Lượng tử ánh sáng docx

Đề cương ôn thi tốt nghiêp năm 2011 Chương VI: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG Tiết 1 : A. LÍ THUYẾT : 1.Hiện tượng quang điện ngoài. - Hiện tượng ánh sáng làm bật các electron ra khỏi mặt kim loại là hiện tượng quaang điện (ngoài) 2. Nội dung thuyết lượng tử: ND : -Các nguyện tử hay phân tử vật chất hấp thụ hay bức xạ ánh sáng thành từng phần riêng biệt đứt quãng; mỗi phần đó mang một năng lượng hoàn toàn xác định gọi là lượng tử năng lượng: ε λ = = hc hf − = = 8 34 : 3.10 ; 6,625.10 : Haèng soá Planckvôùi c m s h Js . -Chùm ánh sáng là chùm các hạt (photon); mỗi photon mang năng lượng hoàn toàn xác định bằng lượng tử năng lượng (lượng tử ánh sáng). -Cường độ chùm sáng tỉ lệ với số photon có trong chùm sáng. 3. Các định luật quang điện: a. Định luật 1 quang điện: Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi bước sóng ánh sáng kích thích ( λ ) phải nhỏ hơn bằng giới hạn quang điện ( 0 λ ) của kim loại đó: λ λ ≤ 0 . b. Giới hạn quang điện: λ = 0 hc A − = 19 1 1,6.10eV J B.BÀI TẬP. I.Trắc nghiệm lí thuyết: 1. (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. 2. Năng lượng của một phôtôn được xác định theo biểu thức A. ε = hλ. B. ε = λ hc . C. ε = h cλ . D. ε = c hλ . 3. Giới hạn quang điện tuỳ thuộc vào A. bản chất của kim loại. B. điện áp giữa anôt và catôt của tế bào quang điện. C. bước sóng của ánh sáng chiếu vào catôt. D. điện trường giữa anôt và catôt. 4. Hiện tượng nào sau đây không liên quan đến tính chất lượng tử của ánh sáng? A. Sự tạo thành quang phổ vạch. B. Các phản ứng quang hóa. C. Sự phát quang của các chất. D. Sự hình thành dòng điện dịch. 5. Gọi năng lượng của phôtôn ánh sáng đỏ, ánh sáng lục và ánh sáng tím lần lượt là ε Đ , ε L và ε T thì A. ε T > ε L > e Đ . B. ε T > ε Đ > e L . C. ε Đ > ε L > e T . D. ε L > ε T > ε Đ . 6. Phôtôn không có - 1 - Đề cương ôn thi tốt nghiêp năm 2011 A. năng lượng. B. động lượng. C. khối lượng tĩnh. D. tính chất sóng. 7.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. II.Trắc nghiệm bài tập. 8. Công thoát của electron ra khỏi kim loại 2 eV thì giới hạn quang điện của kim loại này là A. 6,21 µm. B. 62,1 µm. C. 0,621 µm. D. 621 µm. Hd: ta có 19 2 2.1,6.10A eV J − = = Mặt khác : 34 8 0 6,625.10 .3.10 2 hc A λ − = = Các câu tiếp theo làm tương tự. 9. Công thoát electron của một kim loại là A = 4eV. Giới hạn quang điện của kim loại này là A. 0,28 µm. B. 0,31 µm. C. 0,35 µm. D. 0,25 µm. 10. (Tn 2009) Công thoát của êlectron khỏi đồng là 6,625.10 -19 J. Biết hằng số Plăng là 6,625.10 - 34 J.s, tốc độ ánh sáng trong chân không là 3.10 8 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. 11. 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 A. 0,42 µm. B. 0,30 µm. C. 0,28 µm. D. 0,24 µm. Hd : Áp dụng điều kiện xảy ra hiện tượng quang điện: 0 λ λ ≤ ⇒ đáp án A Các câu tiếp theo lập luận tương tự 12. Một kim loại có công thoát electron là A = 6,625 eV . Lần lượt chiếu vào quả cầu làm bằng kim loại này các bức xạ điện từ có bước sóng: λ 1 = 0,1875 µm; λ 2 = 0,1925 µm; λ 3 = 0,1685 µm. Hỏi bước sóng nào gây ra được hiện tượng quang điện? A. λ 2 ; λ 3. B. λ 3 . C. λ 1 ; λ 3 . D. λ 1 ; λ 2 ; λ 3 . 13. Kim loại có giới hạn quang điện λ 0 = 0,3 µm. Công thoát electron khỏi kim loại đó là A. 0,6625.10 -19 J. B. 6,625.10 -19 J. C. 1,325.10 -19 J. D. 13,25.10 -19 J. 14. Trong chân không, bức xạ đơn sắc vàng có bước sóng là 0,589 µm. Lấy h = 6,625.10 -34 Js; c = 3.10 8 m/s và e = 1,6.10 -19 C. Năng lượng của phôtôn ứng với bức xạ này có giá trị là A. 2,11 eV. B. 4,22 eV. C. 0,42 eV. D. 0,21 eV. Tiết 2 : A.LÍ THUYẾT I.Hiện tượng quang điện trong. a.Khái niệm. - Hiện tượng ánh sáng giải phóng các electron liên kết để 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. b.Ứng dụng. -Quang điện trở : được cấu tạo từ chất quang dẫn -Pin quang điện. Cấu tạo bởi hai lớp bán dẫn 5.Hiện tượng quang phát quang. a. Khái niệm. - 2 - Đề cương ôn thi tốt nghiêp năm 2011 -Hiện tượng : Có một số chất rắn ,lỏng,khí có khả năng hấp thụ ánh sáng có bước sóng này để phát ra ánh sáng có bước sóng khác. Đặc điểm: -Mỗi chất phát quang có một quang phổ đặc trưng riêng cho nó. -Sau khi ngừng kích thích, sự phát quang của một số chất còn được duy trì trong một khoảng thời gian nào đó. -Thời gian phát quang là khoảng thời gian kể từ lúc ngừng kích thích cho đến lúc ngừng phát quang: Thời gian phát quang có thể kéo dài từ −10 10 s đến vài ngày. b. Huỳnh quang và lân quang. *Huỳnh quang. -Ánh sáng phát ra tắt rất nhanh sau khi tắt ánh sáng kích thích. (Thường thời gian ngắn dưới − 8 10 s , thường xảy ra với chất lỏng và khí.) -Đặc điểm của Huỳnh quang : hq kt λ λ > *Lân quang. - Ánh sáng còn tồn tại một thời gian sau khi ngừng ánh sáng kích thích. (Thường thời gian dài trên − 8 10 s , thường xảy ra với chất rắn.) II. Mẫu nguyên tử BOHR 1. Tiên đề Bohr: a. Tiên đề 1: Nguyên tử chỉ tồn tại ở những trạng thái có năng lượng hoàn toàn xác định gọi là trạng thái dừng. Ở trạng thái dừng nguyên tử không bức xạ năng lượng. b. Tiên đề 2: Nguyên tử ở thái thái có mức năng lượng m E cao hơn khi chuyển về trạng thái dừng có mức năng lượng n E thấp hơn sẽ giải phóng một năng lượng mn mn m n mn hc hf E E ε λ = = = − và ngược lại. c. Hệ quả: Ở những trạng thái dừng các electron trong nguyên tử chỉ chuyển động trên quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là quỹ đạo dừng: 2 0 0 0 ; vôùi 0,53 n r n r r A= = . Chú ý: Trong nguyên tử Hiđrô, trạng thái dừng là trạng thái có mức năng lượng thấp nhất (ứng với quỹ đạo K), các trạng thái có mức năng lượng cao hơn gọi là trạng thái kích thích (thời gian tồn tại 8 10 s − ). 2. Quang nguyên tử Hiđrô: phổ Các electron ở trạng thái kích thích tồn tại khoảng −8 10 s nên giải phóng năng lượng dưới dạng phôtôn để trở về các trạng thái có mức năng lượng thấp hơn. Chú ý: Bước sóng càng ngắn năng lượng càng lớn. III. LASER 1. Khái niện : laze là nguồn phát ra chùm sáng có cường độ lớn dựa trên việc ứng dụng hiện tượng phát xạ cảm ứng. 2. Đặc điểm: Tia Laser có tính đơn sắc cao. Độ sai lệch − ∆ ≈ 15 10 f f . Tia Laser là chùm sáng kết hợp, các photon trong chùm sáng có cùng tần số và cùng pha. Tia Laser là chùm sáng song song, có tính định hướng cao. Tia Laser có cường độ lớn 6 2 ~10 W/cmI . 3. Các loại Laser: Laser hồng ngọc,Laser thủy tinh pha nêođim, Lasre khí He – He, Laser 2 CO ,Laser bán dẫn, 4. Ứng dụng: Trong thông tin liên lạc: cáp quang, vô tuyến định vị, …Trong y học: làm dao mổ, chữa một số bệnh ngoài da nhờ tác dụng nhiệt, …Trong đầu đọc đĩa: CD, VCD, DVD, … Trong công nghiệp: khoan, cắt, tôi, … với độ chính xác cao. - 3 - Đề cương ôn thi tốt nghiêp năm 2011 B.BÀI TẬP Trắc nghiệm lí thuyết: 1. (Tn 2009)Quang điện trở được chế tạo từ A. kim loại và có đặc điểm là điện trở suất của nó giảm khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào. B. kim loại và có đặc điểm là điện trở suất của nó tăng khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào. C. chất bán dẫn và có đặc điểm là dẫn điện kém khi không bị chiếu sáng và trở nên dẫn điện tốt khi được chiếu sáng thích hợp. D. chất bán dẫn và có đặc điểm là dẫn điện tốt khi không bị chiếu sáng và trở nên dẫn điện kém khi được chiếu sáng thích hợp. 2. (Tn 2009) Pin quang điện là nguồn điện hoạt động dựa trên hiện tượng A. quang điện trong. B. tán sắc ánh sáng. C. quang - phát quang. D. huỳnh quang. 3. Nguyên tắc hoạt đông của quang trở dựa vào hiện tượng A. quang điện bên ngoài. B. quang điện bên trong. C. phát quang của chất rắn. D. vật dẫn nóng lên khi bị chiếu sáng. 4. Hiện tượng quang điện trong là hiện tượng A. electron thoát khỏi bề mặt kim loại khi bị chiếu sáng thích hợp. B. giải phóng electron thoát khỏi mối liên kết trong chất bán dẫn khi được chiếu sáng thích hợp. C. giải phóng electron khỏi kim loại khi bị đốt nóng. D. giải phóng electron khỏi một chất bằng cách dùng ion bắn phá 5. Khi nói về tia laze, phát biểu nào dưới đây là sai? Tia laze có A. độ đơn sắc không cao. B. tính định hướng cao. C. cường độ lớn. D. tính kết hợp rất cao. 6. Laze rubi biến đổi A. điện năng thành quang năng. B. quang năng thành quang năng. C. quang năng thành điện năng. D. nhiệt năng thành quang năng. 7. Trong hiện tượng quang-phát quang, có sự hấp thụ ánh sáng để A. làm nóng vật. B. làm cho vật phát sáng. C. làm thay đổi điện trở của vật. D. tạo ra dòng điện trong vật. 8. Trong cấu tạo của laze rắn Rubi hai gương G 1 và gương bán mạ G 2 A. song song nhau có mặt phản xạ hướng vào nhau. B. vuông góc với nhau. C. song song nhau có mặt phản xạ hướng ra ngoài. D. mặt phản xạ lệch nhau một góc 45 0 . 9. Quang điện trở được chế tạo từ A. chất bán dẫn và có đặc điểm là dẫn điện kém khi không bị chiếu sáng và dẫn điện tốt khi được chiếu ánh sáng thích hợp. B. kim loại và có đặc điểm là điện trở suất của nó tăng khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào. C. chất bán dẫn và có đặc điểm là dẫn điện tốt khi không bị chiếu sáng và trở nên dẫn điện kém khi được ánh sáng thích hợp chiếu vào. D. kim loại và có đặc điểm là điện trở suất của nó giảm khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào. 10. Dùng thuyết lượng tử ánh sáng không giải thích được A. hiện tượng quang – phát quang. B. hiện tượng giao thoa ánh sáng. C. nguyên tắc hoạt động của pin quang điện. D. hiện tượng quang điện ngoài. 11. Khi chiếu vào một chất lỏng ánh sáng màu chàm thì ánh sáng huỳnh quang phát ra không thể là A. ánh sáng màu tím. B. ánh sáng màuvàng. - 4 - Đề cương ôn thi tốt nghiêp năm 2011 C. ánh sáng màu đỏ. D. ánh sáng màu lục. II.Trắc nghiệm bài tập. 12. 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 A. 10,2 eV. B. -10,2 eV. C. 17 eV. D. 4 eV. Hd: ADCT ( ) 3,4 13,6 10,2 n m hc E E eV ε λ = = − = − − − = 13. Một nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng năng lượng E n = -1,5 eV sang trạng thái dừng năng lượng E m = -3,4 eV. Cho vận tốc ánh sáng trong chân không là 3.10 8 m/s, hằng số Plăng là 6,625.10 - 34 J.s. Tần số của bức xạ mà nguyên tử phát ra là A. 6,54.10 12 Hz. B. 4,59.10 14 Hz. C. 2,18.10 13 Hz. D. 5,34.10 13 Hz. …………………………………………………………………………………………………………… Tiết 3: Bài tập tự luyện. 1. Công thức liên hệ giữa giới hạn quang điện và công thoát của một kim loại là: A. 0 h A c λ = B. 0 hc A λ = C. 0 A hc λ = D. 0 c h A λ = 2. Chọn câu đúng. Có thể giải thích tính quang dẫn bằng thuyết A. êlectron cổ điển. B. sóng ánh sáng. C. phôtôn. D. động học phân tử. 3. Để hiện tượng quang điện xảy ra thì bước sóng kích thích λ và giới hạn quang điện 0 λ phải thoả mản điều kiện . A. 0 λλ ≥ . B. o λ λ > C. 0 λλ ≤ . D. 0 λ λ < 4. Với c là vận tốc ánh sáng trong chân không, f là tần số, λ là bước sóng ánh sáng, h là hằng số Plăng, phát biểu nào sau đây là sai khi nói về thuyết lượng tử ánh sáng ( thuyết phôtôn ánh sáng ) A. Mỗi một lượng tử ánh sáng mang năng lượng xác định có giá trị ε = hf B. Vận tốc của phôtôn trong chân không là c = 3.10 8 m/s C. Mỗi một lượng tử ánh sáng mang năng lượng xác định có giá trị ε = h c λ D. Chùm ánh sáng là một chùm hạt, mỗi hạt gọi là một phôtôn ( lượng tử ánh sáng ) 5. Khi nói về tia laze, phát biểu nào dưới đây sai ? Tia laze có : A. tính định hướng cao B. tính kết hợp rất cao. C. độ đơn sắc không cao D. cường độ lớn 6. Laze rubi hoạt động theo nguyên tắc nào? A. Dựa vào sự phát xạ cảm ứng. B. Dưa vào hiện tượng cảm ứng điện từ. C. Dựa vào sự tái hợp giữa êlectron và lỗ trống. D. Dựa vào hiện tượng quang điện. 7. Sự phát quang nào dưới đây là Quang- Phát quang: A. Sự phát quang của bóng đèn sợi đốt. B. Sự phát quang ở đèn Nê-ôn(đèn ống). C. Sự phát quang ở hồ quang điện D. Sự phát quang ở màn hình tivi. 8. Khi nói về thuyết lưỡng tử ánh sáng, phát biểu nào sau đây là sai? A. Nguyên tử hay phân tử vật chất phát xạ hay hấp thụ ánh sáng thì chúng phát ra hay hấp thụ phôtôn. B. Mỗi chùm sáng dù rất yếu cũng chứa một số rất lớn các hạt phôtôn. C. Trong chùm ánh sáng trắng phôtôn của ánh sáng đỏ có năng lượng nhỏ hơn phôtôn của ánh sáng tím. - 5 - Đề cương ôn thi tốt nghiêp năm 2011 D. Khi ánh sáng truyền đi, phôtôn truyền dọc theo tia sáng với vận tốc c = 3.10 8 m/s như nhau trong tất cả các môi trường. 9. Quang trở có đặc điểm: A. Điện trở giảm khi chiếu đến nó một ánh sáng thích hợp. B. Điện trở tăng khi điện áp đặt vào hai đầu điện trở giảm. C. Điện trở giảm khi điện áp đặt vào hai đầu điện trở giảm. D. Điện trở tăng khi chiếu đến nó một ánh sáng thích hợp. 10. Giới hạn quang điện của mỗi kim loại là: A. Bước sóng của ánh sáng kích thích B. Công thoát của các electron ở bề mặt kim loại đó C. Bước sóng giới hạn của ánh sáng kích thích đối với kim loại đó D. Bước sóng của riêng kim loại đó 11. Khi ở trạng thái dừng, nguyên tử: A. Không bức xạ và không hấp thụ năng lượng. B. Không bức xạ nhưng có thể hấp thụ năng lượng. C. Không hấp thụ, nhưng có thể bức xạ năng lượng. D. Vẫn có thể hấp thụ và bức xạ năng lượng. 12. Phát biểu nào sau đây là đúng? A. Hiện tượng quang điện là hiện tượng êlectron bị bứt ra khỏi kim loại khi chiếu vào kim loại ánh sáng thích hợp. B. Hiện tượng quang điện là hiện tượng êlectron bị bứt ra khỏi kim loại khi nó bị nung nóng. C. Hiện tượng quang điện là hiện tượng êlectron bị bứt ra khỏi kim loại khi đặt tấm kim loại vào trong một điện trường mạnh. D. Hiện tượng quang điện là hiện êlectron bị bứt ra khỏi kim loại khi nhúng tấm kim loại vào trong một dung dịch. 13. Phát biểu nào sau đây sai khi nói về phôtôn ánh sáng? A. phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động. B. Mỗi phôtôn có một năng lượng xác định. C. Năng lượng của phôtôn ánh sáng tím lớn hơn năng lượng phôtôn ánh sáng đỏ. D. Năng lượng của các phôtôn của các ánh sáng đơn sắc khác nhau đều bằng nhau. 14. Pin quang điện hoạt động dựa vào A. hiện tượng quang điện ngoài. B. hiện tượng quang điện trong. C. hiện tượng tán sắc ánh sáng . D. sự phát quang của các chất. 15. Khi nói về thuyết lượng tử ánh sáng, phát biểu nào sau đây là đúng? A. Năng lượng phôtôn càng nhỏ khi cường độ chùm ánh sáng càng nhỏ. B. Phôtôn có thể chuyển động hay đứng yên tùy thuộc vào nguồn sáng chuyển động hay đứng yên. C. Năng lượng của phôtôn càng lớn khi tần số của ánh sáng ứng với phôtôn đó càng nhỏ. D. Ánh sáng được tạo bởi các hạt gọi là phôtôn. 16. Pin quang điện là nguồn điện, trong đó A. hóa năng được biến đổi trực tiếp thành điện năng. B. quang năng được biến đổi trực tiếp thành điện năng. C. cơ năng được biến đổi trực tiếp thành điện năng. D. nhiệt năng được biến đổi trực tiếp thành điện năng. - 6 - Đề cương ôn thi tốt nghiêp năm 2011 17. 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 h = 6,625.10 -34 Js, e = 1,6.10 -19 C và c = 3.10 8 m/s. Năng lượng của phôtôn này bằng. A. 1,21 eV. B. 11,2 eV. C. 12,1 eV. D. 121 eV. 18. Giới hạn quang điện của chì sunfua là 0,46 eV. Để quang trở bằng chì sunfua hoạt động được, phải dùng bức xạ có bước sóng nhỏ hơn giá trị nào sau đây? A. 2,7 µm. B. 0,27 µm. C. 1,35 µm. D. 5,4 µm. 19. Lần lượt chiếu hai bức xạ có bước sóng λ 1 = 0,75 µm và λ 2 = 0,25µm vào một tấm kẻm có giới hạn quang điện λ 0 = 0,35 µm. Bức xạ nào gây ra hiện tượng quang điện? A. Cả hai bức xạ. B. Chỉ có bức xạ λ 2 . C. Không có bức xạ nào. D. Chỉ có bức xạ λ 1 . 20. Công thoát electron khỏi đồng là 6,625.10 -19 J. Biết hằng số Plăng là 6,625.10 -34 Js, tốc độ ánh sáng trong chân không là 3.10 8 m/s. Giới hạn quang điện của đồng là A. 0,90 µm. B. 0,60 µm. C. 0,40 µm. D. 0,30 µm. 21. Một tia X mềm có bước sóng 125 pm. Năng lượng của phôtôn tương ứng có giá trị nào sau đây? A. 10 4 eV. B. 10 3 eV. C. 10 2 eV. D. 2.10 4 eV. 22. Công thoát electron ra khỏi kim loại A = 6,625.10 -19 J, hằng số Plăng h = 6,625.10 -34 Js, vận tốc ánh sáng trong chân không c = 3.10 8 m/s. Giới hạn quang điện của kim loại đó là A. 0,300 µm. B. 0,295 µm. C. 0,375 µm. D. 0,250 µm. 23. Giới hạn quang điện của kim loại dùng làm catốt là 0 λ = 0,30 m µ . Công thoát của kim loại dùng làm catốt là: A. 1,16eV B.2,21eV C.4,14eV D.6.62eV 24. Năng lượng iôn hoá nguyên tử hyđrô là 13,6eV. Bước sóng ngắn nhất của bức xạ mà nguyên tử có thể phát ra là: A.0,1220 m µ B.0,0665 m µ C.0,0913 m µ D.0,5672 m µ Tiết 4: Hướng dẫn chữa bài tập tự luyên. - 7 - . chất lỏng ánh sáng màu chàm thì ánh sáng huỳnh quang phát ra không thể là A. ánh sáng màu tím. B. ánh sáng màuvàng. - 4 - Đề cương ôn thi tốt nghiêp năm 2011 C. ánh sáng màu đỏ. D. ánh sáng màu. tốc ánh sáng trong chân không, f là tần số, λ là bước sóng ánh sáng, h là hằng số Plăng, phát biểu nào sau đây là sai khi nói về thuyết lượng tử ánh sáng ( thuyết phôtôn ánh sáng ) A. Mỗi một lượng. 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