Bài ôn tập về GTAS và LTAS

Ơn tập giao thoa và lượng tử ánh sáng 1 1 GV : Ngơ Thanh Long TĨM TẮT LÝ THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG Các cơng thức: a) Năng lượng của phơtơn (lượng tử ánh sáng): ε = hf = hc λ (đơn vị đo là J) f (Hz), λ (m) là tần số và bước sóng của bức xạ đơn sắc. h = 6,625 .10 -34 J.s là hằng số Planck., c = 3.10 8 m/s là vận tốc ánh sáng trong chân khơng. b) Cơng thức Anhxtanh (Einstein): 2 0 1 A mv 2 ε = + Với: + A (tính bằng J) là cơng thốt của electron khỏi kim loại; v o (m/s) là vận tốc ban đầu cực đại của quang electrơn. + m = 9,1 .10 -31 kg là khối lượng của electrơn , 1eV = 1,6 .10 -19 J . + 2 dmax o 1 W mv 2 = (J) là động năng ban đầu cực đại của quang electron. c) Giới hạn quang điện: Điều kiện để xảy ra hiện tượng quang điện là λ ≤ λ o Với 0 hc A λ = là giới hạn quang điện của kim loại, chỉ phụ thuộc vào bản chất kim loại đó. d) Hiệu điện thế hãm U h : là hiệu điện thế giữa hai đầu anốt và catốt đủ để làm dòng quang điện bắt đầu triệt tiêu. 2 h o 1 e.U mv 2 = , với e = -1,6 .10 -19 C là điện tích của electrơn. Điều kiện để dòng quang điện triệt tiêu: U AK ≤ U h . Chú ý: có một số tài liệu qui ước U h = U AK  > 0. e) Cơng suất của nguồn sáng: P = N λ .ε (N λ là số phơtơn ứng với bức xạ λ chiếu đến catốt trong 1 s). f) Cường độ dòng quang điện bão hòa: I bh = q t = n e. e (n e là số quang electron đến anốt trong 1s). g) Hiệu suất lượng tử: H = e n N λ Một số điểm cần chú ý: * Trong hiện tượng quang điện, năng lượng của một photon được hấp thụ hồn tồn bởi một electron. * Các quang electron bay ra khỏi bề mặt kim loại có vận tốc phân bố từ 0 đến v 0 . * Hiện tượng quang điện trong xảy ra trong lòng khối chất bán dẫn, khi đó các electron bị bứt khỏi liên kết và trở thành electron dẫn (làm khối bán dẫn giảm mạnh điện trở (hiện tượng quang dẫn)) khi được chiếu sáng. Giới hạn quang điện trong lớn hơn giới hạn quang điện ngồi. * Đối với tia Rơnghen: 2 AK max min 1 hc eU mv hf 2 = = = λ Với: + U AK là hiệu điện thế giữa 2 đầu anốt và catốt của ống Cu lít giơ. + f max là tần số lớn nhất của tia rơnghen mà ống có thể phát ra. + λ min là bước sóng nhỏ nhất của tia rơnghen mà ống có thể phát ra. + W đ = 2 1 mv 2 là động năng của e - khi tới được đối âm cực ( A nốt ) (đã bỏ qua động năng của e - lúc vừa phát xạ). * 1 eV = 1,6.10 -19 J ; 1 A 0 = 10 -10 m BÀI TẬP 1. 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. 0,300µm. B. 0,295µm. C. 0,375µm. D. 0,250µm. 2. Lần lượt chiếu hai bức xạ có bước sóng λ 1 = 0,75µm và λ 2 = 0,25µm vào một tấm kẻm có giới hạn quang điện λ o = 0,35µm. 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 trong 2 bức xạ đó. D. Chỉ có bức xạ λ 1 . Ơn tập giao thoa và lượng tử ánh sáng 1 2 GV : Ngơ Thanh Long 3. Công thoát electron của một kim loại là A o , giới hạn quang điện là λ o . .khi chiếu vào bề mặt kim loại đó chùm bức xạ có bước sóng λ = 2 o λ thì động năng ban đầu cực đại của electron quang điện bằng A. A o . B. 2A o . C. 4 3 A o . D. 2 1 A o . 4. Công thoát electron của một kim loại là A = 4eV. Giới hạn quang điện của kim loại này là A. 0,28µm. B. 0,31µm. C. 0,35µm. D. 0,25µm. 5. Chiếu chùm bức xạ có bước sóng 0,18µm vào catôt của một tế bào quang điện làm bằng kim loại có giới hạn quang điện là 0,3µm. Hiệu điện thế hãm để làm triệt tiêu dòng quang điện là A. 2,76V. B. – 27,6V. C. – 2,76V. D. – 0,276V. 6. Khi chiếu một chùm bức xạ có bước sóng λ = 0,33µm vào catôt của một tế bào quang điện thì hiệu điện thế hãm là U h . Để có hiệu điện thế hãm U’ h với giá trò |U’ h | giảm 1V so với |U h | thì phải dùng bức xạ có bước sóng λ’ bằng bao nhiêu ? A. 0,225µm. B. 0,325µm. C. 0,425. D. 0,449µm. 7. Kim loại dùng làm catôt của tế bào quang điện có công thoát electron là 1,8eV. Chiếu vào catôt một ánh sáng có bước sóng λ = 600nm từ một nguồn sáng có công suất 2mW. Tính cường độ dòng quang điện bảo hoà. Biết cứ 1000hạt phôtôn tới đập vào catôt thì có 2 electron bật ra. A. 1,93.10 -6 A. B. 0,193.10 -6 A. C. 19,3mA. D. 1,93mA. 8. Chiếu chùm ánh sáng có công suất 3W, bước sóng 0,35µm vào catôt của tế bào quang điện có công thoát electron 2,48eV thì đo được cường độ dòng quang điện bảo hoà là 0,02A. Tính hiệu suất lượng tử. A. 0,2366%. B. 2,366%. C. 3,258%. D. 2,538%. 9. Một tế bào quang điện có catôt được làm bằng asen có công thoát electron bằng 5,15eV. Chiếu vào catôt chùm bức xạ điện từ có bước sóng 0,2µm và nối tế bào quang điện với nguồn điện một chiều. Mỗi giây catôt nhận được năng lượng của chùm sáng là 3mJ, thì cường độ dòng quang điện bảo hoà là 4,5.10 -6 A. Hiệu suất lượng tử là A. 9,4%. B. 0,094%. C. 0,94%. D. 0,186%. 10 Một đèn Lade có cơng suất phát sáng 1W phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,7µm. Cho h=6,625.10 -34 Js, c = 3.10 8 m/s. Số phơtơn của nó phát ra trong 1 giây là: A. 3,52.10 19 . B. 3,52.10 20 . C. 3,52.10 18 . D. 3,52.10 16 . 11. Hiệu điện thế giữa anốt và catốt của một ống Cu lít giơ là 13,25KV. Bước sóng ngắn nhất của tia Rơnghen do ống đó có thể phát ra là: A. 0,94.10 -11 m. B. 9,4.10 -11 m. C. 0,94.10 -13 m. D. 9,4.10 -10 m. 12 Chùm sáng có bước sóng 5.10 -7 m gồm những phơtơn có năng lượng A. 1,1.10 -48 J. B. 1,3.10 -27 J. C. 4,0.10 -19 J. D. 1,7.10 -5 J. 13. Người ta chiếu ánh sáng có năng lượng photon 5,6eV vào một lá kim loại có cơng thốt 4eV. Tính động năng ban đầu cực đại của các quang electron bắn ra khỏi mặt lá kim loại. Cho biết e = -1,6.10 -19 C. A. 9,6 eV. B. 1,6.10 -19 J C. 2,56.10 -19 J. D. 2,56 eV. 14 Catốt của một tế bào quang điện có cơng thốt 4eV. Tìm giới hạn quang điện của kim loại dùng làm catốt. Cho hằng số Planck h = 6,625.10 -34 J.s; điện tích electron e = -1,6.10 -19 C; vận tốc ánh sáng c = 3.10 8 m/s. A. 3105Å. B. 4028Å. C. 4969Å. D. 5214Å. 15. Cơng thốt êlectrơn của một kim loại là A thì bước sóng giới hạn quang điện là λ. Nếu chiếu ánh sáng kích thích có bước sóng λ’ vào kim loại này thì động năng ban đầu cực đại của các quang electron là A. Tìm hệ thức liên lạc đúng? A. λ’ = λ. B. λ’ = 0,5λ. C. λ’ = 0,25λ. D. λ’ = 2λ/3. Câu 16/ Trong thí nghiệm Young, khoảng cách giữa hai khe là 1mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 2m, chiếu hai khe bằng hai bức xạ có λ 1 = 0,760 µ m và λ 2 , người ta thấy vân sáng bậc 3 của bức xạ λ 2 trùng với vân sáng bậc 2 của bức xạ λ 1 thì bước sóng của bức xạ λ 2 là A 0,472µm B 0,427µm C 0,506µm D 0,605µm Ôn tập giao thoa và lượng tử ánh sáng 1 3 GV : Ngô Thanh Long Câu 17/ Hai khe Young cách nhau 1mm được chiếu bằng ánh sáng trắng (0,4µm ≤ λ ≤ 0,76µm), khoảng cách từ hai khe đến màn là 1m. Tại điểm A trên màn cách vân trung tâm 2mm có các bức xạ cho vân tối có bước sóng A 0,60µm và 0,76µm B 0,57µm và 0,60µm C 0,40µm và 0,44µm D 0,44µm và 0,57µm Câu 18/ Hai khe Young cách nhau 1mm được chiếu bằng ánh sáng trắng (0,4µm ≤ λ ≤ 0,76µm), khoảng cách từ hai khe đến màn là 1m. Tại điểm A trên màn cách vân trung tâm 2mm có các bức xạ cho vân sáng có bước sóng A 0,40µm, 0,50µm và 0,66µm B 0,44µm; 0,50µm và 0,66µm C 0,40µm; 0,44µm và 0,50µm D 0,40µm; 0,44µm và 0,66µm Câu 19/ Người ta thực hiện giao thoa ánh sáng đơn sắc với hai khe Young cách nhau 0,5mm, khoảng cách giữa hai khe đến màn là 2m, ánh sáng dùng có bước sóng λ = 0,5µm. Bề rộng của giao thoa trường là 18mm. Số vân sáng, vân tối có được là A N 1 = 11, N 2 = 12 B N 1 = 7, N 2 = 8 C N 1 = 9, N 2 = 10 D N 1 = 13, N 2 = 14 Câu 20/ Người ta thực hiện giao thoa ánh sáng đơn sắc với hai khe Young cách nhau 2mm, khoảng cách giữa hai khe đến màn là 3m, ánh sáng dùng có bước sóng λ = 0,6µm. Bề rộng của giao thoa trường là 1,5cm. Số vân sáng, vân tối có được là A N 1 = 15, N 2 = 14 B N 1 = 17, N 2 = 16 C N 1 = 21, N 2 = 20 D N 1 = 19, N 2 = 18 Câu 21/ Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, các khe sáng được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc. Khoảng cách giữa hai khe là 2mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 4m. Khoảng cách giữa 5 vân sáng liên tiếp đo được là 4,8mm. Toạ độ của vân sáng bậc 3 là: A ± 9,6mm B ± 4,8mm C ± 3,6mm D ± 2,4mm Câu 22/ Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe sáng là 0,2mm, khoảng cách từ hai khe sáng đến màn ảnh là1m, khoảng vân đo được là 2mm. Bước sóng của ánh sáng là: A 0,4µm B 4µm C 0,4 .10 -3 µ m D 0,4 .10 -4 µm Câu 23/ Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, các khe sáng được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc. Khoảng cách giữa hai khe là 2mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 4m. Khoảng cách giữa 5 vân sáng liên tiếp đo được là 4,8mm. Toạ độ của vân tối bậc 4 về phía + là: A + 6,8mm B + 3,6mm C + 2,4mm D + 4,2mm Câu 24/ Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, các khe sáng được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc. Khoảng cách giữa hai khe là 2mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 4m. Khoảng cách giữa 5 vân sáng liên tiếp đo được là 4,8mm. Toạ độ của vân sáng bậc 5 là: A ± 2,4mm B ± 6mm C ± 4,8mm D ± 3,6mm Câu 25/ Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe là 2mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 2m, bước sóng ánh sáng dùng trong thí nghiệm là 0,5µm. Tại A trên màn trong vùng giao thoa cách vân trung tâm một khoảng 2,75 mm là A vân tối bậc 6 phía - B vân tối bậc 4 phía + C vân tối bậc 5 phía + D vân sáng bậc 6 phía + Câu 26/ Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, các khe sáng được chiếu bằng ánh sáng trắng, biết λ đ = 0,76µm và λ t = 0,4µm. Khoảng cách giữa hai khe là 0,3mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 2m. Bề rộng quang phổ bậc 3 trên màn là: A 7,2mm B 2,4mm C 9,6mm D 4,8mm Câu 27/ Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe là 2mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 1m, bước sóng ánh sáng dùng trong thí nghiệm là 0,5µm. Tại A trên màn trong vùng giao thoa cách vân trung tâm một khoảng 1,375 mm là A vân sáng bậc 6 phía + B vân tối bậc 4 phía + C vân tối bậc 5 phía + D vân tối bậc 6 phía + Câu 28/ Người ta thực hiện giao thoa ánh sáng đơn sắc với hai khe Young cách nhau 2mm, khoảng cách giữa hai khe đến màn là 3m, ánh sáng dùng có bước sóng λ = 0,5µm. Bề rộng của giao thoa trường là 1,5cm. Số vân sáng, vân tối có được là A N 1 = 19, N 2 = 18 B N 1 = 21, N 2 = 20 Ôn tập giao thoa và lượng tử ánh sáng 1 4 GV : Ngô Thanh Long C N 1 = 25, N 2 = 24 D N 1 = 23, N 2 = 22 Câu 29/ Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe sáng là 0,3mm, khoảng cách từ hai khe sáng đến màn ảnh là 1m, khoảng vân đo được là 2mm. Bước sóng của ánh sáng là: A 0,6µm B 0,6 .10 -3 µm C 0,6 .10 -4 µm D 6µm Câu 30/ Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, các khe sáng được chiếu bằng ánh sáng trắng, biết λ đ = 0,76µm và λ t = 0,4µm. Khoảng cách giữa hai khe là 0,3mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 2m. Bề rộng quang phổ bậc 2 trên màn là: A 2,4mm B 1,2mm C 4,8mm D 9,6mm 31. Kim loại có công thoát êlectrôn là A = 2,62 eV. Khi chiếu vào kim loại này hai bức xạ có bước sóng λ 1 = 0,4 µm và λ 2 = 0,2 µm thì hiện tượng quang điện: A. xảy ra với cả 2 bức xạ. C. xảy ra với bức xạ λ 1 , không xảy ra với bức xạ λ 2 . B. không xảy ra với cả 2 bức xạ. D. xảy ra với bức xạ λ 2 , không xảy ra với bức xạ λ 1 . 32. Hiệu điện thế giữa anốt và catốt của ống Cu lít giơ là 12 kV. Bước sóng nhỏ nhất của tia Rơnghen đó bằng A. 1,035.10 -8 m B. 1,035.10 -9 m C. 1,035.10 -10 m D. 1,035.10 -11 m 33. Khi chiếu hai ánh sáng có bước sóng λ 1 = 3200Å và λ 2 = 5200Å vào một kim loại dùng làm catốt của một tế bào quang điện, người ta thấy tỉ số các vận tốc ban đầu cực đại của các quang electron bằng 2. Tìm công thoát của kim loại ấy. Cho biết: Hằng số Planck, h = 6,625.10 -34 J.s; điện tích electron, e = -1,6.10 -19 C; vận tốc ánh sáng c = 3.10 8 m/s. A. 1,89 eV. B. 1,90 eV. C. 1,92 eV. D. 1,98 eV. 34 Khi chiếu một chùm ánh sáng có tần số f vào catốt một tế bào quang điện thì có hiện tượng quang điện xảy ra. Nếu dùng một điện thế hãm bằng -2,5 V thì tất cả các quang electron bắn ra khỏi kim loại bị giữ lại không bay sang anốt được. Cho biết tần số giới hạn quang điện của kim loại đó là 5.10 14 s -1 ; Cho h = 6,625.10 -34 J.s; e = -1,6.10 -19 C. Tính f. A. 13,2.10 14 Hz. B. 12,6.10 14 Hz. C. 12,3.10 14 Hz. D. 11,04.10 14 Hz. 35 Cường độ dòng điện chạy qua một ống Cu lít giơ bằng 0,32mA. Tính số electron đập vào A nốt trong 1 phút. A. 2.10 15 hạt. B. 1,2.10 17 hạt.C. 0,5.10 19 hạt. D. 2.10 18 hạt. 36. Khi tăng hiệu điện thế giữa anốt và catốt của ống Cu lít giơ lên 2 lần thì động năng của electron khi đập vào a nốt tăng thêm 8.10 -16 J. Tính hiệu điện thế lúc đầu đặt vào anốt và catốt của ống. A. 2500V. B. 5000V. C. 7500V. D. 10000V. 37. Giới hạn quang điện của kim loại là λ 0 . Chiếu vào catôt của tế bào quang điện lần lượt hai bức xạ có bước sóng λ 1 = 2 0 λ và λ 2 = 3 0 λ . Gọi U 1 và U 2 là điện áp hãm tương ứng để triệt tiêu dòng quang điện thì A. U 1 = 1,5U 2 .B. U 2 = 1,5U 1 .C. U 1 = 0,5U 2 . D. U 1 = 2U 2 . 38 Công thoát electron của một kim loại là A 0 , giới hạn quang điện là λ 0 . Khi chiếu vào bề mặt kim loại đó chùm bức xạ có bước sóng λ = 0 3 λ thì động năng ban đầu cực đại của electron quang điện bằng: A. 2A 0 . B. A 0 . C. 3A 0 . D. A 0 /3 39. Chiếu đồng thời hai bức xạ đơn sắc có bước sóng λ 1 và λ 2 vào một tấm kim loại. Các electron bật ra với vận tốc ban đầu cực đại lần lượt là v 1 và v 2 với v 1 = 2v 2 . Tỉ số các hiệu điện thế hãm U h1 /U h2 để dòng quang điện triệt tiêu là A. 2. B. 3. C. 4. D. 5. 40 Đặt hiệu điện thế bằng 24800V vào 2 đầu anốt và catốt của một ống Culit giơ. Tần số lớn nhất của bức xạ tia X phát ra là A. f max = 2.10 9 Hz B. f max = 2.10 18 Hz C. f max = 6.10 9 Hz D. f max = 6. 10 18 Hz 41 Năng lượng photôn của tia Rơnghen có bước sóng 0,05.10 -10 m là: A. 39.10 -15 J B. 42.10 -15 J C. 39,75.10 -15 J D. 45.10 -15 J . công thoát electron là 1,8eV. Chiếu vào catôt một ánh sáng có bước sóng λ = 600nm từ một nguồn sáng có công suất 2mW. Tính cường độ dòng quang điện bảo hoà. Biết cứ 1000hạt phôtôn tới đập vào. Chỉ có bức xạ λ 1 . Ơn tập giao thoa và lượng tử ánh sáng 1 2 GV : Ngơ Thanh Long 3. Công thoát electron của một kim loại là A o , giới hạn quang điện là λ o . .khi chiếu vào bề mặt kim loại đó. 1,6.10 -19 J ; 1 A 0 = 10 -10 m BÀI TẬP 1. 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