lượng tử ánh sáng ( tàm tạm )

Trường THPT Nguyễn Tất Thành *** Tài liệu ôn thi cuối cấp***GV: Ngữ Đình Quyên PHẦN LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG 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). * Định luật về giới hạn quang điện Đối với mỗi kim loại ánh sáng kích thích phải có bước sóng λ ngắn hơn hay bằng giới hạn quang điện λ o của kim loại đó, mới gây ra được hiện tượng quang điện: λ ≤ λ o . * Định luật quang điện 2:Với ánh sáng kích thích thõa mãn định luật quang điện I thì: Cường độ dòng quang điện bảo hòa tỉ lệ với cường độ chùm sáng kích thích. * định luật quang điện 3: Động năng ban đầu cực đại của các electron quang điện không phụ thuộc vào cường độ của chùm sáng kích thích mà chỉ phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng kích thích và bản chất của kim loại dùng làm ca tốt. * 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 ε = 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 = 3.10 8 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. * 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, ở 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 (ở hiện tượng giao thoa, nhiễu xạ, tán sắc, …), còn tính chất hạt thì mờ nhạt. 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 tượngquang 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. Trường THPT Nguyễn Tất Thành *** Tài liệu ôn thi cuối cấp***GV: Ngữ Đình Quyên * 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 0,5V đến 0,8V 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. … 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); nó thường xảy ra với chất rắn. Các chất rắn phát quang loại này gọi là chất lân quang. * Đặc điểm của ánh sáng huỳnh quang Ánh sáng phát quang có bước sóng λ’ dài hơn bước sóng của ánh sáng kích thích λ: λ’ > λ. * 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. 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 E n , 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. 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 E n sang trạng thái dừng có năng lượng E m nhỏ hơn thì nguyên tử phát ra một phôtôn có năng lượng: ε = hf nm = E n – E m . Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lượng E m mà hấp thụ được một phôtôn có năng lượng hf đúng bằng hiệu E n – E m thì nó chuyển sang trạng thái dừng có năng lượng E n lớn hơn. Sự chuyển từ trạng thái dừng E m sang trạng thái dừng E n ứng với sự nhảy của electron từ quỹ đạo dừng có bán kính r m sang quỹ đạo dừng có bán kính r n và ngược lại. Trường THPT Nguyễn Tất Thành *** Tài liệu ôn thi cuối cấp***GV: Ngữ Đình Quyên * Quang phổ phát xạ và hấp thụ của nguyên tử hidrô + Nguyên tử hiđrô có các trạng thái dừng khác nhau E K , E L , E M , . Khi đó electron chuyển động trên các quỹ đạo dừng K, L, M, + Khi electron chuyển từ mức năng lượng cao (E cao ) xuống mức năng lượng thấp hơn (E thấp ) thì nó phát ra một phôtôn có năng lượng hoàn toàn xác định: hf = E cao – E thấp . Mỗi phôtôn có tần số f ứng với một sóng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 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. * Bán kính quỹ đạo dừng thứ n của electron trong nguyên tử hiđrô: r n = n 2 r 0 Với r 0 =5,3.10 -11 m là bán kính Bo (ở quỹ đạo K) * Năng lượng electron trong nguyên tử hiđrô: 2 13,6 ( ) n E eV n =- Với n ∈ N * . * 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 λ LK khi e chuyển từ L → K Vạch ngắn nhất λ ∞ K khi e chuyển từ ∞ → K. - 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 α ứng với e: M → L Vạch lam H β ứng với e: N → L Vạch chàm H γ ứng với e: O → L Vạch tím H δ ứng với e: P → L Lưu ý: Vạch dài nhất λ ML (Vạch đỏ H α ) Vạch ngắn nhất λ ∞ 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 λ NM khi e chuyển từ N → M. Vạch ngắn nhất λ ∞ 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: 13 12 23 1 1 1 λ λ λ = + và f 13 = f 12 +f 23 (như cộng véctơ) 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. * Đặc điểm của laze hf mn hf mn nhận phôtôn phát phôtôn E m E n E m > E n Laiman K M N O L P Banme Pasen H α H β H γ H δ n=1 n=2 n=3 n=4 n=5 n=6 Trường THPT Nguyễn Tất Thành *** Tài liệu ôn thi cuối cấp***GV: Ngữ Đình Quyên + 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 10 6 W/cm 2 . * Một số ứng dụng của laze + Tia laze có ưu thế đặc biệt trong thông tin liên lạc vô tuyến (như 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. Trng THPT Nguyn Tt Thnh *** Ti liu ụn thi cui cp***GV: Ng ỡnh Quyờn CC DNG BI TP. Dạng 1 tìm giới hạn quang điện 0 ; vận tốc ban đầu cực đại của quang electron; năng lợng phôtôn I. Phơng pháp - Giới hạn quang điện 0 : ADCT 0 .h c A = . - Vận tốc ban đầu cực đại của quang electron: + ADCT Anhstanh: 2 0 . 1 . . . 2 max h c h f A m v = = = + + Muốn dòng quang điện bị triệt tiêu, ta có: 2 0 1 . . . 2 max h m v e U= + Công thức liên hệ giữa v 0max và điện thế cực đại của quả cầu bằng kim loại ( vật ) tích điện: 2 0 1 . . . 2 max h m v e V= - Năng lợng phôtôn: 2 0 . 1 . . . 2 max h c h f A m v = = = + * Chú ý: 19 1 1,6.10 ( )eV J = ; 13 6 1 1,6.10 ( );1 10MeV J MeV eV == = II. Bài tập Bài 1: Tìm giới hạn quang điện của kim loại. Biết rằng năng lợng dùng để tách một electron ra khỏi kim loại đợc dùng làm catốt của một tế bào quang điện là 3,31.10 -19 (J). Đ/S: 600 (nm) Bài 2: Một tế bào quang điện có bớc sóng 0 600( )nm = đợc chiếu bởi một tia sáng đơn sắc có bớc sóng 400 (nm). Tính: a. Công bứt điện tử. b. Vận tốc cực đại của electron bứt ra. Đ/S: a. A = 3,31.10 -19 (J); b. v 0max = 0,604.10 6 (m/s) Bài 3: Công bứt điện tử khỏi một kim loại Natri là 2,27 (eV). 1) Tìm giới hạn quang điện của Natri. 2) Catốt của một tế bào quang điện đợc làm bằng natri và khi đợc rọi sáng bằng bức xạ có bớc sóng 360nm thì cho một dòng quang điện có cờng độ 2.10 -6 (A). a. Tìm vận tốc ban đầu cực đại của điện tử. b. Tìm năng lợng toàn phần của phô tôn đã gây ra hiện tợng quang điện trong một phút. Cho c = 3.10 8 (m/s); h = 6,625.10 -34 (J.s); m e = 9,1.10 -31 (kg); e = -1,6.10 -19 (C). Biết hiệu suất lợng tử là 1%. Đ/S: 1. 0 550( )nm = ; 2. a. v 0max = 65.10 4 (m/s); b. W = n. 4 . '. 414.10 ( ) h c n J = = Bài 4: 1) Hiện tợng quang điện là gì? Điều kiện để xảy ra hiện tợng quang điện là gì? Trng THPT Nguyn Tt Thnh *** Ti liu ụn thi cui cp***GV: Ng ỡnh Quyờn 2) Chiếu chùm bức xạ có bớc sóng 2000A 0 vào một tấm kim loại. Các electron bắn ra có động năng cực đại bằng 5eV. Hỏi khi chiếu vào tấm kim loại đó lần lợt hai bức xạ có bớc sóng 16000A 0 và 1000A 0 thì có hiện tợng quang điện xảy ra hay không? Nếu có hãy tính động năng ban đầu cực đại của các electron bắn ra. Lấy h = 6,625.10 -34 (J.s), c = 3.10 8 (m/s) 19 31 1,6.10 ( ); 9,1.10 ( ) e e C m kg = = . Đ/S: 2a. Không có; 2b. Có, W 0Đmax = 17,9.10 -19 (J) Dạng 2 Tìm hằng số plăng - hiệu điện thế hãm hiệu suất lợng tử I. Phơng pháp - Hằng số plăng: ADCT 2 0 . . . 2 max m v h c h f A = = = + - Cờng độ dòng quang điện bão hoà: . . e bh e N I n e e t = = - Hiệu suất lợng tử: (%) e e f f n N H n N = = ; (trong đó: e e N n t = là số electron bứt ra khỏi catốt trong thời gian t; f f N n t = là số phôtôn rọi vào catốt trong thời gian t). - Công suất bức xạ: . . . . f f f h c P n n n h f = = = . * Chú ý: Nếu dòng quang điện bị triệt tiêu, ta có: 2 0 2 0 . . . 2 . 2 max max h m v h c h f A m v e U = = = + = h hc A e U = + II. Bài tập Bài 1: Khi chiếu một bức xạ có tần số f 1 = 2,200.10 15 Hz vào kim loại thì có hiện tợng quang điện xảy ra. Các electron quang điện bắn ra bị giữ lại bởi hiệu điện thế hãm U 1 = 6,6V. Còn khi chiếu bức xạ có tần số f 2 = 2,538.10 15 Hz vào kim loại đó thì các quang electron bắn ra đợc giữ bởi hiệu điện thế hãm U 2 = 8V. Tìm hằng số plăng. Đ/S: h = 6,627.10 -34 (J.s) Bài 2: Chiếu một bức xạ có bớc sóng 546nm = lên bề mặt kim loại dùng làm catốt, thu đợc dòng quang điện bão hoà I bh = 2mA. Công suất bức xạ P = 1,515W. Tìm hiệu suất lợng tử.Đ/S: H = 0,3.10 -2 % Bài 3: Catốt của một tế bào quang điện làm bằng chất có công thoát A = 2,26eV. Dùng đèn chiếu catốt phát ra bức xạ đơn sắc có bớc sóng 400nm. a) Tìm giới hạn của kim loại dùng làm catốt. b) Bề mặt catốt nhận đợc một công suất chiếu sáng P = 3mW. Tính số phôtôn n f mà catốt nhận đợc trong mỗi giây. c) Cho hiệu suất lợng tử H = 67%. Hãy tính số electron quang điện bật ra khỏi catốt trong mỗi giây và cờng độ dòng quang điện bão hoà. Đ/S: a. 15 0 549 ; . 6,04.10 ( / ) f nm b n photon s = = ; c.n e = 4,046.10 15 (electron/s); I bh = 0,647mA Bài 4: Toàn bộ ánh sáng đơn sắc, bớc sóng 420nm, phát ra từ một ngọn đèn có công suất phát xạ 10W, đợc chiếu đến catốt của một tế bào quang điện làm xuất hiện dòng quang điện. Nếu đặt giữa catốt và anốt một hiệu điện thế hãm U h = 0,95V thì dòng quang điện biến mất. Tính: 1) Số phôtôn do đèn phát ra trong 1 giây. 2) Công thoát của electron khỏi bề mặt catốt (tính bằng eV).Đ/S: 1. n f = 2,11.10 19 (phôtôn/s); 2. 2eV Trng THPT Nguyn Tt Thnh *** Ti liu ụn thi cui cp***GV: Ng ỡnh Quyờn Bài 5: Chiếu lần lợt vào catốt của một tế bào quang điện hai bức xạ có tần số f 1 , f 2 với f 2 = 2.f 1 thì hiệu điện thế làm cho dòng quang điện triệt tiêu có giá trị tuyệt đối tơng ứng là 6V và 8V. Tìm giới hạn quang điện của kim loại dùng làm catốt và các tần số f 1 , f 2 . Đ/S: 15 15 0 1 2 310( ); 2,415.10 ( ); 4,83.10 ( )nm f Hz f Hz = = = Dạng 3 Tia Rơn ghen I. Phơng pháp - Bớc sóng nhỏ nhất của tia Rơnghen phát ra từ ống Rơnghen: 2 max min 1 . 2 hc h f mv = = . - Động năng của êlectron có đợc do công của lực điện trờng: 2 2 0 1 1 2 2 AK mv mv e U = . Trong đó: v 0 là vận tốc ban đầu của êlectron bật ra khỏi catốt, v là vận tốc của êlectron trớc khi đập vào đối âm cực. Nêú bài toán không nói gì thì coi v 0 = 0. II. Bài tập Bài 1: Trong ống Rơnghen cờng độ dòng điện đi qua ống là 0,8mA và hiệu điện thế giữa anốt và catốt là 1,2kV. a. Tìm số êlectron đập vào đối catốt mỗi giây và vận tốc của êlectron khi đi tới đối catốt. b. Tìm bớc sóng nhỏ nhất của tia Rơnghen mà ống đó có thể phát ra. Đ/S: a. n = 5.10 15 hạt, v = 2,05.10 7 m/s; b. 10 0 min 10,35.10 10,35m A = = ; Bài 2: Trong một ống Rơnghen ngời ta tạo ra một hiệu điện thế không đổi U = 2.10 4 V giữa hai cực. 1) Tính động năng của êlectron đến đối catốt (bỏ qua động năng ban đầu của êlectron khi bứt ra khỏi catốt). 2) Tính tần số cực đại của tia Rơnghen. 3) Trong một phút ngời ta đếm đợc 6.10 18 êlectron đập vào đối catốt. Tính cờng độ dòng điện qua ống Rơnghen. 4) Nói rõ cơ chế tạo thành tia Rơnghen ở đối catốt. Đ/S: 1) W đ = 3,2.10 -15 J; 2) f max = 4,8.10 18 Hz; 3) I = 16mA Bài 3: Trong chùm tia Rơnghen phát ra từ một ống Rơnghen, ngời ta thấy có những tia có tần số lớn nhất 5.10 18 Hz. 1. Tính hiệu điện thế giữa hai cực của ống và động năng cực đại của êlectron đập vào đối âm cực. 2. Trong 20s ngời ta xác định đợc 10 18 êlectron đập vào đối âm cực. Tính cờng độ dòng điện qua ống. Đ/S: 1. U = 20,7kV, W ođmax = 3,3125.10 -15 J; 2. I = 8mA. Dạng 4 Quang phổ Hiđrô I. Phơng pháp - Bán kính quỹ đạo dừng: r n = n 2 .r 0 (trong đó r 0 = 5,3.10 -11 m bán kính Bo). Nếu n = 1 êlectron ở trạng thái dừng cơ bản (quỹ đạo K). - Năng lợng ở trạng thái dừng: 0 2 n E E n = (trong đó E 0 = 13,6eV năng lợng ở trạng thái cơ bản). Dấu - cho biết muốn êlectron bứt ra khỏi nguyên tử thì phải tốn một năng lợng. - Năng lợng bao giờ cũng có xu hớng chuyển từ trạng thái có mức năng lợng cao về trạng thái có mức năng lợng thấp, đồng thời phát ra một phôtôn có năng lợng: . . h c h f = = . 0 0 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 . ( ) .( ) ( ) mn m n mn mn mn E hc h f E E E R n m hc n m n m = = = = = Trng THPT Nguyn Tt Thnh *** Ti liu ụn thi cui cp***GV: Ng ỡnh Quyờn trong đó 7 0 1,097.10 ( ) E R m hc = = , đợc gọi là hằng số Ritbecvà (n < m). - Quang phổ Hiđrô gồm có nhiều dãy tách nhau: n = 1 ta có dãy Laiman; n = 2 ta có dãy Banme; n =3 ta có dẫy Pasen. II. Bài tập Bài 1: Bớc sóng của vạch thứ nhất trong dãy Laiman của quang phổ hiđrô là 1 0,122 L m à = , của vạch đỏ trong dãy Banme là 0,656 B m à = . Hãy tính bớc sóng của vạch thứ hai trong dãy Laiman. Đ/S: 2 0,103 L m à = Bài 2: Biết bớc sóng của bốn vạch trong dãy banme là 0,6563 ; 0,4861 ;m m à à = = 0,4340 ; 0,4102m m à à = = . Hãy tính bớc sóng của ba vạch trong dãy Pasen ở vùng hồng ngoại. Đ/S: 1,094àm; 1,281àm; 1,874àm Bài 3: Trong quang phổ hiđrô các bớc sóng tính theo (àm): Vạch thứ nhất của dãy Laiman 21 0,121568 = ; Vạch đỏ của dãy Banme 32 0,656279 = ; ba vạch của dãy Pasen lần lợt là 43 53 63 1,8751; 1,2818; 1,0938 = = = . 1. Tính tần số dao động của các bức xạ trên. 2. Tính bớc sóng của hai vạch thứ hai và thứ ba của dãy Laiman và các vạch lam, chàm, tím của dãy Banme. Cho vận tốc ánh sáng trong chân không c = 3.10 8 m/s. Bài 4: Vạch quang phổ đầu tiên (có bớc sóng dài nhất) của dãy Laiman, banme, Pasen trong quang phổ hiđrô lần lợt có bớc sóng 0,122àm; 0,656 àm; 1,875 àm. Tìm bớc sóng của vạch quang phổ thứ hai trong dãy Laiman và dãy Banme. các vạch đó thuộc miền nào của thang sóng điện từ? Đ/S: 0,1029 àm (thuộc miền tử ngoại); 0,4859 àm (thuộc miền ánh sáng nhìn thấy màu chàm) Bài 5: Bớc sóng của vạch quang phổ thứ nhất trong dẫy Laiman trên quang phổ hiđrô là 1 = 0,122 àm; bớc sóng của hai vạch ,H H lần lợt là 0,656 ; 0,486m m à à = = . Hãy tính bớc sóng hai vạch tiếp theo trong dãy Laiman và vạch đầu tiên trong dãy Pasen. Đ/S: 1 2 3 0,1029 ; 0,097 ; 1,875 L m m m à à à = = = C. BI TP T LUN 1. Cụng thoỏt electron khi ng l 4,57eV. a) Tớnh gii hn quang in ca ng. b) Khi chiu bc x cú bc súng = 0,14àm vo mt qu cu bng ng t xa cỏc vt khỏc thỡ qu cu c tớch in n in th cc i l bao nhiờu? Vn tc ban u cc i ca quang electron l bao nhiờu? Trường THPT Nguyễn Tất Thành *** Tài liệu ôn thi cuối cấp***GV: Ngữ Đình Quyên c) Chiếu bức xạ điện từ vào một quả cầu bằng đồng đặt xa các vật khác thì quả cầu đạt được điện thế cực đại 3V. Tính bước sóng của bức xạ và vận tốc ban đầu cực đại của các quang electron. 2. Chiếu chùm bức xạ điện từ có tần số f = 5,76.10 14 Hz vào một miếng kim loại cô lập thì các quang electron có vận tốc ban đầu cực đại là v = 0,4.10 6 m/s. a) Tính công thoát electron và bước sóng giới hạn quang điện của kim loại. b) Tìm bước sóng của bức xạ điện từ chiếu vào miếng kim loại để điện thế cực đại của nó là 3V. Cho h = 6,625.10 -34 J.s ; c = 3.10 8 m/s ; |e| = 1,6.10 -19 C. 3. Công thoát electron khỏi kim loại natri là 2,48eV. Một tế bào quang điện có catôt làm bằng natri, khi được chiếu sáng bằng chùm bức xạ có bước sóng 0,36µm thì cho một dòng quang điện có cường độ 3µA. Tính: a) Giới hạn quang điện của natri. b) Vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện. c) Số electron bứt ra khỏi catôt trong 1 giây. d) Điện áp hãm để làm triệt tiêu dòng quang điện. 4. Chiếu một bức xạ điện từ có bước sóng λ vào catôt của một tế bào quang điện. Biết công thoát electron của kim loại làm catôt là 3eV và các electron bắn ra với vận tốc ban đầu cực đại là 7.10 5 m/s. Xác định bước sóng của bức xạ điện từ đó và cho biết bức xạ điện từ đó thuộc vùng nào trong thang sóng điện từ. 5. Chiếu bức xạ có bước sóng λ = 0,438µm vào catôt của một tế bào quang điện. Biết kim loại làm catôt của tế bào quang điện có giới hạn quang điện là λ 0 = 0,62µm. a) Xác định vận tốc ban đầu cực đại của các electron quang điện. b) Tìm điện áp hãm để làm triệt tiêu dòng quang điện. c) Biết cường độ dòng quang điện bảo hòa là 3,2mA. Tính số electron giải phóng từ catôt trong 1 giây. 6. Chiếu bức xạ có bước sóng 0,405µm vào một tấm kim loại thì các quang electron có vận tốc ban đầu cực đại là v 1 . Thay bức xạ khác có tần số 16.10 14 Hz thì vận tốc ban đầu cực đại của các quang electron là v 2 = 2v 1 . Tìm công thoát electron của kim loại. 7. Một tế bào quang điện có catôt làm bằng asen có công thoát electron bằng 5,15eV. a) Nếu chiếu chùm sáng đơn sắc có tần số f = 10 15 Hz vào tế bào quang điện đó thì có xảy ra hiện tượng quang điện không? Tại sao? b) Thay chùm sáng trên bằng chùm sáng đơn sắc khác có bước sóng 0,20µm. Xác định vận tốc cực đại của electron khi nó vừa bị bật ra khỏi catôt. c) Biết cường độ dòng quang điện bảo hòa là 4,5µA, công suất chùm bức xạ là 3mW. Tính hiệu suất lượng tử. 8. Bước sóng của vạch quang phổ đầu tiên trong dãy Laiman là λ o = 122nm, của hai vạch H α và H β trong dãy Banme lần lượt là λ 1 = 656nm và λ 2 = 486nm. Hãy tính bước sóng của vạch quang phổ thứ hai trong dãy Laiman và vạch đầu tiên trong dãy Pasen. 9. Trong quang phổ vạch của nguyên tử hiđrô, vạch ứng với bước sóng dài nhất trong dãy Laiman là λ 1 = 0,1216µm và vạch ứng với sự chuyển của electron từ quỹ đạo M về quỹ đạo K có bước sóng λ 2 = 0,1026µm. Hãy tính bước sóng dài nhất λ 3 trong dãy Banme. Trường THPT Nguyễn Tất Thành *** Tài liệu ôn thi cuối cấp***GV: Ngữ Đình Quyên 11. Năng lượng của các trạng thái dừng trong nguyên tử hidro lần lượt là E K = -13,60eV; E L = -3,40eV; E M = - 1,51eV; E N = - 0,85eV; E O = - 0,54eV. Hãy tìm bước sóng của các bức xạ tử ngoại do nguyên tử hidro phát ra. 12. Biết bước sóng của hai vạch đầu tiên trong dãy Laiman của nguyên tử hidro là λ L1 = 0,122µm và λ L2 = 103,3nm. Biết mức năng lượng ở trạng thái kích thích thứ hai là -1,51eV. Tìm bước sóng của vạch H α trong quang phổ nhìn thấy của nguyên tử hidro, mức năng lượng của trạng thái cơ bản và trạng thái kích thích thứ nhất. . Cho c = 3.10 8 (m/s); h = 6,625.10 -34 (J.s); m e = 9,1.10 -31 (kg); e = -1,6.10 -19 (C). Biết hiệu suất lợng tử là 1%. Đ/S: 1. 0 55 0( )nm = ; 2. a. v 0max = 65.10 4 (m/s); b. W = n. 4 . ' sáng kích thích mà chỉ phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng kích thích và bản chất của kim loại dùng làm ca tốt. * Thuyết lượng tử ánh sáng + Chùm ánh sáng là một chùm các phôtôn (các lượng tử. tử ánh sáng) . Mỗi phôtôn có năng lượng xác định ε = 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,