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 điệnhay còn gọi là
Trang 1CHƯƠNG 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 λo λo gọi là giới hạn quang điện của kim loại đó : λ ≤λo
Định luật 2 : Đối với mỗi ánh sáng thích hợp (λ ≤λo) 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 =hf = hc (f là tần số của sóng ánh sáng đơn sắc tương ứng, h=6,625.10− 34J.s 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 c=3.108(m/s)
• Mô tả hiện tượng quang điện ngoài • mô tả hiện tượng quang điện trong.
Ánh sáng thích hợp (λ ≤λ0) Ánh sáng thích hợp (λ ≤' λ'0)
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 = h f = h . c
2.1 Giới hạn quang điện :
A
c h.
0 =
λ
2.3 Cường độ dòng quang điện bảo hòa: I bh =n e.e
Trong đó : n e là số eléctron bứt ra khỏi K trong thời gian 1s ;
e=1,6.10− 19C là điện tích nguyên tố.
2.4 Động năng ban đầu cực đại :
2
2 max 0 max
0
v m
Kim loại
⊕ °e- ° ⊕
° Bán dẫn ⊕
Trang 22.5 Công thức Anhxtanh : ε = A+E 0 max hay
2
2 max 0
v m A
=
=
=
−
−
Js h
s m c
kg m
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 U AK ≤−U h thì không có dòng quang điện (I = 0)
• Khi U AK =−U h thì m v e.U h
2
2 max
Trường hợp chiếu bức xạ có bước sóng λ ≤λ0vào 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 + v0 max
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 max
2
V e v
m
=
2.7 Công suất phát xạ (hay công suất chiếu sáng):
λ
ε n h f n h c n
Với n f là số phôtôn do nguồn phát ra trong 1s
2.8 Hiệu suất lượng tử(%) :
f
e
n
n
Trong đó : n e là số eléctron thoát ra trong thời gian 1s ;
n là số photon chiếu tới trong thời gian 1s ; f
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 : E đ −E đ0 =e.U AK
Động năng cực đại : E đmax =E đ0max+e.U AK
Trong đó: e U AK 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 , 1
1eV = − 19 J và 1MeV =106eV =1,6.10− 13(J)
B MỘT SỐ VÍ DỤ ĐIỂN HÌNH
Ví dụ 1: Tính năng lượng của photon ứng với các bước sóng : 0,76µm ; 380nm.
Hướng dẫn : - Đổi đơn vị các bước sóng : λ =0,76µm=0,76.10−6m ; λ =380nm=0,38.10−6m
- 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 λ=0,18µm
c Tính vận tốc bamn đầu cực đại của quang electron Cho biết khối lượng của electron là m=9,1.10−31kg
0 =0,275µ =0,275.10−
λ ; λ =0,18µm=0,18.10−6m
a Chiếu ánh sáng trắng :
- Ánh sáng trắng có bước sóng : 0,38.10−6m≤λ≤0,76.10−6m
- Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi λ ≤λo
F
Trang 3- 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 λ=0,18µm:
- Do có λ ≤λo nên hiện tượng quang điện xảy ra
- Áp dụng công thức Anhxtanh và công thức về công thoát A ta có : 0 max
0
d E hc
hc = + λ
- Biến đổi , thay số liệu và suy ra kết quả : 4.10 18( )
max
c Vận tốc ban đầu cực đại :
- Dùng công thức động năng ban đầu cực đại :
2
2 max 0 max
0
v m
- Biến đổi :
m
E
max 0
2
= , thay số liệu tính được : 0,9.106( / )
max
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 7.108 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 : A Al =3,45eV =3,45.1,6.10−19(J)=5,52.10−19(J)
- Công thoát electron của kali : A K =2,55eV =2,25.1,6.10− 19J =3,6.10− 19(J).
- Tần số của bức xạ kích thích : f =7.108MHz=7.1014Hz
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 λvới λ0 hay so sánh εvới
A AL và A K
- Năng lượng photon: ε =h.f =4,6375.10−19(J).
- So sánh cho thấy : A K <ε < A Al → Hiện tượng quang điện xảy ra với kali
b Tính v0 max : Dùng công thức Anhxtanh → 2( ) 0,47.106( / )
max 0 max
m
Ví dụ 4: Chiếu bức xạ có bước sóng λ =0,2µmvào 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 λ1 =0,6µmvà
m
µ
λ1 =0,3 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 λ1và λ2với λ0.
- Tìm λ0 : Từ các số liệu λ=0,2µm=0,2.10−6m ; E đ eV 19J 19J
max
0 =2,5 =2,5.1,6.10− =4.10− Sử dụng
λ
6 0
max 0 0
=
=
→
−
=
- So sánh cho thấy hiện tượng quang điện xảy ra với λ2.
- Tìm v 0 max : Áp dụng công thức
=
→ +
=
0 2 max
0
2 max 0 0 2
1 1 2
λ
hc v
mv hc hc
Kết quả : v 0,76.106m/s
max
Ví dụ 5: Cho biết giới hạn quang điện của xesi là 6600A 0
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 λ =0,5µmvào 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 : A o 6m
0 =6600 =0,66.10−
λ ; λ=0,5µm=0,5.10−6m
Trang 4a Giải quyết câu này nhanh chóng bằng công thức quen thuộc
0
λ
c h
A= →A=3.10− 19J =1,875eV
b Cường độ dòng quang điện bằng không khi có U AK ≤−U h
Áp dụng công thức : e.U h =E0đmax và E đ =hc−A
λ
max
0 →U h =0,6V Kết quả : U AK ≤−U h =−0,6(V).
Ví dụ 6: Một tế bào quang điện có catot làm bằng kim loại có giới hạn quang điện λ0 =0,578µm
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 λ =λ0, 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 : A=3,4.10−19J.
b Tính vận tốc của electron :
- Vì λ =λ0 nên E0đmax =0→vận tốc của electron khi ra khỏi catot là v0 =0.
- Áp dụng định lí về động năng : E đ −E0đ = A F và công của lực điện trường A F =e.U AK →
AK U e
mv
2
2
m
eU
v= 2 AK =4.106 / .
Ví dụ 7: Cho biết công thoát electron của đồng là 4,47 eV Chiếu bức xạ λ=0,14µm 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 max
2
V e v
m
2
2 max 0
mv A
hc = +
e
V
λ
1
max Kết quả: V max = 4,4 V.
Ví dụ 8: Chiếu một bức xạ điện từ có λ =0,405µm vào bề mặt catot của một tế bào quang điện tạo ra dòng điện có cường độ bảo hòa Ibh Người ta có thể triệt tiêu dòng điện này bằng hiệu điện thế hãm Uh = 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 : λ=0,405µm=0,405.10−6m ; U h =1,26V
a Tìm v0max của electron : Áp dụng công thức m v e.U h
2
2 max
m
eU
o
2
max =
Thay số cho kết quả : v o 0,66.106m/s
max =
b Tìm A : Áp dụng công thức Anhxtanh
2
2 max 0
mv A
hc = +
λ , và công thức m v e.U h
2
2 max
→ A= hc−mv =hc−eU h
λ
2 max
0 Thay số cho kết quả : A=2,9.10−19(J)
c Số electron quang điện thoát ra trong 1s :
Dùng công thức : 3,12.1016(electron/s)
e
I n e n
e e
d Hiệu suất lượng tử :
- Số photon chiếu đến catot trong 1s : Dùng công thức :
λ
hc n
P= f ⇒ . 3,06.1018(photon/s)
hc
P
- Hiệu suất lượng tử : = =1,02%
f
e n n H
Trang 5Ví dụ 9: Chiếu ánh sáng trắng (có 0,38µm≤λ≤0,76µm ) vào catot của một tế bào quang điện làm bằng kim loại có công thoát electron là 3,31.10− 19J
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
1 =0,38.10−
=λ
6
8 34
10 38 , 0
10 3 10 625 ,
−
−
=
=
=ε ε
2 =0,76.10−
=λ
6
8 34
10 76 , 0
10 3 10 625 ,
−
−
=
=
=ε ε
Như vậy lượng tử năng lượng của ánh sáng trắng có giá trị : 5,23.10−19J ≥ε ≥2,615.10−19J
b - Để trả lời đúng câu hỏi này ta cần so sánh λvới λ0 (hoặc so sánh εvới A): So sánh giá trị của ε1;ε2
với A , cho thấy trong ánh sáng trắng có những ánh sáng có ε ≥ A , nên có hiện tượng quang điện xảy ra
- electron có v0max ứng với ánh sáng có 6m
min
1 =λ =0,38.10−
2
2 max 0 1
mv
A+
=
max
0 =0,65.10
Ví dụ10: Kim loại làm catot của tế bào quang điện có giới hạn quang điện là λ0 Lần lượt chiếu vào tế bào quang điện bức xạ có bước sóng λ1 =0,4µmvà λ2 =0,6µm thì vận tốc ban đầu cực đại của electron bắn ra khác nhau 2,5 lần Xác định λ0 ?
Hướng dẫn: Từ công thức Anhxtanh
2
2 max 0
v m A
hc = +
m
v
λ
2
max 0
+ Khi chiếu bức xạ λ1 =0,4µm ta có :
m
v
1 max
01
2
+ Khi chiếu bức xạ λ2 =0,6µm ta có :
−
m
v
2 max
02
2
Do λ <1 λ2 ⇒ v01max =2 v,5 02max (3)
Kết hợp (1) , (2) , (3) sẽ tìm được λ0 Kết quả : 6m
0 =0,663.10−
-
-C BÀI TẬP LUYỆN TẬP: TỰ LUẬN VÀ TRẮC NGHIỆM
1/ Chiếu một bức xạ có bước sóng λ =0,38µm 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 U AK ≤−1,2(V) Tìm giới hạn quang điện của kim loại làm catốt
Đ/số :
2/ Chiếu ánh sáng trắng (có bước sóng thay đổi từ 0,38µm đến 0,76µm) vào ca tốt có công thoát
J
A=3,31.10− 19 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 λ1 =0,4µm và λ2 =0,6µm thì vận tốc ban đầu cực đại của electron bắn ra khác nhau 2,5 lần Hãy tính λ0 của kim loại làm ca tốt
Đ/số :
Trang 64/ Chiếu bức xạ có bước sóng λ =0,66µmvào 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 A=4.10−19J , electron thoát ra
có vận tốc cực đại v 4,67.105m/s
max
0 = và khi tới anốt nó có tốc v 1,93.106m/s
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 λ =0,14µmvào 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 E C =1000(V/m)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 λ0 =332nm Tìm λ ?
Đ/số :
(Hướng dẫn : Sử dụng công thức Anhxtanh và định lí động năng để suy ra W 0đmax→
0
0
λ
λ λ
C E s e c h
c h
+
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 λ0 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 λ0 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 UAK ≤ 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 UAK đạt đến một giá trị nào đó thì cường độ dòng quang điện đạt đến giá trị bão hoà Ibh
D Đường đặc trưng Vôn-Ampe của tế bào quang điện cho thấy, khi tăng UAK thì dòng quang điện chỉ tăng đến giá trị Ibh
12/ Chọn phát biểu sai
Trang 7A Muốn cho dòng quang điện triệt tiêu hoàn toàn thì phải đặt vào giữa anốt và catốt một hiệu điện thế UAK
≤ − Uh
B Giá trị của hiệu điện thế hãm Uh 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 Uh 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 Uh 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 -Uh -Uh2 O UAK 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 λ0 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 λ0 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 (λ0) và công thoát (A) của kim loại làm Catod vận tốc ánh sáng (c) và hằng số planck (h) h Ac A/λ0 =
hA c B/λ0 =
A hc C/λ0 =
c A h D/λ0 = . 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 I
-Uh O UAK
Trang 8C 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
Trang 930/ 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 -18J B 4,09.10 -19J C 4,09.10 -20J D 4,09.10 –17J
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 -19J B 21,77.10 -20J C 27,17.10 -20J D 21,77.10 -19J
33/ Phát biểu nào sau đây là không đúng
A Bán kính qũy đạo dừng trong nguyên tử hiđrô là : rn = n.r0
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 λ1 = 0,4µm và λ2 = 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 λ1 , không xảy ra với bức xạ λ2
D xảy ra với bức xạ λ2 , không xảy ra với bức xạ λ1
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 λ1 = 0,6µm và λ2 = 0,25µm thì hiện tượng quang điện :
A Xảy ra với bức xạ λ2 , không xảy ra với bức xạ λ1
B Xảy ra với bức xạ λ1 , không xảy ra với bức xạ λ2
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
37/ Chọn câu trả lời đúng
Để triệt tiêu dòng quang điện ta phải dùng hiệu điện thế hãm Uh = 3V Vận tốc ban đầu cực đại của quang êléctrôn là:
A 1,03.106 m/s B 1,03.105 m/s C 2.03.105 m/s D 2,03.106 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 :
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 :
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 3,31.1020 hạt/s B 43.1019 hạt/s C 3,4.1019 hạt/s D 4,3.1020 hạt/s
Trang 10 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 9,34.106 m/s B 8,34.105 m/s C 9,34.105 m/s D 8,34.106 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 :
Dùng số liệu sau đây cho các bài 49, 50, 51, 52
Chiếu bức xạ có tần số f = 6,25.1014 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 3,896.105 m/s B 3,896.106 m/s C 3,696.105 m/s D 3,696.106 m/s
51/ Hiệu điện thế hãm để triệt tiêu dòng quang điện là UAK 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 5,25.1016 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 f1 và f2 = 2f1 thì hiệu điện thế làm cho dòng quang điện triệt tiêu có trị số tương ứng là 6V và 16V Các tần số f1 , f2 và giới hạn quang điện λo của kim loại bằng bao nhiêu ?
Đ/số: ………
54/ Khi chiếu một bức xạ điện từ có bước sóng λ1 =0,405µm vào catốt của một tế bào quang điện thì quang eléctron có vận tốc ban đầu cực đại là v Thay bức xạ khác có tần số 16.101 14 Hz thì vận tốc ban đầu cực đại của quang eléctron là v2 =2v1
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/ A=3.10−19(J). ∆U h =3,65(V) b/ P1 =0,49W ; P2 =1,06W .
55/ Lần lượt chiếu 2 bức xạ điện từ có tần số f 14Hz
1 =9,375.10 và f 14Hz
2 =5,768.10 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)