Chuyên đề lượng tử ánh sáng

Teacher Hunh Quc Khỏnh Tụn n, Cm L, Nng T: 0905.240.910 Chuyờn LNG T NH SNG HIN TNG QUANG IN A Túm tt lý thuyt v cụng thc: áp dụng công thức liên quan đến tợng quang điện: hc - Nng lng ca photon: = hf = - ng lng ca photon: p = m ph c = = - Giới hạn quang điện: = m ph c h = c , mph l lng tng i tớnh ca photon hc A hf = A + mv02max - Phơng trình Anhxtanh: - Bc x n sc (bc súng ) c phỏt v nng lng ca mi xung l E thỡ s photon phỏt mi giõy bng: n= - Vn tc ban u cc i: - Điện áp hãm: E E E = = hf hc v0 max = 1 2hc m (trong ú hc = 1,9875.10 25 ) mvomax = eU h - Vt dn c chiu sỏng: mv02max = e Vmax ( Vmax l in th cc i ca vt dn b chiu sỏng) - Nu in trng cn l u cú cng E v electron bay dc theo ng sc in thỡ: mv02max = e Ed max ( d max l quóng ng ti a m electron cú th ri xa c Catot Chỳ ý: Nu chiu vo Catụt ng thi bc x , thỡ hin tng quang in xy i vi bc x cú bc súng hn ( f > f ) Nu c bc x cựng gõy hin tng quang in thỡ ta tớnh toỏn vi bc x cú bc súng hn B Bi cú hng dn: Vớ d 1: Catt ca mt t bo quang in cú cụng thoỏt bng 3,5eV a Tỡm tn s gii hn v gii hn quang in ca kim loi y b Khi chiu vo catt mt bc x cú bc súng 250 nm - Tỡm hiu in th gia A v K dũng quang in bng Luyn Thi i Hc Cao ng Bi dng, cng c kin thc Vt Lý 10 11 - 12 Teacher Hunh Quc Khỏnh Tụn n, Cm L, Nng T: 0905.240.910 - Tỡm ng nng ban u cc i ca cỏc ờlectron quang in - Tỡm tc ca cỏc ờlectron quang in bt K Hng dn gii: a Tn s gii hn quang in: f = c/0 = A/h = 3,5.1,6.10-19/(6,625.10-34) = 0,845.1015 Hz Gii hn quang in: o = hc/A = 6,625.10-34.3.108/3,5.1,6.10-19= 3,55.10-7m b dũng quang in trit tiờu thỡ cụng ca in trng phi trit tiờu c ng nng ban u cc i ca ờlectron quang in mv mv hc 6, 625.1034.3.108 eU h = U h = = ( A) = ( 3,5.1, 6.10 19 ) 2.e e 1, 6.10 19 25.10 Uh = - 1,47 V mv02 ng nng ban u cc i = eU h = 1, 47eV = 2,352.10-19J 1 mv 02 -18 = hc = 6,625.10 34.3.108 W= 8 =0,235.10 J 25 10 35 , 10 Vn tc ca ờlectron v = 2W = m 2.0,235.10 18 = 7,19.10 m/s 31 9,1.10 Vớ d 2: Khi chiu bc x cú bc súng 0,4 àm vo catt ca mt t bo quang in, mun trit tiờu dũng quang in thỡ hiu in th gia A v K bng -1,25V a Tỡm tc ban u cc i ca cỏc e quang in b Tỡm cụng thoỏt ca cỏc e ca kim loi lm catt ú (tớnh eV) Hng dn gii: mv02max 2eU h 2.1,6.10 19.1,25 =| eU h | v0 = = a = 0,663.106 m/s m 9,1.10 31 b Cụng thoỏt: A = hc 6, 625.1034.3.108 mv0max = 9,1.1031 0, 663.106 0, 4.10 19 = 2,97.10 J = 1,855eV ( ) = Vớ d 3: Cụng thoỏt ca vụnfram l 4,5 eV a Tớnh gii hn quang in ca vụnfram b Chiu vo tm vụnfram mt bc x cú bc súng thỡ ng nng ban u cc i ca ờlectron quang in l 3,6.10-19J Tớnh c Chiu vo tm vụnfram mt bc x cú bc súng Mun trit tiờu dũng quang in thỡ phi cn mt hiu in th hóm 1,5V Tớnh ? Hng dn gii: 34 hc 6,625.10 3.10 = = 0,276 àm a = A 4,5.1,6.10 19 hc hc 6, 625.1034.3.108 = A + W = = = 0,184 àm b A + W 4,5.1, 6.1019 + 3, 6.1019 hc hc 6, 625.1034.3.108 = A + eU h ' = = = 0, 207 àm c ' A + eU h 4,5.1, 6.1019 + ( 1,5 ) 1, 6.1019 ( ) Vớ d 4: Cụng ti thiu bc mt ờlectron b mt mt tm kim loi ca mt t bo quang in l 1,88eV Khi chiu mt bc x cú bc súng 0,489 àm thỡ dũng quang in bóo hũa o c l 0,26mA Luyn Thi i Hc Cao ng Bi dng, cng c kin thc Vt Lý 10 11 - 12 Teacher Hunh Quc Khỏnh Tụn n, Cm L, Nng T: 0905.240.910 a Tớnh s ờlectron tỏch catt phỳt b Tớnh hiu in th hóm trit tiờu hon ton dũng quang in Hng dn gii: -5 a Ibh = n e = 26.10 A (n l s ờlectron tỏch catt 1s) 26.10 = 16,25.1014 ; n= 19 1,6.10 S ờlectron tỏch K phỳt: N=60n = 975.1014 mv02 hc 6,625.10 34.3.10 = A= 1,88eV = 2,54 1,88 = 0,66eV b eU h = 0,489.10 6.1,6.10 19 Hiu in th hóm Uh = 0,66V Vớ d 5: Catt ca t bo quang in lm bng xờdi (Cs) cú gii hn quang in 0=0,66àm Chiu vo catt bc x t ngoi cú bc súng =0,33 àm Hiu in th hóm UAK cn t gia anụt v catụt trit tiờu dũng quang in l bao nhiờu? Hng dn gii: trit tiờu dũng quang in, cụng ca lc in trng phi trit tiờu c ng nng ban u cc i ca quang ờlectron (khụng cú mt ờlectron no cú th n c anụt) mv0max hc hc hc hc 6, 625.1034.3.108 eU AK = = = U AK = = = 1,88 ( V ) 0 e0 0, 66.106 1, 6.10 19 ( ) Nh vy trit tiờu hon ton dũng quang in thỡ: UAK 1,88V Vớ d 6: Khi chiu ln lt hai bc x cú bc súng 0,25 àm v 0,3 àm vo mt tm kim loi thỡ tc ban u cc i ca cỏc ờlectron quang in ln lt l 7,31.105 m/s v 4,93.105 m/s a Tớnh lng ca cỏc ờlectron b Tớnh gii hn quang in ca tm kim loi Hng dn gii: 2 2 mv 01 max hc mv 02 max v 01 v 02 hc max max =A+ =A+ hc = m( ) a ; 2 2 m= 2hc 2 v01 max v02 max 1 2.6,625.10 34.3.10 = 10 10 53,4361.10 24,3049.10 1 0,3.10 0,25.10 m= 1,3645.10-36.0,667.106= 9,1.10-31 kg b Gii hn quang in: ( 2 hc hc mv 01 6,625.10 34.3.10 9,1.10 31 7,31.10 mv01 max max = A+ A= = 1 2 0,25.10 = ) = 5,52.10 19 J hc 6,625.10 34.3.10 = = 3,6.10 m = 0,36àm 19 A 5,52.10 Vớ d 7: a Khi mt cht b kớch thớch v phỏt ỏnh sỏng n sc mu tớm cú bc súng 0,4 àm thỡ nng lng ca mi phụtụn phỏt cú giỏ tr l bao nhiờu? Bit h =6,625.10-34Js; c =3.108 m/s b i vi nguyờn t hirụ, ờlectron chuyn t qu o M v qu o K thỡ nguyờn t phỏt phụtụn cú bc súng 0,1026 m Ly h = 6,625.10-34J.s, e = 1,6.10-19 C v c = 3.108m/s Luyn Thi i Hc Cao ng Bi dng, cng c kin thc Vt Lý 10 11 - 12 Teacher Hunh Quc Khỏnh Tụn n, Cm L, Nng T: 0905.240.910 Nng lng ca phụtụn ny bng bao nhiờu? Nu photon ny truyn vo nc cú chit sut n = thỡ nng lng ca nú thay i th no? Hng dn gii: hc 6,625.10 34.3.10 = = 4,97.10 19 J a Nng lng ca photon tng ng: = 0,4.10 hc 6, 625.1034.3.108 = = 12,1 eV b Nng lng ca photon tng ng: = 1, 6.1019 0,1026.106.1, 6.1019 Tn s ca ỏnh sỏng s khụng thay i truyn qua cỏc mụi trng khỏc nờn nng lng ca nú cng khụng thay i truyn t khụng khớ vo nc Vớ d 8: Cụng thoỏt ờlectron ca mt kim loi l 7,64.10-19J Chiu ln lt vo b mt tm kim loi ny cỏc bc x cú bc súng l = 0,18 m, = 0,21 m v = 0,35 m Ly h = 6,625.10-34J.s, c = 3.108 m/s a Bc x no gõy c hin tng quang in i vi kim loi ú? b Tớnh ng nng ban u cc i ca cỏc electron quang in c Tớnh ln ca in ỏp trit tiờu dũng quang in trờn Hng dn gii: hc 6, 625.10 3.108 = = 0, 26 m a Gii hn quang in : = A 7, 64.1019 Ta cú : 1, < ; vy c hai bc x ú u gõy hin tng quang in cho kim loi ú b 1, gõy hin tng quang in, chỳng ta hóy tớnh toỏn cho bc x cú nng lng ca photon ln hn (bc x ) hc = A + W0 max b Theo cụng thc Einstein : 34 W0 max = hc 6,625.10 34.3.108 A= 7,64.10 19 = 3,4.10 19 J 0,18.10 Mt khỏc : W0 max = mv0 max v0 max = 2.W0 max = m 2.3,4.10 19 = 864650 m / s 8,65.10 m / s 9,1.10 31 c ln in ỏp trit tiờu dũng quang in : W0 max = e U h U h = W0 max 3,4.10 19 = = 2,125V e 1,6.10 19 Vớ d 9: Ngun Laser mnh phỏt nhng xung bc x cú nng lng E = 3000 J Bc x phỏt cú bc súng = 480 nm Tớnh s photon mi bc x ú? Hng dn gii: Gi s photon mi xung l n Nng lng ca mi xung Laser: E = n ( l nng lng ca mt photon) E E 3000.480.10 n= = = = 7,25.10 21 photon 34 hc 6,625.10 3.10 Vớ d 10: Thc hin tớnh toỏn tr li cỏc cõu hi sau: a Electron phi cú tc bng bao nhiờu ng nng ca nú bng nng lng ca mt photon ỏnh sỏng cú bc súng = 5200A0 ? b Nng lng ca photon phi bng bao nhiờu lng ca nú bng nng lng ngh ca electron? 31 Cho lng ngh ca electron l me = 9,1.10 kg Hng dn gii: Luyn Thi i Hc Cao ng Bi dng, cng c kin thc Vt Lý 10 11 - 12 Teacher Hunh Quc Khỏnh Tụn n, Cm L, Nng T: 0905.240.910 a Theo bi ra: We = 2hc 2.6,625.10 34.3.108 hc hc v= = = 9,17.10 m / s me v = 31 10 me 9,1.10 5200.10 b Nng lng ca photon: E = m ph c Khi lng ca electron bng lng ngh ca electron ( m ph = me ) nờn: ( E = me c = 9,1.10 31 3.108 ) = 8,19.10 14 J = 0,51 MeV Vớ d 11: Cho cụng thoỏt ca ng bng 4,47eV a Tớnh gii hn quang in ca ng? b Chiu bc x cú bc súng = 0,14 àm vo qu cu bng ng t xa cỏc vt khỏc thỡ qu cu c tớch n in th cc i bng bao nhiờu? Tớnh tc ban u cc i ca cỏc electron quang in ? c Chiu bc x in t vo qu cu bng ng t xa cỏc vt khỏc thỡ qu cu c tớch n in th cc i Vmax = 3V Tớnh bc song ca bc x ú v tc ban u cc i ca cỏc electron quang in trng hp ny? Hng dn gii: hc = 278.10 m = 278 nm a = A hc = A + mv02max b Theo cụng thc Einstein: 2 M in th cc i ca vt tớnh theo cụng thc: mv0 max = e Vmax 6,625.10 34.3.108 hc 4,47.1,6.10 19 hc A = A + e Vmax 0,14.10 Vmax = = = 4,4 V e 1,6.10 19 Li cú: mv0 max = e Vmax v0 max = c Tng t cõu b: hc ' = A + e Vmax ' v0' max = mv0 max = e Vmax 2 e Vmax 2.1,6.10 19.4,4 = = 1,244.10 m / s 31 m 9,1.10 hc = 166.10 m = 166 nm = ' A + e Vmax ' e Vmax = 1,03.10 m / s m Chuyển động electron điện trờng từ trờng đều: Tính vận tốc e đợc tăng tốc điện áp U, tính bán kính quỹ đạo tròn electron từ trờng A Túm tt lý thuyt v cụng thc: 1 me v me v02 2 ( v0 v v ln lt l tc u v tc sau tng tc ca e) - Điện áp U tăng tốc cho electron: eU = r r Fd = e E - Trong điện trờng đều: ln: F = e E - Trong từ trờng đều: Bỏ qua trọng lực ta xét lực Lorenxơ: r r f = e vB sin = v, B ( ) Luyn Thi i Hc Cao ng Bi dng, cng c kin thc Vt Lý 10 11 - 12 Teacher Hunh Quc Khỏnh Tụn n, Cm L, Nng T: 0905.240.910 Nếu vận tốc ban đầu vuông góc với cảm ứng từ: Êlectron chuyển động tròn với bán kính R= m.v eB ; bỏn kớnh cc i: Rmax = mv0 max eB Nếu vận tốc ban đầu xiên góc với cảm ứng từ: Êlectron chuyển động theo vòng xoắn ốc vi bỏn kớnh vũng c: R= mv0 max e B sin B Bi cú hng dn: Vớ d Chiu bc x in t vo catụt ca t bo quang in to ta dũng quang in bo hũa Ngi ta cú th trit tiờu dũng quang in bo hũa ny bng in ỏp hóm U h = 1,3V Dựng mn chn tỏch mt chựm hp cỏc electron quang in v cho nú i qua mt t trng u cú cm ng t B = 6.10 T theo r phng vuụng gúc vi B a Tớnh tc ban u cc i ca cỏc quang electron b Tớnh lc tỏc dng lờn electron c Bỏn kớnh qu o ca electron t trng Hng dn gii: 2eU h 2.( 1,6.10 19 ).( 1,3) mv0 max = eU h v max = = = 6,76.10 m / s a Ta cú: m 9,1.10 31 b Lc tỏc dng lờn electron chớnh l lc Lo-ren-x, tớnh bi biu thc : f = e vB sin r r Trong ú l gúc hp bi v o max v B , õy = 90 f = e vB = 1,6.10 19.6,76.10 5.6.10 = 6,5.10 18 N Vy : c Bỏn kớnh ca electron : R= mv0 max = 0,064m = 6,4cm eB Tính dòng quang điện bảo hòa (số e đến anot đơn vị thời gian), công suất nguồn sáng (số photon phát đơn vị thời gian), hiệu suất lợng tử A Túm tt lý thuyt v cụng thc: Công suất nguồn sáng P = n = IS n = I P P = = bh hc H e n số photon nguồn sáng phát giây; lợng tử lợng (photon); ( I l cng ca chựm sỏng, H l hiu sut lng t) Cờng độ dòng điện bảo hòa I bh = q = ne e = Hn e t ne = I bh N = e t N l s electron n c Anụt thi gian t giõy Luyn Thi i Hc Cao ng Bi dng, cng c kin thc Vt Lý 10 11 - 12 Teacher Hunh Quc Khỏnh Tụn n, Cm L, Nng T: 0905.240.910 ne số êlectron đến Anôt giây e điện tích nguyên tố e = 1, 6.1019 C Hiệu suất lợng tử H= n' I bh hcI bh = = n Pe P e n ' số êlectron bứt khỏi Katôt kim loại giây n số photon đập vào Katôt giây - Gi P l cụng sut ca ngun sỏng phỏt bc x ng hng, d l ng kớnh ca ngi nhy ca mt l n photon lt vo mt 1(s) Khong cỏch xa nht m mt cũn trụng thy ngun sỏng bng: Dmax = d P d = n P nhc Chỳ ý: Khi dũng quang in bo ho thỡ n = ne B Bi cú hng dn: Vớ d 1: Chiu bc x cú bc súng = 0,405àm vo catot ca t bo quang in thỡ dũng quang in bo hũa l I bh = 98 mA , dũng in ny cú th b trit tiờu bi in ỏp U h = 1,26V a Tỡm cụng thoỏt ca kim loi lm catot v v0 max b Gi s hiu sut lng t l 50% Tớnh cụng sut ca ngun sỏng chiu vo catot (coi ton b cụng sut ca ngun sỏng chiu vo catot) Hng dn gii: hc hc 6,625.10 34.3.10 = A + eU h A = eU h = 1,6.10 19 ( 1,26 ) = 2,88.10 19 J = 1,8 eV a Ta cú: 0,405.10 ( ( ) ) 2eU h 1,6.10 19 ( 1,26) mv0 max = eU h v0 max = = = 6,6.10 m / s 31 m 9,1.10 I bh b S electron n c catot l: ne = e n' ne n = n = e (dũng quang in bo hũa nờn n' = ne ) Hiu sut lng t l: H = n n H I bh Suy ra: n = eH I bh hc Cụng sut ca ngun sỏng: P = n = eH Li cú: Thay s: P = 98.10 6,625.10 34.3.10 = 0,6 W 1,6.10 19.0,5 0,405.10 Vớ d 2: Catt ca mt t bo quang in cú cụng thoỏt l 2,26eV B mt catt c chiu bi bc x cú bc súng 0,4àm a Tớnh tn s ca gii hn quang in Luyn Thi i Hc Cao ng Bi dng, cng c kin thc Vt Lý 10 11 - 12 Teacher Hunh Quc Khỏnh Tụn n, Cm L, Nng T: 0905.240.910 b B mt catt nhn c mt cụng sut chiu sỏng l 3mW Tớnh s phụtụn m b mt catt nhn c 30s c Cho hiu sut quang in bng 67% Tớnh s ờlectron quang in bt mi giõy v cng dũng quang in bóo hũa Hng dn gii: 19 c A 2,26.1,6.10 = = = 0,5458.1015 Hz a f = 34 h 6,625.10 b Gi n l s phụtụn chiu n t bo quang in 1s n hc P 3.10 3.0,4.10 n = = = 6,04.1015 34 hc 6,625.10 3.10 S phụtụn m b mt catt nhn c 30s: N=30 n =181,2.1015 c Gi n' l s ờlectron b bt 1s: n' = 67% n = 4,0468.1015 Cng dũng quang in bóo hũa: I bh = n' e = ne e = 4,0468.1015.1,6.10-19 =0,6475mA Cụng sut bc x: P = n = Vớ d 3(*): Ngun sỏng cú cụng sut P = W , phỏt bc x cú bc súng = 0,597 àm ta theo mi hng Tớnh xem khong cỏch bao xa ngi ta cũn cú th trụng thy c ngun sỏng ny, bit rng mt cũn thy ngun sỏng cú ớt nht n = 80 photon lt vo mt giõy Bit ngi cú ng kớnh d = 4mm B qua s hp th photon ca mụi trng Hng dn gii: P P S photon ca ngun sỏng phỏt giõy: n = = hc Gi D l khong cỏch t mt n ngun sỏng, thỡ s photon trờn c phõn b u trờn mt hỡnh cu cú bỏn kớnh l D n P S photon qua n v din tớch ca hỡnh cu giõy l: k = = 4D hc.4D 2 d P Pd d S photon lt vo ngi giõy l: N = k = = hc.4D 16hc.D 2 mt cũn nhỡn thy c ngun sỏng thỡ N n = 80 ( n l nhy ca mt s photon ớt nht lt vo mt m mt cũn phỏt hin ra) Suy ra: d P 4.10 Pd D = n 4` nhc 16hc.D 2.0,597.10 = 374.10 m 80.6,625.10 34.3.108 Tnh tn s, chu k, nng lNG photon ống rnghen pht A Túm tt lý thuyt v cụng thc: - Gọi lợng electron chựm tia Catot cú c n i õm cc l W , chùm đập vào đối âm cực chia làm phần: Nhiệt lợng tỏa (Qi) làm nóng đối âm cực phần lại đợc giải phóng dới dạng lợng photon tia X (bức xạ Rơn-ghen) W = Qi + Trong đó: = hf = h c W = (l nng lng photon ca tia Rnghen) mv02 mv = eU + 2 l ng nng ca electron p vo i catt (i õm cc) U l hiu in th gia ant v catt v l tc electron p vo i catt v0 l tc ca electron ri catt (thng v0 = 0) Luyn Thi i Hc Cao ng Bi dng, cng c kin thc Vt Lý 10 11 - 12 Teacher Hunh Quc Khỏnh Tụn n, Cm L, Nng T: 0905.240.910 m = 9,1.10-31 kg l lng electron Gi n l s e p vo i Catot (s) - Cng dũng in qua ng Rn-ghen: I = ne Trng hp b qua nhit lng ta trờn i õm cc: c Ta có: W nghĩa h W Hay hc W - ống Rơn Ghen phát xạ có bớc sóng nhỏ toàn lợng chùm tia Katot chuyển hoàn toàn thành lợng xạ Rơn Ghen Bớc sóng nhỏ đợc tính biểu thức dấu = xảy : = hc W Trng hp ton b nng lng ca electron bin thnh nhit lng: Q = W nt - Nhit lng ta trờn i Catot thi gian t: Trng hp tng quỏt: - Hiu sut ca ng Rnghen: H= W Qi = W W B Bi cú hng dn: Vớ d 1: Bit hiu in th gia A v K ca ng tia Rnghen l 12kV Tỡm bc súng nh nht ca tia Rn-ghen ng phỏt T ú suy tn s ln nht ca bc x ng Rn-ghen phỏt Hng dn gii: ng nng ca ờlectron (mt phn hay ton b) bin thnh nng lng ca tia X mvo2max hc hc eU AK = eU AK hc 6,625.10 34.3.10 = = = 1,035.10 10 m Bc súng nh nht ca tia X ng phỏt ra: eU 19 , 10 12000 AK Suy ra: f max = c = 3.108 = 2,9.1018 Hz 1,035.10 10 Vớ d 2: Mt ng Rnghen phỏt bc x cú bc súng nh nht l 3.10-10m Bit c = 3.108 m/s; h = 6,625.10-34 Js ng nng ca ờlectron p vo i õm cc l bao nhiờu? Hng dn gii: ng nng ca ờlectron p vo i õm cc cú th mt phn hoc ton b chuyn thnh nng lng hc mv 02 ca tia X: ; du = xóy vi nhng bc x cú bc súng nh nht, ú hc 6,625.10 34.3.108 mv 02 = = = 6,625.10 16 J 10 3.10 Vớ d 3: Chựm tia Rn-ghen m ngi ta thy cú nhng tia cú tn s ln nht v bng 5.1019 Hz a Tớnh ng nng cc i ca electron p vo i catụt? Luyn Thi i Hc Cao ng Bi dng, cng c kin thc Vt Lý 10 11 - 12 Teacher Hunh Quc Khỏnh Tụn n, Cm L, Nng T: 0905.240.910 b Tớnh in ỏp hai u ng Rn-ghen? Bit tc ca electron ri Catụt bng khụng c Trong 20s ngi ta xỏc nh cú 1018 electron p vo i catụt Tớnh cng dũng in qua ng Rnghen? Hng dn gii: a Tn s ln nht ng vi ton b nng lng ca electron n i catụt chuyn húa nng nng lng W max = hf max = 6,625.10 34.5.1019 = 3,3125.10 14 J ca photon tia Rn-ghen: W max = 2,07.10 V b in ỏp hai u ng Rn-ghen: W max = e U U = e c Cng dũng in: i= N 1018 e = 1,6.10 19 = 8mA 20 20 Vớ d (*): Mt ng Rn-ghen hot ng di in ỏp U = 50000 V Khi ú cng dũng in qua ng Rn-ghen l I = 5mA Gi thit 1% nng lng ca chum electron c chuyn húa thnh nng lng ca tia X v nng lng trung bỡnh ca cỏc tia X sinh bng 75% nng lng ca tia cú bc súng ngn nht Bit electron phỏt catot vi tục bng a Tớnh cụng sut ca dũng in qua ng Rn-ghen b Tớnh s photon ca tia X phỏt giõy? c Catot c lm ngui bng dũng nc cú nhit ban u t1 = 10 C Hóy tỡm lu lng nc (lớt/phỳt) phi dung gi cho nhit catot khụng thay i Bit ng Rn-ghen thỡ nhit J ca nc l t = 250 C Nhit dung riờng ca nc l c = 4200 Khi lng riờng ca nc l kg.K 1000kg/m3 Hng dn gii: a Cụng sut ca dũng in qua ng Rn-ghen (chớnh l nng lng m chựm electron mang n catot giõy): P = UI = 50000.5.10 = 250 W b Nng lng ca chựm tia Rn-ghen sinh giõy: W = 0,01.UI Kh electron chuyn ng n catot v bc x tia Rn-ghen cú bc súng ngn nht s cú nng lng ln nht: Wmax = e U (ton b nng lng ca electron em ti u chuyn húa thnh nng lng ca tia X) Nng lng trung bỡnh ca cỏc tia X: W = 0,75 e U W 0,01.UI I = = = 4,2.1014 (photon/s) , 75 e U 75 e W c Phn nng lng bin thnh nhit giõy: Q = 0,99.UI Nhit catot khụng i nờn phn nhit lng sinh ny s b nc hp th ht v em i, vy: 0,99.UI Q =0,99.UI =mct m = (m l lng nc i qua giõy) ct 0,99.50000.5.10 m= = 0,39.10 kg / s 4200.15 kg m = 0,39.10 = 0,23 kg / phỳt = 0,23 (lớt/phỳt) s 60 S photon tia X sinh giõy: N = Luyn Thi i Hc Cao ng Bi dng, cng c kin thc Vt Lý 10 11 - 12 Teacher Hunh Quc Khỏnh Tụn n, Cm L, Nng T: 0905.240.910 Mẫu nguyên tử Bo V quang phổ hidro: Xác định bớc sóng (tần số) nguyên tử H phát xạ (hoặc hấp thụ) có chuyển trạng thái dừng, tính số xạ phát ra, tính bán kính quỹ đạo dừng, lợng trạng thái dừng A Túm tt lý thuyt v cụng thc: - Khi nguyên tử mức lợng cao chuyn xuống mức lợng thấp phát photon, ngợc lại chuyển từ mức lợng thấp chuyn lên mức lợng cao nguyên tử hấp thu photon E cao Ethõp = hf - Bỏn kớnh qu o dng th n ca electron nguyờn t hirụ: rn = n2r0 Vi r0 =5,3.10-11m l bỏn kớnh Bo ( qu o K) - Mi liờn h gia cỏc bc súng v tn s ca cỏc vch quang ph ca nguyờn t hirụ: 1 = + 31 32 21 v f 31 = f 32 + f 21 (nh cng vộct); - Nng lng electron nguyờn t hirụ: En = - - Công thức thực nghiệm: 13, (eV ) n2 Vi n N*: lng t s 1 = R ữ n1 n2 R = 1, 097.107 m : số Ritbec n1 = 1; n2 = 2, 3, 4, dãy Laiman (tử ngoại) n1 = 2; n2 = 3, 4, 5, dãy Banme (nhìn thấy) n1 = 3; n2 = 4, 5, 6, dãy Pasen (hồng ngoại) Chỳ ý: Khi nguyờn t trng thỏi kớch thớch th n cú th phỏt s bc x in t cho bi cụng thc: N = Cn2 = n! ( n 2)!2! ; ú C n l t hp chp ca n B Bi cú hng dn: Vớ d 1: Trong quang ph ca nguyờn t hirụ, nu bit bc súng di nht ca vch quang ph dóy Laiman l v bc súng ca vch k vi nú dóy ny l thỡ bc súng ca vch quang ph H dóy Banme l bao nhiờu? Hng dn gii: hc = E2 E1 hc hc hc = E3 E2 = = hc = E E Luyn Thi i Hc Cao ng Bi dng, cng c kin thc Vt Lý 10 11 - 12 Teacher Hunh Quc Khỏnh Tụn n, Cm L, Nng T: 0905.240.910 Vớ d 2: Trong quang ph hirụ cú bc súng (tớnh bng àm ) ca cỏc vch nh sau: - Vch th nht ca dóy Laiman: 21 = 0,121508 32 = 0,656279 - Vch H ca dóy Banme: - Ba vch u tiờn ca dóy Pasen: 43 = 1,8751 , 53 = 1,2818 , 63 = 1,0938 a Tớnh tn s ca cỏc bc x trờn? b Tớnh bc súng ca hai vch quang ph th v th ca dóy Laiman v ca cỏc vch H , H , H ca dóy banme Hng dn gii: c 3.10 a Tn s ca bc x: f = = 3.10 f 21 = = 2,469.1015 Hz suy ra: 0,121508.10 3.10 f 32 = = 4,571.1014 Hz 0,656279.10 3.10 f 43 = = 1,6.1014 Hz 1,8751.10 3.10 f 53 = = 2,34.1014 Hz 1,2818.10 3.10 f 63 = = 2,743.1014 Hz 1,0938.10 E E1 = hf 21 b Ta cú: (1) E3 E = hf 32 (2) E E = hf 43 (3) E5 E3 = hf 53 (4) E E3 = hf 63 (5) Cng v vi v ca (1) v (2), ta c: E3 E1 = hf 31 = hf 21 + hf 32 (6) 1 = + f 31 = f 21 + f 32 hay: 31 21 32 31 = 21 32 = 0,102523àm Suy ra: 21 + 32 Tng t: - Cng v vi v ca (3) v (6): 41 = 43 31 = 0,0972àm 43 + 31 - Cng v vi v ca (2) v (3): 42 = 43 32 = 0,48613àm 43 + 32 - Cng v vi v ca (2) v (4): 52 = 53 32 = 0,43405àm 53 + 32 - Cng v vi v ca (2) v (5): Luyn Thi i Hc Cao ng Bi dng, cng c kin thc Vt Lý 10 11 - 12 Teacher Hunh Quc Khỏnh Tụn n, Cm L, Nng T: 0905.240.910 62 = 63 32 = 0,41017 àm 63 + 32 Vớ d 3: Electron ca nguyờn t hirụ trng thỏi c bn hp th mt nng lng 12,09eV a Electron ny chuyn lờn trng thỏi kớch thớch ng vi mc nng lng no? b Nguyờn t hirụ sau b kớch thớch nh trờn thỡ nú s phỏt bao nhiờu bc x v nhng bc x ú thuc dóy no? Hng dn gii: 13,6 a Nng lng ca nguyờn t hirụ c xỏc nh bi biu thc: E n = ( eV ) (*) n Nng lng ca nguyờn t hirụ trng thỏi c bn ( n = 1) : E1 = 13,6( eV ) Khi hp th nng lng W = 12,09 eV thỡ nú chuyn lờn trng thỏi kớch thớch ng vi mc nng lng n, c xỏc dnh t biu thc ca nh lut bo ton nng lng: E n = E1 + W = 13,6 + 12,09 = 1,51 eV 13,6 Thay vo (*): 1,51 ( eV ) = n = n Vy electron ca nguyờn t hirụ chuyn lờn mc nng lng M ( n = 3) b S bc x m sau ú nguyờn t hirụ phỏt chuyn v trng thỏi 3! =3 cỏc trng thỏi cú mc nng lng thp hn: N = C3 = ( 2)!2! Cú bc x thuc dóy Lai-man (bc x B v C) v bc x thuc dóy Ban-me (bc x A) Vớ d 4: Cho mt chựm electron bn phỏ nguyờn t hirụ trng thỏi c bn kớch thớch chỳng a Xỏc nh tc nh nht cho nú cú th lm xut hin tt c cỏc vch ca quang ph phỏt x ca hirụ b Mun cho quang ph hirụ ch xut hin mt vch thỡ nng lng ca electron phi nm khong no? Hng dn gii: 13,6 a Cỏc mc nng lng ca nguyờn t hirụ c xỏc nh bi biu thc: E n = ( eV ) n lm xut hin tt c cỏc vch quang ph hirụ thỡ nng lng ca electron phi ln, kớch thớch nguyờn t hirụ ti trng thỏi n (lỳc ú nng lng ca nguyờn t hirụ bng 0) Theo nh lut bo ton nng lng: W = E E1 = 13,6eV Nng lng ny ca electron di dng ng nng, vy: 2W 2.13,6.1,6.10 19 W = mv v = = = 2,187.10 m / s 31 m 9,1.10 b ch xut hin mt vch thụi thỡ sau b electron kớch thớch nguyờn t ch nhy lờn mc L Ngha l nng lng ca electron phi thừa iu kin: EL EK W < EM EK (L ng vi n=2, M ng vi n=3) 13,6 13,6 + 13,6 W < + 13,6 ( eV ) 10,2eV W < 12,09eV Luyn Thi i Hc Cao ng Bi dng, cng c kin thc Vt Lý 10 11 - 12 [...]...Teacher Hunh Quc Khỏnh Tụn n, Cm L, Nng T: 0905.240.910 Mẫu nguyên tử Bo V quang phổ hidro: Xác định bớc sóng (tần số) nguyên tử H 2 phát xạ (hoặc hấp thụ) khi có sự chuyển trạng thái dừng, tính số bức xạ phát ra, tính bán kính quỹ đạo dừng, năng lợng ở các trạng thái dừng A Túm tt lý thuyt v cụng thc: - Khi nguyên tử đang ở mức năng lợng cao chuyn xuống mức năng lợng thấp thì phát ra photon,... dừng A Túm tt lý thuyt v cụng thc: - Khi nguyên tử đang ở mức năng lợng cao chuyn xuống mức năng lợng thấp thì phát ra photon, ngợc lại chuyển từ mức năng lợng thấp chuyn lên mức năng lợng cao nguyên tử sẽ hấp thu photon E cao Ethõp = hf - Bỏn kớnh qu o dng th n ca electron trong nguyờn t hirụ: rn = n2r0 Vi r0 =5,3.10-11m l bỏn kớnh Bo ( qu o K) - Mi liờn h gia cỏc bc súng v tn s ca cỏc vch quang... Nng lng electron trong nguyờn t hirụ: En = - - Công thức thực nghiệm: 13, 6 (eV ) n2 Vi n N*: lng t s 1 1 1 = R 2 2 ữ n1 n2 R = 1, 097.107 m 1 : hằng số Ritbec n1 = 1; n2 = 2, 3, 4, dãy Laiman (tử ngoại) n1 = 2; n2 = 3, 4, 5, dãy Banme (nhìn thấy) n1 = 3; n2 = 4, 5, 6, dãy Pasen (hồng ngoại) Chỳ ý: Khi nguyờn t trng thỏi kớch thớch th n cú th phỏt ra s bc x in t cho bi cụng thc: N = Cn2 ... nguồn sáng (số photon phát đơn vị thời gian), hiệu suất lợng tử A Túm tt lý thuyt v cụng thc: Công suất nguồn sáng P = n = IS n = I P P = = bh hc H e n số photon nguồn sáng phát giây; lợng tử. .. ca e) - Điện áp U tăng tốc cho electron: eU = r r Fd = e E - Trong điện trờng đều: ln: F = e E - Trong từ trờng đều: Bỏ qua trọng lực ta xét lực Lorenxơ: r r f = e vB sin = v, B ( ) Luyn... Teacher Hunh Quc Khỏnh Tụn n, Cm L, Nng T: 0905.240.910 Mẫu nguyên tử Bo V quang phổ hidro: Xác định bớc sóng (tần số) nguyên tử H phát xạ (hoặc hấp thụ) có chuyển trạng thái dừng, tính số xạ