Giúp nhau giải toán pdf

Giúp nhau giải toán In bài này Các dạng toán cơ bản Sóng ánh sáng và Lượng tử ánh sáng Thứ Sáu, 20/04/2012, 08:58 SA | Lượt xem: 306 Có thể nói phân dạng trong các chương của sách vật lý 12 đã được khá nhiều tác giả biên soạn vì nó thiết thực và giúp được nhiều cho học sinh để tham khảo dùng làm tài liệu quí để ôn thi tốt nghiệp và thi cao đẳng, đại học. Việc phân dạng bài tập trong từng chương đòi hỏi người giáo viên phải có kiến thức tổng hợp xuyên suốt của chương đó và điều đó đã làm cụ thể hóa lượng kiến thức trong chương đó giúp học sinh tiếp cận nhanh và nhớ được lâu lượng kiến thức này. Đối với học viên bổ túc thì việc phân dạng bài tập từ những bài đơn giản chỉ qua một bước biến đổi đến những bài phức tạp có nhiều bước biến đổi sử dụng nhiều phép tính sẽ giúp ích rất nhiều cho việc học của các học viên, qua thực tế dạy dỗ tôi thấy rằng nếu chỉ dạy kiến thức trong nội dung sách giáo khoa thì không đủ thời gian để các học viên tự làm được và làm hết bài tập. Với mong mõi học viên học được kiến thức gì vận dụng làm được bài tập của kiến thức đó nên tôi đã chọn đề tài “Các dạng toán cơ bản Sóng ánh sáng và Lượng tử ánh sáng” để làm đề tài cho bài nghiên cứu của mình. Phần I: SÓNG ÁNH SÁNG I. SỰ TÁN SẮC CỦA ÁNH SÁNG: 1. Áp dụng công thức về lăng kính 2. Góc lệch cực tiểu: D = D min Khi i1 = i2 = i và r1 = r2 = r = Ta có: Dmin = 2i –A; sini = nsin ; sin( Dmin + A ) = nsin 3. Nguyên nhân của hiện tượng tán sắc: tím đỏ . n = f ( ); ntím n nđ Bài 1.1: Một lăng kính thủy tinh góc chiết quang A= 50. Chiếu một chùm ánh sáng trắng vào mặt bên dưới góc tới rât nhỏ . Tính góc tạo bỡi hai tia ló màu đỏ và màu tím qua lăng kính . Cho biết chiết suất của lăng kính ứng với ánh sáng màu đỏ là nđ = 1,5 ;với ánh sáng tím nt = 1,68. Giải: Khi góc tới i1 rất nhỏ ta có: i1 = nr1 i2 = nr2 A = r1+ r2 D =i1+i2 –A = (n-1)A Góc lệch đối với tia đỏ: Dđ = (nđ-1) A Góc lệch đối với tia tím: Dt = (nt -1) A Góc lệch giữa chùm tia ló màu đỏ và tia ló màu tím là: = (1,68 -1,5).50 = 0,9 Độ Vậy : Bài 1.2: Một chùm ánh sáng trắng hẹp chiếu vào lăng kinh thủy tinh có tiết diện thẳng là tam giác đều trong điều kiện góc lệch của tia sáng vàng cực tiểu .Tính góc tạo bởi tia đỏ và tia tím trong chùm ánh sáng ló . Cho biết chiết suất của lâng kính ứng vơí ánh sáng màu đỏ, vàng, tím lần lượt là: nđ=1,5; nv = 1,51; nt=1,52. Giải: Khi biết được ánh sáng vàng có góc lệch cực tiểu ta tính được góc tới i1của chùm ánh sáng trắng: * Đối với ánh sáng màu đỏ ta có: sini1 = nđsinr1đ sinr1đ = Mặt khác A =r1đ + r2đ r2đ = A - r1đ r2đ =60 – 30,71 =29,29 mà: sini2đ =nđsinr2đ = 1,5.sin29,290 0,74 i2đ =47,73140 Góc lệch của tia đỏ: Dđ=i1đ + i2đ - A (1) * Đối ánh sáng tím ta có: sini1= ntsinr1t r1t = và r1t= 29,78 Độ Mà: A = r1t + r2t r2 t= A - r1t = 600 - 29,78Độ Mặt khác: sini2t = nt.sinr2t =1,52.sin29,78 Độ i2t= 49.025 Độ Mặt khác: Dt = i1 + i2t – A Góc tạo bỡi giữa tia ló màu tím và tia ló màu đỏ: II. GIAO THOA ÁNH SÁNG TRẮNG Thí nghiệm Iâng: 1.Vị trí vân sáng: với k=0: vân sáng trung tâm. : vân sáng bậc một (đối xứng qua vân trung tâm) : vân sáng bậc hai 2.Vị trí vân tối: với Vân tối bậc một: phần dương k=0 ; phần âm k=-1 (đối xứng qua vân sáng trung tâm) Vân tối bậc hai: phần dương k=1; phần âm k=-2 3. Khoảng vân: Khoảng cách giữa hai vân sáng (hoặc hai vân tối )liên tiếp . Hệ quả: xs= ki ; 4. Giao thoa với ánh sáng trắng: Ánh sáng trắng có bước sóng ngắn trong giới hạn: - Ánh sáng đơn sắc có vân sáng tại vị trí x được xác định: - Ánh sáng đơn sắc có vân tối tại vị trí x được xác định: Dạng 1: THOA GIAO VỚI ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC Xác định vị trí vân sáng, vân tối . tính khoảng vân hoặc bước sóng ánh sáng. Tìm số vân. Tính khoảng cách . * Phương pháp giải : 1. Vị trí vân: a. Vân sáng: b. Vân tối: 2. Khoảng vân hoặc bước sóng ánh sáng: Ap dụng công thức: 3. Số vân trong khoảng x1, x2: - Số vân sáng: x1 < xs < x2 (1) Giải bất phương trình (1) ta tìm được sô giá trị của k chính là số vân sáng . Số vân tối: x1< xt < x2 (2) Giải bất phương trình (2) tìm số giá trị của k chính là số vân tối * Chú ý: Nếu trong đoạn x1,x2 thì ta lấy dấu “ ” 4. Xác định tại vị trí xM có mấy vân sáng hay mấy vân tối? Bậc mấy? Bài 1.1: Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng các kheS1,S2 được chiếu bỡi ánh sáng có bước sóng . Biếtkhoảng cách giữa hai khe là S1S2=a=2mm. Khoảng cách từ hai khe đến màn là D= 1,5 m . a. Tính khoảng vân? b. Xác định vị trí vân sáng bậc 5 và vân tối bậc 7? Giải: a. Khoảng vân: . b.Vị trí vân sáng bậc 5: Vân sáng bậc 5 ứng với : Vị trí vân tối được xác định: Phần dương cuả trục Ox thì vân tối bậc 7 ứng với k=6,do đó : Phần âm của trục Ox thì vân tối bậc 7 ứng với k=-7,do đó: Vậy vân tối bậc 7: Bài 1.2: Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng đơn sắc có bước sóng . Khoảng cách giữa hai khe sáng S1S2=a=1mm. a. Tính khoảng cách giữa hai khe đến màn ảnh . Biết khoảng cách giữa 5 vân sáng liên tiếp là 4,8 mm. b. Tại vị trí M cách vân trung tâm OM =4,2mm,ta có vân sáng hay vân tối? Bậc mấy? Trong khoảng OM có bao nhiêu vân sáng và bao nhiêu vân tối ? Giải: a. Khoảng cách giữa 5 vân sáng liên tiếp có 4 khoảng vân ,nên: Khoảng cách từ hai khe đến màn ảnh: ; b. Ta có: Vậy tại M có vân tối bậc 4. Có thể kiểm tra lại bằng công thức vị trí vân tối: ( về phía dương ứng với vân tối bậc4) · Số vân sáng trong khoảng OM: Vậy: k=1; 2: 3 Có ba vân sáng · Số vân tối trong khoảng OM: Vậy có ba vân tối . Dạng 2: GIAO THOA VỚI ÁNH SÁNG PHỨC TẠP GỒM NHIỀU THÀNH PHẦN ĐƠN SẮC HOẶC ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC. · Anh sáng phức tạp gồm nhiều thành phần đơn sắc: - Ap dụng công thức về vị trí vân sáng và khoảng vân đối với thành phần đơn sắc . - Hiện tượng chập các vân sáng xảy ra ở những vị trí xác định bỡi: x = k1i1 = k2i2 = …….= knin · Anh sáng trắng: - Giá trị của : - Sự chênh lệch của khoảnh vân i: - Anh sáng đơn sắc có vân sáng tại vị trí x được xác định: - Anh sáng đơn sắc có vân tối tại vị trí x: Bài 2.1: Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng . Khoảng cách giữa hai khe là a= 1mm . Khoảng cách từ hai khe đến màn là D =2m .Người ta chiếu đồng thời hai bức xạ đơn sắc có bước sóng và .Xác định hai vị trí đầu tiên trên màn (kể từ vân trung tâm ) tại đó hai vân sáng trùng nhau . Giải: Vị trí hai vân sáng ứng với hai bưcá xạ và trên màn là: (1) Hai vân sáng trên trùng nhau khi: x1=x2 k1 và k2 là hai số nguyên nên (2) thoả mãn khi k1 là bội số của 4,tức là k1 = 8 ; k2 = 10 . a có: (2) Với k1= 4 ta được x1=4 mm ;k2 =8 ta được x2 =8 mm Vậy hai vị trí đầu tiên (kể từ vân sáng trung tâm O) để có hai vân sáng trùng nhau cách O lần lượt 4 mm và 8 mm. Bài 2.2: Trong thí nghiệm Iâng, các khe sáng được chiếu sáng bằng ánh sáng trắng . Khoảng cách giữa hai khe là 0,3 mm,khoảng cách từ hai khe đến màn ảnh là D= 2m. a. Tính bề rộng quang phổ bậc một và quang phổ bậc hai trên màn .Biết bước sóng ánh sáng đỏ là ánh sáng tím là b. Tại vị trí M trên màn cách vân trung tâm OM =20 mm có những bức xạ nào cho vân sáng ? Giải: a. Vị trí vân sáng đỏ : Vị trí vân sáng tím: Bề rộng quang phổ là khoảng cách giữa vân sáng đỏ và vân sáng tím cùng bậc: · Bề rộng quang phổ bậc hai (k=2): b. Gọi là các bức xạ cho vân sáng tại M: Với ; à Vậy k= 4 ; 5 ; 6 ; 7 thay vào phương trình Ta tìm thấy được các bước sóng: ; Dạng 3: TRẮC NGHIỆM VỀ GIAO THOA ÁNH SÁNG. Câu 1: Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng đơn sắc. Khoảng cách hai khe a = 0,5 mm, khoảng cách D = 2m, khoảng vân i = 2mm. Bước sóng của ánh sáng tới là: A. 5 nm B. 0,5 cm C. 0,5 mm D. 50 nm Giải: Câu 2: Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng đơn sắc có bước sóng 600 nm, khoảng cách hai khe là a = 1,5 mm, khoảng cách D = 3 m. Khoảng cách giữa vân sáng với vân tối liên tiếp là: A. 0,6 mm B. 6mm C. 1,2 mm D. 0,12 mm Giải: Khoảng cách giữa vân sáng và vân tối bằng nửa khoảng vân. Câu 3: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Iâng, người ta dùng ánh sáng có bước sóng 0,5mm, a=0,5 mm. D = 2m. Miền vân giao thoa trên màn có bề rộng l = 32 mm. Số vân quan sát được trên màn là: A. 15 B. 16 C. 17 D. 18 Giải: Khoảng vân Số khoảng vân: khoảng vân Số vân trên màn bằng số khoảng vân + 1 vân trung tâm = 17 vân. Phần II: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG I. LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG 1. Thuyết lượng tử ánh sáng: = hf = h + Năng lượng của phô tôn. f ( Hz): Tần số bức xạ . [m]: Bước sóng của ánh sáng . C = 3.108 (m/s): Vận tốc ánh sáng trong chân không. h: 6,625.10-34 [J/s]: Hằng số Plăng. [J]: Năng lượng của phô tôn. 2. Phương trình Anhxtanh: = A + mV02 A: Công thoát của electron khỏi kim loại. ; V0 : Vận tốc ban đầu cực đại của các electron .; m = 9,1.10-31 (Kg): khối lượng electron. 3. Điều kiện xảy ra hiện tượng quang điện. 0 ; với 0 = : gới hạn quang điện của kim loại làm catốt. 4. Hiệu điện thế hãm. eUh = mV02 5. Công suất của nguồn sáng P = . ; : là số phô tôn ứng với bức xạ phát ra trong 1s. 6. Cường độ dòng điện bão hoà. Ibh = nee ; ne: số electron đến anôt trong 1s. 7. Hiệu suất lượng tử: H = ne : số electron bức ra khỏi catot trong 1s. : số electron đập vào catot trong 1s. II. BÀI TẬP CƠ BẢN. Dạng 1: Áp dụng định lý động năng Cơ sở lý thuyết: A > 0 à Vt > V0: công dương. A < 0 à Vt < V0: công âm. * Công của lực điện trường: khi điện tích q di chuyển giữa hai điểm có hiệu điện thế U12 thì công của điện trường là: A = q.U12 ( q và U12 có thể dương hoặc âm). Bài 1.1: Tìm động năng của electron khi tới đối âm cực của ống Rơnghen ( bỏ qua electron vừa bức khỏi catot). giải: Áp dụng định về động năng: (1) Theo đề V0 = 0 A = qe.UKA mà qe = -e còn UKA = - UAK Thay vào (1) ta có: = (-e).(- UAK) = eUAK vậy = eUAK Bài 1.2: Tìm hiệu điện thế hãm để cho dòng quang điện của tế bào quang điện bị triệt tiêu. Giải: Áp dụng định lý về động năng: qe.UKA (1) Với Vt = 0, mà qe = -e còn UKA = - UAK mặt khác UAK = Uh < 0 thay vào một ta có: - = - eUh ó = eUh. Bài 1.3: Một quả cầu cô lập về điện: khi chiếu bức xạ vào quả cầu. Tìm điện thế cực đại của quả cầu. giải: Áp dụng định về động năng: qe ( Vmax - V ) (1) với Vt = 0; qe = -e; V = 0. thay vào (1) ta có: = eVmax è Vmax Bài 1.4: Hiệu điện giữa Anốt và Catốt của 1 ống Rơnghen là U = 2.104(v). Tìm bước sóng nhỏ nhất của tia rơnghen mà ống có thể phát ra. Bỏ qua động năng của electron lúc bức ra khỏi Catốt. Biết e = 1,6.10- 9(C) ; C = 3.108 m/s ; h = 6,625.10-34 J(s). Giải: Động năng của electron lúc đến đập vào đối âm cực. qe.UKA với Vt = 0; qe = -e ; UKA = - UAK = U; Vậy: = eU - Động năng này 1 phần biến thành nhiệt năng Q làm nóng đối âm cực và phần còn lại biến thành nl của tia X. Ta có: eU = Q + h è eU h è = = (m). Dạng 2: XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG Kim loại: 0, A; Electron quang điện: E0đ ; V0. Dòng quang điện: Ibh ; Uh * Áp dụng các công thức liên quan đến hiện tượng quang điện: Lượng tử ánh sáng: = hf = h Giới hạn quang điện: 0 = h Phương trình Anh Xtanh: = A + Hiệu điện thế hãm: eUh = Cường độ dòng quang điện bão hoà: Ibh = n.e Bài 2.1: Khi chiếu 1 bức xạ điện từ có bước sóng = 0,5 vào bề mặt catốt của 1 tế bào quang điện tạo ra dòng điện bảo hoà Ibh = 0,32 (A) công suất bức xạ đập vào catốt là P = 1,5 w. Tính hiệu suất lượng tử ( là tỉ số giữa e thoát ra catốt và số phô tôn rọi lên nó). Biết: h = 6,625.10-34 Js ; C = 3.108 m/s ; e = 1,6.10-19 C. Giải: Năng lượng của mỗi phô tôn: = h = 6,625.10-34 = 39,75.10-20 J Năng lượng bức xạ đập vào catốt trong 1s. W = P.t = 1,5.1= 1,5 (J) Số phô tôn đến đập vào catốt trong 1s: = = = 3,77.10-18 (hạt). Điện lượng đến anốt trong 1s .Q = I.t = 0,32.1=0,32 ( C). Số electron đến anốt trong 1s. ne = = (e) Hiệu suất lượng tử: H = = Bài 2.2: Công tối thiểu để bức 1 electron ra khỏi mặt kim loại là 1,88 eV. Dùng kl đó để làm catốt của 1 tế bào quang điện. Hãy xđ: a. Giới hạn quang điện của kl đã cho. b.Vận tốc cực đại của electron bắn ra khỏi mặt kl khi chiếu vào đó ánh sáng có bước sóng =0,489 . c. Số electron tách ra khỏi bề mặt kl trong 1 phút. Giả thiết rằng tất cả electron tách ra đều bị hút về anốt và cường dòng quang điện đo được là I = 0,26. d. Hiệu điện thế giữa hai cực của tế bào quang điện sao cho dòng điện triệt tiêu. Giải: a. Giới hạn quang điện. 0 = = b. Vận tốc cực đại của electron . h = A + E0đ E0đ = h - A = J mà E0đ = è V0 = = = 0,48.1016 m/s c. Số e tách ra khỏi mặt kim loại trong 1 phút. Điện lượng qua mạch trong 1s Q = T.t = 0,26.10-3 ( C) [...]... vạch phát xạ của nguyên tử hiđrô? Cho h = 6,625.10-34 (Js); C = 3.108 m/s Giải: Từ tiêu đề về sự bức xạ, ta có: è Đó là vạch chùm H8 trong dãy Ban me III TRẮC NGHIỆM = (m) Câu 1: Giới hạn quang điện của Na là 500 nm Công thoát của kẽm lớn hơn của Na là 1,4 lần Giới hạn quang điện của kẽm là: A 700 nm B 360 nm C 720 nm D 900 nm Giải: Ta có: ; Þ Suy ra: mm Câu 2: Cường độ dòng quang điện bão hoà giữa... electron đến được Anôt trong thời gian 1 giây là A 5.1019 B 2.1016 C 2.1014 D 5.1013 Giải: Số electron đến được anôt trong 1s là: Câu 3: Biết rằng để triệt tiêu dòng quang điện ta phải dùng hiệu điện thế hãm 3V Vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện bằng A 1,03.106 m/s B 1,03.105 m/s C 2,03.106 m/s D 2,03.105 m/s Giải: Theo công thức, suy ra m/s = 1030 km/s Câu 4: Công thoát của electron ra khỏi... hạn quang điện của kim loại là A 621 nm B 625nm C 675nm D 585nm Giải: Bước sóng giới hạn quang điện của kim loại là: = 0,621.10-6 m = 0,621 mm = 621 nm Câu 5: Cho h = 6,625.10-34 Js; bước sóng giới hạn quang điện của kim loại là l0 = 0,6 mm Công thoát của kim loại đó là A 3,3125.10-20 J B 3,3125.10-19 J C 3,3125.10-18 J D 3,3125.10-17 J Giải: Công thoát: = 33,125.10-20J Câu 6: Khi chiếu ánh sáng có... của 1 tế bào quang điện thì các electron quang điện bức ra có động năng cực đại là 2,03 eV a Tính công thoát electron của kim loại làm catốt b Tính hiệu điện thế hãm nếu ánh sáng tạo thành có bước sóng Giải: a Công thoát của electron: h = A + E0đ è A = h b, Ta có: h ’ = 400 nm - E0đ = =A+ mà = eUh èh = A + eUh eUh = h - A è Uh = ( h - A ) =1 V Bài 2.4: Công thoát của electron khỏi lim loại đồng là 4,47... ev a Tính giới hạn quang điện của đồng b Khi chiếu bức xạ điện từ có bước sóng = 0,14 vào một quả cầu bằng đồng đặt cách li các vật khác, thì quả cầu được tích điện đến điện thế cực đại bằng bao nhiêu giải: a, Gới hạn quang điện của đồng 0= = nm = 0,277 b, Động năng ban đầu cực đại của electron quang điện bức xạ khỏi quả cầu h =A+ è = h Áp dụng định lý về động năng: qe ( VM – V Ta có: = eVM è VM = Từ... loại đó thì các electron quang điện bắn ra đều bị giữ lại hiệu điện thế hãm U2 = 8 ( V) a, Xác định hằng số plăng b, Xác định giới hạn quang điện của kim loại này Cho e = 1,6.10-19 ( C); C = 3.108 m/s Giải: a, Xác định hằng số Plăng: Ta có: hf1 = A + Vì electron bị giữ lại bởi hiệu điện thế hãm U1 nên: Ta có:: hf1 = A + eU1 (1) Tương tự: hf2 = A + eU2 (2) lấy (1) trừ (2) ta có: h( f1 – f2) = e( U1 –... 300 nm lên tấm kim loại hiện tượng quang điện xảy ra Để triệt tiêu dòng quang điện phải đặt hiệu điện thế hãm 1,4 V Bước sóng giới hạn quang điện của kim loại này là: A 753 nm B 653 nm C 553 nm D 453 nm Giải: Ta có:, thế vào công thức Anhxtanh ta có: m = 453 nm . Giúp nhau giải toán In bài này Các dạng toán cơ bản Sóng ánh sáng và Lượng tử ánh sáng Thứ Sáu, 20/04/2012, 08:58. từ vân trung tâm ) tại đó hai vân sáng trùng nhau . Giải: Vị trí hai vân sáng ứng với hai bưcá xạ và trên màn là: (1) Hai vân sáng trên trùng nhau khi: x1=x2 k1 và k2 là hai số nguyên nên (2). Phương pháp giải : 1. Vị trí vân: a. Vân sáng: b. Vân tối: 2. Khoảng vân hoặc bước sóng ánh sáng: Ap dụng công thức: 3. Số vân trong khoảng x1, x2: - Số vân sáng: x1 < xs < x2 (1) Giải bất