Bài tập trắc nghiệm chương lượng tử ánh sáng (4)

Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng) Các dng bài tp v LTAS – P1. Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 1 - DNG 1. TệNH TOÁN CÁC I LNG LIÊN QUAN TRONG H THC ANHXTANH Cách gii: H thc Anhxtanh: 2 2 2 omax omax omax o mv mv mv hc hc hc hf A A 2  2   2          Tính  o : Có th tính t h thc Anhxtanh hoc công thc o hc . A   Tính v omax : Có th tính t h thc hoc tính theo phng trình 2 h omax h omax 2 eU mv eU v . 2m     Tính |U h |μ Tính theo phng trình 22 omax omax hh mv mv eU U 2 2 e     Chú ý: U AK = –U h thì cng đ dòng quang đin trit tiêu (I = 0).  Tính : 2 omax o 2 o o omax hc hc c h.f f mv 2hc hc hc 2 2hc mv                  Tính nng lng : 2 omax h o hc  h.f  mv hc  A eU 2       Chú ý: (Cách chuyn đi đn v) Ta bit rng công ca lc đin trng A = q.U, nên đn v ca công ngoài đn v J còn có th tính theo đn v eV. 1eV = 1,6.10 –19 J và   19 1 1J (eV ). 1,6.10 Ví d 1. Chiu ánh sáng có bc sóng  = 0,5 (m) vào mt tm kim loi dùng làm Catot ca t bào quang đin có công thoát A = 2,27 (eV). a) Hin tng quang đin có xy ra không? b) Tính vn tc ban đu cc đi ca electrong quang đin. c) Tính hiu đin th hãm cn đt vào đ làm dòng quang đin b trit tiêu. Hng dn gii: a)  kim tra hin tng quang đin có xy ra hay không ta kim tra điu kin    o Ta có 26 oo 19 hc 19,875,10  0,547(m)   A 2,27.1,6.10        Vy hin tng quang đin có xy ra. b) Theo h thc Anhxtanh: 2 5 0max omax hc 2A mv hc A v 1,94.10 (m/s). 2m            CÁC DNG BÀI TP V LNG T ÁNH SÁNG ậ PHN 1 (TÀI LIU BÀI GING) GIÁO VIÊNμ NG VIT HÙNG ây là tài liu tóm lc các kin thc đi kèm theo bài ging “Các dng bài tp v lng t ánh sáng - phn 1 “ thuc khóa hc LTH KIT-1 : Môn Vt lí(Thy ng Vit Hùng) ti website Hocmai.vn.  có th nm vng kin thc phn “Các dng bài tp v lng t ánh sáng - phn 1”, Bn cn kt hp theo dõi bài ging vi tài liu này. Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng) Các dng bài tp v LTAS – P1. Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 2 - c) T h thc Anhxtanh: hh hc A hc A eU U 0,463(V). e            Ví d 2. Chiu bc x có bc sóng  = 0,56 (m) vào catôt ca mt t bào quang đin, electron thoát ra t catôt có đng nng ban đu thay đi t 0 đn 5,38.10 ậ20 (J). a) Nu thay bc x khác có bc sóng  1 = 0,75 (m) thì có xy ra hin tng quang đin không ? b) Nu dùng bc x có bc sóng  2 = 0,405 (m) thì hiu đin th hãm làm trit tiêu dòng quang đin bng bao nhiêu ? Hng dn gii: a) T gi thit ta có W đ.max = 5,38.10 ậ20 (J). Theo h thc Anhxtanh: 26 7 d.max o 26 20 o d.max 6 hc hc hc 19,875.10 W  6,6.10 0,66(m). hc 19,875.10  W 5,38.10  0,56.10               Khi thay bng bc x có  1 = 0,75 (m) thì hin tng quang đin không xy ra do  1 >  o b) Khi dùng bc x có  2 = 0,405 (m) thì có dòng quang đin.  trit tiêu dòng quang đin thì cn đt vào Anot và Catot hiu đin th hãm có đ ln tha mãn hh o hc hc hc hc eU U 1,18 (V). e            Vy |U h | = 1,18 (V). Ví d 3. Mt kim loi có gii hn quang đin  o = 0,6 (µm), nhn mt chùm sáng đn sc có bc sóng  = 0,4 (µm). a) Hi có xy ra hin tng quang đin hay không? b) Tính công thoát ca electron khi b mt kim loi ra Jun và eV. c) Tính vn tc ban đu cc đi ca các electron quang đin. Hng dn gii: a) Do  <  o nên có hin tng quang đin xy ra. b) Công thoát A tha mãn h thc 26 19 19 6 19 o hc 19,875.10 3,3125.10 A 3,3125.10 (J) 2,07(eV). 0,6.10 1,6.10          c) Vn tc ban đu cc đi ca electron: 2 5 0max omax hc 2A mv hc A v 6,06.10 (m/s). 2m            Ví d 4. Dùng ánh sáng đn sc có bc sóng  1 = 0,4 (m) chiu vào catôt ca mt t bào quang đin. Khi đt vào anôt và catôt ca t bào quang đin này mt hiu đin th hãm U h1 = 2 (V) thì dòng quang đin trit tiêu. Hi dùng ánh sáng đn sc có bc sóng  2 = 0,2 (m) thì hiu đin th hãm U h2 có giá tr bng bao nhiêu? Tính t s vn tc ban đu cc đi ca electron quang đin trên hai trng hp trên. Hng dn gii: T h thc Anhxtanh: h1 h1 1 21 h2 h1 h2 21 h2 2 hc hc hc A eU eU   hc hc eU eU U 5,1 (V). hc   e A eU                   Li có 19 h1 h1 11 hc hc A eU A eU 1,768.10 J.         Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng) Các dng bài tp v LTAS – P1. Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 3 - Theo h thc Anhxtanh 22 11 2 11 1 1 1 22 22 22 2 22 mv mv hc hc hc AA A 22 vv 0,367 0,6 hc vv mv mv hc hc A AA 22                               Ví d 5. Cho gii hn quang đin ca nhôm là 0,36 (m). Chiu ti tm nhôm mt bc x có bc sóng là 0,3 (m). Tìm công thoát ra đn v eV, hiu đin th hãm, vn tc ban đu cc đi ca quang electron bc ra khi catt. Ví d 6. Mt tm kim loi đc chiu sáng bng 1 bc x có bc sóng  thì hiu đin th hãm là 4 V, khi chiu bng bc x có bc 2 thì hiu đin th hãm là 0,855 (V). a) Tính ? b) Tính công thoát và gii hn quang đin ? c) Tính vn tc ban đu cc đi ca quang electron khi chiu bng bc x . Ví d 7. T bào quang đin có catt làm bng Kali có công thoát là 2,2 (eV), đc chiu bng ngun phát các bc x  1 = 0,75 (m),  2 = 0,6 (m);  3 = 0,5 (m). a) Tìm gii hn quang đin . b) Bc x nào trong ngun có hin tng quang đin xy ra. c) Tính vn tc ban đu cc đi ca quang electron và hiu đin th hãm là trit tiêu dòng quang đin. Ví d 8. Mt t bào quang đin có Catot làm bng Xêsi công thoát ca electron là A = 1,93 (eV). a) Tính gii hn quang đin ca Xêsi. b) Chiu vào t bào quang đin mt ánh sáng đn sc có bc sóng  = 0,489 (m). Tính vn tc ban đu cc đi ca electron khi ri khi mt Catot. c) Phi đt vào gia Anot và Catot mt hiu đin th nh th nào đ làm trit tiêu dòng quang đin. Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng) Các dng bài tp v LTAS – P1. Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 4 - Ví d 9. Chiu mt chùm ánh sáng có bc sóng  = 0,48λ (m) vào mt tm kim loi Kali dùng làm catt ca mt t bào quang đin. Bit công thoát ca electron ca Kali là 2,15 (eV). a) Tính gii hn quang đin. b) Tính vn tc ban đu cc đi ca electron bn ra t catt. c) Tính hiu đin th hãm đ dòng quang đin trit tiêu hoàn toàn. /S: a)  = 0,578 (m). b) v max = 3,7.10 5 (m/s). c) U h = –0,39 (V). DNG 2. HIU SUT LNG T ÁNH SÁNG Cách gii:  Cng đ dòng quang đin bão hòa bh n. e q I tt  , vi n là s electron bt ra khi Catot đ đn Anot và t là thi gian mà s electron di chuyn. Khi t = 1 (s) thì ta có I bh = n.|e| T đó ta tính đc s electron bt ra sau khong thi gian t là bh bh 19 II n e 1,6.10    Chiu chùm sáng có bc sóng  vào Catot ca t bào quang đin thì sau khong thi gian t công sut phát x P ca chùm sáng là hc N. W N. N.hc  P t t t t.     , vi N là s phôtôn đp vào Catot trong thi gian t, và W là nng lng ca chùm photon chiu vào Catot. T đó ta tính đc s phôtôn đp vào Catot trong thi gian t là P. .t N hc   Khi t = 1 (s) thì P. N hc   Hiu sut lng t: Là t s gia s electron bt ra và s phô tôn đp vào Catot trong khong thi gian t. Ta có công thc tính toán hiu sut: bh bh I e I .hc n H P.  N P.. e hc    Ví d 1. Mt ngn đèn phát ra ánh sáng đn sc có bc sóng  = 0,6 m s phát ra bao nhiêu phôtôn trong 30 (s) nu công sut phát x ca đèn là 10 (W)? Hng dn gii: Theo bài ta có 6 20 26 hc N. W N. N.hc P.t. 10.30.0,6.10 P N 9.10 t t t t. hc 19,875.10              (phôtôn) Ví d 2. Chùm sáng chiu đn catt ca t bào quang đin có công sut 1 (W) và bc sóng 0,4 (m). a) Tính nng lng ca mt phôtôn ra đn v eV? b) Tìm s phôtôn đp vào catt trong mt giây . c) Tìm cng đ dòng quang đin bưo hoà, bit hiu sut lng t là 10%. Hng dn gii: Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng) Các dng bài tp v LTAS – P1. Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 5 - a) Nng lng ca mt phôtônμ 19 hc  4,λ7.10 (J) 3,1(eV).      b) T công thc tính công sut phát x (công sut chiu sáng) ta có 18 19 P1 P N. N 2.10  4,λ7.10       (phôtôn) c) Hiu sut lng t là 10% nên 18 17 n H 0,1 n 0,1.N 0,1.2.10 2.10 (electron). N       Khi đó cng đ dòng quang đin bão hòa I bh = n.|e| = 2.10 17 .1,6.10 –19 = 0,032 (A). Ví d 3. Khi chiu chùm ánh sáng có công sut 1,5 (W) vào Catot ca t bào quang đin có hin tng quang đin xy ra, cng đ dòng quang điê n bưo hoà là 80 (mA). Cho hiu sut lng t là 2%. a) Tính s electron bc ra khi catt va s phôtôn ti catt trong mt giây . b) Tính bc sóng chùm ánh sáng. Hng dn gii: a) S electron bt ra khi Catot tính t biu thcμ 3 17 bh bh 19 I 80.10 I n. e n 5.10 (electron). e 1,6.10        Hiu sut lng t là 20% nên có 17 19 n n 5.10 H 0,02 N 2,5.10 N 0,02 0,02       (phôtôn) b) T công sut phát x: 19 26 N.hc N.hc 2,5.10 .19,875.10 P N.  0,33125 (m).  P 1,5        Ví d 4. Chiu mt chùm ánh sáng có bc sóng 0,48λ (m) vào kim loi K dùng làm catôt ca mt t bào quang đin. Bit công thoát ca electron là 2,15 (eV). a) Tính gii hn quang đin. b) Tính vn tc ban đu cc đi ca electron. c) Tính hiu đin th hãm. d) Bit cng đ dòng quang đin bão hoà là 5 (mA) và công sut ca chùm ánh sáng chiu vào catôt là P = 1,25 (W). Tính hiu sut lng t. Hng dn gii: a) Gii hn quang đin 26 o 16 hc 19,875.10  0,578 (m). A 2,15.10      b) Vn tc electron cc đi đc tính t phng trình Anhxtanhμ 26 16 6 2 5 0max 0max 31 19,875.10 hc 2 2,15.10 2A 0,489.10 mv hc  A v 3,7.10 (m/s).  2 m 9,1.10                     c) Ta có   2 31 5 22 0max 0max h h h 19 9,1.10 . 3,7.10 mv mv eU U 0,39 (V) U 0,39 (V). 2 2 e 2.1,6.10           d) Hiu sut lng t đc tính bi công thc 26 bh 3 6 bh bh 19 I 19,875.10 hc 5.10 . I. e I. n 0,489.10  H 0,01 1%. P N P. e P. e 1,25.1,6.10             Vy H = 1%. Ví d 5. Gii hn quang đin ca kim loi dùng làm Catot ca t bào quang đin là  o = 0,35 (m). a) Tính công thoát ca electron ca kim loi ra đn v eV. b) Tính vn tc ban đu cc đi ca electron khi chiu ánh sáng có bc sóng  = 0,3 (m). c) Bit công sut ca ngun sáng là P = 1 (W) và gi thit c 100 phôtôn đp vào Catot thì có 1 electron đn đc Anot. Tính cng đ dòng đin bão hoà ? Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng) Các dng bài tp v LTAS – P1. Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 6 - Ví d 6. Khi chiu mt bc x đin t có bc sóng  = 0,405 (m) vào b mt Catot ca mt t bào quang đin, to ra mt dòng đin bão hoà có cng đ. Bit gii hn quang đin ca kim loi làm catt là  o = 0,686 (m). a) Tìm công thoát A ca kim loi. b) Tính vn tc ban đu cc đi ca quang electron. c) Gi s rng trong trng hp lí tng c mi phôtôn đp vào mt Catot làm bt ra 1 electron. Tìm giá tr ca cng đ dòng điê n bão hoà I, bit công sut ca bc x trên là 1,5 (W). Ví d 7. Công ti thiu đ bc mt electron ra khi b mt ca kim loi là 1,88 (eV). Dùng lá kim loi đó làm catt trong mt t bào quang đin. Hãy xác đnh a) gii hn quang đin ca kim loi đã cho. b) vn tc cc đi ca electron bn ra khi mt kim loi khi chiu vào đó ánh sáng có bc sóng  = 0,48λ (m). c) s electron tách ra khi mt kim loi trong 1 phút vi gi thit rng tt c các electron tách ra đu b hút v Anot và cng đ dòng quang đin đo đc là I = 0,26 (mA). d) hiu đin th gia Anot và Catot ca t bào quang đin sao cho dòng quang đin trit tiêu. Ví d 8. Chiu bc x có bc sóng  = 0,405 (m) vào b mt cu catt ca mt t bào quang đin, ta đc dòng quang đin bão hoà có cng đ I bh . Có th trit tiêu dòng quang đin bão hoà này bng hiu đin th hãm U h = 1,26 V. a) Tìm vn tc ban đu cc đi ca electron quang đin. b) Tìm công thoát ca electron đi vi kim loi làm catt. c) Gi s mi phôtôn đp vào catt làm bt ra mt electron. Ta đo đc dòng quang đin I bh = 49 (mA). Tính s phôtôn đp vào catt sau mi giây. Suy ra công sut bc x ca chùm sáng. Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng) Các dng bài tp v LTAS – P1. Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 7 - Ví d 9. Ln lt chiu vào Catot ca mt t bào quang đin có gii hn quang đin  o các bc x  1 = 0,4 (m) và  2 = 0,8 (m) thì vn tc ban đu cc đi ca electron khi thoát ra khi catt là v 1 và v 2 hn kém nhau hai ln. a) Tìm  o , v 1 và v 2 . b) Chiu vào Catot ca t bào quang đin trên mt bc x đin t có  = 1 (m) vi công sut bng 2,4 (W). c) Hi hiu đin th gia Anot và Catot phi tho mãn điu kin gì đ trit tiêu hoàn toàn dòng quang đin? d) Tính cng đ dòng quan đin bão hoà, bit hiu sut lng t H = 0,5%. Giáo viên: ng Vit Hùng Ngun : Hocmai.vn . DNG BÀI TP V LNG T ÁNH SÁNG ậ PHN 1 (TÀI LIU BÀI GING) GIÁO VIÊNμ NG VIT HÙNG ây là tài liu tóm lc các kin thc đi kèm theo bài ging “Các dng bài tp v lng t ánh sáng. phn “Các dng bài tp v lng t ánh sáng - phn 1”, Bn cn kt hp theo dõi bài ging vi tài liu này. Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng) Các dng bài tp v LTAS. Vit Hùng) Các dng bài tp v LTAS – P1. Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 4 - Ví d 9. Chiu mt chùm ánh sáng có bc sóng 