CHUYEÂN ÑEÀ 12 COÂNG SUAÁT CHUYEÂN ÑEÀ 20 HIEÄN TÖÔÏNG QUANG ÑIEÄN Nhoùm luyeän thi Vaät Lyù 12 – thaày Giaùo Nguyeãn Ñöùc Hoøa 0972 079 819 A Tóm tắt lý thuyết 1 Hiện tượng quang điện Hiện tượn[.]
CHUYÊN ĐỀ 20: HIỆN TƯNG QUANG ĐIỆN Nhóm luyện thi Vật Lý 12 – thầy Giáo :Nguyễn Đức Hòa 0972.079.819 A Tóm tắt lý thuyết Hiện tượng quang điện: - Hiện tượng quang điện ngoài: Hiện tượng chiếu ánh sáng( xạ) vào kim loại làm bật êlectron khỏi bề mặt kim loại gọi tượng quang điện (quang điện bên ngoài) - Định luật giới hạn quang điện: Đối với kim loại, ánh sáng kích thích phải có bước sóng ngắn giới hạn quang điện 0 kim loại đó, gây tượng quang điện: Công thức Anhxtanh, giới hạn quang điện, điện áp hãm: hf = o = =A+ mv ; Uh = - = + Wdmax Điện cực đại cầu kim loại cô lập điện đạt chiếu chùm sáng có o vào nó: Vmax = Cơng suất nguồn sáng, cường độ dịng quang điện bảo hoà, hiệu suất lượng tử: P = n ; Ibh = ne|e| ; H = Lực Lorrenxơ, lực hướng tâm: Flr = qvBsin Fht = maht = Thuyết lượng tử ánh sáng - Giả thuyết Planck: Lượng lượng mà lấn nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định h.f; f tần số ánh sáng bị hấp thụ hay phát xạ, h số Planck h = 6,625.10-34J.s - Thuyết lượng tử ánh sáng: + Ánh sáng tạo thành hạt gọi phôtôn + Các photon chùm sáng đơn sắc giống nhau, phôtôn mang lượng : =hf = + Phôtôn bay với vận tốc c = 3.108 m/s dọc theo tia sáng + Mỗi lần nguyên tử hay phân tử phát xạ hay hấp thụ ánh sáng chúng phát hay hấp thụ phôtôn Lưu ý: phôtôn tồn trạng thái chuyển động khơng có phơtơn đứng n Hiện tượng quang điện (quang dẫn): Hiện tượng chiếu ánh sáng vào chất bán dẫn làm giải phóng êlectron liên kết thành êlectron dẫn đồng thời xuất lỗ trống tham gia vào trình dẫn điện, gọi tượng quang điện Chú ý: -Ánh sáng hồng ngoại gây tượng quang điện bên -Năng lượng giải phóng electron liên kết thành êlectron dẫn chất bán dẫn nhỏ nhiều so với lượng để electron khỏi kim loại tượng quang điện Quang trở pin quang điện: - Quang điện trở điện trở làm chất quang dẫn Điện trở bị giảm mạnh chiếu ánh sáng thích hợp - Pin quang điện (cịn gọi pin mặt trời) nguồn điện chạy lượng as Nó biến đổi trực tiếp quang thành điện Pin hoạt động dựa vào tượng quang điện xảy bên cạnh lớp chặn Sự phát quang: - Sự phát quang số chất có khả hấp thụ as có bước sóng để phát as có bước sóng khác - Đặc điểm phát quang: cịn kéo dài thời gian sau tắt as kích thích - Huỳnh quang: Là phát quang chất lỏng chất khí, có đặc điểm as phát quang tắt nhanh sau tắt as kích thích Ánh sáng huỳnh quang có bước sóng dài bước sóng as kích thích: hq > kt - Lân quang: Là phát quang chất rắn, có đặc điểm as phát quang kéo dài khoảng thời gian sau tắt as kích thích B Bài tập vận dụng Bài Chiếu chùm ánh sáng có bước sóng = 0,489m vào kim loại kali dùng làm câtốt tế bào quang điện Biết cơng kali 2,15 eV a/ Tìm giới hạn quang điện kali ? b/ Tìm vận tốc cực đại êléctrơn quang điện khỏi catốt ? c/ Tìm hiệu điện hãm ? d/ Biết Ibh = mA công suất chùm tia chiếu vào katốt 1,25 W có 50% chiết vào ca tốt Tìm hiệu suất lượng tử ? ĐS :a 0 = 0,578 m b 3,7.105 m/s c 0,39 V d 1% Bài Khi chiếu vào kim loại chùm sáng đơn sắc có bước sóng 0,2m Động cực đại êléctrôn bắn khỏi catốt 8.10—19J Hỏi chiếu vào kim loại hai chùm sáng đơn sắc có bước sóng 1 = 1,4 m & 2 = 0,1 m có sẩy tượng quang điện không ? Nếu sẩy động cực đại êléctrơn khỏi catốt ? ĐS : 2 < 0 ,hiện tượng quang điện sẩy 1,79.10—19J Bài 3: Khi chiếu xạ điện từ có bước sóng 1 = 0,30m vào catôt tế bào quang điện xảy tượng quang điện hiệu điện hãm lúc V Nếu đặt vào anôt catôt tế bào quang điện hiệu điện U AK = -2V chiếu vào catơt xạ điện từ khác có bước sóng 2 = 0,15m động cực đại êlectron quang điện trước tới anôt A 1,325.10-18J B 6,625.10-19J C 9,825.10-19J D 3,425.10-19J Bài 4: Lần lượt chiếu vào catốt tế bào quang điện xạ điện từ gồm xạ có bước sóng λ1 = 0,26 μm xạ có bước sóng λ2 = 1,2λ1 vận tốc ban đầu cực đại êlectrôn quang điện bứt từ catốt v v2 với v2 = v1 Giới hạn quang điện λ0 kim loại làm catốt A 1,00 μm B 0,42 μm C 1,45 μm D 0,90 μm Bài 5: Khi chiếu xạ có tần số f1 = 2,200.1015Hz vào kim loại có tượng quang điện xảy Các electron quang điện bắn bị giữ lại hiệu điện hãm U1 = 6,6V Còn chiếu xạ có tần số f2 = 2,538.1015Hz vào kim loại quang electron bắn giữ hđt hãm U = 8V C Canxi bạc D Bạc đồng Tìm số plăng Một nguồn phát ánh sáng có bước sóng 662,5 nm với công Đ/S: h = 6,627.10-34(J.s) Bài 6: Khi truyền chân khơng, ánh sáng đỏ có bước sóng λ1 = suất phát sáng 1,5.10-4 W Lấy 720 nm, ánh sáng tím có bước sóng λ2 = 400 nm Cho hai ánh sáng h = 6,625.10-34 J.s; c = 3.108 m/s Số phôtôn nguồn phát truyền mơi trường suốt chiết suất tuyệt đối s môi trường hai ánh sáng n1 = 1,33 A 5.1014 B 6.1014 C 4.1014 D 3.1014 n2 = 1,34 Khi truyền môi trường suốt trên, tỉ số lượng phơtơn có bước sóng λ1 so với lượng phơtơn Một kim loại có giới hạn quang điện λ0 Chiếu xạ có bước có bước sóng λ2 sóng vào kim loại Cho lượng mà êlectron A B C D Bài 6: Cơng electron kim loại A 0, giới hạn quang quang điện hấp thụ từ phôtôn xạ trên, phần dùng để điện 0 Khi chiếu vào bề mặt kim loại chùm xạ có bước giải phóng nó, phần cịn lại biến hồn tồn thành động Giá trị động sóng = động ban đầu cực đại electron quang A B C D điện bằng: A 2A B A C 3A D A /3 Một kim loại có giới hạn quang điện xạ có bước sóng = 0,15 = 0,30 m Chiếu m vào kim loại Cho C Bài tập nhà lượng mà êlectron quang điện hấp thụ từ phơtơn Cơng êlectron khỏi vônfram 4,5 eV Cần chiếu xạ trên, phần dùng để giải phóng nó, phần cịn lại biến hồn ánh sáng có bước sóng dài để gây tượng toàn thành động Động ban đầu cực đại quang điện mặt lớp vơnfram? êlectrơn quang điện có giá trị A 0,276 B 2,76 C 0,207 D 0,138 A 6,625.10-18 J B 13,25.10-19 J Trong chân khơng, xạ đơn sắc vàng có bước sóng 0,589 C 6,625.10-19 J D 6,625.10-20 J m Lấy h = 6,625.10-34J.s; c =3.108 m/s e = 1,6.10-19 C Năng Một kim loại có giới hạn quang điện = 0,30 m Chiếu lượng phơtơn ứng với xạ có giá trị A 2,11 eV C 4,22 eV C 0,42 eV D 0,21 eV xạ có bước sóng = 0,18 μm vào kim loại Cho Một kim loại có cơng êlectron 7,2.10 J Chiếu lượng mà êlectron quang điện hấp thụ từ phôtôn -19 vào kim loại xạ có bước sóng 1 = 0,18 m; 2 = 0,21 xạ trên, phần dùng để giải phóng nó, phần cịn lại biến hồn m, 3 = 0,32 m 4 = 0,35 m Những xạ gây tồn thành động Vận tốc ban đầu cực đại quang tượng quang điện kim loại có bước sóng êlectron A 1, 2 3.B 1 2.C 3 4.D 2, 3 4 A.4,85.106 m/s B 4,85.105 m/s Một kim loại có cơng electron khỏi kim loại C 9,85.105 m/s D 9,85.106 m/s 2,2eV Chiếu vào bề mặt kim loại xạ có bước sóng 10 Một chất có khả phát ánh sáng phát quang với tần số λ1=0,662µm, λ2=0,577µm, λ3=0,546µm, λ4=0,491µm Các 6.1014 Hz Khi dùng ánh sáng có bước sóng để kích xạ gây tượng quang điện kim loại thích chất phát quang? A.chỉ xạ λ4 A 0,40 m B 0,45 m C 0,38 m C.λ3 λ4 B λ2, λ3 λ4 D xạ D 0,55 m 11 Một chất phát quang kích thích ánh sáng có bước Biết cơng êlectron kim loại: bạc , canxi, kali, sóng 0,26 m phát ánh sáng có bước sóng 0,52 m Giả sử đồng là: 4,78 eV ; 2,89 eV; 2,26eV; 4,14 eV Chiếu ánh công suất chùm sáng phát quang 20% cơng suất sáng có bước sóng 0,33 vào bề mặt kim loại Hiện chùm sáng kích thích Tỉ số số phơtơn ánh sáng phát quang tượng quang điện xảy với kim loại sau đây? A Kali canxi B Kali đồng số phơtơn ánh sáng kích thích khoảng thời gian A B C D 12 Dung dịch fluorêxêin hấp thụ ánh sáng có bước sóng 0,49 phát ánh sáng có bước sóng 0,52 18 Xác định giới hạn quang điện kim loại Biết chiếu Người ta gọi hiệu suất xạ = 0,330(m) vào bề mặt kim loại U hãm có giá trị 1,38(V): –6 phát quang tỉ số lượng ánh sáng phát quang A 0,49.10 (m) B 3,015.10–7(m) –6 lượng ánh sáng hấp thụ Biết hiệu suất phát quang C 0,52.10 (m) D 2,10.10–7(m) dung dịch 75% Số photon bị hấp thụ dẫn đến phát quang 19 Khi Chiếu vào tế bào quang điện xạ có bước sóng λ = 0,48μ m có tượng quang điện Để triêu tiêu dòng quang A 66,8% B 75% C 79,6% điện ,phải đặt hiệu điện Uh Anốt catốt Hiệu điện D 82,7% 13 Laze A phát chùm xạ có bước sóng 0,45 với cơng hãm thay đổi bước sóng xạ giảm 1,5 lần với A tăng ΔUh =6,47V công suất 0,6 W Tỉ số số phôtôn laze B số phôtôn C tăng ΔUh =1,294 V B giảmΔUh =6,47V C suất 0,8W Laze B phát chùm xạ có bước sóng 0,60 20 Chiếu chùm sáng tử ngoại có bước sóng 0,25(m) vào laze A phát giây A.1 B D.giảm ΔUh =1,294 V C D vônfram có cơng 4,5(eV) Tính vận tốc ban đầu cực đại electron quang điện bắn khỏi mặt vônfram điện 14 Chiếu lên bề mặt catốt tế bào quang điện chùm sáng cực đại vơnfram đạt được? đơn sắc có bước sóng 0,485 μm thấy có tượng quang điện A 4,06.10 (m/s); 0,47V B 8,72.105(m/s);0,47V D 4,81.105(m/s) ; 0,752 V xảy Biết số Plăng h = 6,625.10 -34 J.s, vận tốc ánh sáng C 1,24.10 (m/s); 2,8 V chân không c = 3.10 m/s, khối lượng nghỉ êlectrơn 21 Khi chiếu xạ có bước sóng 1 = 0,2(m) vào kim (êlectron) 9,1.10-31 kg vận tốc ban đầu cực đại êlectrơn loại lập, thấy quang electron có vận tốc ban đầu cực đại quang điện 4.105 m/s Cơng êlectrơn kim loại làm 0,7.10 (m/s) Nếu chiếu xạ có bước sóng 2 điện cực đại kim loại 3(V) Bước sóng 2 là: catốt A 6,4.10-20 J B 3,37.10-19 J A 0,19(m) B 2,05(m) C 0,16(m) D 2,53(m) C 3,37.10-18 J D 6,4.10-21 J 22 Để tìm giá trị số Plăng , người ta dùng thí nghiệm vào catôt tượng quang điện với tế bào quang điện, có nguồn điện không đổi mắc nối tiếp với tế bào quang điện Khi chiếu tế bào quang điện có giới hạn quang điện 0,5 Động hai xạ f1, f2 vào catôt tế bào quang điện giảm hiệu điện ban đầu cực đại êlectron quang điện UAK hai điện cực để dịng quang điện bắt đầu triệt tiêu A.3,975.10-20J B 3,975.10-17J hiệu điện cản Uc < có độ lớn U c1 Uc2 Biểu C 3,975.10-19J D 3,975.10-18J thức tính số Plăng là: 16 Khi chiếu hai ánh sáng có bước sóng λ1 = 3200Å λ2 = 15 Chiếu xạ điện từ có bước sóng 0,25 5200Å vào kim loại dùng làm catốt tế bào quang điện, A người ta thấy tỉ số vận tốc ban đầu cực đại quang electron Tìm cơng thoát kim loại vận tốc đầu cực đại electron chiếu xạ ? B C D A 1,89 eV; 8,37.105 m/s B 1,90 eV 8,37.105 m/s 23 Lần lượt chiếu vào catôt tế bào quang điện hai xạ C.1,89 eV; 8,37.106 m/ đơn sắc f 1,5f động ban đầu cực đại êlectron D 1,98 eV 5,9.106 m/ 17 Cơng êlectrơn kim loại A bước sóng giới quang điện lần Bước sóng giới hạn kim loại hạn quang điện λ Nếu chiếu ánh sáng kích thích có bước sóng dùng làm catơt có giá trị ’ vào kim loại động ban đầu cực đại quang electron A Tìm hệ thức liên lạc đúng? A ’ = B ’ = 0,5 C ’ = 0,25 D ’ = 2/3 A B C D 24 Chiếu chùm xạ có bước sóng λ vào catơt tế bào quang điện Biết cường độ dòng quang điện bão hịa 2mA Số electron quang điện khỏi catơt phút A n = 1,25.1016 hạt C n = 7,5.1015 hạt B n = 7,5.1017 hạt 33 Chiếu chùm ánh sáng có cơng suất W, bước sóng 0,35m D n = 12,5.1018 hạt vào catơt tế bào quang điện có cơng electron 2,48 eV 25 Trong tế bào quang điện có dịng quang điện bão hồ I bh= đo cường độ dịng quang điện bảo hồ 0,02 A Tính hiệu A hiệu suất quang điện H=0,5% Số phôtôn tới catôt suất lượng tử A 0,2366 % giây là: A 4.10 15 B 3.10 15 C 2,5.10 15 D 5.10 B 2,366 % C 3,258 % D 2,538 % 34 Khi chiếu xạ có bước sóng 1 = 0,2(m) vào kim 14 Số êlectron bị loại lập, thấy quang electron có vận tốc ban đầu cực đại 0,7.106(m/s) Nếu chiếu xạ có bước sóng 2 điện cực đại bứt khỏi catốt tế bào quang điện giây 26 Cường độ dòng quang điện bão hòa A B C D kim loại 3(V) Bước sóng 2 là: A 0,19(m) B 2,05(m) C 0,16(m) D 2,53(m) 35 Khi Chiếu vào tế bào quang điện xạ có bước sóng λ = xạ đơn sắc có bước sóng 0,33 Để triệt tiêu dịng quang điện cần hiệu điện hãm 1,38 V Giới hạn quang điện kim 0,48μ m có tượng quang điện Để triêu tiêu dòng quang điện ,phải đặt hiệu điện Uh Anốt catốt Hiệu điện loại dùng làm catốt 27 Chiếu vào catốt tế bào quang điện chùm A 0,521 B 0,442 C 0,440 D 0,385 hãm thay đổi bước sóng xạ tăng 1,5 lần A ΔUh =0,86 v B ΔUh =0,68 v C ΔUh =0,76 v D ΔUh =0,72 v vào catốt tế bào quang điện hiệu điện hãm có giá trị 36 Cơng êlectrơn kim loại A bước sóng giới hạn quang điện λ Nếu chiếu ánh sáng kích thích có bước sóng tuyệt đối V Cơng kim loại dùng làm catốt 28 Chiếu chùm xạ đơn sắc có bước sóng A 2,5 eV B 2,0 eV C 1,5 eV ’ vào kim loại động ban đầu cực đại quang D 0,5 eV 29 Khi chiếu xạ có tần số f = 2,538.1015 Hz lên catơt electron A Tìm hệ thức liên lạc đúng? A ’ = B ’ = 0,5 C ’ = 0,25 tế bào quang điện electron khỏi catôt không tới D ’ = 2/3 anốt UAK ≤ -8V Nếu chiếu đồng thời vào catôt hai xạ λ1 = 0,4μm λ2 = 0,6μm tượng quang điện xảy xạ A λ1 C.λ2 B λ1 λ2 D khơng có xảy tượng quang điện 30 Chiếu chùm xạ đơn sắc có bước sóng vào cầu đồng, đặt cô lập điện Giới hạn quang điện đồng Điện cực đại mà cầu đạt so với đất A 1,34 V B 2,07 V C 3,12 V D 4,26 V 31 Chùm xạ chiếu vào catốt tế bào quang điện có cơng suất 0,2 W, bước sóng Hiệu suất lượng tử tế bào quang điện % Tìm cường độ dịng quang điện bão hịa A 0,3 mA B 3,2 mA C mA Chất lượng tạo nên thương hiệu Thương hiệu khẳng định đẳng cấp D 0,2 A 32 Cơng electron khỏi kim loại A = 6,625.10 -19 J, số Plăng h = 6,625.10 -34 Js, vận tốc ánh sáng chân không c = 3.108 m/s Giới hạn quang điện kim loại là: A 0,300 m B 0,295 m C 0,375 m D 0,250 m