LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG ôn thi đại học

KT trọng tâm và bài tập LT Vật lí 12 – Năm học 2010 - 2011 CHƯƠNG VII : LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG CHỦ ĐỀ 1 : Hiện tượng quang điện - Thuyết lượng tử ánh sáng . A. HỆ THỐNG KIẾN THỨC I. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGOÀI . CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN 1. Hiện tượng quang điện : Khi chiếu một chùm tia sáng thích hợp vào bề mặt tấm kim loại thì nó làm cho các electron bứt ra khỏi bề mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện(hay còn gọi là hiện tượng quang điện ngoài) , electron thoát ra khỏi bề mặt kim loại gọi là electron quang điện . 2. Các định luật quang điện :  Định luật 1 : Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi ánh sáng kích thích chiếu vào kim loại có nhỏ hơn hoặc bằng λ o . λ o gọi là giới hạn quang điện của kim loại đó : o λλ ≤  Định luật 2 : Đối với mỗi ánh sáng thích hợp ( o λλ ≤ ) cường độ dòng quang điện bảo hòa tỉ lệ thuận với cường độ chùm ánh sáng kích thích .  Định luật 3 : Động năng ban đầu cực đại của quang electron quang điện không phụ thuộc vào cường độ của chùm sáng kích thích , mà chỉ phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng kích thích và bản chất của kim loại. II. THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG . LƯỠNG TÍNH SÓNG - HẠT CỦA ÁNH SÁNG 1. Thuyết lượng tử ánh sáng . Photon  Chùm ánh sáng là một chùm hạt, mỗi hạt là một photon . Mỗi photon có năng lượng xác định λ ε hc hf == (f là tần số của sóng ánh sáng đơn sắc tương ứng, sJh .10.625,6 34− = gọi là hằng số plank). ε chỉ phụ thuộc vào tần số của ánh sáng, mà không phụ thuộc khoảng cách từ nó tới nguổn . Cường độ của chùm sáng tỉ lệ với số photon do nguồn phát ra trong 1 giây .  Phân tử, nguyên tử, electron phát ra hay hấp thụ ánh áng , cũng có nghĩa là chúng phát ra hay hấp thụ photon.  Trong chân không các photon bay dọc theo tia sáng với tốc độ )/(10.3 8 smc = . • Mô tả hiện tượng quang điện ngoài . • mô tả hiện tượng quang điện trong. Ánh sáng thích hợp( 0 λλ ≤ ) Ánh sáng thích hợp( 0 '' λλ ≤ ) e − bị bật ra 2. Một số công thức đối với hiện tượng quang điện ngoài 2.1 Năng lượng của một photon (lượng tử năng lượng) : λ ε ch fh . . == 2.1 Giới hạn quang điện : A ch. 0 = λ 2.3 Cường độ dòng quang điện bảo hòa: enI ebh . = Trong đó : n e là số eléctron bứt ra khỏi K trong thời gian 1s ; Ce 19 10.6,1 − = là điện tích nguyên tố. 2.4 Động năng ban đầu cực đại : 2 . 2 max0 max0 vm E đ = GV: Nguyễn Kiếm Anh – THPT An Mỹ - BD Trang 1 Kim loại ⊕ °e - ° ⊕ ° Bán dẫn ⊕ KT trọng tâm và bài tập LT Vật lí 12 – Năm học 2010 - 2011 2.5 Công thức Anhxtanh : max0đ EA += ε hay 2 . 2 max0 vm Ahf +=      = = = − − Jsh smc kgm 34 8 31 10.625,6 /10.3 10.1,9 2.6 Hiệu điện thế hãm U h - Điều kiện để cường độ dòng quang điện triệt tiêu (I = 0) • Khi hAK UU −≤ thì không có dòng quang điện (I = 0) • Khi hAK UU −= thì h Ue vm . 2 . 2 max0 = . Trường hợp chiếu bức xạ có bước sóng 0 λλ ≤ vào quả h.f cầu kim lọai cô lập , các êléctrôn quang điện được bứt ra khỏi quả cầu , điện tíct dương của quả cầu tăng dần nên + + điện thế V của quả cầu tăng dần . Điện thế V = V max khi các + + e - êléctrôn quang điện bứt ra khỏi quả cầu đều bị lực điện trường + max0 v  hút trở lại quả cầu . Lúc này V max có vai trò như hiệu điện thế hãm, + + + + do đó ta có biểu thức : max 2 max0 . 2 . Ve vm = 2.7 Công suất phát xạ (hay công suất chiếu sáng): λ ε ch nfhnnP fff . === . Với n f là số phôtôn do nguồn phát ra trong 1s . 2.8 Hiệu suất lượng tử(%) : f e n n H = Trong đó : n e là số eléctron thoát ra trong thời gian 1s ; f n là số photon chiếu tới trong thời gian 1s ; 2.9 Định lí về động năng trong hiện tượng quang điện - Động năng cực đại của quang electron khi đập vào anot (J) :  Định lí về động năng : AKđđ UeEE . 0 =− .  Động năng cực đại : AKđđ UeEE . max0max += Trong đó: AK Ue. là công của lực điện trường làm dịch chuyển electron từ catot về anot. • Chú ý : Đơn vị năng lượng thường dùng là êléctron-vôn(eV) và Mega electron –vôn(MeV) : )(10.6,11 19 JeV − = và )(10.6,1101 136 JeVMeV − == B. MỘT SỐ VÍ DỤ ĐIỂN HÌNH Ví dụ 1: Tính năng lượng của photon ứng với các bước sóng : m µ 76,0 ; nm380 . Hướng dẫn : - Đổi đơn vị các bước sóng : mm 6 10.76,076,0 − == µλ ; mnm 6 10.38,0380 − == λ - Thay các số liệu vào công thức : λ ε hc = , sử dụng máy tính để tìm đáp số . Ví dụ 2: Giới hạn quang diện của vonfram là 0,275 . a. Hỏi khi chiếu ánh sáng trắng vào vonfram thì có hiện tượng quang điện xảy ra không ? Giải thích . b. Tính động năng ban đầu cực đại của quang electron khi bức xạ chiếu vào có bước sóng m µλ 18,0= . c. Tính vận tốc bamn đầu cực đại của quang electron. Cho biết khối lượng của electron là kgm 31 10.1,9 − = . Hướng dẫn : Đổi đơn vị các bước sóng : mm 6 0 10.275,0275,0 − == µλ ; mm 6 10.18,018,0 − == µλ a. Chiếu ánh sáng trắng : - Ánh sáng trắng có bước sóng : mm 66 10.76,010.38,0 −− ≤≤ λ . - Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi o λλ ≤ GV: Nguyễn Kiếm Anh – THPT An Mỹ - BD Trang 2 F KT trọng tâm và bài tập LT Vật lí 12 – Năm học 2010 - 2011 - So sánh cho thấy hiện tượng quang điện không xảy ra khi chiếu ánh sáng trắng vào vonfram. b. Chiếu ánh sáng có bước sóng m µλ 18,0= : - Do có o λλ ≤ nên hiện tượng quang điện xảy ra - Áp dụng công thức Anhxtanh và công thức về công thoát A ta có : max0 0 d E hchc += λλ . - Biến đổi , thay số liệu và suy ra kết quả : )(10.4 18 max0 JE đ − = . c. Vận tốc ban đầu cực đại : - Dùng công thức động năng ban đầu cực đại : 2 . 2 max0 max0 vm E đ = - Biến đổi : m E v đ max0 max0 2 = , thay số liệu tính được : )/(10.9,0 6 max0 smv = . Ví dụ 3: Cho biết công thoát của electron ra khỏi bề mặt nhôm và kali lần lượt là 3,45 eV và 2,25 eV. Chiếu chùn sáng có tần số 7.10 8 MHz lần lượt vào hai bản kim loại nhôm và kali . a. Hiện tượng quang điện xảy ra với kim loại nào ? b. Tính vận tốc ban đầu cực đãi của quang electron nếu có hiện tượng quang điện xảy ra . Hướng dẫn : - Đổi đơn vị của các đại lượng : - Công thoát electron của nhôm : )(10.52,5)(10.6,1.45,345,3 1919 JJeVA Al −− === - Công thoát electron của kali : )(10.6,310.6,1.25,255,2 1919 JJeVA K −− === . - Tần số của bức xạ kích thích : HzMHzf 148 10.710.7 == a. Hiện tượng quang điện xảy ra với KL nào ? Để biết hiện tượng quang điện xảy ra với kim loại nào ta so sánh λ với 0 λ hay so sánh ε với A AL và A K . - Năng lượng photon: )(10.6375,4. 19 Jfh − == ε . - So sánh cho thấy : AlK AA << ε → Hiện tượng quang điện xảy ra với kali . b. Tính max0 v : Dùng công thức Anhxtanh → )/(10.47,0)( 2 6 max0max0 smvA m v K =⇒−= ε Ví dụ 4: Chiếu bức xạ có bước sóng m µλ 2,0= vào một tấm kim loại . Các electron bắn ra có động năng ban đầu cực đại bằng 2,5 eV . Hỏi khi chiếu vào tấm kim loại đó lần lượt hai bức xạ m µλ 6,0 1 = và m µλ 3,0 1 = thì có hiện tượng quang điện xảy ra với bức xạ nào ? Nếu có , hãy tính vận tốc ban đầu cực đại của các electron quang điện đó . Hướng dẫn : Để biết hiện tượng quang điện có xảy ra hay không , ta cần phải so sánh 1 λ và 2 λ với 0 λ . - Tìm 0 λ : Từ các số liệu mm 6 10.2,02,0 − == µλ ; JJeVE đ 1919 max0 10.410.6,1.5,25,2 −− === . Sử dụng công thức Anhxtanh và công thức công thoát A mmE hchc đ µλ λλ 345,010.345,0 6 0max0 0 ==→−=→ . - So sánh cho thấy hiện tượng quang điện xảy ra với 2 λ . - Tìm max0đ v : Áp dụng công thức         −=→+= 02 max0 2 max0 02 112 2 λλλλ m hc v mv hchc . Kết quả : smv /10.76,0 6 max0 = Ví dụ 5: Cho biết giới hạn quang điện của xesi là 0 6600A . a. Công thoát của electron ra khỏi bề mặt xesi là bao nhiêu ? b. Một tế bào quang điện có catot làm bằng xesi . Chiếu ánh sáng m µλ 5,0= vào catot . Hiệu đện thế giữa anot và catot bằng bao nhiêu thì cường độ dòng quang điện bằng không ? Hướng dẫn : Đổi đơn vị các bước sóng : mA o 6 0 10.66,06600 − == λ ; mm 6 10.5,05,0 − == µλ . GV: Nguyễn Kiếm Anh – THPT An Mỹ - BD Trang 3 KT trọng tâm và bài tập LT Vật lí 12 – Năm học 2010 - 2011 a. Giải quyết câu này nhanh chóng bằng công thức quen thuộc 0 . λ ch A = eVJA 875,110.3 19 ==→ − . b. Cường độ dòng quang điện bằng không khi có hAK UU −≤ . Áp dụng công thức : max0 . đh EUe = và A hc E đ −= λ max0 VU h 6,0=→ . Kết quả : 6,0−=−≤ hAK UU (V). Ví dụ 6: Một tế bào quang điện có catot làm bằng kim loại có giới hạn quang điện m µλ 578,0 0 = . a. Công thoát của electron ra khỏi kim loại trên là bao nhiêu ? b*. Chiếu vào catot của tế bào quang điện ánh sáng có bước sóng 0 λλ = , tính vận tốc của electron quang điện khi đến anot biết rằng hiệu điện thế giữa anot và catot bẳng 45V . Hướng dẫn : (nhớ đổi đơn vị của bước sóng) a. Áp dụng công thức , sẽ tính được : 19 10.4,3 − =A J. b. Tính vận tốc của electron : - Vì 0 λλ = nên 0 max0 = đ E → vận tốc của electron khi ra khỏi catot là 0 0 =v . - Áp dụng định lí về động năng : Fđđ AEE =− 0 và công của lực điện trường AKF UeA .= → AK Ue mv . 2 2 = . Kết quả : sm m eU v AK /10.4 2 6 == . Ví dụ 7: Cho biết công thoát electron của đồng là 4,47 eV .Chiếu bức xạ m µλ 14,0= vào một quả cầu bằng đồng cô lập thì quả cầu tích điện đến điện thế cực đại là bao nhiêu ? Hướng dẫn : ( Xem lại kiến thức ở mục 2.6 trang 2 ) Áp dụng công thức : max 2 max0 . 2 . Ve vm = và 2 2 max0 mv A hc += λ ⇒       −= A hc e V λ 1 max . Kết quả: V max = 4,4 V. Ví dụ 8: Chiếu một bức xạ điện từ có m µλ 405,0= vào bề mặt catot của một tế bào quang điện tạo ra dòng điện có cường độ bảo hòa I bh . Người ta có thể triệt tiêu dòng điện này bằng hiệu điện thế hãm U h = 1,26 V . a. Tính vận tốc ban đầu cực đại của các electron quang điện . b. Tìm công thoát của electron ra khỏi bề mặt kim loại làm catot . c. Cho biết cường độ dòng điện bảo hòa là 5mA , tính số electron thoát ra khỏi catot trong 1 giây . d. Cho công suất chiếu sáng lên catot là 1,5 W . Tình hiệu suất lượng tử của tế bào quang điện . Hướng dẫn : mm 6 10.405,0405,0 − == µλ ; VU h 26,1= a. Tìm max0 v của electron : Áp dụng công thức h Ue vm . 2 . 2 max0 = m eU v h o 2 max =→ . Thay số cho kết quả : smv o /10.66,0 6 max =→ . b. Tìm A : Áp dụng công thức Anhxtanh 2 2 max0 mv A hc += λ , và công thức h Ue vm . 2 . 2 max0 = → h eU hc mv hc A −=−= λλ 2 2 max0 . Thay số cho kết quả : )(10.9,2 19 JA − = c. Số electron quang điện thoát ra trong 1s : Dùng công thức : )/(10.12,3. 16 selectron e I nenI bh eebh ==→= . d. Hiệu suất lượng tử : - Số photon chiếu đến catot trong 1s : Dùng công thức : λ hc nP f .= ⇒ )/(10.06,3 . 18 sphoton hc P n f == λ . - Hiệu suất lượng tử : %02,1== f e n n H GV: Nguyễn Kiếm Anh – THPT An Mỹ - BD Trang 4 KT trọng tâm và bài tập LT Vật lí 12 – Năm học 2010 - 2011 Ví dụ 9: Chiếu ánh sáng trắng (có mm µλµ 76,038,0 ≤≤ ) vào catot của một tế bào quang điện làm bằng kim loại có công thoát electron là J 19 10.31,3 − . a. Lượng tử năng lượng của ánh sáng trắng có giá trị nằm trong khoảng nào ? b. Có electron bật ra khỏi catot không ? Nếu có hãy xác địng vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện . Hướng dẫn: a. Xác định lượng tử năng lượng của ánh sáng trắng : Áp dụng công thức λ ε hc = - Với m 6 1 10.38,0 − == λλ : J 19 6 834 1 10.23,5 10.38,0 10.3.10.625,6 − − − === εε - Với m 6 2 10.76,0 − == λλ : J 19 6 834 2 10.615,2 10.76,0 10.3.10.625,6 − − − === εε Như vậy lượng tử năng lượng của ánh sáng trắng có giá trị : JJ 1919 10.615,210.23,5 −− ≥≥ ε . b. - Để trả lời đúng câu hỏi này ta cần so sánh λ với 0 λ (hoặc so sánh ε với A): So sánh giá trị của 21 ; εε với A , cho thấy trong ánh sáng trắng có những ánh sáng có A≥ ε , nên có hiện tượng quang điện xảy ra . - electron có max0 v ứng với ánh sáng có m 6 min1 10.38,0 − == λλ : 2 2 max0 1 mv A += ε ⇒ 6 max0 10.65,0=v m/s . Ví dụ10: Kim loại làm catot của tế bào quang điện có giới hạn quang điện là 0 λ . Lần lượt chiếu vào tế bào quang điện bức xạ có bước sóng m µλ 4,0 1 = và m µλ 6,0 2 = thì vận tốc ban đầu cực đại của electron bắn ra khác nhau 2,5 lần . Xác định 0 λ ? Hướng dẫn: Từ công thức Anhxtanh 2 . 2 max0 vm A hc += λ suy ra :       −= A hc m v λ 2 max0 + Khi chiếu bức xạ m µλ 4,0 1 = ta có :         −= A hc m v 1 max01 2 λ (1) + Khi chiếu bức xạ m µλ 6,0 2 = ta có :         −= A hc m v 2 max02 2 λ (20 Do 21 λλ < ⇒ max02max01 5,2 vv = (3) Kết hợp (1) , (2) , (3) sẽ tìm được 0 λ . Kết quả : m 6 0 10.663,0 − = λ .  C. BÀI TẬP LUYỆN TẬP: TỰ LUẬN VÀ TRẮC NGHIỆM 1/ Chiếu một bức xạ có bước sóng m µλ 38,0= vào catốt của tế bào quang điện . Để tất cả các electron quang điện đều bị giữ lại ở catốt thì cần đặt vào anốt và catốt một hiệu điện thế 2,1−≤ AK U (V). Tìm giới hạn quang điện của kim loại làm catốt . Đ/số : 2/ Chiếu ánh sáng trắng (có bước sóng thay đổi từ m µ 38,0 đến m µ 76,0 ) vào ca tốt có công thoát JA 19 10.31,3 − = có electron bật ra không ? Nếu có hãy tính vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện. Đ/số : 3/ Lần lượt chiếu vào catốt tế bào quang điện bức xạ có bước sóng m µλ 4,0 1 = và m µλ 6,0 2 = thì vận tốc ban đầu cực đại của electron bắn ra khác nhau 2,5 lần . Hãy tính 0 λ của kim loại làm ca tốt . Đ/số : GV: Nguyễn Kiếm Anh – THPT An Mỹ - BD Trang 5 KT trọng tâm và bài tập LT Vật lí 12 – Năm học 2010 - 2011 4/ Chiếu bức xạ có bước sóng m µλ 66,0= vào ca tốt của tế bào quang điện thì trong mạch có dòng điện bào hòa . Biết hiệu suất lượng tử H = 20% va công suất của chùm bức xạ chiếu tới ca tốt là P = 2W . Xác định cường độ dòng quang điện bào hòa ? Đ/số : 5/ Chiếu một bức xạ có tần số f vào catốt tế bào quang điện có công thoát JA 19 10.4 − = , electron thoát ra có vận tốc cực đại smv /10.67,4 5 max0 = và khi tới anốt nó có tốc smv /10.93,1 6 max = . Tìm f và hiệu điện thế giữa A và K ? Đ/số : 6/ Công thoát của electron quang điện của đồng là 4,57(eV). Chiếu bức xạ có bước sóng m µλ 14,0= vào một quả cầu bằng đồng đặt cô lập thì quả cầu có hiệu điện thế cực đại bằng bao nhiêu ? Đ/số : 7/ Một điện cực phẳng bằng nhôm được chiếu bởi bức xạ có bước sóng λ . Khi bên ngoài điện cực có điện trường cản )/(1000 mVE C = thì electron quang điện có thể rời xa bề mặt kim loại một khoảng tối đa là 2cm. Biết giới hạn quang điện của nhôm là nm332 0 = λ . Tìm λ ? Đ/số : (Hướng dẫn : Sử dụng công thức Anhxtanh và định lí động năng để suy ra max0đ W → 0 0 λ λ λ C Esech ch + = ) 8/ Tìm phát biểu sai về thí nghiệm của Hertz A. Chùm sáng do hồ quang phát ra chiếu vào tấm kẽm là chùm sáng giàu tia tử ngoại . B. Tấm kẽm tích điện âm thì hai lá của điện nghiệm cúp lại ,chứng tỏ tấm kẽm đã mất điện tích âm . C. Tấm kẽm tích điện tích dương thì hai lá điện nghiệm không cúp lại chứng tỏ điện tích dương không bị mất đi . D. Dùng tấm thuỷ tinh chắn chùm tia hồ quang điện, hiện tượng sẽ không thay đổi vì tấm thủy tinh trong suốt, chùm tia hồ quang đi qua dễ dàng. 9/ Tìm phát biểu đúng về thí nghiệm của Hertz A. Hiện tượng trong thí nghiệm của Hertz gọi là hiện tượng bức xạ nhiệt êléctron . B. Chiếu ánh sáng thích hợp có bước sáng đủ dài vào mặt một tấm kim loại thì làm cho các electron ở mặt kim loại đó bật ra . C. Khi chiếu ánh sáng không thích hợp thì các electron không bật ra mà chỉ có các nơtron không mang điện bật ra nên hai lá kim loại không cúp lại . D. Thí nghiệm của Hertz chỉ có thể giải thích bằng thuyết lượng tử ánh sáng. 10/ Tìm phát biểu sai về thí nghiệm với tế bào quang điện A. Với mỗi kim loại làm catod , ánh sáng kích thích phải có bước sóng λ nhỏ hơn giới hạn λ 0 nào đó thì hiện tượng quang điện mới xảy ra B. Bỏ tấm kính lọc sắc giữa đèn hồ quang và tế bào quang điện thì hiện tượng quang điện không xảy ra được nữa. C. Dòng quang điện được tạo nên do các êléctron quang điện bật ra khi được chiếu ánh sáng thích hợp đã chuyển động về anod dưới tác dụng của điện trường giữa anod và catod D. Ánh sáng kích thích có bước sóng λ lớn hơn giới hạn quang điện λ 0 thì dù chùm sáng có cường độ mạnh cũng không gây ra hiện tượng quang điện 11/ Tìm phát biểu sai về thí nghiệm với tế bào quang điện A. Khi U AK ≤ 0 thì dòng quang điện triệt tiêu vì các electron quang điện khi đó không về được anod để tạo nên dòng điện B. Giá trị cường độ dòng quang điện bảo hoà tỉ lệ thuận với cường độ chùm sáng chiếu vào tế bào quang điện. C. Khi U AK đạt đến một giá trị nào đó thì cường độ dòng quang điện đạt đến giá trị bão hoà I bh . D. Đường đặc trưng Vôn-Ampe của tế bào quang điện cho thấy, khi tăng U AK thì dòng quang điện chỉ tăng đến giá trị I bh . 12/ Chọn phát biểu sai GV: Nguyễn Kiếm Anh – THPT An Mỹ - BD Trang 6 KT trọng tâm và bài tập LT Vật lí 12 – Năm học 2010 - 2011 A. Muốn cho dòng quang điện triệt tiêu hoàn toàn thì phải đặt vào giữa anốt và catốt một hiệu điện thế U AK ≤ − U h . B. Giá trị của hiệu điện thế hãm U h ứng với mỗi kim loại dùng làm catốt hoàn toàn không phụ thuộc vào cường độ của chùm sáng kích thích . C. Giá trị của hiệu điện thế hãm U h ứng với mỗi kim loại dùng làm catốt chỉ phụ thuộc vào bước sóng của chùm sáng kích thích . D. Giá trị của hiệu điện thế hãm U h ứng với mỗi kim loại dùng làm catốt phụ thuộc vào cường độ và bước sóng của chùm sáng kích thích. 13/ Hai đường đặc trưng vôn – ampe của một tế bào quang điện cho trên đồ thị của hình bên là ứng với hai chùm sáng đơn sắc nào? A. Hai chùm sáng kích thích có cùng bước sóng . B. Hai chùm sáng kích thích có cùng cường độ . C. Hai chùm sáng kích thích có cùng bước sóng và cùng cường độ. D. Hai chùm sáng kích thích có bước sóng khác nhau nhưng cùng cường độ. 14/ Hai đường đặc trưng vôn – ampe của một tế bào quang điện cho trên đồ thị của hình bên là ứng với hai chùm sáng đơn sắc nào? A. Hai chùm sáng kích thích có cùng bước sóng I B. Hai chùm sáng kích thích có cùng cường độ C. Hai chùm sáng kích thích có cùng bước sóng và cùng cường độ   D. Hai chùm sáng kích thích có bước sóng khác nhau nhưng cùng cường độ. -U h -U h2 O U AK 15/ Tìm phát biểu sai về các định luật quang điện A. Đối với mỗi kim loại dùng làm catod có một bước sóng giới hạn λ 0 nhất định gọi là giới hạn quang điện . B. Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi bước sóng λ của ánh sáng kích thích lớn hơn giới hạn quang điện λ 0 . C. Với ánh sáng kích thích thích hợp cường độ dòng quang điện bão hoà tỉ lệ thuận với cường độ chùm sáng kích thích D. Động năng ban đầu cực đại của các electron quang điện không phụ thuộc cường độ chùm sáng kích thích mà chỉ phụ thuộc vào bước sóng của chùm sáng kích thích và bản chất kim loại dùng làm catod . 16/ Tìm công thức đúng liên hệ giữa giới hạn quang điện (λ 0 ) và công thoát (A) của kim loại làm Catod vận tốc ánh sáng (c) và hằng số planck (h) h Ac A = 0 / λ hA c B = 0 / λ A hc C = 0 / λ c Ah D . / 0 = λ 17/ Chiếu ánh sáng vàng vào một tấm vật liệu thì thấy có electron 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. 18/ Chọn câu trả lời đúng . Khi chiếu chùm tia hồng ngoại vào tấm kẽm tích điện âm . Hiện tượng xảy ra như sau: A. Tấm kẽm mất điện tích âm. B Tấm kẽm không mất điện tích C. Tấm kẽm mất điện tích dương. D.Tấm kẽm trở nên trung hòa điện. 19/ Chọn câu trả lời đúng . Công thoát electron của kim loại là : A. Năng lượng cần thiết để bứt electron tầng K khỏi nguyên tử kim loại. B. Năng lượng tối thiểu để bứt nguyên tử ra khỏi kim loại. C. Năng lượng của photon cung cấp cho nguyên tử kim loại. D. Năng lượng tối thiểu để ion hóa nguyên tử kim loại 20/ Chọn câu trả lời đúng . Vận tốc ban đầu cực đại của quang electron bị bứt ra khỏi kim loại phụ thuộc vào : A. Số phôtôn chiếu đến catốt trong thời gian một giây. B. Số phôtôn chiếu vào kim loại trong thời gian chiếu sáng. GV: Nguyễn Kiếm Anh – THPT An Mỹ - BD Trang 7 I   -U h O U AK KT trọng tâm và bài tập LT Vật lí 12 – Năm học 2010 - 2011 C. Kim loại dùng làm catốt và bước sóng của chùm ánh sáng tới. D. Cường độ của chùm ánh sáng tới. 21/ Chọn câu trả lời đúng . A. Quang dẫn là hiện tượng kim loại giảm mạnh điện trở lúc được chiếu sáng . B. Quang dẫn là hiện tượng chất bán dẫn trở nên dẫn điện tốt lúc được chiếu sáng . C. Quang dẫn là hiện tượng điện trở của chất bán dẫn giảm mạnh khi hạ nhiệt độ xuống thấp . D. Quang dẫn là hiện tượng giải phóng electron ra khỏi bề mặt chất bán dẫn lúc được chiếu sáng . 22/ Một chùm sáng đơn sắc bước sóng λ gây ra hiện tượng quang điện cho Na (natri) nhưng không gây ra hiện tượng cho Pt (platin). Muốn có hiện tượng quang điện cho Pt chọn phương án nào trong số các cách sau đây? A. Thay chùm sáng có bước sóng λ bằng chùm sáng có bước sóng λ’ >> λ. B. Thay chùm sáng có bước sóng λ bằng chùm sáng có bước sóng λ’ << λ C. Tăng cường độ chùm sáng chiếu vào. D. Giảm nhiệt độ của platin. 23/ Tìm câu phát biểu đúng. Dòng quang điện đạt đến giá trị bảo hòa khi : A. không có electron nào bị ánh sáng bứt ra quay trở lại catốt . B. tất cả các electron bị ánh sáng bứt ra trong mỗi giây đều được chạy hết về anốt C. ngay cả những electron có vận tốc ban đầu nhỏ nhất cũng bị kéo về anốt. D. có sự cân bằng giữa số electron bay ra khỏi catốt và số electron quay trở về catốt . 24/ Câu nào sau đây diễn đạt nội dung của thuyết lượng tử : A. Mỗi nguyên tử hay phân tử chỉ bức xạ năng lượng một lần. B. Vật chất có cấu tạo rời rạc bởi các nguyên tử và phân tử. C. Mỗi nguyên tử hay phân tử chỉ bức xạ được một loại lượng tử. D. Mỗi lần nguyên tử hay phân tử bức xạ hay hấp thụ năng lượng thì nó phát ra hay thu vào một lượng tử năng lượng 25/ Chọn câu trả lời sai. A. Thuyết sóng ánh sáng không giải thích được hiện tượng quang điện B. Trong cùng một môi trường ánh sáng truyền với vận tốc bằng vận tốc của sóng điện từ C. Thuyết lượng tử ánh sáng chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng. D. Ánh sáng có tính chất hạt , mỗi hạt ánh sáng gọi là một phôtôn. 26/ Chọn câu phát biểu không đúng . A. Giới hạn quang điện bên trong lớn hơn giới hạn quang điện bên ngoài. B. Hiện tương quang điện bên trong và hiện tượng bên ngoài đều được giải thích dựa vào thuyết lượng tử ánh sáng. C. Quang trở hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện bên trong còn tế bào quang điện hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện bên ngoài. D. Hiên tượng quang điện ngoài xảy ra khi chất bán dẫn bị chiếu sáng với ánh sáng có bước sóng thích hợp. 27/ Chọn câu trả lời đúng. Hiện tượng quang dẫn là hiện tượng : A. Các quang êléctrôn bứt ra khỏi bề măt khối bán dẫn khi chiếu vào khối bán dẫn đó các phôtôn có bước sóng thích hợp B. Các quang êléctrôn bứt ra khỏi liên kết để trở thành các êléctrôn dẫn trong chất bán dẫn, khi chiếu vào bán dẫn đó một chùm sáng có bước sóng thích hợp. C. Các quang êléctrôn bị bứt ra khỏi bề mặt kim loại khi chiếu vào kim loại một chùm sáng có bước sóng thích hợp . D. Các quang êléctrôn bị bứt ra khỏi liên kết để trở thành các êléctrôn tư do trong khối bán dẫn , khi chiếu vào chất bán dẫn bức xạ có cường độ mạnh. 28/ Chọn câu trả lời đúng. Pin quang điện là một nguồn điện trong đó A. Hóa năng thành điện năng B. Cơ năng thành điện năng C. Năng lượng bức xạ thành điện năng. D. Nhiệt năng thành điện năng 29/ Phôtôn của một ánh sáng đơn sắc có năng lương là 2,8.10 - 19 J. Bước sóng của ánh sáng đơn sắc đó là : A. 0,65µm. B. 0,56µm. C. 0,87µm. D. 0,71µm GV: Nguyễn Kiếm Anh – THPT An Mỹ - BD Trang 8 KT trọng tâm và bài tập LT Vật lí 12 – Năm học 2010 - 2011 30/ Giới hạn quang điện của xêdi (Cs) là 0,66µm . Công thoát của electron ra khỏi bề mặt xêdi là A. 1,88 eV B. 2,88 eV. C. 18,8 eV. D. 28,8 eV. 31/ Nguyên tử hiđrô bức xạ ánh sáng có bước sóng 0,486µm . Độ biến thiên năng lượng trong nguyên tử hiđrô là : A. 4,09.10 -18 J. B. 4,09.10 -19 J C. 4,09.10 -20 J. D. 4,09.10 –17 J 32/ Bức xạ có bước sóng ngắn nhất mà nguyên tử hiđrô có thể phát ra là tia tử ngoại 0,0913µm . Năng lượng cần thiết để ion hoá nguyên tử hiđrô là A. 27,17.10 -19 J. B. 21,77.10 -20 J. C. 27,17.10 -20 J. D. 21,77.10 -19 J 33/ Phát biểu nào sau đây là không đúng. A. Bán kính qũy đạo dừng trong nguyên tử hiđrô là : r n = n.r 0 B. Trạng thái dừng của nguyên tử là trạng thái nguyên tử có năng lượng hoàn toàn xác định. C. Ở trạng thái dừng nguyên tử không bức xạ năng lượng . D. Quỹ đạo chuyển động của electron trong trạng thái dừng gọi là qũy đạo dừng. 34/ Chọn câu trả lời đúng. Kim loại có công thoát electron là A = 2,62 eV. Khi chiếu vào kim loại này đồng thời hai bức xạ có bước sóng λ 1 = 0,4µm và λ 2 = 0,2µm thì hiện tượng quang điện : A. xảy ra với cả hai bức xạ B. không xảy ra với cả hai bức xạ C. xảy ra với bức xạ λ 1 , không xảy ra với bức xạ λ 2 . D. xảy ra với bức xạ λ 2 , không xảy ra với bức xạ λ 1 . 35/ Chọn câu trả lời đúng. Kim loại dùng là catốt của một tế bào quang điện có công thoát êléctrôn là 2,62 eV . Chiếu vào tế bào quang điện 2 bức xạ có bước sóng lần lượt là λ 1 = 0,6µm và λ 2 = 0,25µm thì hiện tượng quang điện : A. Xảy ra với bức xạ λ 2 , không xảy ra với bức xạ λ 1 . B. Xảy ra với bức xạ λ 1 , không xảy ra với bức xạ λ 2 . C. Không xảy ra với cả hai bức xạ . D. Xảy ra với cả hai bức xạ . 36/ Chọn câu trả lời đúng. Cường độ dòng quang điện bảo hòa trong tế bào quang điện là 16µA. Số êléctrôn đến được anốt trong một giây là A. 10 13 B. 10 14 C. 10 16 D. 10 20 37/ Chọn câu trả lời đúng . Để triệt tiêu dòng quang điện ta phải dùng hiệu điện thế hãm U h = 3V. Vận tốc ban đầu cực đại của quang êléctrôn là: A. 1,03.10 6 m/s B. 1,03.10 5 m/s C. 2.03.10 5 m/s D. 2,03.10 6 m/s 38/ Chọn câu trả lời đúng. Công thoát êléctrôn của kim loại là 2eV. Bước sóng giới hạn quang điện của kim loại là : A. 0,525 µm B. 0,620 µm C. 0,675 µm D. 0585 µm 39/ Chọn câu trả lời đúng . Giới hạn quang điện của Na là 0,5 µm. Công thoát của kẽm lớn hơn của Na là 1,4 lần. Giới hạn quang điện của kẽm là A. 0,36 µm B. 0,63 µm C. 0,26 µm D. 0,62 µm 40/ Chọn câu trả lời đúng . Biết công suất của nguồn sáng có bước sóng λ = 0,3µm là 2,5W. Hiệu suất lượng tử là 1%. Cường độ dòng quang điện bảo hòa là : A. 6mA B. 0,6mA C. 0,6A D. 6µA 41/ Chọn câu trả lời đúng. Công suất của nguồn bức xạ λ = 0,3µm là P = 2W, cường độ dòng quang điện bảo hoà là I = 4,8mA. Hiệu suất lượng tử là : A. 1% B. 10% C. 2% D. 0,2% 42/ Một ngọn đèn phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,6µm và công suất phát xạ của đèn là 10W. Số phôtôn do đèn phát ra trong một giây là A. 3,31.10 20 hạt/s B. 43.10 19 hạt/s C. 3,4.10 19 hạt/s D. 4,3.10 20 hạt/s GV: Nguyễn Kiếm Anh – THPT An Mỹ - BD Trang 9 KT trọng tâm và bài tập LT Vật lí 12 – Năm học 2010 - 2011  Dùng số liệu sau đây cho các bài 43, 44, 45 . Giới hạn quang điện của natri là 0,50µm . chiếu vào natri tia tử ngoại có bước sóng 0,25µm 43/ công thoát của natri là : A. 39,75.10 − 20 J B. 49,25.10 − 25 J C. 49,25.10 − 20 J D. 39,75.10 − 25 J 44/ Động năng ban đầu cực đại của quang êléctrôn là : A. 3,97.10 − 19 J B. 3,97.10 − 18 J C. 5,67.10 − 19 J D. 5,67.10 − 18 J 45/ Vận tốc ban đầu cực đại của quang êléctrôn là : A. 9,34.10 6 m/s B. 8,34.10 5 m/s C. 9,34.10 5 m/s D. 8,34.10 6 m/s  Dùng số liệu sau đây cho các bài 46, 47, 48 . Catốt của một tế bào quang điện làm bằng xêdi(Cs) có giới hạn quang điện là 0,66µm . chiếu vào catốt tia tử ngoại có bước sóng 0,33µm . 46/ công thoát của Cs là : A. 30,11.10 − 20 J B. 30,81.10 − 20 J C. 30,11.10 − 25 J D. 30,81.10 − 25 J 47/ Năng lượng của phôtôn tử ngoại này là : A. 60,22. 10 − 25 J B. 60,22. 10 − 20 J C. 65,32. 10 − 25 J D. 65,32. 10 − 20 J 48/ Hiệu điện thế hãm cần đặt vào giữa anốt và catốt để dòng quang điện triệt tiêu hòan tòan là : A. 1,78 V B. 1,88 V C. 1,98 V D. 1,68 V  Dùng số liệu sau đây cho các bài 49, 50, 51, 52 . Chiếu bức xạ có tần số f = 6,25.10 14 Hz lên catốt của một tế bào quang điện có giới hạn quang điện 0,576µm. 49/ Công thoát êléctrôn khỏi catốt là : A. 2,66 eV B. 2,36 eV C. 2,16 eV D. 2,26 eV 50/ Vận tốc ban đầu cực đại bắn khỏi catốt là : A. 3,896.10 5 m/s B. 3,896.10 6 m/s C. 3,696.10 5 m/s D. 3,696.10 6 m/s 51/ Hiệu điện thế hãm để triệt tiêu dòng quang điện là U AK bằng : A. - 0,532 V B. - 0,432 V C. - 0,332 V D. - 0,632 V 52/ Biết số êléctrôn bật khỏi catốt trong một giây là 5,25.10 16 hạt và bằng 2% số phô tôn đập vào catốt trong một giây. Công suất của bức xạ chiếu tới catốt là : A. 2,09 W B. 1,89 W C. 2,89 W D. 1,09 W 53/ Chiếu lần lượt vào catốt của một tế bào quang điện hai bức xạ điện từ có tần số f 1 và f 2 = 2f 1 thì hiệu điện thế làm cho dòng quang điện triệt tiêu có trị số tương ứng là 6V và 16V. Các tần số f 1 , f 2 và giới hạn quang điện λ o của kim loại bằng bao nhiêu ? Đ/số: ………………………………………………………… 54/ Khi chiếu một bức xạ điện từ có bước sóng m µλ 405,0 1 = vào catốt của một tế bào quang điện thì quang eléctron có vận tốc ban đầu cực đại là 1 v . Thay bức xạ khác có tần số 16.10 14 Hz thì vận tốc ban đầu cực đại của quang eléctron là 12 2vv = . a. Tính công thoát của eléctron của kim loại làm catốt . Xác định độ tăng hiệu điện thế hãm để triệt tiêu dòng quang điện của hai lần chiếu . b. Trong hai lần chiếu , cường độ dòng quang điện bảo hòa đều bằng 8mA và hiệu suất lượng tử đều bằng 5%. Hỏi bề mặt catốt nhận được công suất bức xạ bằng bao nhiêu trong mỗi lần chiếu . Đ/số : a/ ).(10.3 19 JA − = )(65,3 VU h =∆ b/ WP 49,0 1 = ; WP 06,1 2 = . 55/ Lần lượt chiếu 2 bức xạ điện từ có tần số Hzf 14 1 10.375,9= và Hzf 14 2 10.768,5= vào một tấm kim loại làm catốt của tế bào quang điện , người ta đo được tỉ số các vận tốc cực đại của các eléctrôn quang điện bằng 2 . Tính công thóat của kim lọai đó . Đ/số : 1.89 eV. CHI CHÚ : Các em học sinh tự tìm hiễu kiến thức lí thuyết về : Hiện tượng quang điện trong ; sự phát quang , hấp thụ và phát xạ lọc lựa ánh sáng , tia leze … CHỦ ĐỀ 2 : Tia Rơn-ghen (Tia X) GV: Nguyễn Kiếm Anh – THPT An Mỹ - BD Trang 10 [...]... và bài tập LT Vật lí 12 – Năm học 2010 - 2011 SÓNG ÁNH SÁNG VÀ LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG Thời gian làm bài 45 phút - -Câu 1: Thí nghiệm nào dưới đây chứng tỏ ánh sáng có tính chất hạt ? A Thí nghiệm tán sắc ánh sáng của Newton B Thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc của Newton C Thí nghiệm Héc về hiện tượng quang điện D Thí nghiệm y-âng về giao thoa ánh sáng Câu 2: Một cái bể có chiều... B nc < nL < nl < nV C nc > nl > nL > nV D.nc < nl < nL < nV Câu 19: Chọn câu đúng Thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc của Newton nhằm chứng minh : A Sự tồn tại của ánh sáng đơn sắc B Lăng kính không làm thay đổi màu sắc của ánh sáng qua nó C Ánh sáng mặt trời không phải là ánh sáng đơn sắc D Ánh sáng có bất kì màu gì , khi qua lăng kính đều lệch bị về phía đáy Câu 20: Một vật phát được tia hồng ngoại... Eléctrôn trong nguyên tử hiđrô chuyển từ mức năng lượng thứ 3 về mức năng lượng thứ nhất Tính năng lượng photon phát ra và tần số của photon đó Biết năng lượng của nguyên tử hiđrô ở mức thứ n được 13,6 xác định bởi công thức E n = − 2 (eV ) Đ/số : ∆E = 12,088(eV ) ; f = 2,92.1015 Hz n Đúng Sai 66/ ánh dấu  vào ô thích hợp trong các phát biểu sau 1/ Hiện tượng quang dẫn là hiện tượng dẫn sóng ánh sáng. .. 0,58µm Câu 24: Năng lượng của mỗi photon A tỉ lệ với bước sóng ánh sáng tương ướng với nó B tỉ lệ với tần số ánh sáng tương ướng với nó C giảm dần khi truyền đi xa D phụ thuộc vào tốc độ truyền của ánh sáng trong môi trường Câu 25: Công thoát của xesi là 1eV, chiếu ánh sáng có bước sóng 0,5µm vào catot của một tế bào quang điện có catot làm bằng xesi thì vận tốc ban đầu cực đại của các electron... hiđrô bằng ánh sáng đơn sắc mà các phôtôn có năng lượng ε 1 = E M − E K Trường hợp 2: Kích thích đám khí hiđrô bằng ánh sáng đơn sắc mà các phôtôn có năng lượng ε 1 = E M − E L Hỏi trong trường hợp nào ta sẽ thu được vạch quang phổ ứng với sự chuyển từ E M → E L của các nguyên tử hiđrô? A Trong cả hai trường hợp , ta đều thu được vạch quang phổ nói trên B Trong cả hai trường hợp , ta đều không thu được... tốc , động năng , thế năng và năng lượng của eléctrôn trên quỹ đạo thứ hai Đ/số : a/ v1 = 2,2.10 6 m / s n1 = 6,6.1015 vòng / s ; b/ v 2 ≈ 1,093.10 6 m / s Wđ 2 = 3,396(eV ) ; Wt 2 = −6,792(eV ) ; W2 = Wđ 2 + Wt 2 = −3,396(eV ) 79/ Một chất có thể phát ra ánh sáng màu đỏ và ánh sáng màu lục Dùng tia tử ngọai để kích thích chất đó phát quang thì ta quan sát thấy ánh sáng phát quang của chất đó có màu... TÂM : 1/ Mẫu nguyên tử Bo : • Tiên đề về trạng thái dừng : - Nguyên tử chỉ tồn tại trong những trạng thái có năng lượng hoàn toàn xác định gọi là trạng thái dừng - Khi ở trạng thái dừng, nguyên tử không bức xạ năng lượng - Trạng thái cơ bản : Trạng thái dừng có mức năng lượng thấp nhất(E1) - Trạng thái kích thích : Trạng thái có mức năng lượng En >E1 Trạng thái cơ bản Hấp thụ năng lượng Trạng thái kích... dồng là 0,3µm Công thoát electron khỏi bề mặt của đồng là A 6,625.10 −19 J B 8,625.10 −19 J C 8,526.10 −19 J D 6,265.10 −19 J Câu 29: Nếu quan niệm ánh sáng chỉ có tính chất sóng thì không thể giải thích được hiện tượng nào dưới đây ? A khúc xạ ánh sáng B giao thoa ánh sáng C quang điện D nhiễu xạ Câu 30: Cường độ dòng quang điện bảo hòa trong tế bào quang điện là 16µA Số êléctrôn đến được anốt... không D Trong trường hợp 2 , ta thu được vạch quang phổ nói trên ; trường hợp 1 thì không 76/ Hãy chỉ ra phát biểu chính xác nói lên nội dung của tiên đề về trạng thái dừng Trạng thái dừng là : A Trạng thái có năng lượng xác định B Trạng thái mà ta có thể tính toán được chính xác năng lượng của nó C Trạng thái mà năng lượng của nguyên tử không thể thay đổi được D Trạng thái trong đó nguyên tử. .. tia sáng mặt trời rọi vào mặt nước bể dưới góc tới 4 i có tan i = Cho biết chiết suất của nước đối với ánh sáng đỏ và tím lần lượt bằng n đ = 1,328 và 3 nt = 1,343 , hỏi độ dài của vệt sáng tạo ra ở đáy bể bằng bao nhiêu ? A 1,75cm B 1,27cm C 1,57cm D 1,72cm Câu 3: Eléctrôn nào sau đây là quang eléctrôn ? A Eléctrôn chuyển động từ catốt về đối âm cực trong ống Cu-lít-giơ (ống rơnghen) B Eléctrôn . loại. II. THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG . LƯỠNG TÍNH SÓNG - HẠT CỦA ÁNH SÁNG 1. Thuyết lượng tử ánh sáng . Photon  Chùm ánh sáng là một chùm hạt, mỗi hạt là một photon . Mỗi photon có năng lượng xác. trường ánh sáng truyền với vận tốc bằng vận tốc của sóng điện từ C. Thuyết lượng tử ánh sáng chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng. D. Ánh sáng có tính chất hạt , mỗi hạt ánh sáng gọi là một phôtôn. 26/. với ánh sáng đơn sắc của Newton nhằm chứng minh : A. Sự tồn tại của ánh sáng đơn sắc . B. Lăng kính không làm thay đổi màu sắc của ánh sáng qua nó C. Ánh sáng mặt trời không phải là ánh sáng