Chuyên đề lượng tử ánh sáng ôn thi ĐH

Lượng tử ánh sáng http://vatlyninhhai.forumvi.com Trường THPT Ninh Hải LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG I. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN - THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG 1. Hiện tượng quang điện: Hiện tượng á.sáng làm bật các êlectron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện (ngoài). 2. Định luật về giới hạn quang điện - Định luật Đối với mỗi kim loại, ánh sáng kích thích phải có bước sóng λ ngắn hơn hay bằng giới hạn quang điện 0 λ của kim loại đó, mới gây ra hiện tượng quang điện. - Giới hạn quang điện của mỗi kloại là đặc trưng riêng của kim loại đó. - Định luật về giới hạn quang điện chỉ có thể giải thích được bằng thuyết lượng tử ánh sáng. 3. Thuyết lượng tử ánh sáng - Giả thuyết Plăng Lượng năng lượng mà mỗi lần một nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định và bằng hf; trong đó f là tần số của ánh sáng bị hấp thụ hay được phát ra; còn h là một hằng số. - Lượng tử năng luợng Lượng năng lượng nói ở trên gọi là lượng tử năng lượng và được kí hiệu bằng chữ ε : hf= ε (1); Trong đó: h = 6,625.10 -34 J.s gọi là hằng số Plăng. - Thuyết lượng tử ánh sáng: Nội dung của thuyết: + Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn. + Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các phôtôn đều giống nhau, mỗi phôtôn mang năng lượng bằng hf. + Trong chân không, phôtôn bay với tốc độ c = 3.10 8 m/s dọc theo các tia sáng. + Mỗi lần một nguyên tử hay phân tử phát xạ hoặc hấp thụ ánh sáng thì chúng phát ra hay hấp thụ một phôtôn. + Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động. Không có phôtôn đứng yên. - Giải thích định luật về giới hạn quang điện bằng thuyết lượng tử ánh sáng + Anh-xtanh cho rằng hiện tượng quang điện xảy ra do sự hấp thụ phôtôn của ánh sáng kích thích bởi êlectron trong kim loại. + Mỗi phôtôn bị hấp thụ sẽ truyền toàn bộ năng lượng của nó cho một êlectron. + Muốn cho êlectron bứt ra khỏi mặt kim loại phải cung cấp cho nó một công để “thắng” các liên kết. Công này gọi là công thoát (A). Vậy, muốn cho hiện tượng quang điện xảy ra thì năng lượng của phôtôn ánh sáng kích thích phải lớn hơn hoặc bằng công thoát: Ahf ≥ hay A≥ λ c h A hc ≤⇒ λ Đặt: A hc = 0 λ => 0 λλ ≤ (2) 0 λ chính là giới hạn quang điện của kim loại và hệ thức (2) phản ánh định luật về giới hạn quang điện. 4. Lưỡng tính sóng - hạt của ánh sáng Ánh sáng có tính chất sóng, ánh sáng có tính chất hạt => ánh sáng có lưỡng tính sóng - hạt. Chú ý: Dù tính chất nào của ánh sáng thể hiện ra thì ánh sáng vẫn có bản chất điện từ. II. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG 1. Chất quang dẫn và hiện tượng quang điện trong - Chất quang dẫn là chất dẫn điện kém khi không bị chiếu sáng và trở thành chất dẫn điện tốt khi bị chiếu ánh sáng thích hợp. - Hiện tượng quang điện trong: + Khi không bị chiếu sáng, các êlectron ở trong các chất quang dẫn đều ở trạng thái liên kết với các nút mạng tinh thể => không có êlectron tự do => chất dẫn điện kém. + Khi bị chiếu sáng, mỗi phôtôn của ánh sáng kích thích sẽ truyền toàn bộ năng lượng của nó cho một êlectron liên kết. Nếu năng lượng mà êlectron nhận được đủ lớn thì êlectron đó có thể được giải phóng khỏi mối liên kết để trở thành êlectron dẫn và tham gia vào quá trình dẫn điện. Mặt khác, khi êlectron liên kết được giải phóng thì nó sẽ để lại một lỗ trống. Lỗ trống này cũng tham gia vào quá trình dẫn điện. Vậy, khối chất nói trên trở thành chất dẫn điện tốt. + Hiện tượng ánh sáng giải phóng các êlectron liên kết để cho chúng trở thành các êlectron dẫn đồng thời tạo ra các lỗ trống cùng tham gia vào quá trình dẫn điện, gọi là hiện tượng quang điện trong. + Hiện tượng quang điện trong được ứng dụng trong quang điện trở và pin quang điện. 2. Quang điện trở - 1 - Lượng tử ánh sáng http://vatlyninhhai.forumvi.com Trường THPT Ninh Hải - Quang điện trở là một điện trở làm bằng chất quang dẫn. Nó có cấu tạo gồm một sợi dây bằng chất quang dẫn gắn trên một đế cách điện. - Điện trở của quang điện trở có thể thay đổi từ vài mêgaôm khi không được chiếu sáng xuống đến vài trục ôm khi được chiếu ánh sáng thích hợp. 3. Pin quang điện - Pin quang điện (còn gọi là pin Mặt Trời) là một nguồn điện chạy bằng năng lượng ánh sáng. Nó biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng. - Hiệu suất của các pin quang điện chỉ vào khoảng trên dưới 10%. * Suất điện động của pin quang điện nằm trong khoảng từ 0,5V đến 0,8V. - Ứng dụng của pin quang điện Pin quang điện được ứng dụng trong các máy đo ánh sáng, vệ tinh nhân tạo, máy tính bỏ túi… Ngày nay người ta đã chế tạo thử thành công ô tô và cả máy bay chạy bằng pin quang điện. III. HIỆN TƯỢNG QUANG – PHÁT QUANG 1. Hiện tượng quang – phát quang - Khái niệm về sự phát quang + Một số chất có khả năng hấp thụ ánh sáng có bước sóng này để phát ra ánh sáng có bước sóng khác. Hiện tượng đó gọi là hiện tượng quang – phát quang. Chất có khả năng phát quang là chất phát quang. + Một đặc điểm quan trọng của sự phát quang là nó kéo dài một thời gian sau khi tắt ánh sáng kích thích. Thời gian này dài ngắn khác nhau phụ thuộc vào chất phát quang. - Huỳnh quang và lân quang + Sự phát quang của các chất lỏng và khí có đặc điểm là ánh sáng phát quang bị tắt rất nhanh sau khi tắt ánh sáng kích thích. Sự phát quang này gọi là sự huỳnh quang. + Sự phát quang của nhiều chất rắn lại có đặc điểm là ánh sáng phát quang có thể kéo dài một khoảng thời gian nào đó sau khi tắt ánh sáng kích thích. Sự phát quang này gọi là sự lân quang. Các chất rắn phát quang loại này gọi là các chất lân quang. 2. Đặc điểm của ánh sáng huỳnh quang Ánh sáng huỳnh quang có bước sóng dài hơn bước sóng của ánh sáng kích thích: kthq λλ > IV. MẪU NGUYÊN TỬ BO 1. Mô hình hành tinh nguyên tử Năm 1911, Rơdơfo (Rutherford) đã đề xướng ra mẫu hành tinh nguyên tử. Tuy nhiên mẫu này đã gặp phải khó khăn là không giải thích được tính bền vững của các nguyên tử và sự tạo thành các quang phổ vạch của các nguyên tử. Để khắc phục những khó khăn trên, năm 1913, Bo (Bohr), nhà vật lí Đan Mạch, đã vận dụng tinh thần của thuyết lượng tử vào việc giải thích các hiện tượng của hệ thống nguyên tử. Ông đã nêu ra hai giả thuyết sau đây (coi như hai tiên đề). 2. Các tiên đề của Bo về cấu tạo nguyên tử * Tiên đề về các trạng thái dừng - Nguyên tử chỉ tồn tại trong một số trạng thái có năng lượng xác định, gọi là các trạng thái dừng. Khi ở trong các trạng thái dừng thì nguyên tử không bức xạ. - Trong các trạng thái dừng của nguyên tử, êlectron chỉ chuyển động quanh hạt nhân trên những quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là các quỹ đạo dừng. - Đối với nguyên tử hiđrô, bán kính quỹ đạo dừng tăng tỉ lệ với bình phương của các số nguyên liên tiếp: Bán kính: r 0 4r 0 9r 0 16r 0 25r 0 36r 0 Tên quỹ đạo: K L M N O P Với r 0 = 5,3.10 -11 m; r 0 gọi là bán kính Bo. + Năng lượng của nguyên tử ở đây bao gồm động năng của êlectron và thế năng tương tác tĩnh điện giữa êlectron và hạt nhân. + Bình thường, nguyên tử ở trạng thái dừng có năng lượng thấp nhất và êlectron chuyển động trên quỹ đạo gần hạt nhân nhất. Đó là trạng thái cơ bản. + Khi hấp thụ năng lượng thì nguyên tử chuyển lên các trạng thái dừng có năng lượng cao hơn và êlectron chuyển động trên những quỹ đạo xa hạt nhân hơn. Đó là trạng thái kích thích. + Các trạng thái kích thích có năng lượng càng cao thì ứng với bán kính quỹ đạo của êlectron càng lớn và trạng thái đó càng kém bền vững. Thời gian sống trung bình của nguyên tử trong các trạng thái kích thích rất ngắn (chỉ vào cỡ 10 -8 s). Sau đó nó chuyển dần về các trạng thái có năng lượng thấp hơn, và cuối cùng về trạng thái cơ bản. - 2 - Lượng tử ánh sáng http://vatlyninhhai.forumvi.com Trường THPT Ninh Hải - 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 cao ) sang trạng thái dừng có năng lượng thấp hơn (E thấp ) thì nó phát ra một phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu E cao – E thấp : ε hf E E cao cao thap thap = = - - (3) Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trong trạng thái dừng có năng lượng E m mà hấp thụ được một phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu E cao – E thấp thì nó chuyển lên trạng thái dừng có năng lượng cao E n 3. Quang phổ phát xạ và hấp thụ của nguyên tử hiđrô Dùng mẫu nguyên tử Bo, người ta đã giải thích rất thành công các quy luật của quang phổ nguyên tử hiđrô. - Dựa vào các tiên đề vê trạng thái dừng và vào số liệu thực nghiệm về quang phổ, người ta đã xác định được năng lượng của êlectron trong nguyên tử hiđrô ở các trạng thái dừng khác nhau (các mức năng lượng của nguyên tử hiđrô E K , E L , E M …). - Khi êlectron 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 f c = λ , tức là ứng với 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. + Ngược lại, nếu một nguyên tử hiđrô đang ở một mức năng lượng E thấp nào đó mà nằm trong một chùm sáng trắng, trong đó có tất cả phôtôn có năng lượng từ lớn đến nhỏ khác nhau, thì lập tức nguyên tử đó sẽ hấp thụ ngay một phôtôn có năng lượng phù hợp ε = E cao - E thấp để chuyển lên mức năng lượng E cao . Như vậy, một sóng ánh sáng đơn sắc đã bị hấp thụ, làm cho trên quang phổ liên tục xuất hiện một vạch tối. Do đó quang phổ hấp thụ của nguyên tử hiđrô cũng là quang phổ vạch. V. SƠ LƯỢC VỀ LAZE 1. Cấu tạo và hoạt động của laze - Laze là gì? + Laze là một nguồn sáng phát ra một chùm sáng cường độ lớn dựa trên việc ứng dụng hiện tượng phát xạ cảm ứng. + Chùm bức xạ phát ra cũng được gọi là chùm tia laze. Tia laze có các đặc điểm: * Tính đơn sắc. * Tính định hướng. * Tính kết hợp rất cao và cường độ lớn. - Sự phát xạ cảm ứng Nguyên tắc hoạt động quan trọng nhất của laze là sự phát xạ cảm ứng. + Nếu một nguyên tử đang ở trong trạng thái kích thích, sẵn sàng phát ra một phôtôn có năng lượng hf = ε , bắt gặp một phôtôn có năng lượng , ε đúng bằng hf, bay lướt qua nó, thì lập tức nguyên tử này cũng phát ra một phôtôn ε . Phôtôn ε có năng lượng và bay cùng phương với phôtôn , ε . Ngoài ra sóng điện từ ứng với phôtôn ε hoàn toàn cùng pha và dao động trong một mặt phẳng song song với mặt phẳng dao động của sóng điện từ ứng với phôtôn , ε (Hình 4). + Như vậy, nếu có một phôtôn ban đầu bay qua một loạt nguyên tử đang ở trong trạng thái kích thích thì số phôtôn sẽ tăng lên theo cấp số nhân ( Hình 5). + Các phôtôn này có cùng năng lượng (ứng với sóng điện từ có cùng bước sóng, do đó tính đơn sắc của chùm sáng rất cao); chúng bay theo cùng một phương (tính định hướng của chùm sáng rất cao); tất cả các sóng điện từ trong chùm sáng do các nguyên tử phát ra đều cùng pha (tính kết hợp của chùm sáng rất cao). Ngoài ra vì số phôtôn bay theo cùng một hướng rất lớn nên cường độ của chùm sáng rất lớn. - Cấu tạo của laze 2. Một vài ứng dụng của laze Laze được ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực: - Trong y học, lợi dụng khả năng có thể tập trung năng lượng của chùm tia laze vào một vùng rất nhỏ, người ta đã dùng tia laze như một dao mổ trong các phẫu thuật tinh vi như mắt , mạch máu… Ngoài ra người ta cũng sử dụng tác dụng nhiệt của tia laze để chữa một số bệnh như các bệnh ngoài da… - 3 - Lượng tử ánh sáng http://vatlyninhhai.forumvi.com Trường THPT Ninh Hải - Trong thông tin liên lạc, do có tính định hướng và tần số rất cao nên tia laze có ưu thế đặc biệt trong liên lạc vô tuyến (vô tuyến định vị, liên lạc vệ tinh, điều khiển các con tàu vũ trụ…). Do có tính kết hợp và cường độ cao nên các tia laze được sử dụng rất tốt trong việc truyền tin bằng cáp quang. -Trong công nghiệp, vì tia laze có cường độ lớn và tính định hướng cao nên nó được dùng trong các công việc như cắt, khoan, tôi… chính xác trên nhiều chất liệu như kim loại, compôzít…Người ta có thể khoan được những lỗ có đường kính rất nhỏ và rất sâu mà không thể thực hiện được bằng các phương pháp cơ học. - Trong trắc địa, laze được dùng trong các công việc như đo khoảng cách , tam giác đạc, ngắm đường thẳng… - Laze còn được dùng trong các đầu đọc đĩa CD, trong các bút chỉ bảng, bản đồ, trong các thí nghiệm quang học… - 4 - Lượng tử ánh sáng http://vatlyninhhai.forumvi.com Trường THPT Ninh Hải CÔNG THỨC LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG I. THUYẾT LƯỢNG TỬ 1. Năng lượng một lượng tử ánh sáng (hạt phôtôn) 2 hc ε = hf = = mc λ Trong đó h = 6,625.10 -34 Js là hằng số Plăng. c = 3.10 8 m/s là vận tốc ánh sáng trong chân không. f, λ là tần số, bước sóng của ánh sáng (của bức xạ). m là khối lượng của phôtôn 2. Hiện tượng quang điện *Công thức Anhxtanh 2 0Max mv hc ε = hf = = A + λ 2 Trong đó 0 hc A = λ là công thoát của kim loại dùng làm catốt λ 0 là giới hạn quang điện của kim loại dùng làm catốt v 0Max là vận tốc ban đầu của electron quang điện khi thoát khỏi catốt f, λ là tần số, bước sóng của ánh sáng kích thích * Để dòng quang điện triệt tiêu (I qd = 0) thì U AK ≤ U h (U h < 0), U h gọi là hiệu điện thế hãm 2 0Max h mv eU = 2 Lưu ý: Trong một số bài toán người ta lấy U h > 0 thì đó là độ lớn. 3. Điện thế cực đại V Max Xét vật cô lập về điện, có điện thế cực đại V Max và khoảng cách cực đại d Max mà electron chuyển động trong điện trường cản có cường độ E được tính theo công thức: 2 Max 0Max Max 1 e V = mv = e Ed 2 * Với U là hiệu điện thế giữa anốt và catốt, v A là vận tốc cực đại của electron khi đập vào anốt, v K = v 0Max là vận tốc ban đầu cực đại của electron khi rời catốt thì: 2 2 A K 1 1 e U = mv - mv 2 2 ( Định lý động năng) 4. Hiệu suất lượng tử (hiệu suất quang điện) λ n H = N Với n và N l là số electron quang điện bứt khỏi catốt và số phôtôn đập vào catốt trong cùng một khoảng thời gian t. * Số hạt photôn đập vào: 0 λ n hc pt ptλ N = = = ε hc λt ( với p công suất bức xạ) * Số electron bứt ra: bh I t n = e * Hiệu suất lượng tử bh I hc H = pλ e 5. Bán kính quỹ đạo của electron khi chuyển động với vận tốc v trong từ trường đều B · mv R = , α = (v,B) e Bsinα r ur Xét electron vừa rời khỏi catốt thì v = v 0Max - 5 - Lượng tử ánh sáng http://vatlyninhhai.forumvi.com Trường THPT Ninh Hải Khi mv v ^ B sinα = 1 R = e B Þ Þ r ur Lưu ý: Hiện tượng quang điện xảy ra khi được chiếu đồng thời nhiều bức xạ thì khi tính các đại lượng: Vận tốc ban đầu cực đại v 0Max , hiệu điện thế hãm U h , điện thế cực đại V Max , … đều được tính ứng với bức xạ có λ Min (hoặc f Max ) II. TIA X 1) Tính bước sóng ngắn nhất của tia X phát ra: Khi dòng quang electron đến đập vào tấm kim loại có nguyên tử lượng lớn và đột ngột dừng lại thì phát ra tia X Theo định luật bảo toàn năng lượng: Năng lượng dòng electron = năng lượng tia X+ Nhiệt năng (nhiệt năng rất lớn so với năng lượng tia X) X X Q ε ε ε ⇔ = + ≥ ⇔ X hc ε λ ≤ X X hc hc ε λ λ ε ⇒ ≤ ⇒ ≥ Ta có năng lượng của dòng quang electron = động năng của chùm quang electron khi đập vào đối Katốt .W d AK eU ε = = . X AK h c eU λ ⇒ ≥ Bước sóng ngắn nhất của tia X phát ra là: min . X AK hc eU λ = AK U : điện áp đặt vào Anốt và Katốt của ống Cu - lít - giơ(ống Rơnghen) 2) Tính nhiệt lượng làm nóng đối Katốt. Nhiệt lượng làm nóng đối Katốt bằng tổng động năng của các quang electron đến đập vào đối Katốt Q =W = N.W đ = N.e. AK U N tổng số quang electron đến đối Katốt. Mà Q=mC(t 2 -t 1 ), với C nhiệt dung riêng của kim loại làm đối Katốt III. TIÊN ĐỀ BO - QUANG PHỔ NGUYÊN TỬ HIĐRÔ 1. Tiên đề Bo ε hc hf E E cao cao thap thap cao thap l = = = - - - * 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: 13,6 E =- (eV) n 2 n Với n ∈ N * . 2. Quang phổ vạch HIĐRÔ * 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 * Vạch dài nhất λ 21 khi e chuyển từ L → K hc hf = = E - E 21 2 1 λ 21 * Vạch ngắn nhất λ ∞ 1 khi e chuyển từ ∞ → K. hc hf = = E - E λ ¥ ¥ 1 1 ¥ 1 ( E 0= ¥ ) - 6 - hf cao-thap hf cao-thap E cao E thap 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 Lượng tử ánh sáng http://vatlyninhhai.forumvi.com Trường THPT Ninh Hải - 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 * Vạch dài nhất λ 32 (Vạch đỏ H α ) hc hf = = E - E 32 3 2 λ 32 * Vạch ngắn nhất λ ∞ 2 khi e chuyển từ ∞ → L. hc hf = = E - E λ ¥ ¥ 2 2 ¥ 2 ( E 0= ¥ ) - Dãy Pasen: Nằm trong vùng hồng ngoại Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo M * Vạch dài nhất λ 43 khi e chuyển từ N → M. hc hf = = E - E 43 4 3 λ 43 * Vạch ngắn nhất λ ∞ 3 khi e chuyển từ ∞ → M. hc hf = = E - E λ ¥ ¥ 3 3 ¥ 3 ( E 0= ¥ ) - Mối liên hệ giữa các bước sóng và tần số của các vạch quang phổ của nguyên từ hiđrô: 1 1 1 = + λ λ λ 13 12 23 và f 13 = f 12 +f 23 BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu 1. Trong trường hợp nào dưới đây có thể xảy ra hiện tượng quang điện? Ánh sáng Mặt Trời chiếu vào A. mặt nước biển. B. lá cây. C. mái ngói. D. tấm kim loại không sơn. Câu 2. Hiện tượng nào dưới đây là hiện tượng quang điện? A. Êlectron bứt ra khỏi kim loại bị nung nóng. B. Êlectron bật ra khỏi kim loại khi có ion đập vào. C. Êlectron bị bật ra khỏi một nguyên tử khi va chạn với một nguyên tử khác. D. Êlectron bị bật ra khỏi mặt kim loại khi bị chiếu sáng. Câu 3. Giới hạn quang điện của các kim loại như bạc, đồng, kẽm, nhôm… nằm trong vùng ánh sáng nào? A. Ánh sáng tử ngoại. B. Ánh sáng nhìn thấy được. C. Ánh sáng hồng ngoại. D. Cả ba vùng ánh sáng nêu trên. Câu 4. Giới hạn quang điện của các kim loại kiềm như canxi, natri, kali, xesi… nằm trong vùng ánh sáng nào? A. Ánh sáng tử ngoại. B. Ánh sáng nhìn thấy được. C. Ánh sáng hồng ngoại. D. Cả ba vùng ánh sáng nêu trên. Câu 5. Hãy chọn câu đúng. Chiếu ánh sáng vàng vào mặt một tấm vật liệu thì thấy có êlectron bị bật ra. Tấm vật liệu đó chắc chắn phải là A. kim loại. B. kim loại kiềm. C. chất cách điện. D. chất hữu cơ. Câu 6. Giới hạn quang điện của natri là 0,5µm. Công thoát của kẽm lớn hơn của natri là 1,4 lần. Giới hạn quang điện của kẽm: A. 0,36µm B. 0,33µm C. 0,9µm D. 0,7 Câu 7. Cho công thoát êlectron của kim loại là A = 2eV. Bước sóng giới hạn quang điện của kim loại là: A. 0,625µm B. 0,525 C. 0,675µm D. 0,585µm Câu 8. 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. - 7 - Lượng tử ánh sáng http://vatlyninhhai.forumvi.com Trường THPT Ninh Hải 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. Câu 9. Chiếu một chùm bức xạ đơn sắc vào một tấm kẽm có giới hạn quang điện 0,35 mµ . Hiện tượng quang điện sẽ không xảy ra khi chùm bức xạ có bước sóng là A. 0,1µm B. 0,2µm C. 0,3µm D. 0,4µm Câu 10. Giới hạn quang điện của mỗi kim loại là A. Bước sóng dài nhất của bức xạ chiếu vào kim loại đó mà gây ra được hiện tượng quang điện. B. Bước sóng ngắn nhất của bức xạ chiếu vào kim loại đó mà gây ra được hiện tượng quang điện. C. Công nhỏ nhất dùng để bứt êlectron ra khỏi bề mặt kim loại đó. D. Công lớn nhất dùng để bứt êlectron ra khỏi bề mặt kim loại đó. Câu 11. Dòng quang điện đạt đến giá trị bão hoà khi A. Tất cả các êlectron bật ra từ catôt khi catốt được chiếu sáng đều về được anôt. B. Tất cả các êlectron bật ra từ cotôt được chiếu sáng đều quay trở về được catôt. C. Có sự cân bằng giữa số êlectron bật ra từ catôt và số êlectron bị hút quay trở lại catôt. D. Số êlectron từ catôt về anốt không đổi theo thời gian. Câu 12. Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Động năng ban đầu cực đại của êlectron quang điện phụ thuộc vào bản chất của kim loại. B. Động năng ban đầu cực đại của êlectron quang điện phụ thuộc bước sóng của chùm ánh sáng kích thích. C. Động năng ban đầu cực đại của êlectron quang điện phụ thuộc tần số của chùm ánh sáng kích thích. D. Động năng ban đầu cực đại của êlectron quang điện phụ thuộc cường độ của chùm ánh sá`ng kích thích. Câu 13. Chọn câu đúng. A. Khi tăng cường độ của chùm ánh sáng kích thích kên hai lần thì cường độ dòng quang điện tăng lên hai lần. B. Khi tăng bước sóng của chùm ánh sáng kích thích lên hai lần thì cường độ dòng quang điện tăng lên hai lần. C. Khi giảm bước sóng của chùm ánh sáng kích thích xuống hai lần thì cường độ dòng quang điện tăng lên hai lần. D. Khi ánh sáng kích thích gây ra được hiện tượng quang điện. Nếu giảm bước sóng của chùm bức xạ thì động năng ban đầu cực đại của êlectron quang điện tăng lên. Câu 14. Theo quan điểm của thuyết lượng tử phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Chùm ánh sáng là một dòng hạt, mỗi hạt là một phôtôn mang năng lượng. B. Cường độ chùm sáng tỉ lệ thuận với số phôtôn trong chùm. C. Khi ánh sáng truyền đi các phôtôn ánh sáng không đổi, không phụ thuộc khoảng cách đến nguồn sáng. D. Các phôtôn có năng lượng bằng nhau vì chúng lan truyền với vận tốc bằng nhau. Câu 15. Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Động năng ban đầu cực đại của êlectron quang điện không phụ thuộc vào cường độ của chùm ánh sáng kích thích. B. Động năng ban đầu cực đại của êlectron quang điện phụ thuộc vào bản chất kim loại dùng làm catôt. C. Động năng ban đầu cực đại của êlectron quang điện không phụ thuộc vào bước sóng của chùm ánh sáng kích thích. D. Động năng ban đầu cực đại của êlectron quang điện phụ thuộc vào bước sóng của chùm ánh sáng kích thích. Câu 16. Chiếu một chùm bức xạ đơn sắc vào catốt của tế bào quang điện để triệt tiêu dòng quang điện thì hiệu điện thế hãm có giá trị tuyệt đối là 1,9V. vận tốc ban đầu cực đại của quang êlectron là bao nhiêu? A. 5,2 . 10 5 m/s. B. 6,2 . 10 5 m/s. C. 7,2 . 10 5 m/s. D. 8,2 . 10 5 m/s. Câu 17. Chiếu một chùm ánh sáng đơn sắc có bước sóng 400 nm vào catôt của một tế bào quang điện, được làm bằng Na. Giới hạn quang điện của Na là 0,50 mµ . Vận tốc ban đầu cực đại của êlectron quang điện là A. 3,28 . 10 5 m/s. B. 4,67 . 10 5 m/s. C. 5,45 . 10 5 m/s. D. 6,33 . 10 5 m/s. Câu 18. Chiếu vào catôt của một tế bào quang điện một chùm bức xạ đơn sắc có bước sóng 0,330 mµ . Để triệt tiêu dòng quang điện cần một hiệu điện thế hãm có giá trị tuyệt đối là 1,38V. Công thoát của kim loại dùng làm catôt là A. 1,16 eV B. 1,94 eV C. 2,38 eV D. 2,72 eV Câu 19. Chiếu vào catôt của một tế bào quang điện một chùm bức xạ đơn sắc có bước sóng 0,330µm. Để triệt tiêu quang điện cần một hiệu điện thế hãm có giá trị tuyệt đối là 1,38 V. Giới hạn quang điện của kim loại dùng làm catôt là A. 0,521µm B. 0,442µm C. 0,440µm D. 0,385µm Câu 20. Chiếu một chùm bức xạ đơn sắc có bước sóng 0,20µm vào một qủa cầu bằng đồng, đặt cô lập về điện. Giới hạn quang điện của đồng là 0,30µm. Điện thế cực đại mà quả cầu đạt được so với đất là A. 1,34 V. B. 2,07 V. C. 3,12 V. D. 4,26 V. Câu 21. Kim loại dùng làm catôt của một tế bào quang điện có công thoát là 2,2 eV. Chiếu vào catôt bức xạ điện từ có bước sóng λ . Để triệt tiêu dòng quang điện cần đặt một hiệu điện thế hãm U h = U KA = 0,4 V. Giới hạn quang điện của kim loại dùng làm catôt là A. 0,4342 . 10 – 6 m. B. 0,4824 . 10 – 6 m. - 8 - Lượng tử ánh sáng http://vatlyninhhai.forumvi.com Trường THPT Ninh Hải C. 0,5236 . 10 – 6 m. D. 0,5646 . 10 – 6 m. Câu 22. Kim loại dùng làm catôt của một tế bào quang điện có công thoát là 2,2 eV. Chiếu vào catôt bức xạ điện từ có bước sóng λ . Để triệt tiêu dòng quang điện cần đặt một hệu điện thế hãm U h = U KA = 0,4 V. tần số của bức xạ điện từ là A. 3,75 . 10 14 Hz. B. 4,58 . 10 14 Hz. C. 5,83 . 10 14 Hz. D. 6,28 . 10 14 Hz. Câu 23. Công thoát của kim loại Na là 2,48 eV. Chiếu một chùm bức xạ có bước sóng 0,36µm vào tế bào quang điện có catôt làm bằng Nathì cường độ dòng quang điện bão hoà là 3µA. Số êlectron bị bứt ra khỏi catôt trong mỗi giây là A. 1,875 . 10 13 B. 2,544 .10 13 C. 3,263 . 10 12 C. 4,827 .10 12 Câu24 .Công thoát êlectrôn 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. Câu25 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. Câu26 .Khi chiếu bức xạ có bước sóng λ 1 = 0,2(µm) vào một tấm kim loại cô lập, thì thấy quang electron có vận tốc ban đầu cực đại là 0,7.10 6 (m/s). Nếu chiếu bức xạ có bước sóng λ 2 thì điện thế cực đại của tấm kim loại là 3(V). Bước sóng λ 2 là: A. 0,19(µm) B. 2,05(µm) C. 0,16(µm) D. 2,53(µm) Câu27 Lần lượt chiếu vào catôt của một tế bào quang điện hai bức xạ đơn sắc đỏ và vàng. Hiệu điện thế hãm có độ lớn tương ứng là = hñ 1 U U và 2hv UU = . Nếu chiếu đồng thời hai bức xạ đó vào catôt thì hiệu điện thế hãm vừa đủ để triệt tiêu dòng quang điện có giá trị là A. = h 1 U U . B. = h 2 U U . C. = + h 1 2 U U U . D. = + h 1 2 1 U (U U ) 2 . Câu28 Lần lượt chiếu vào catôt của một tế bào quang điện hai bức xạ đơn sắc f và 1,5f thì động năng ban đầu cực đại của các êlectron quang điện hơn kém nhau 3 lần. Bước sóng giới hạn của kim loại dùng làm catôt có giá trị A37. Chiếu một chùm bức xạ có bước sóng λ vào catôt một tế bào quang điện. Biết cường độ dòng quang điện bão hòa là 2mA. Số electron quang điện thoát khỏi catôt trong mỗi phút là : A. n = 1,25.10 16 hạt. B. n = 7,5.10 17 hạt. C. n = 7,5.10 15 hạt. D. n = 12,5.10 18 hạt. . f c 0 =λ . B. 3f 4c 0 =λ . C. 4f 3c 0 =λ . D. 2f 3c 0 =λ . Câu28 Công thức Anhxtanh về hiện tượng quang điện là A. hf = A - 2 max 2 1 o mv . B. hf = A - 2 max 2 o mv . C. hf = A + 2 max 2 1 o mv . D. hf + A = 2 max 2 1 o mv . Câu29 . 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 = 0,5λ 0 thì động năng ban đầu cực đại của electron quang điện bằng A. A 0 . B. 2A 0 . C. 4 3 A 0 . D. 2 1 A 0 . Câu30 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 . Câu31 Năng lượng của một phôtôn được xác định theo biểu thức A. ε = hλ. B. ε = λ hc . C. ε = h c λ . D. ε = c h λ . Câu32 . Chiếu vào tấm kim loại bức xạ có tần số f 1 = 2.10 15 Hz thì các quang electron có động năng ban đầu cực đại là 6,6 eV. Chiếu bức xạ có tần số f 2 thì động năng ban đầu cực đại là 8 eV. Tần số f 2 là A. f 2 = 3.10 15 Hz. B. f 2 = 2,21.10 15 Hz. C. f 2 = 2,34.10 15 Hz. D. f 2 = 4,1.10 15 Hz. Câu33 . Giới hạn quang điện tuỳ thuộc vào - 9 - Lượng tử ánh sáng http://vatlyninhhai.forumvi.com Trường THPT Ninh Hải 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. Câu34 . Cường độ dòng quang điện bảo hoà A. tỉ lệ nghịch với cường độ chùm ánh sáng kích thích. B. tỉ lệ thuận với cường độ chùm ánh sáng kích thích. C. không phụ thuộc vào cường độ chùm ánh sáng kích thích. D. tỉ lệ thuận với bình phương cường độ chùm ánh sáng kích thích . Câu35 .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 Câu36. Electron quang điện có động năng ban đầu cực đại khi A. phôtôn ánh sáng tới có năng lượng lớn nhất. B. công thoát electron có năng lượng nhỏ nhất. C. năng lượng mà electron thu được lớn nhất. D. năng lượng mà electron bị mất đi là nhỏ nhất Câu37 . Trong 10 s, số electron đến được anôt của tế bào quang điện là 3.10 16 . Cường độ dòng quang điện lúc đó là A. 0,48 A. B. 4,8 A. C. 0,48 mA. D. 4,8 mA. Câu38 . 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. Câu39 . Kim loại dùng làm catôt của tế bào quang điện có công thoát electron là 1,8 eV. Chiếu vào catôt một ánh sáng có bước sóng λ = 600 nm từ một nguồn sáng có công suất 2 mW. Tính cường độ dòng quang điện bảo hoà. Biết cứ 1000 hạt phôtôn tới đập vào catôt thì có 2 electron bật ra. A. 1,93.10 -6 A. B. 0,193.10 -6 A. C. 19,3 mA. D. 1,93 mA. Câu40 . Chiếu chùm ánh sáng có công suất 3 W, bước sóng 0,35 µm vào catôt của tế bào quang điện có công thoát electron 2,48 eV thì đo được cường độ dòng quang điện bảo hoà là 0,02 A. Tính hiệu suất lượng tử. A. 0,2366%. B. 2,366%. C. 3,258%. D. 2,538%. Câu41 . Một tế bào quang điện có catôt được làm bằng asen có công thoát electron 5,15 eV. Chiếu vào catôt chùm bức xạ điện từ có bước sóng 0,2 µm và nối tế bào quang điện với nguồn điện một chiều. Mỗi giây catôt nhận được năng lượng của chùm sáng là 0,3 mJ, 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%. Câu42 . Một đèn laze có công suất phát sáng 1 W phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,7 µm. Cho h = 6,625.10 -34 Js, c = 3.10 8 m/s. Số phôtôn 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 . Câu43 . Hiện tượng nào sau được ứng dụng để đo bước sóng ánh sáng? A. Hiện tượng giao thoa. B. Hiện tượng tán sắc. C. Hiện tượng quang điện ngoài. D. Hiện tượng quang-phát quang. Câu44 . 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 2 1 h h U U để dòng quang điện triệt tiêu là A. 2. B. 3. C. 4. D. 5. Câu45 . Cường độ của chùm sáng chiếu vào catôt tế bào quang điện tăng thì A. Cường độ dòng quang điện bão hòa tăng. B. Điện áp hãm tăng. C. Vận tốc ban đầu cực đại của quang electron tăng. D. Giới hạn quang điện của kim loại tăng. Câu46 . 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 . Câu47 . 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. - 10 - [...]... dung dịch này phát ra ánh sáng màu lục Đó là hiện tượng A phản xạ ánh sáng B quang - phát quang C hóa - phát quang D tán sắc ánh sáng Câu 46 (Đề thi ĐH – CĐ năm 2010)Theo thuyết lượng tử ánh sáng, phát biểu nào dưới đây là sai? A Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn B Năng lượng của các phôtôn ánh sáng là như nhau, không phụ thuộc tần số của ánh sáng - 18 - Lượng tử ánh sáng http://vatlyninhhai.forumvi.com... Ta nhìn thấy ánh sáng lục phát ra từ đầu các cọc tiêu trên đường núi khi có ánh sáng đèn ô tô chiếu vào C Ta nhìn thấy ánh sáng của một ngọn đèn đường D Ta nhìn thấy ánh sáng đỏ của một tấm kính đỏ Câu69.Nếu ánh sáng kích thích là ánh sáng màu lam thì ánh sáng huỳnh quang không thể là ánh sáng nào dưới đây? A Ánh sáng đỏ B Ánh sáng lục C Ánh sáng lam D Ánh sáng chàm Câu 70 Tia laze không có đặc điểm... K, thì nguyên tử hiđrô có thể phát ra bức xạ có bước sóng A 102,7 µm B 102,7 mm C 102,7 nm D 102,7 pm Câu 29 (Đề thi cao đẳng năm 2009): Khi chiếu vào một chất lỏng ánh sáng chàm thì ánh sáng huỳnh quang phát ra không thể là A ánh sáng tím B ánh sáng vàng C ánh sáng đỏ D ánh sáng lục Câu 30 (Đề thi cao đẳng năm 2009): Một nguồn phát ra ánh sáng có bước sóng 662,5 nm với công suất phát sáng là 1,5.10-4... 33 (Đề thi cao đẳng năm 2009) (ÐỀ ĐẠI HỌC – 2009): 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... động trên đó D Quỹ đạo ứng với năng lượng của các trạng thái dừng Câu 4 Nội dung của tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử được phản ánh trong câu nào dưới đây? A Nguyên tử phát ra một phôtôn mỗi lần bức xạ ánh sáng B Nguyên tử thu nhận một phôtôn mỗi lần hấp thụ ánh sáng C Nguyên tử phát ra ánh sáng nào thì có thể hấp thụ ánh sáng đó D Nguyên tử chỉ có thể chuyển giữa các trạng... 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 Câu50 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... 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 Câu54 Gọi năng lượng của phôtôn ánh sáng đỏ, ánh sáng lục và ánh sáng tím lần lượt là εĐ, εL và εT thì A εT > εL > eĐ B εT > εĐ > eL C εĐ > εL > eT D εL > εT > εĐ Câu55 Khi chiếu vào một chất lỏng ánh sáng màu chàm thì ánh sáng. .. 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 Câu51 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... http://vatlyninhhai.forumvi.com Trường THPT Ninh Hải 8 C Trong chân không, các phôtôn bay dọc theo tia sáng với tốc độ c = 3.10 m/s D Phân tử, nguyên tử phát xạ hay hấp thụ ánh sáng, cũng có nghĩa là chúng phát xạ hay hấp thụ phôtôn Câu 47 (Đề thi ĐH – CĐ năm 2010) Một nguồn sáng chỉ phát ra ánh sáng đơn sắc có tần số 5.10 14 Hz Công suất bức xạ điện từ của nguồn là 10 W Số phôtôn mà nguồn phát ra trong một giây xấp xỉ bằng... bằng ánh sáng nhìn thấy Câu 10 (ĐH – 2007): Nội dung chủ yếu của thuyết lượng tử trực tiếp nói về A sự hình thành các vạch quang phổ của nguyên tử B sự tồn tại các trạng thái dừng của nguyên tử hiđrô C cấu tạo của các nguyên tử, phân tử D sự phát xạ và hấp thụ ánh sáng của nguyên tử, phân tử Câu 11 (ĐH – 2007): Hiệu điện thế giữa anốt và catốt của một ống Rơnghen là 18,75 kV Biết độ lớn điện tích êlectrôn . ánh sáng kích thích là ánh sáng màu lam thì ánh sáng huỳnh quang không thể là ánh sáng nào dưới đây? A. Ánh sáng đỏ. B. Ánh sáng lục. C. Ánh sáng lam. D. Ánh sáng chàm. Câu 70. Tia laze không. quang học… - 4 - Lượng tử ánh sáng http://vatlyninhhai.forumvi.com Trường THPT Ninh Hải CÔNG THỨC LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG I. THUYẾT LƯỢNG TỬ 1. Năng lượng một lượng tử ánh sáng (hạt phôtôn) 2 hc ε = hf. ra không thể là A. ánh sáng tím. B. ánh sáng vàng. C. ánh sáng đỏ. D. ánh sáng lục. Câu 30 (Đề thi cao đẳng năm 2009): Một nguồn phát ra ánh sáng có bước sóng 662,5 nm với công suất phát sáng