Mời các bạn cùng tham khảo “Đề cương ôn tập chương VII môn Vật lý – Lớp 12 NC”. Đề cương tóm tắt lý thuyết, câu hỏi trắc nghiệm, tự luận chương VII: Lượng tử ánh sáng sẽ giúp các bạn nắm chắc phần lý thuyết, giải nhanh các bài tập trắc nghiệm chuẩn bị cho kỳ thi tốt nghiệp và ĐH-CĐ.
Trang 1BÀI TẬP ÔN TẬP CHƯƠNG VII MÔN VẬT LÝ
LỚP 12 NC CHƯƠNG VII: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG
A TÓM TẮT LÝ THUYẾT
1 Hiện tượng quang điện - Thuyết lượng tử ánh sáng
* Hiện tượng quang điện
Hiện tượng ánh sáng làm bật các electron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện ngoài (gọi tắt là hiện tượng quang điện)
* Các định luật quang điện
+ Định luật quang điện thứ nhất (định luật về giới hạn quang điện):
Đối với mỗi kim loại ánh sáng kích thích phải có bước sóng ngắn hơn hay bằng giới hạn quang điện0 của kim loại đó, mới gây ra được hiện tượng quang điện:
0
+ Định luật quang điện thứ hai (định luật về cường độ dòng quang điện bảo hòa):
Đối với mỗi ánh sáng thích hợp (có 0), cường độ dòng quang điện bảo hòa tỉ lệ thuận với cường độ chùm ánh sáng kích thích
+ Định luật quang điện thứ ba (định luật về động năng cực đại của quang electron):
Động năng ban đầu cực đại của quang electron không phụ thuộc vào cường độ của chùm sáng kích thích, mà chỉ phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng kích thích và bản chất kim loại
* Thuyết lượng tử ánh sáng
+ Chùm ánh sáng là một chùm các phôtôn (các lượng tử ánh sáng) Mỗi phôtôn có năng lượng xác định = hf (f là tần số của sóng ánh sáng đơn sắc tương ứng) Cường
độ của chùm sáng tỉ lệ với số phôtôn phát ra trong 1 giây
+ Phân tử, nguyên tử, electron… phát xạ hay hấp thụ ánh sáng, cũng có nghĩa là chúng phát xạ hay hấp thụ phôtôn
+ Các phôtôn bay dọc theo tia sáng với tốc độ c = 3.108 m/s trong chân không
Năng lượng của mỗi phôtôn rất nhỏ Một chùm sáng dù yếu cũng chứa rất nhiều phôtôn do rất nhiều nguyên tử, phân tử phát ra Vì vậy ta nhìn thấy chùm sáng liên tục
Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động Không có phôtôn đứng yên
* Giải thích các định luật quang điện
Công thức Anhxtanh về hiện tượng quang điện: hf =
hc
= A +
2
1
mv2 max
0 + Giải thích định luật thứ nhất: Để có hiện tượng quang điện thì năng lượng của phôtôn phải lớn hơn hoặc bằng công thoát: hf =
hc
A =
0
hc
0; với 0 =
A hc
chính là giới hạn quang điện của kim loại
+ Giải thích định luật thứ hai: Cường độ của dòng quang điện bảo hòa tỉ lệ thuận với
số quang electron bật ra khỏi catôt trong một đơn vị thời gian Với các chùm sáng có khả năng gây ra hiện tượng quang điện, thì số quang electron bị bật ra khỏi mặt catôt trong một đơn vị thời gian tỉ lệ thuận với số phôtôn đến đập vào mặt catôt trong thời gian đó Số phôtôn này tỉ lệ với cường độ chùm ánh sáng tới Từ đó suy ra, cường độ của dòng quang điện bảo hòa tỉ lệ thuận với cường của chùm sáng chiếu vào catôt
Trang 2+ Giải thíc định luật thứ ba: Ta có: Wđ0max =
2
1
mv2 max
0 =
hc
- A, do đó động năng ban đầu cực đại của các quang electron chỉ phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng kích thích và công thoát electron khỏi bề mặt kim loại mà không phụ thuộc vào cường độ của chùm ánh sáng kích thích
* Lưỡng tính sóng - hạt của ánh sáng
Ánh sáng vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạt Ta nói ánh sáng có lưỡng tính sóng - hạt
Trong mỗi hiện tượng quang học, ánh sáng thường thể hiện rỏ một trong hai tính chất trên Khi tính chất sóng thể hiện rỏ thì tính chất hạt lại mờ nhạt, và ngược lại Sóng điện từ có bước sóng càng ngắn, phôtôn ứng với nó có năng lượng càng lớn thì tính chất hạt thể hiện càng rỏ, như ở hiện tượng quang điện, ở khả năng đâm xuyên, khả năng phát quang…, còn tính chất sóng càng mờ nhạt Trái lại sóng điện từ
có bước sóng càng dài, phôtôn ứng với nó có năng lượng càng nhỏ, thì tính chất sóng lại thể hiện rỏ hơn như ở hiện tượng giao thoa, nhiễu xạ, tán sắc, …, còn tính chất hạt thì mờ nhạt
2 Hiện tượng quang điện bên trong
* Chất quang dẫn
Chất quang dẫn là những chất bán dẫn, dẫn điện kém khi không bị chiếu sáng và dẫn điện tốt khi bị chiếu ánh sáng thích hợp
* Hiện tượng quang điện trong
Hiện tượng ánh sáng giải phóng các electron liên kết để cho chúng trở thành các electron dẫn đồng thời tạo ra các lỗ trống cùng tham gia vào quá trình dẫn điện, gọi là hiện tượng quang điện trong
* Quang điện trở
Quang điện trở được chế tạo dựa trên hiệu ứng quang điện trong Đó là một tấm bán dẫn có giá trị điện trở thay đổi khi cường độ chùm ánh sáng chiếu vào nó thay đổi
* Pin quang điện
Pin quang điện là nguồn điện trong đó quang năng được biến đổi trực tiếp thành điện năng Hoạt động của pin dựa trên hiện tượng quang điện bên trong của một số chất bán dẫn như đồng ôxit, sêlen, silic, … Suất điện động của pin thường có giá trị
từ 0,5 V đến 0,8 V
Pin quang điện (pin mặt trời) đã trở thành nguồn cung cấp điện cho các vùng sâu vùng xa, trên các vệ tinh nhân tạo, con tàu vũ trụ, trong các máy đo ánh sáng, máy tính bỏ túi …
3 Mẫu nguyên tử Bo
* Mẫu nguyên tử của Bo
Tiên đề về trạng thái dừng
Nguyên tử chỉ tồn tại trong một số trạng thái có năng lượng xác định En, gọi là các trạng thái dừng Khi ở trạng thái dừng, nguyên tử không bức xạ
Trong các trạng thái dừng của nguyên tử, electron chuyển động quanh hạt nhân trên những quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là quỹ đạo dừng
Bo đã tìm được công thức tính quỹ đạo dừng của electron trong nguyên tử hyđrô: rn
= n2r0, với n là số nguyên và r0 = 5,3.10-11 m, gọi là bán kính Bo Đó chính là bán kính quỹ đạo dừng của electron, ứng với trạng thái cơ bản
Trang 3Bình thường, nguyên tử ở trạng thái dừng có năng lượng thấp nhất gọi là trạng thái
cơ bản Khi hấp thụ năng lượng thì nguyên tử chuyển lên trạng thái dừng có năng lượng cao hơn, gọi là trạng thái kích thích Thời gian nguyên tử ở trạng thái kích thích rất ngắn (cỡ 10-8 s) Sau đó nguyên tử chuyển về trạng thái dừng có năng lượng thấp hơn và cuối cùng về trạng thái cơ bản
Tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử
Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng En sang trạng thái dừng có năng lượng Em nhỏ hơn thì nguyên tử phát ra một phôtôn có năng lượng: = hfnm =
En – Em
Ngược lại, nếu nguyên tử ở trạng thái dừng có năng lượng Em mà hấp thụ được một phôtôn có năng lượng hf đúng bằng hiệu En – Em thì nó chuyển sang trạng thái dừng
có năng lượng En lớn hơn
Sự chuyển từ trạng thái dừng Em sang trạng thái dừng En ứng với sự nhảy của electron từ quỹ đạo dừng có bán kính rm sang quỹ đạo dừng có bán kính rn và ngược lại
* Quang phổ phát xạ và hấp thụ của nguyên tử hidrô
+ Nguyên tử hiđrô có các trạng thái dừng khác nhau EK, EL, EM, Khi đó electron chuyển động trên các quỹ đạo dừng K, L, M,
+ Khi electron chuyển từ mức năng lượng cao (Ecao) xuống mức năng lượng thấp hơn (Ethấp) thì nó phát ra một phôtôn có năng lượng hoàn toàn xác định: hf = Ecao – Ethấp Mỗi phôtôn có tần số f ứng với một sóng ánh sáng đơn sắc có bước sóng =
f
c
, tức là một vạch quang phổ có một màu (hay một vị trí) nhất định Điều đó lí giải tại sao quang phổ phát xạ của nguyên tử hiđrô là quang phổ vạch
Ngược lại nếu một nguyên tử hiđrô đang ở một mức năng lượng Ethấp nào đó mà nằm trong một chùm ánh sáng trắng, trong đó có tất cả các phôtôn có năng lượng từ lớn đến nhỏ khác nhau, thì lập tức nguyên tử hấp thụ một phôtôn có năng lượng phù hợp = Ecao – Ethấp để chuyển lên mức năng lượng Ecao Như vậy, một sóng ánh sáng đơn sắc đã bị hấp thụ, làm cho trên quang phổ liên tục xuất hiện một vạch tối Do đó quang phổ hấp thụ của nguyên tử hiđrô cũng là quang phổ vạch
4 Hấp thụ và phản xạ lọc lựa ánh sáng – Màu sắc các vật
* Hấp thụ ánh sáng
+ Hấp thụ ánh sáng là hiện tượng môi trường vật chất làm giảm cường độ của chùm sáng truyền qua nó
+ Định luật về sự hấp thụ ánh sáng: Cường độ I của chùm sáng đơn sắc khi truyền qua môi trường hấp thụ, giảm theo định luật hàm mũ của độ dài d của đường đi tia sáng: I
= I0e-d; với I0 là cường độ của chùm ánh sáng tới, được gọi là hệ số hấp thụ của môi trường
+ Hấp thụ lọc lựa: Sự hấp thụ ánh sáng của một môi trường có tính chọn lọc, hệ số hấp thụ của môi trường phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng
Những vật không hấp thụ ánh sáng trong miền nhì tấy của quang phổ được gọi là vật trong suốt không màu Những vật hấp thụ hoàn toàn mọi ánh sáng nhìn thấy thì có màu đen
Những vật hấp thụ lọc lựa ánh sáng trong miền nhìn thấy thì được gọi là vật trong suốt có màu
* Phản xạ (hoặc tán xạ) lọc lựa – Màu sắc các vật
Trang 4+ Ở một số vật, khả năng phản xạ (hoặc tán xạ) ánh sáng mạnh yếu khác nhau phụ thuộc và bước sóng ánh sáng tới Đó là sự phản xạ (hoặc tán xạ) lọc lựa
+ Các vật thể khác nhau có màu sắc khác nhau là do chúng được cấu tạo từ những vật liệu khác nhau Khi ta chiếu ánh sáng trắng vào vật, vật hấp thụ một số ánh sáng đơn sắc và phản xạ, tán xạ hoặc cho truyền qua các ánh sáng đơn sắc khác
+ Màu sắc các vật còn phụ thuộc vào màu sắc của ánh sáng rọi vào nó: Một vật có màu đỏ khi nó được chiếu bằng ánh sáng trắng nhưng khi chỉ chiếu vào nó ánh sáng màu lam hoặc màu tím thì nó hấp thụ hoàn toàn chùm ánh sáng đó và nó trở thành có màu đen
5 Hiện tượng quang – Phát quang
* Sự phát quang
+ Có một số chất khi hấp thụ năng lượng dưới một dạng nào đó, thì có khả năng phát
ra các bức xạ điện từ trong miền ánh sáng nhìn thấy Các hiện tượng đó gọi là sự phát quang
+ Mỗi chất phát quang có một quang phổ đặc trưng cho nó
+ Sau khi ngừng kích thích, sự phát quang của một số chất còn tiếp tục kéo dài thêm một thời gian nào đó, rồi mới ngừng hẵn Khoảng thời gian từ lúc ngừng kích thích cho đến lúc ngừng phát quang gọi là thời gian phát quang
* Huỳnh quang và lân quang
+ Sự huỳnh quang là sự phát quang có thời gian phát quang ngắn (dưới 10-8 s), nghĩa
là ánh sáng phát quang hầu như tắt ngay sau khi tắt ánh sáng kích thích Nó thường xảy ra với chất lỏng và chất khí
+ Sự lân quang là sự phát quang có thời gian phát quang dài (từ 10-8 s trở lên); thường xảy ra với chất rắn Các chất rắn phát lân quang gọi là chất lân quang
* Định luật Xtốc về sự phát quang
Ánh sáng phát quang có bước sóng ’ dài hơn bước sóng của ánh sáng kích thích :
’ >
* Ứng dụng của hiện tượng phát quang
Sử dụng trong các đèn ống để thắp sáng, trong các màn hình của dao động kí điện
tử, tivi, máy tính Sử dụng sơn phát quang quét trên các biển báo giao thông
6 Sơ lược về laze
Laze là một nguồn sáng phát ra một chùm sáng cường độ lớn dựa trên việc ứng dụng hiện tượng phát xạ cảm ứng
* Sự phát xạ cảm ứng
Nếu một nguyên tử đang ở trong trạng thái kích thích, sẵn sàng phát ra một phôtôn
có năng lượng = hf, bắt gặp một phôtôn có năng lượng ’ đúng bằng hf bay lướt qua
nó, thì lập tức nguyên tử này cũng phát ra phôtôn Phôtôn có cùng năng lượng và bay cùng phương với phôtôn ’ Ngoài ra sóng điện từ ứng với phôtôn hoàn toàn cùng pha và dao động trong một mặt phẵng song song với mặt phẵng dao động của sóng điện từ ứng với phôtôn ’
Như vậy, nếu có một phôtôn ban đầu bay qua một loạt các nguyên tử đang ở trong trạng thái kích thích thì số phôtôn sẽ tăng lên theo cấp số nhân
Tùy theo vật liệu phát xạ, người ta đã tạo ra laze rắn, laze khí và laze bán dẫn Laze rubi (hồng ngọc) biến đổi quang năng thành quang năng
* Cấu tạo của laze rubi
Rubi (hồng ngọc) là Al2O3 có pha Cr2O3
Trang 5Laze rubi gồm một thanh rubi hình trụ Hai mặt được mài nhẵn vuông góc với trục của thanh Mặt (1) được mạ bạc trở thành gương phẵng (G1) có mặt phản xạ quay vào phía trong Mặt (2) là mặt bán mạ, tức là mạ một lớp mỏng để cho khoảng 50% cường
độ chùm sáng chiếu tới bị phản xạ, còn khoảng 50% truyền qua Mặt này trở thành gương phẳng (G2) có mặt phản xạ quay về phía G1 Hai gương G1 và G2 song song với nhau
Dùng đèn phóng điện xenon để chiếu sáng rất mạnh thanh rubi và đưa một số lớn ion crôm lên trạng thái kích thích Nếu có một ion crôm bức xạ theo phương vuông góc với hai gương thì ánh sáng sẽ phản xạ đi phản xạ lại nhiều lần giữa hai gương và sẽ làm cho một loạt ion crôm phát xạ cảm ứng Ánh sáng sẽ được khuếch đại lên nhiều lần Chùm tia laze được lấy ra từ gương bán mạ G2
* Đặc điểm của laze
+ Laze có tính đơn sắc rất cao Độ sai lệch tương đối
f
f
của tần số ánh sáng do laze phát ra có thể chỉ bằng 10-15
+ Tia laze là chùm sáng kết hợp (các phôtôn trong chùm có cùng tần số và cùng pha) + Tia laze là chùm sáng song song (có tính định hướng cao)
+ Tia laze có cường độ lớn Chẵng hạn laze rubi (hồng ngọc) có cường độ tới 106 W/cm2
Như vậy, laze là một nguồn sáng phát ra chùm sáng song song, kết hợp, có tính đơn sắc cao và có cường độ lớn (trên 106 W/cm2)
* Một số ứng dụng của laze
+ Tia laze có ưu thế đặc biệt trong thông tin liên lạc vô tuyến (truyền thông thông tin bằng cáp quang, vô tuyến định vị, điều khiển con tàu vũ trụ, )
+ Tia laze được dùng như dao mổ trong phẩu thuật mắt, để chữa một số bệnh ngoài da (nhờ tác dụng nhiệt),
+ Tia laze được dùng trong các đầu đọc đĩa CD, bút chỉ bảng, chỉ bản đồ, dùng trong các thí nghiệm quang học ở trường phổ thông,
+ Ngoài ra tia laze còn được dùng để khoan, cắt, tôi, chính xác các vật liệu trong công nghiệp
B CÁC DẠNG BÀI TẬP
1 Hiện tượng quang diện ngoài
* Các công thức:
Hiện tượng quang điện ngoài là hiện tượng các electron bị bật ra khỏi bền mặt kim loại khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào
Năng lượng của phôtôn ánh sáng: = hf =
hc
Công thức Anhxtanh, giới hạn quang điện, điện áp hãm:
hf =
hc
= A +
2
1
mv2 max
0 =
0
hc
+ Wdmax; 0 =
A
hc
; Uh = -
e
W d max
Điện thế cực đại quả cầu kim loại cô lập về điện đạt được khi chiếu chùm sáng có
0: Vmax =
e
W d max
Trang 6
Công suất nguồn sáng, cường độ dòng quang điện bảo hoà, hiệu suất lượng tử: P =
n
hc
; Ibh = ne|e|;
* Hiệu suất lượng tử (hiệu suất quang điện)
0
n H
n
=
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
p
e
l
Cường độ dòng quang điện bão hoà: I bh q n e
t t
bh bh bh
I I hf I hc H
p e p e p e
e
l
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 Min (hoặc fMax)
2 Quang phổ vạch của nguyên tử hyđrô – Hiện tượng phát quang
* Kiến thức liên quan:
Quang phổ vạch của nguyên tử hyđrô: En – Em = hf =
hc
Bán kính quỹ đạo dừng thứ n của electron trong nguyên tử hiđrô: rn = n2r1; với r1 = 0,53.10-11m là bán kính Bo (ở quỹ đạo K)
Năng lượng của electron trong nguyên tử hiđrô ở quỹ đạo dừng thứ n: En = -13,26
với n N*
Hiện tượng quang điện trong là hiện tượng tạo thành các electron dẫn và lỗ trống trong bán dẫn khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào
Hiện tượng phát quang là hiện tượng một số chất khi hấp thụ năng lượng dưới một dạng nào đó thì có khả năng phát ra các bức xạ điện từ trong miền ánh sáng nhìn thấy Đặc điểm của sự phát quang: ánh sáng
phát quang có bước sóng ’ dài hơn
bước sóng của ánh sáng kích thích :
’ >
* 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 LK khi e
chuyển từ L K
Vạch ngắn nhất K khi e
chuyển từ K
Laiman
K
M
N
O
L
P
Banme
Pasen
H
H
H
H
n=1
n=2
n=3 n=4 n=5 n=6
Trang 7- 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
Vùng ánh sáng nhìn thấy có 4 vạch:
Vạch đỏ H ứng với e: M L
Vạch lam H ứng với e: N L
Vạch chàm H ứng với e: O L
Vạch tím H ứng với e: P L
Lưu ý: Vạch dài nhất ML (Vạch đỏ H )
Vạch ngắn nhất L khi e chuyển từ L
- Dãy Pasen: Nằm trong vùng hồng ngoại
Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo M
Lưu ý: Vạch dài nhất NM khi e chuyển từ N M
Vạch ngắn nhất M khi e chuyển từ M
Mối liên hệ giữa các bước sóng và tần số của các vạch quang phổ của nguyên từ
hiđrô:
và f13 = f12 +f23 (như cộng véctơ)
TU LUAN
Bài 1: Tính năng lượng của phô tôn ứng với ánh sáng có bước sóng:
0, 768 m
( vạch đỏ trong quang phổ kali )
0, 589 m
( vạch vàng ứng với quang phổ natri)
0, 444 m
( vạch tím trong quang phổ canxi)
ĐS: 2,58.10-19J; 3,37.10-19J; 4,47.10-19J
Bài 2: Xác định giới hạn năng lượng của lượng tử ánh sáng ứng với quang phổ ánh sáng thấy được(400nm 700nm)
ĐS:1, 77eV 3,1eV
Bài 3: Tính bước sóng của ánh sáng mà năng lượng của phôtôn là 2,8.10-19J
ĐS: 0,71 m
Bài 4: Giới hạn quang điện của xêdi (Cs) là 0, 66 m Hãy tính công thoát của êlectrôn ra khỏi
bề mặt của xêdi ĐS: 3.10-19J= 1,88eV Bài 5: Một lá niken có công thoát là 5eV, được chiếu sáng bằng tia tử ngoại có bước sóng là
0, 2 m
Xác định vận tốc ban đầu cực đại của quang êlectrôn khi bắn ra khỏi mặt lá niken Khối lượng của êlectrôn là 9,1.10-31kg
ĐS:0,65.106 m/s Bài 6: Một nguồn LASER mạnh phát ra những xung bức xạ có năng lượng 3000 J; bức xạ phát
ra có bước sóng 480 nm Có bao nhiêu phôtôn trong mỗi xung như vậy?
ĐS: N = 7,24.1021 Bài 7: Chiếu ánh sáng có bước sóng là 0, 42 m vào catốt của một tế bào quang điện người
ta thấy có dòng quang điện xuất hiện Nếu đặt giữa catốt và anốt một hiệu điện thế hãm Uh =
Trang 80,95 V thì dòng quang điện hoàn toàn tắt hẳn Xác định công thoát của êlectrôn khỏi bề mặt catôt
ĐS: A = 2 eV= 3,2.10-19 J Bài 8: Khi chiếu vào một tấm kim loại một chùm sáng đơn sắc có bước sóng 0, 20 m, động năng ban đầu cực đại của các quang êlêctron là 8.10-19 J Hỏi khi chiếu vào tấm kim loại đó lần lượt hai chùm sáng đơn sắc có bước sóng 11, 40 m và 20,10 m , thì có xảy ra hiện tượng quang điện không? Nếu có, hãy xác định vận tốc ban đầu cực đại của các quang êlêctron
ĐS: v02 1, 98.106m s/
Bài 9: Khi chiếu bức xạ có tần số f = 2,538.1015 Hz lên một kim loại dùng làm catôt của một tế bào quang điện thì các êlectron bắn ra đều bị giữ lại bởi hiệu điện thế hãm Uh = 8 V Nếu chiếu đồng thời lên kim loại trên các bức xạ 10, 40 m và 20, 60 m thì hiện tượng quang điện có xảy ra hay không? Tính động năng ban đầu cực đại của quang êlectron
ĐS: Wđ1 9,6.10-20 J Bài 10: Công thoát của êlectron đối với đồng là 4,47eV
a) Tính giới hạn quang điện của đồng
b) Khi chiếu bức xạ có bước sóng 0,14 m vào một quả cầu bằng đồng đặt cách li các vật khác thì quả cầu được tích điện đến điện thế cực đại là bao nhiêu? Vận tốc ban đầu cực đại của quang êlectrôn là bao nhiêu?
c) Chiếu một bức xạ bước sóng '
vào quả cầu bằng đồng cách li các vật khác thì quả cầu đạt điện thế cực đại 3,0 V Tính '
và vận tốc ban đầu cực đại của các êlectrôn quang điện ĐS: a) 0 0, 278 m ; b) v0 1,244.106 m/s;Vmax 4,4 (V); c) '
0,166 m
, v0 = 1,03.106 ( m/s) Bài 11Biết bước sóng ứng với bốn vạch trong dãy Banme của quang phổ Hiđrô là:
Vạch đỏ (H ): 0,656 m Vạch lam ( H): 0,486 m
Vạch chàm (H ): 0,434 m Vạch tím (H ): 0,410 m
Hãy tính bước sóng ánh sáng ứng với ba vạch của dãy Pasen nằm trong vùng hồng ngoại
ĐS: 1,875 m; 1,282 m; 1,093 m
Bài 12Trong quang phổ của hiđrô, bước sóng ( tính bằng m) của các vạch quang phổ như sau: Vạch thứ nhất của dãy Laiman: 21 0,121268; Vạch H của dãy Banme: 32 0,656279;
Ba vạch đầu tiên của dãy Pasen: 43 1,8751; 53 1,2818; 63 1,0938
a) Tính tần số dao động của các bức xạ trên đây
b) Tính bước sóng của hai vạch quang phổ thứ hai và thứ ba của dãy Laiman và của các vạch
H; H ; H của dãy Banme Cho c = 3.108 m/s
ĐS: a) f21 =2,46775.1015(Hz);f32=4,57123.1015(Hz);f43=1,5999.1014(Hz);f53=2,3405.1014(Hz)
f63= 2,7427.1014(Hz);
b) 31 0,10257( m); 41 0,09725( m); 42 0,48613( m); 52 0,43405( m)
62
0,41017( m)
Bài 13Ba vạch quang phổ đầu tiên trong dãy Laiman của nguyên tử H có bước sóng lần lượt là: 1 1216 A0 ; 2 1026 A0 ;3 973 A0 Hỏi nếu nguyên tử H bị kích thích sao cho êlectrôn chuyển động lên quỹ đạo N thì nguyên tử có thể phát ra những vạch nào trong dãy Banme? Tính bước sóng các vạch đó
ĐS: 32 4896 A0 ; 42 6566, 4 A0
Trang 9Bài 14Biết bước sóng ứng với hai vạch đầu tiên trong dãy Laiman là: 210,122 m và
Mức năng lượng của trạng thái kích thích thứ hai là E = -1,51 eV
a) Tìm bước sóng của vạch H trong quang phổ nhìn thấy của nguyên tử H
b) Tìm mức năng lượng của trạng thái cơ bản
ĐS: a)32 0, 661 m ; b) E1 = -13,6 eV
Chủ đề 1: Hiện tượng quang điện ngoài, thuyết lượng tử ánh sáng
1 Chọn câu Đúng Nếu chiếu một chùm tia hồng ngoại vào tấm kẽm tích điện âm,
thì:
A tấm kẽm mất dần điện tích dương B Tấm kẽm mất dần điện tích âm
C Tấm kẽm trở nên trung hoà về điện D điện tích âm của tấm kẽm không đổi
2 Chọn câu trả lời Đúng Giới hạn quang điện của mỗi kim loại là:
A bước sóng của ánh sáng kích thích chiếu vào kim loại
B Công thoát của các êléctron ở bề mặt kim loại đó
C Bước sóng giới hạn của ánh sáng kích thích để gây ra hiện tượng quang điện kim loại đó
D hiệu điện thế hãm
3 Để gây được hiệu ứng quang điện, bức xạ dọi vào kim loại được thoả mãn điều
kiện nào sau đây?
A Tần số lớn hơn giới hạn quang điện
B Tần số nhỏ hơn giới hạn quang điện
C Bước sóng nhỏ hơn giới hạn quang điện
D Bước sóng lớn hơn giới hạn quang điện
4 Chọn phát biểu Đúng Với một bức xạ có bước sóng thích hợp thì cường độ dòng
quang điện bão hoà:
A Triệt tiêu, khi cường độ chùm sáng kích thích nhỏ hơn một giá trị giới hạn
B tỉ lệ với bình phương cường độ chùm sáng
C tỉ lệ với căn bậc hai của cường độ chùm sáng
D tỉ lệ với cường độ chùm sáng
5 Điều nào dưới đây sai, khi nói về những kết quả rút ra từ thí nghiệm với tế bào
quang điện?
A) Hiệu điện thế giữa anốt và catốt của tế bào quang điện luôn có giá trị âm khi dòng quang điện triệt tiêu
B) Dòng quang điện vẫn còn tồn tại ngay cả khi hiệu điện thế giữa anốt và catôt của tế bào quang điện bằng không
C) Cường độ dòng quang điện bão hoà không phụ thuộc vào cường độ chùm sáng kích thích
D) Giá trị của hiệu điện thế hãm phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng kích thích
6 Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về hiện tượng quang điện?
A) Là hiện tượng hiện tượng êlectron bứt ra khỏi bề mặt tấm kim loại khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào nó
B) Là hiện tượng hiện tượng êlectron bứt ra khỏi bề mặt tấm kim loại khi tấm kim loại bị nung nóng
Trang 10C) Là hiện tượng hiện tượng êlectron bứt ra khỏi bề mặt tấm kim loại bị nhiễm điện do tiếp xúc với một vật nhiễm điện khác
D) Là hiện tượng hiện tượng êlectron bứt ra khỏi bề mặt tấm kim loại do bất kỳ nguyên nhân nào khác
7 Phát biểu mào sau đây là sai khi nói về thuyết lượng tử ánh 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) Chùm sáng là dòng hạt, mỗi hạt là một phôtôn
C) Năng lượng của các phôtôn ánh sáng là như nhau, không phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng
D) Khi ánh sáng truyền đi, các lượng tử ánh sáng không bị thay đổi, không phụ thuộc khoảng cách tới nguồn sáng
8 Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về động năng ban đầu cực đại của các
êlectron quang điện
A) Động năng ban đầu cực đại của các êlectron quang điện không phụ thuộc vào cường độ chùm sáng kích thích
B) Động năng ban đầu cực đại của các êlectron quang điện phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng kích thích
C) Động năng ban đầu cực đại của các êlectron quang điện không phụ thuộc vào bản chất của kim loại làm catôt
D) Động năng ban đầu cực đại của các êlectron quang điện phụ thuộc vào bản chất của kim loại làm catôt
9 Phát biểu nào sau đây là đúng?
A Hiện tượng quang điện là hiện tượng electron bị bứt ra khỏi kim loại khi chiếu vào kim loại ánh sáng thích hợp
B Hiện tượng quang điện là hiện tượng electron bị bứt ra khỏi kim loại khi nó bị nung nóng
C Hiện tượng quang điện là hiện tượng electron bị bứt ra khỏi kim loại khi đặt tấm kim loại vào trong một điện trường mạnh
D Hiện tượng quang điện là hiện tượng electron bị bứt ra khỏi kim loại khi nhúng tấm kim loại vào trong một dung dịch
10 Chiếu một chùm bức xạ đơn sắc vào một tấm kẽm có giới hạn quang điện
0,35ỡm Hiện tượng quang điện sẽ không xảy ra khi chùm bức xạ có bước sóng
11 Giới hạn quang điện của mỗi kim loại là
A Bước sóng dài nhất của bức xạ chiếu vào kim loại đó mà gây ra được hiện tượng quang điện
B Bước sóng ngắn nhất của bức xạ chiếu vào kim loại đó mà gây ra được hiện tượng quang điện
C Công nhỏ nhất dùng để bứt electron ra khỏi bề mặt kim loại đó
D Công lớn nhất dùng để bứt electron ra khỏi bề mặt kim loại đó
12 Dòng quang điện đạt đến giá trị bão hòa khi
A Tất cả các electron bật ra từ catôt khi catôt được chiếu sáng đều đi về được anôt
B Tất cả các electron bật ra từ catôt khi catôt được chiếu sáng đều quay trở về được catôt