6625 μm là A J B J C J D J
Câu 8 (TN – 2013) Cho J.s; m/s; J Trong chân không, năng lượng của mỗi phôtôn ứng với ánh sáng có bước sóng 0,75 μm bằng A 2,65 eV B 1,66 eV C 2,65 eV D 1,66 eV
Câu 9 (CĐ – 2013) Cho biết hằng số Plăng J.s; tốc độ truyền ánh sáng trong chân không m/s và J Phôtôn có năng lượng 0,8 eV ứng với bức xạ thuộc vùng A sóng vô tuyến B tia X C tia tử ngoại D tia hồng ngoại
1
2 3
2 1 3 2 3 1 3 1 2
34
6, 625.10
8
3.10
18
34
h6, 625.10 8
1 eV 1, 6.10
34
h6, 625.10
8
1 eV 1, 6.10
Trang 3Câu 10 (CĐ – 2009) Lấy J.s; m/s Một nguồn phát ra ánh sáng có bước sóng 662,5 nm với công suất phát sáng là W Số phôtôn được nguồn phát ra trong 1 s là
Chủ đề 1: HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGOÀI ❖ Điều kiện xảy ra hiện tượng quang điện ngoài: hay 0 f , với f0 0 0 c f (bước sóng kích thích bé hơn hoặc bằng giới hạn quang điện của kim loại) ❖ Công thoát của êlectron ra khỏi kim loại:
0 hc A BÀI TẬP MẪU Câu 11 (ĐH – 2011) Hiện tượng quang điện ngoài là hiện tượng êlectron bị bứt ra khỏi tấm kim loại khi A chiếu vào tấm kim loại này một bức xạ điện từ có bước sóng thích hợp B cho dòng điện chạy qua tấm kim loại này C tấm kim loại này bị nung nóng bởi một nguồn nhiệt D chiếu vào tấm kim loại này một chùm hạt nhân hêli Câu 12 (TN – 2008) Chiếu tới bề mặt của một kim loại bức xạ có bước sóng λ, giới hạn quang điện của kim loại đó là Biết hằng số Plăng là h, vận tốc ánh sáng trong chân không là c Để có hiện tượng quang điện xảy ra thì A B C D Câu 13 (THPT QG – 2017) Giới hạn quang điện của đồng là 0,30 μm Trong chân không, chiếu ánh sáng đơn sắc vào một tấm đồng Hiện tượng quang điện sẽ xảy ra nếu ánh sáng có bước sóng A 0,32 μm B 0,36 μm C 0,41 μm D 0,25 μm
Câu 14 (TN – 2007) Kim loại Kali (K) có giới hạn quang điện là 0,55 μm Hiện tượng quang điện không xảy ra khi chiếu vào kim loại đó bức xạ nằm trong vùng A ánh sáng màu tím B hồng ngoại C ánh sáng màu lam D tử ngoại
34
h6, 625.10 8
c3.10 4
1,5.10
14
0
0
0
hc
hc
Trang 4Câu 15 (TN – 2008) Giới hạn quang điện của đồng (Cu) là μm Biết vận tốc truyền ánh sáng
trong chân không m/s và hằng số Plăng J.s Công thoát của êlectron ra ngoài bề
mặt của động là
Câu 16 (TN – GDTX – 2012) Cho biết hằng số Plăng J.s; tốc độ truyền ánh sáng trong chân không m/s và J Một kim loại có giới hạn quang điện là 0,50 μm Công thoát êlectron của kim loại đó bằng A 12,40 eV B 1,24 eV C 24,80 eV D 2,48 eV
Câu 17 (TN – 2009) Công thoát của êlectron khỏi đồng là J Hằng số Plăng là J.s; tốc độ ánh sáng trong chân không là m/s Giới hạn quang điện của đồng là A 0,40 μm B 0,90 μm C 0,30 μm D 0,60 μm
Câu 18 (ĐH – 2011) Cho biết hằng số Plăng J.s; tốc độ truyền ánh sáng trong chân không m/s và J Công thoát êlectron của một kim loại là eV Giới hạn quang điện của kim loại này có giá trị là A 1057 nm B 220 nm C 661 nm D 550 nm
Câu 19 (ĐH – 2009) Công thoát êlectron của một kim loại là J Chiếu lần lượt vào bề mặt tấm kim loại này các bức xạ có bước sóng là μm; μm; μm Lấy J.s; m/s Bức xạ nào gây được hiện tượng quang điện đối với kim loại đó ? A Cả ba bức xạ ( , và ) B Không có bức xạ nào trong ba bức xạ trên C Hai bức xạ ( và ) D Chỉ có bức xạ
0 0, 30
8
h6, 625.10
19
6, 625.10 8, 625.1019 8, 526.1019 6, 265.1019
34
h6, 625.10
8
1 eV 1, 6.10
19
6, 625.10 6, 625.1034
8
3.10
34
h6, 625.10
8
19
7, 64.10
2 0, 21 3 0, 35 34
h6, 625.10
8
c3.10
1
2 3
1
Trang 5BÀI TẬP RÈN LUYỆN
Câu 1 (ĐH, CĐ – 2007) Nội dung chủ yếu của thuyết lượng tử trực tiếp nói về
A sự phát xạ và hấp thụ ánh sáng của nguyên tử, phân tử
B cấu tạo của các nguyên tử, phân tử
C sự hình thành các vạch quang phổ của nguyên tử
D sự tồn tại các trạng thái dừng của nguyên tử hiđrô
Câu 2 (TN – 2007) Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về phôtôn ?
A Vận tốc của các phôtôn trong chân không là 3.108 m/s
B Mỗi phôtôn mang một năng lượng xác định
C Các phôtôn của cùng một ánh sáng đơn sắc thì mang cùng một giá trị năng lượng
D Năng lượng của mỗi phôtôn của các ánh sáng đơn sắc khác nhau luôn bằng nhau
Câu 3 (TN – 2009) Phát biểu nào sau đây sai khi nói về phôtôn ánh sáng ?
A Mỗi phôtôn có một năng lượng xác định
B Năng lượng của các phôtôn của các ánh sáng đơn sắc khác nhau đều bằng nhau
C Năng lượng của phôtôn ánh sáng tím lớn hơn năng lượng của phôtôn ánh sáng đỏ
D Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động
Câu 4 (ĐH – 2012) Theo thuyết lượng tử ánh sáng, phát biểu nào sau đây là sai ?
A Phôtôn tồn tại trong cả trạng thái đứng yên và trạng thái chuyển động
B Phôtôn của các ánh sáng đơn sắc khác nhau thì mang năng lượng khác nhau
D Năng lượng của một phôtôn không đổi khi truyền trong chân không
Câu 5 (TN – 2007) Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về thuyết lượng tử ánh sáng ?
A Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn
B Thuyết lượng tử là cơ sở để giải thích các định luật quang điện
C Năng lượng mỗi phôtôn của một chùm sáng đơn sắc tỉ lệ nghịch với tần số của chùm sáng đó
D Năng lượng mỗi phôtôn của một chùm sáng đơn sắc tỉ lệ thuận với tần số của chùm sáng đó Câu 6 (ĐH, CĐ – 2008) Theo thuyết lượng tử ánh sáng thì năng lượng của
A một phôtôn tỉ lệ thuận với bước sóng ánh sáng tương ứng với phôtôn đó
B các phôtôn trong chùm sáng đơn sắc bằng nhau
C một phôtôn phụ thuộc vào khoảng cách từ phôtôn đó tới nguồn phát ra nó
D một phôtôn bằng năng lượng nghỉ của một êlectron
Câu 7 (TN – 2008) Khi nói về thuyết phôtôn ánh sáng (thuyết lượng tử ánh sáng), phát biểu nào là sai ?
A Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f xác định thì các phôtôn ứng với ánh sáng đó đều có năng
lượng như nhau
B Bước sóng của ánh sáng càng lớn thì năng lượng phôtôn ứng với ánh sáng đó càng nhỏ
C Trong chân không, vận tốc của phôtôn luôn nhỏ hơn vận tốc ánh sáng
D Tần số ánh sáng càng lớn thì năng lượng của phôtôn ứng với ánh sáng đó càng lớn
Câu 8 (ĐH – 2009) Khi nói về thuyết lượng tử ánh sáng, phát biểu nào sau đây là đúng ?
A Ánh sáng được tạo bởi các hạt gọi là phôtôn
B Năng lượng phôtôn càng nhỏ khi cường độ chùm ánh sáng càng nhỏ
C Phôtôn có thể chuyển động hay đứng yên tùy thuộc vào nguồn sáng chuyển động hay đứng yên
D Năng lượng của phôtôn càng lớn khi tần số của ánh sáng ứng với phôtôn đó càng nhỏ
Câu 9 (TN – GDTX – 2010) Khi nói về phôtôn, phát biểu nào dưới đây là đúng ?
A Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các phôtôn đều mang năng lượng như nhau
B Năng lượng của phôtôn càng lớn khi bước sóng ánh sáng ứng với phôtôn đó càng lớn
C Năng lượng của phôtôn ánh sáng tím nhỏ hơn năng lượng của phôtôn ánh sáng đỏ
D Phôtôn có thể tồn tại trong trạng thái đứng yên
8
c3.10
Trang 6Câu 10 (THPT QG – 2015) Theo thuyết lượng tử ánh sáng, phát biểu nào sau đây đúng ?
A Phôtôn ứng với ánh sáng đơn sắc có năng lượng càng lớn nếu ánh sáng đó có tần số càng lớn
B Năng lượng của phôtôn giảm dần khi phôtôn ra xa dần nguồn sáng
C Phôtôn tồn tại trong cả trạng thái đứng yên và trạng thái chuyển động
D Năng lượng của mọi loại phôtôn đều bằng nhau
Câu 11 (THPT QG – 2016) Theo thuyết lượng tử ánh sáng, phát biểu nào sau đây sai ?
A Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động Không có phôtôn đứng yên
B Năng lượng của các phôtôn ứng với các ánh sáng đơn sắc khác nhau là như nhau
C Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn
D Trong chân không, các phôtôn bay dọc theo tia sáng với tốc độ 3.108 m/s
Câu 12 (THPT QG – 2017) Trong chân không, một ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ Gọi h là hằng số
Plăng, c là tốc độ ánh sáng trong chân không Năng lượng của phôtôn ứng với ánh sáng đơn sắc này là
Câu 13 (CĐ – 2009) Gọi năng lượng của phôtôn ánh sáng đỏ, ánh sáng lục, ánh sáng tím lần lượt là , , thì
Câu 14 (CĐ – 2012) Gọi , , lần lượt là năng lượng của phôtôn ánh sáng đỏ, phôtôn ánh sáng lam
và phôtôn ánh sáng tím Ta có
sáng lục, là năng lượng của phôtôn ánh sáng vàng Sắp xếp nào sau đây đúng ?
sónng 0,4 μm Mỗi phôtôn của ánh sáng này mang năng lượng xấp xỉ bằng
Câu 17 (CĐ – 2009) Trong chân không, bức xạ đơn sắc vàng có bước sóng là 0,589 μm Lấy
J.s; m/s; J Năng lượng của phôtôn ứng với bức xạ có giá trị là
hc
h
c
Đ
L
T
T
Đ L
T L Đ L T Đ T Đ L
Đ
L T
T
Đ L
T L Đ L T Đ T Đ L
Đ
V
L
V L Đ L V Đ L Đ V
34
h6, 625.10 8
c3.10
31
4,97.10 2, 49.1019 2, 49.1031 4,97.1019
34
h6, 625.10 8
1 eV 1, 6.10
Trang 7Câu 18 (Tham khảo – THPT QG – 2017) Trong chân không, ánh sáng màu lam có bước sóng trong
khoảng từ 0,45 μm đến 0,51 μm Lấy J.s; m/s Năng lượng của phôtôn ứng với ánh sáng này có giá trị nằm trong khoảng
Câu 19 (THPT QG – 2016) Trong chân không, ánh sáng nhìn thấy có bước sóng nằm trong khoảng từ 0,38 μm đến 0,76 μm Cho biết: hằng số Plăng J.s, tốc độ ánh sáng trong chân không m/s và J Các phôtôn của ánh sáng này có năng lượng nằm trong khoảng A từ 2,62 eV đến 3,27 eV B từ 1,63 eV đến 3,27 eV C từ 2,62 eV đến 3,11 eV D từ 1,63 eV đến 3,11 eV
Câu 20 (CĐ – 2014) Cho hằng số Plăng J.s và tốc độ truyền ánh sáng trong chân không m/s Phôtôn của một bức xạ có năng lượng J Bức xạ này thuộc miền A sóng vô tuyến B ánh sáng nhìn thấy C tử ngoại D hồng ngoại
Câu 21 (TN – 2009) Cho J.s; m/s Một nguồn sáng chỉ phát ra ánh sáng đơn sắc có tần số Hz Công suất bức xạ điện từ của nguồn là 10 W Số phôtôn mà nguồn phát ra trong một giây xấp xỉ bằng A B C D
34
h6, 625.10 8
c3.10
20
3, 9.10 20
4, 42.10 3, 9.1021 21
4, 42.10
25
3, 9.10 25
4, 42.10 3, 9.1019 19
4, 42.10
34
h6, 625.10
8
1 eV1, 6.10
34
h6, 625.10
8
6, 625.10
34
h6, 625.10 8
c3.10
14
5.10
19
0,33.10 3, 02.1020 3, 02.1019 3, 24.1019
Trang 8Câu 22 (TN – 2008) Nếu quan niệm ánh sáng chỉ có tính chất sóng thì không thể giải thích được hiện
tượng nào dưới đây ?
Câu 23 (TN – 2009) Hiện tượng nào sau đây khẳng định ánh sáng có tính chất sóng ?
Câu 24 (CĐ – 2014) Thuyết lượng tử ánh sáng không được dùng để giải thích
Câu 25 (TN – 2007) Hiện tượng quang điện là hiện tượng
A êlectron tách ra từ anôt chuyển đến catôt trong tế bào quang điện khi chiếu ánh sáng vào catôt
B Êlectron bật ra khỏi bề mặt kim loại khi chiếu bức xạ thích hợp vào bề mặt của kim loại đó
C tăng mạnh điện trở của thanh kim loại khi chiếu bức xạ thích hợp vào bề mặt của kim loại đó
D tăng mạnh điện trở của khối bán dẫn khi chiếu ánh sáng có bước sóng thích hợp vào bề mặt của khối Câu 26 (TN – GDTX – 2013) Giới hạn quang điện của kẽm là 0,35 μm Hiện tượng quang điện có thể xảy
ra khi chiếu vào tấm kẽm bằng
Câu 27 (TN – 2009) Chiếu một chùm bức xạ có bước sóng λ vào bề mặt một tấm nhôm có giới hạn quang điện 0,36 μm Hiện tượng quang điện không xảy ra nếu λ bằng
Câu 28 (TN – 2008) Giới hạn quang điện của kim loại natri là 0,50 μm Hiện tượng quang điện sẽ xảy ra
khi chiếu vào kim loại đó
Câu 27 (TN – GDTX – 2014) Giới hạn quang điện của kẽm là 0,35 μm Chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng nào dưới đây vào bề mặt tấm kẽm thì sẽ không xảy ra hiện tượng quang điện ?
Câu 28 (THPT QG – 2017) Giới hạn quang điện của đồng là 0,30 μm Trong chân không, chiếu một chùm bức xạ đơn sắc có bước sóng λ vào bề mặt tấm đồng Hiện tượng quang điện không xảy ra nếu λ có giá trị
đ 0, 656
v 0,589
Trang 9Câu 29 (TN – GDTX – 2010) Giới hạn quang điện của một kim loại là 0,75 μm Biết hằng số Plăng
34
h6, 625.10 J.s; tốc độ ánh sáng trong chân không c3.108m/s Công thoát êlectron khỏi kim loại là
Câu 30 (TN – 2011) Cho J.s; m/s và J Biết công thoát của êlectron khỏi một kim loại là 4,14 eV Giới hạn quang điện của kim loại đó là A 0,30 μm B 0,35 μm C 0,50 μm D 0,26 μm
Câu 31 (TN – 2012) Cho J.s; m/s và J Công thoát êlectron của một kim loại là 3,74 eV Giới hạn quang điện của kim loại đó bằng A 0,232 μm B 0,532 μm C 0,332 μm D 0,432 μm
Câu 32 (TN – 2014) Cho J.s; m/s Công thoát của êlectron khỏi một kim loại là J Khi chiếu vào tấm kim loại đó lần lượt hai bức xạ: bức xạ (I) có tần số Hz và bức xạ (II) có bước sóng 0,25 μm thì A cả hai bức xạ (I) và (II) đều không gây ra hiện tượng quang điện B bức xạ (I) không gây ra hiện tượng quang điện, bức xạ (II) gây ra hiện tượng quang điện C bức xạ (II) không gây ra hiện tượng quang điện, bức xạ (I) gây ra hiện tượng quang điện D cả hai bức xạ (I) và (II) đều gây ra hiện tượng quang điện
Câu 33 (ĐH – 2010) Cho biết hằng số Plăng J.s; tốc độ ánh sáng trong chân không m/s Một kim loại có công thoát êlectron là J Chiếu lần lượt vào kim loại này các bức xạ có bước sóng μm; μm; μm và μm Những bức xạ có thể gây ra hiện tượng quang điện ở kim loại này có bước sóng là A , và B và C , và D và
19
2, 65.10 2, 65.1032 26,5.1032 26,5.1019
34
h6, 625.10 8
1 eV 1, 6.10
34
h6, 625.10 8
1 eV 1, 6.10
34
h6, 625.10 8
c3.10 19
34
h6, 625.10
8
7, 2.10
2 0, 21 3 0, 32 4 0, 35
1
2 3 1 2 2 3 4 3 4
Trang 10Câu 34 (ĐH – 2012) Cho J.s; m/s và J Biết công thoát êlectron của các kim loại: canxi, kali, bạc và đồng lần lượt là: 2,89 eV; 2,26 eV; 4,78 eV và 4,14 eV Chiếu ánh sáng
có bước sóng 0,33 μm vào bề mặt các kim loại trên Hiện tượng quang điện không xảy ra với các kim loại
nào sau đây ?
Câu 35 (Minh họa – THPT QG – 2015) Biết hằng số Plăng là h, tốc độ ánh sáng trong chân không là c Một học sinh làm thực hành về hiện tượng quang điện bằng cách chiếu bức xạ có bước sóng bằng vào một bản kim loại có giới hạn quang điện là Cho rằng năng lượng mà êlectron quang điện hấp thụ từ phôtôn của bức xạ trên, một phần dùng để giải phóng nó, phần còn lại biến hoàn toàn thành động năng của nó Giá trị động năng này là A B C D
Câu 36 (CĐ – 2012) Cho hằng số Plăng J.s; tốc độ truyền ánh sáng trong chân không m/s và khối lượng êlectron kg Chiếu bức xạ điện từ có bước sóng 0,25 μm vào catôt của một tế bào quang điện có giới hạn quang điện là 0,5 μm Giả sử năng lượng mà êlectron quang điện hấp thụ từ phôtôn của bức xạ trên, một phần dùng để giải phóng nó, phần còn lại biến hoàn toàn thành động năng của nó Động năng ban đầu cực đại của êlectron quang điện là A J B J C J D J
Câu 37 (CĐ – 2013) Chiếu bức xạ có tần số f vào một tấm kim loại có công thoát A gây ra hiện tượng quang điện Giả sử một êlectron hấp thụ phôtôn sử dụng một phần năng lượng làm công thoát, phần còn lại biến thành động năng K của nó Nếu tần số của bức xạ chiếu tới là 2f thì động năng của êlectron quang điện đó là A B C D
34
h6, 625.10 8
1 eV 1, 6.10
0
3
0
0
3hc
hc
hc
2hc
34
h6, 625.10
8
e
m 9,1.10
19
3, 975.10 3, 975.1017 3, 975.1020 3, 975.1018