bai tap tự luận

LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG Câu 1: Khi chiếu một bức xạ điện từ có bước sóng m µλ 5,0= vào bề mặt Katốt của một tế bào quang điện tạo ra dòng điện bão hoà I bh = 0,32A. Công suất bức xạ đập vào Katốt là P = 1,5W. Tính hiệu suất lượng tử (là tỉ số giữa các electron thoát ra khỏi Katốt và số photon đập vào nó). Cho biết h = 6,625.10 -34 J.s; c = 3.10 8 m/s; e = 1,6.10 -19 C. Câu 2: Tính năng lượng, động lượng và khối lượng của photon ứng với bức xạ điện từ có tần số f = 10 20 Hz. Câu 3: Katốt của một tế bào quang điện có công thoát electron A 0 = 4,14eV. Chiếu tới Katốt đó bức xạ có bước sóng m µλ 2,0 = , công suất P = 0,1W. a) Tính số photon chiếu tới bề mặt Katốt trong 1 giây. b) Tính hiệu điện thế hãm U h . Cho biết h = 6,625.10 -34 J.s; c = 3.10 8 m/s; e = 1,6.10 -19 C. Câu 4: Công thoát của một tấm kim loại được dùng làm Katốt trong một tế bào quang điện là 1,88eV. Hãy xác định: a) Giới hạn quang điện của kim loại đã cho. b) Vận tốc cực đại của điện tử bắn ra khỏi mặt kim loại khi chiếu vào đó ánh sáng có bước sóng m µλ 489,0 = . c) Số điện tử tách ra khỏi mặt kim loại trong một phút với giả thiết rằng tất cả các điện tử tách ra đều bị hút về Anốt và cường độ dòng quang điện đo được là I = 0,26mA. Cho biết h = 6,625.10 -34 J.s; c = 3.10 8 m/s; e = 1,6.10 -19 C; m e = 9,1.10 -31 kg; 1eV = 1,6.10 -16 J. Câu 5: Một tế bào quang điện, khi chiếu một bức xạ điện từ có bước sóng m µλ 400,0 = vào bề mặt Katốt thì tạo ra một dòng điện I bh . Người ta làm triệt tiêu dòng điện này bằng một hiệu điện thế hãm có giá trị U h = 1,2V. a) Tìm vận tốc ban đầu cực đại của quang electron. b) Tìm công thoát A của electron của kim loại làm Katốt. c) Tìm giá trị cường độ dòng điện bão hoà I biết công suất bức xạ chiếu vào Katốt là 2W. Giả sử trong trường hợp lý tưởng cứ mỗi photon đập vào Katốt làm bứt ra một electron. Cho biết h = 6,625.10 -34 J.s; c = 3.10 8 m/s; e = 1,6.10 -19 C; m e = 9,1.10 -31 kg; 1eV = 1,6.10 -16 J. Câu 6: Dùng một nguồn ánh sáng đơn sắc có bước sóng m 6 10.4,0 − = λ chiếu vào một tế bào quang điện. Công thoát đối với kim loại dùng làm Katốt là A = 2,26eV. a) Tính bước sóng giới hạn của kim loại làm Katốt. b) Tính vận tốc ban đầu cực đại của quang electron. Câu 7: Chiếu bức xạ có bước sóng o A2000= λ vào một tấm kim loại, các electron quang điện bắn ra có động năng ban đầu cực đại W đ = 5eV. Khi chiếu lần lượt các bức xạ o A16000 1 = λ và o A1000 2 = λ vào tấm kim loại đó thì hiện tượng quang điện có xảy ra hay không? Nếu có hãy tính động năng ban đầu cực đại của các electron quang điện bắn ra. Cho biết h = 6,625.10 -34 J.s; c = 3.10 8 m/s; e = 1,6.10 -19 C; mA o 10 101 − = . Câu 8: Một đèn phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng m 6 10.4,0 − = λ được dùng để chiếu vào Katốt của một tế bào quang điện. Công thoát đối với kim loại dùng làm Katốt là A = 2,26eV. a) Tính bước sóng giới hạn của kim loại dùng làm Katốt. b) Tính vận tốc cực đại của electron bị bật khỏi Katốt. c) Bề mặt của Katốt nhận được một công suất chiếu sáng là P = 3mW. Cường độ dòng điện bão hoà của tế bào quang điện I bh = 6,43.10 -6 A. Tính số photon n mà Katốt nhận được trong mỗi giây và số electron n’ bị bật ra khỏi Katốt trong mỗi giây. Cho biết h = 6,625.10 -34 J.s; c = 3.10 8 m/s; e = 1,6.10 -19 C; m e = 9,1.10 -31 kg. Câu 9: Một tế bào quang điện có Katốt được làm bằng Asen(As). Công thoát của electron đối với Asen là 5,15eV. a) Nếu chiếu một 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? Vì sao? b) Thay chùm sáng trên bằng một chùm sáng đơn sắc khác có bước sóng m µλ 200,0= . Xác định vận tốc cực đại của electron khi nó vừa bật khỏi Katốt. c) Vẫn giữ chùm sáng có bước sóng m µλ 200,0= chiếu vào Katốt và nối tế bào quang điện đó với nguồn một chiều. Cứ mỗi giây Katốt nhận được năng lượng của chùm sáng là P = 3mW. Khi đó cường độ dòng điện bão hoà là I = 4,5.10 -6 A. - Hỏi trong mỗi giây, Katốt nhận được bao nhiêu photon và có bao nhiêu electron bị bật ra khỏi Katốt. - Người ta gọi hiệu suất lượng tử của tế bào quang điện là tỉ số giữa các electron bật ra với số photon hấp thu ở Katốt trong cùng một khoảng thời gian. Hãy xác định hiệu suất lượng tử của tế bào quang điện, có nhận xét gì qua kết quả thu được? Cho biết h = 6,625.10 -34 J.s; c = 3.10 8 m/s; e = 1,6.10 -19 C; m e = 9,1.10 -31 kg; 1eV = 1,6.10 -16 J. Câu 10: Chiếu một bức xạ điện từ có bước sóng m µλ 4,0= vào Katốt của một tế bào quang điện thì xảy ra hiệu ứng quang điện, để triệt tiêu dòng quang điện ta phải dùng một hiệu điện thế hãm U h =-1,5V. a) Tìm công thoát của electron bứt ra khỏi Katốt. b) Giả sử hiệu suất quang điện là 20%, tìm cường độ dòng quang điện bão hoà, biết công suất của chùm bức xạ chiếu tới là 2W. Cho biết h = 6,625.10 -34 J.s; c = 3.10 8 m/s; e = 1,6.10 -19 C; m e = 9,1.10 -31 kg; 1eV = 1,6.10 -16 J. Câu 11: Katốt của một tế bào quang điện làm bằng xêdi là kim loại có công thoát của electron A = 2eV được chiếu bởi bức xạ có m µλ 3975,0= . a) Tính động năng ban đầu cực đại của quang electron và hiệu điện thế hãm U AK đủ để hãm dòng quang điện. b) Cho cường độ dòng điện bão hoà I o = 2 A µ và hiệu suất quang điện H = 0,5%. Tính số photon tới Katốt trong mỗi giây. Cho biết h = 6,625.10 -34 J.s; c = 3.10 8 m/s; e = 1,6.10 -19 C; m e = 9,1.10 -31 kg; 1eV = 1,6.10 -16 J. Câu 12: Khi chiếu vào Katốt của một tế bào quang điện bức xạ điện từ có bước sóng m µλ 36,0= thì xảy ra hiệu ứng quang điện. Để làm triệt tiêu dòng quang điện ta cần đặt vào tế bào quang điện một hiệu điện thế U AK = -0,375V. a) Xác định giới hạn của kim loại làm Katốt. b) Tính vận tốc cực đại của điện tử (electron) quang điện. c) Biết công suất của bức xạ chiếu vào bề mặt Katốt là P = 125mW. Tìm số hạt ánh sáng mà Katốt nhận được trong 1s. Cho biết h = 6,625.10 -34 J.s; c = 3.10 8 m/s; e = 1,6.10 -19 C; m e = 9,1.10 -31 kg; 1eV = 1,6.10 -16 J. Câu 13: Kim loại dùng làm Katốt của một tế bào quang điện có công thoát A = 2,27eV. a) Tính giới hạn quang điện o λ của kim loại này. b) Nếu chiếu vào Katốt hai bức xạ điện từ có bước sóng m µλ 489,0 1 = và m µλ 669,0 2 = thì bức xạ nào gây hiện tượng quang điện? Tính vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện ứng với bức xạ đó. Cho biết h = 6,625.10 -34 J.s; c = 3.10 8 m/s; e = 1,6.10 -19 C; m e = 9,1.10 -31 kg; 1eV = 1,6.10 -16 J. Câu 14: Katốt của một tế bào quang điện làm bằng Vônfram có giới hạn quang điện m o µλ 275,0= . a) Công thoát của điện tử ra khỏi Vônfram là bao nhiêu? b) Chiếu vào Katốt của tế bào quang điện này bởi một chùm bức xạ đơn sắc có bước sóng m µλ 185,0= . Tính vận tốc cực đại của quang điện tử khi nó vừa bật ra khỏi Katốt. c) Muốn không có một quang điện tử nào tới được Anốt khi chiếu chùm bức xạ nói trên thì hiệu điện thế giữa Anốt và Katốt phải bằng bao nhiêu? Cho biết h = 6,625.10 -34 J.s; c = 3.10 8 m/s; e = 1,6.10 -19 C; m e = 9,1.10 -31 kg; 1eV = 1,6.10 -16 J. Câu 15: Chiếu liên tục một chùm tia tử ngoại có bước sóng nm147= λ vào một quả cầu cô lập về điện. Sau một thời gian nhất định, hiệu điện thế cực đại của quả cầu là 4V. Xác định giới hạn quang điện kim loại làm quả cầu. Cho biết h = 6,625.10 -34 J.s; c = 3.10 8 m/s; e = 1,6.10 -19 C; m e = 9,1.10 -31 kg; 1eV = 1,6.10 -16 J. Câu 16: Một quả cầu bằng nhôm (Al) có giới hạn quang điện m o µλ 36,0= được đặt cô lập với các vật khác. Chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0 λλ < thì nó tích điện và đạt điện thế cực đại là 3,45V. Giải thích hiện tượng và xác định λ . Cho biết h = 6,625.10 -34 J.s; c = 3.10 8 m/s; e = 1,6.10 -19 C; m e = 9,1.10 -31 kg; 1eV = 1,6.10 -16 J. Câu 17: Chiếu bức xạ có bước sóng m µλ 56,0= vào Katốt của một tế bào quang điện, electron thoát ra từ Katốt có động năng thay đổi từ 0 đến 5,38.10 -20 J. a) Nếu thay bức xạ khác có bước sóng m µλ 75,0 1 = thì có xảy ra hiện tượng quang điện không? b) Nếu dùng bức xạ m µλ 405,0 2 = thì hiệu điện thế hãm làm triệt tiêu dòng quang điện bằng bao nhiêu? Cho biết h = 6,625.10 -34 J.s; c = 3.10 8 m/s; e = 1,6.10 -19 C; m e = 9,1.10 -31 kg; 1eV = 1,6.10 -16 J. Câu 18: Chiếu chùm bức xạ có bước sóng m µλ 56,0 = vào Katốt của một tế bào quang điện. Biết rằng cường độ dòng quang điện bão hoà có giá trị I bh = 2mA. Tính xem trong mỗi giây có bao nhiêu electron quang điện được giải phóng khỏi Katốt. Cho biết h = 6,625.10 -34 J.s; c = 3.10 8 m/s; e = 1,6.10 -19 C; m e = 9,1.10 -31 kg; 1eV = 1,6.10 -16 J. Câu 19: Chiếu một bức xạ điện từ có bước sóng m µλ 546,0 = lên mặt kim loại dùng làm Katốt của một tế bào quang điện thu được dòng quang điện bão hoà I o = 2mA. Công suất của bức xạ điện từ này là P = 1,515W. Tìm tỉ số giữa các electron thoát ra khỏi bề mặt Katốt và số photon rọi vào nó trong một giây (Hiệu suất lượng tử của hiệu ứng quang điện). Câu 20: Khi chiếu lần lượt hai bức xạ điện từ có bước sóng m µλ 25,0 1 = và m µλ 30,0 2 = vào một tấm kim loại người ta thấy vận tốc ban đầu cực đại tương ứng với hai bức xạ trên của các electron quang điện là smv /10.20,7 5 1 = và smv /10.85,4 5 2 = . Hãy xác định khối lượng của electron và giới hạn quang điện của kim loại trên. Cho biết h = 6,625.10 -34 J.s; c = 3.10 8 m/s. Câu 21: Chiếu bức xạ có bước sóng 0,405 m µ vào Katốt của một tế bào quang điện thì quang điện tử có vận tốc ban đầu cực đại v 1 . Thay bức xạ khác có tần số 16.10 14 Hz thì vận tốc ban đầu cực đại của quang điện tử v 2 = 2v 1 . Cho biết h = 6,625.10 -34 J.s; c = 3.10 8 m/s; e = 1,6.10 -19 C; m e = 9,1.10 -31 kg; 1eV = 1,6.10 -16 J. a) Tính công thoát điện tử của kim loại dùng làm Katốt. Xác định độ tăng hiệu điện thế để triệt tiêu dòng quang điện của hai lần chiếu. b) Trong hai lần chiếu, cường độ dòng quang điện bão hoà là 8mA và hiệu suất lượng tử đều bằng 5% (100 photon chiếu vào chỉ có 5 điện tử bật ra khỏi Katốt). Hỏi bề mặt Katốt nhận được công suất bức xạ là bao nhiêu trong mỗi lần chiếu. Câu 22: Katốt của một tế bào quang điện có giới hạn quang điện o λ . a) Lần lượt chiếu vào Katốt các bức xạ điện từ có bước sóng m µλ 4,0 1 = và m µλ 8,0 2 = thì vận tốc ban đầu cực đại của các electron quang điện bắn ra lần lượt là v 1 và v 2 với v 1 = 2v 2 . Tính o λ . b) Chiếu vào Katốt của tế bào quang điện đó một bức xạ có bước sóng m µλ 1,0= với công suất P = 2,5W. - Hỏi U AK phải thoả mãn điều kiện gì để dòng quang điện bằng 0. - Tính cường độ dòng quang điện bão hoà biết hiệu suất lượng tử quang điện là 0,03%. Cho biết h = 6,625.10 -34 J.s; c = 3.10 8 m/s; e = 1,6.10 -19 C; m e = 9,1.10 -31 kg; 1eV = 1,6.10 -16 J. Câu 23: Khi chiếu chùm bức xạ có bước sóng m µλ 33,0= vào Katốt của một tế bào quang điện thì hiệu điện thế hãm là U h . a) Để có hiệu điện thế hãm U’ h với giá trị |U’ h | giảm đi 1V so với |U h | thì phải dùng bức xạ có bước sóng ' λ là bao nhiêu? b) Cho giới hạn quang điện của Katốt là m o µλ 66,0= và đặt giữa Anốt và Katốt một hiệu điện thế dương U AK = 1,5V. Tính động năng cực đại của quang electron khi đập vào Anốt nếu dùng bức xạ có m µλ 33,0 = . Cho biết h = 6,625.10 -34 J.s; c = 3.10 8 m/s; e = 1,6.10 -19 C; m e = 9,1.10 -31 kg; 1eV = 1,6.10 -16 J. Câu 24: Chiếu lần lượt hãi bức xạ đơn sắc có tần số f 1 = 1,2.10 15 Hz và f 2 = 1,0.10 15 Hz vào Katốt làm bằng kẽm của một tế bào quang điện. Khi đó người ta đo được các hiệu điện thế hãm để các dòng quang điện triệt tiêu tương ứng là U 1 = 1,43V và U 2 = 0,6V. Hãy tính: a) Hằng số plăng h. b) Công thoát electron ra khỏi kẽm (tính ra eV). Cho biết e = 1,6.10 -19 C. Câu 25: Chiếu lần lượt hai bức xạ m µλ 555,0 1 = và nm377 2 = λ vào Katốt của một tế bào quang điện thì thấy hiệu điện thế hãm có độ lớn gấp 4 lần nhau. a) Tìm giới hạn quang điện của kim loại làm Katốt. b) Tìm điều kiện của U AK để không có dòng quang điện ứng với bước sóng 1 λ . Câu 26. Khi chiếu lần lượt các bức xạ điện từ có bước sóng m µλ 25,0 1 = và m µλ 30,0 2 = vào một tấm kim loại ta thấy vận tốc ban đầu cực đại tương ứng với hai bước sóng trên của các quang electron là v 1 = 7,31.10 5 m/s và v 2 = 4,93.10 5 m/s. a) Xác định khối lượng của electron và giới hạn quang điện của kim loại. b) Chiếu vào kim loại nói trên một bức xạ điện từ có bước sóng λ thì thấy điện thế cực đại mà nó đạt được khi cô lập là 3V. Tìm bước sóng λ của bức xạ điện từ. Cho biết h = 6,625.10 -34 J.s; c = 3.10 8 m/s; e = 1,6.10 -19 C; m e = 9,1.10 -31 kg; 1eV = 1,6.10 -16 J.