Đang tải... (xem toàn văn)
Lượng Tử Ánh Sáng Của Thầy Đặng Việt Hùng Full chương 2016HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGOÀI, THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG(TÀI LIỆU BÀI GIẢNG)I. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGOÀI1) Thí nghiệm Hertz về hiện tượng quang điệna) Thí nghiệm▪ Chiếu chùm ánh sáng tử ngoại phát ra từ hồ quang vào tấm kẽm tích điện âm (tấm kẽm đang thừa electron) gắn trên diện nghiệm ta thấy hai lá của điện nghiệm cụp lại, tấm kẽm mất điện tích âm.▪ Chắn chùm tia từ ngoại từ hồ quang bằng một tấm kính thì hiện tượng không xảy ra.▪ Thay tấm kẽm tích điện âm bằng tấm kẽm tích điện dương, hiện tượng cũng không xảy ra. Thay tấm kẽm bằng các kim loại khác tích điện âm hiện tượng xảy ra bình thường.Kết luận:Khi chiếu chùm ánh sáng thích hợp có bước sóng ngắn vào bề mặt một tấm kim loại thì nó làm cho các electron ở bề mặt tấm kim loai bị bật ra. Hiện tượng đó gọi là hiện tượng quang điện. Các e bị bật ra gọi là các e quang điện.b) Khái niệm hiện tượng quang điện ngoàiHiện tượng electron bị bật ra khi chiếu ánh sáng có bước sóng thích hợp vào một tấm kim loại được gọi là hiện tượng quang điện ngoài, hay gọi tắt là hiện tượng quang điện.2) Thí nghiệm với tế bào quang điệna) Khái niệm về tế bào quang điệnTế bào quang điện là một bình chân không (đã được hút hết không khí bên trong), gồm có hai điện cực:▪ Anot là một vòng dây kim loại.▪ Catot có dạng chỏm cầu bằng kim loại.▪ Khi chiếu vào catốt của tế bào quang điện ánh sáng đơn sắc có bước sóng thích hợp thì trong mạch xuất hiện một dòng điện gọi là dòng quang điện.b) Kết quả thí nghiệm▪ Với mỗi kim loại dùng làm catot, ánh sáng kích thích phải có bướcsóng λ nhỏ hơn một giới hạn λ0 nào đó thì hiện tượng mới xảy ra.▪ Cường độ dòng quang điện phụ thuộc vào UAK theo đồ thị sau:+ UAK > 0: Khi UAK tăng thì I tăng, đến giá trị nào đó, I đạt đến giá trị bão hòa. Lúc đó UAK tăng thì I vẫn không tăng.+ UAK < 0: I không triệt tiêu ngay mà phải đến giá trị UAK = Uh < 0 nào đó.♥ Chú ý:▪ Muốn cho dòng quang điện triệt tiêu thì phải đặt giữa AK một hiệu điện thế hãm Uh < 0, trị số của Uh phụ thuộc vào bước sóng λ của chùm sáng kích thích.▪ Dòng quang điện bão hòa khi tất cả các electron bứt ra khỏi Catot đều đến được Anot.▪ Cường độ dòng quang điện bão hòa tỉ lệ thuận với cường độ chùm sáng kích thích mà không phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng kích thích.▪ Độ lớn của Uh được tính từ biểu thức của định lý động năng: , trong đó e = –1,6.10–19 C là điện tích của electron, m = 9,1.10–31kg là khối lượng của electron.
KIT1 - Luyện thi đại học môn lí Đặng Việt Hùng Chương 6: Lượng tử ánh sáng HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGOÀI, THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG (TÀI LIỆU BÀI GIẢNG) I HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGOÀI 1) Thí nghiệm Hertz tượng quang điện a) Thí nghiệm ▪ Chiếu chùm ánh sáng tử ngoại phát từ hồ quang vào kẽm tích điện âm (tấm kẽm thừa electron) gắn diện nghiệm ta thấy hai điện nghiệm cụp lại, kẽm điện tích âm ▪ Chắn chùm tia từ ngoại từ hồ quang kính tượng không xảy ▪ Thay kẽm tích điện âm kẽm tích điện dương, tượng không xảy Thay kẽm kim loại khác tích điện âm tượng xảy bình thường Kết luận: Khi chiếu chùm ánh sáng thích hợp có bước sóng ngắn vào bề mặt kim loại làm cho electron bề mặt kim loai bị bật Hiện tượng gọi tượng quang điện Các e bị bật gọi e quang điện b) Khái niệm tượng quang điện Hiện tượng electron bị bật chiếu ánh sáng có bước sóng thích hợp vào kim loại gọi tượng quang điện ngoài, hay gọi tắt tượng quang điện 2) Thí nghiệm với tế bào quang điện a) Khái niệm tế bào quang điện Tế bào quang điện bình chân không (đã hút hết không khí bên trong), gồm có hai điện cực: ▪ Anot vòng dây kim loại ▪ Catot có dạng chỏm cầu kim loại ▪ Khi chiếu vào catốt tế bào quang điện ánh sáng đơn sắc có bước sóng thích hợp mạch xuất dòng điện gọi dòng quang điện b) Kết thí nghiệm ▪ Với kim loại dùng làm catot, ánh sáng kích thích phải có bước sóng λ nhỏ giới hạn λ0 tượng xảy ▪ Cường độ dòng quang điện phụ thuộc vào UAK theo đồ thị sau: + UAK > 0: Khi UAK tăng I tăng, đến giá trị đó, I đạt đến giá trị bão hòa Lúc UAK tăng I không tăng + UAK < 0: I không triệt tiêu mà phải đến giá trị UAK = Uh < ♥ Chú ý: ▪ Muốn cho dòng quang điện triệt tiêu phải đặt AK hiệu điện hãm U h < 0, trị số U h phụ thuộc vào bước sóng λ chùm sáng kích thích ▪ Dòng quang điện bão hòa tất electron bứt khỏi Catot đến Anot ▪ Cường độ dòng quang điện bão hòa tỉ lệ thuận với cường độ chùm sáng kích thích mà không phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng kích thích mv ▪ Độ lớn Uh tính từ biểu thức định lý động năng: max = eU h , e = –1,6.10–19 C –31 điện tích electron, m = 9,1.10 kg khối lượng electron II CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN 1) Định luật I : (Định luật giới hạn quang điện) a) Phát biểu Đối với kim loại, ánh sáng kích thích phải có bước sóng λ ngắn hay giới hạn quang điện λ0 kim loại đó, gây tượng quang điện Biểu thức: λ ≤ λ0 b) Đặc điểm Giới hạn quang điện kim loại (kí hiệu λ0) đặc trưng riêng cho kim loại Giới hạn kim loại số kim loại hình: Tên kim loại Giới hạn quang điện (λ0) Bạc (Ag) 0,26 μm Đồng (Cu) 0,3 μm Word hóa: Trần Văn Hậu – THPT U Minh Thượng (tranvanhauspli25gvkg@gmail.com – 0978.919.804) Trang - - KIT1 - Luyện thi đại học môn lí Đặng Việt Hùng Kẽm (Zn) Nhôm (Al) Canxi (Ca) Natri (Na) Kali (K) Xesi (Cs) Chương 6: Lượng tử ánh sáng 0,35 μm 0,36μm 0,43 μm 0,5 μm 0,55 μm 0,58 μm ♥ Chú ý: Quan sát bảng giá trị giới hạn quang điện kim loại điển hình hay dùng ta thấy kim loại kiềm có giới hạn quang điện lớn nên chiếu ánh sáng vào tượng quang điện dễ xảy với kim loại Kẽm hay Đồng kim loại kiềm 2) Định luật II : (Định luật cường độ dòng quang điện bão hòa) Với ánh sáng kích thích có bước sóng thích hợp (λ ≤ λ0) cường độ dòng quang điện bão hòa tỉ lệ với cường độ chùm sáng kích thích 3) Định luật III : (Định luật động ban đầu cực đại electron quang điện) Động ban đầu cực đại electrong quang điện không phụ thuộc vào cường độ chùm sáng kích thích mà phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng kich thích chất kim loại dùng làm catốt ♥ Chú ý: ▪ Kí hiệu động ban đầu cực đại W đmax theo định luật quang điện III ta thấy W đmax phụ thuộc vào λ chất kim loại dùng làm Catot, kim loại có giới hạn quang điện định nên nói cách khác, động ban đầu cực đại phụ thuộc vào λ λ0 ▪ Trong nội dung chương trình Chuẩn dừng lại Định luật quang điện I, định luật II III mang tính tham khảo III THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG 1) Giả thuyết lượng tử lượng Planck Theo nhà bác học người Đức, Planck, Lượng lượng mà lần nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định, ký hiệu ε có biểu thức ε = h.f Trong đó: f tần số ánh sáng bị hấp thụ hay phát h số, gọi số Plack có giá trị h = 6,625.10 –34 J.s 2) Sự bất lực thuyết sóng ánh sáng Theo thuyết sóng ánh ánh sáng chùm sóng điện từ Khi đạp vào bề mặt kim loại làm cho e bề mặt kim loại dao động, cường độ chùm sáng lớn e dao động mạnh bật tạo thành dòng quang điện Do chùm sáng có cường độ đủ mạnh gây tượng quang điện (trái với định luật I) động ban đầu cực đại e phụ thuộc cường độ chùm sáng kích thích (trái với định luật III) 3) Thuyết lượng tử ánh sáng Nội dung thuyết lượng tử ánh sáng nhà bác học Anhxtanh nêu lên có nội dung chính: ε ▪ Ánh sáng tạo thành hạt gọi phôtôn, phôtôn gọi lượng tử có lượng xác định ε = h.f, cường độ chùm sáng tỉ lệ với số phôtôn phát giây ▪ Phôtôn bay với tốc độ c = 3.108m/s dọc theo tia sáng ▪ Mỗi lần nguyên tử hay phân tử phát xạ hay hấp thụ ánh sáng chúng phát hay hấp thụ phôtôn ♥ Chú ý: ▪ Những nguyên tử hay phân tử vật chất không hấp thụ hay xạ ánh sáng cách liên tục mà thành phần riêng biệt đứt quãng, phần mang lượng hoàn toàn xác định - Chùm sáng chùm hạt hạt phôtôn mang lượng xác định ▪ Khi ánh sáng truyền đi, lượng tử lượng không bị thay đổi, không phụ thuộc cách nguồn sáng xa hay gần IV GIẢI THÍCH CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN 1) Hệ thức Anhxtanh ▪ Anhxtanh coi chùm sáng chùm hạt, hạt phôtôn mang lượng xác định ε = h.f ▪ Trong tượng quang điện có hấp thụ hoàn toàn phô tôn chiếu tới Mỗi phôtôn bị hấp thụ truyền toàn lượng cho electron Đối với electron bề mặt lượng ε dùng làm hai việc: Word hóa: Trần Văn Hậu – THPT U Minh Thượng (tranvanhauspli25gvkg@gmail.com – 0978.919.804) Trang - - KIT1 - Luyện thi đại học môn lí Đặng Việt Hùng Chương 6: Lượng tử ánh sáng - Cung cấp cho electron công thoát A để thắng lực liên kết tinh thể thoát - Cung cấp cho electron động ban đầu cực electron bay đến Anot mv Theo định luật bảo toàn lượng ta có ε = hf = A + Wđ max = A + max Công thức gọi hệ thức Anhxtanh ♥ Chú ý: Thay công thức tính tần số f = c/λ động theo Uh ta hệ hệ thức Anhxtanh mv mv hc ε = hf = A + Wđ max = A + max = A + eU h ⇔ = A + max = A + eU h λ –34 –31 Các số : h = 6,625.10 J.s, c = 3.10 m/s, m = 9,1.10 kg, e = –1,6.10–19 C 2) Giải thích định luật quang điện a) Giải thích Định luật I Để xảy tượng quang điện, lượng phôtôn phải lớn công thoát A (là lượng để giữ electron lại kim loại) c hc Khi ta có ε ≥ A ⇔ hf ≥ A ⇔ h ≥ A → λ ≤ (1) λ A hc Đặt λ0 = , gọi giới hạn quang điện A Khi (1) viết lại λ ≤ λ0 b) Giải thích Định luật II Cường độ dòng quang điện bão hòa tỉ lệ với số electron quang điện Số electron quang điện tỉ lệ với số phô tôn đến đập vào Catot đơn vị thời gian Số phôton đến đập vào Catot đơn vị thời gian tỉ lệ với cường độ chùm sáng Vậy cường độ dòng quang điện bão hòa tỉ lệ với cường độ chùm sáng c) Giải thích Định luật III mv mv hc Từ hệ thức Anhxtanh ta có hf = A + Wđ max = A + max ⇔ = A + max λ Ta thấy động ban đầu cực đại (Wđmax) phụ thuộc vào λ A, tức bước sóng chùm sáng chiếu vào kim loại chất kim loại làm Catot ♥ Chú ý: hc hc → A= λ0 = ▪ Từ công thức tính giới hạn quang điện , thay vào hệ thức Anhxtanh ta λ0 A mv02max mv 02max hc hc hc mv02max hf = A + ⇔ = A+ ⇔ = + λ λ λ0 ▪ Trong công thức tính toán tích số h.c thường lặp lại nhiều lần bước tính, để thuận tiện ta lưu giá trị số hc = 19,875.10 –26 ▪ Giá trị v0max dao động khoảng từ 105 (m/s) đến 107 (m/s) 5) Lưỡng tính sóng hạt ánh sáng Hiện tượng giao thoa chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng, tượng quang điện chứng tỏ ánh sáng có tính chất hạt Vậy ánh sáng có lưỡng tính sóng hạt IV MỘT SỐ VÍ DỤ ĐIỂN HÌNH Ví dụ Tính lượng phôtôn ứng với ánh sáng có bước sóng λ = 0,768 μm; λ2 = 0,589 μm; λ3 = 0,444 μm Hướng dẫn giải: hc 6,625.10 −34.3.108 ε = = = 25,87.10 −20 ( J ) −6 λ1 0,768.10 hc 6,625.10 −34.3.108 = = 33,74.10 −20 ( J ) Áp dụng công thức tính lượng tử lượng ta có ε = −6 λ , 589 10 hc 6,625.10 −34.3.108 ε = = = 44,76.10 −20 ( J ) λ3 0,444.10 −6 Word hóa: Trần Văn Hậu – THPT U Minh Thượng (tranvanhauspli25gvkg@gmail.com – 0978.919.804) Trang - - KIT1 - Luyện thi đại học môn lí Đặng Việt Hùng Chương 6: Lượng tử ánh sáng Ví dụ Tính bước sóng tần số ánh sáng có lượng phôtôn 2,8.10 –19 (J) Hướng dẫn giải: −19 ε 2,8.10 14 f = h = 6,625.10 −34 = 4,226.10 Hz hc Ta có ε = hf = → −16 λ λ = hc = 19,875.10 = 0,7( µm) ε 2,8.10 −19 Ví dụ Tìm giới hạn quang điện kim loại Biết lượng dùng để tách electron khỏi kim loại dùng làm catốt tế bào quang điện 3,31.10 –19 (J) Hướng dẫn giải: Năng lượng để tách electron khỏi kim loại công thoát A kim loại đó, A = 3,31.10 –19 (J) hc 19,975.10 −26 = = 0,6( µm) Theo công thức tính giới hạn quang điện ta có λ0 = A 3,31.10 −19 Ví dụ Một tế bào quang điện có giới hạn quang điện λ0 = 600 nm chiếu tia sáng đơn sắc có bước sóng λ = 400 nm Tính a) công thoát A kim loại b) vận tốc cực đại electron bứt Hướng dẫn giải: hc hc 19,975.10 −26 = = 3,3125.10 −19 J a) Theo công thức tính giới hạn quang điện λ0 = ⇒ A = −9 A λ0 600.10 b) Theo hệ từ hệ thức Anhxtanh ta có : hc hc mv 02 max = + λ λ0 hc hc 1 1 2 − 2hc − 2.19,875.10 −26 − −9 −9 λ λ0 600.10 λ λ0 = 400.10 → v 02 max = = = 6.10 ( m / s) −31 m m 9,1.10 Vậy v0max = 6.10 (m/s) Ví dụ Công thoát electron khỏi kim loại A = 6,625.10 –19 J, số Plăng h = 6,625.10 –34 J.s, vận tốc ánh sáng chân không c = 3.108 m/s Tính giới hạn quang điện kim loại Đáp số : λ0 = 0,300 μm Ví dụ Chiếu xạ tử ngoại có λ = 0,25 μm vào kim loại có công thoát 3,45 eV Vận tốc ban đầu cực đại êlectron quang điện bao nhiêu? Đáp số : v0max = 7,3.105 m/s Ví dụ Catốt tế bào quang điện làm Cesi có giới hạn quang điện 0,66 μm Chiếu vào catốt ánh sáng tử ngoại có bước sóng 0,33 μm Động ban đầu cực đại quang electron có giá trị bao nhiêu? Đáp số: Wd.max = 3,01.10–19 J Ví dụ Giới hạn quang điện kẽm 0,36 μm, công thoát e kẽm lớn natri 1,4 lần Giới hạn quang điện natri có giá trị ? Đáp số : λ0 = 0,504 μm Ví dụ Chiếu xạ có bước sóng λ1 = 0,405 μm vào catôt tế bào quang điện vận tốc ban đầu cực đại electrôn v1, thay xạ khác có tần số f = 16.1014 Hz vận tốc ban đầu cực đại Word hóa: Trần Văn Hậu – THPT U Minh Thượng (tranvanhauspli25gvkg@gmail.com – 0978.919.804) Trang - - KIT1 - Luyện thi đại học môn lí Đặng Việt Hùng Chương 6: Lượng tử ánh sáng electrôn v2 = 2v1 Công thoát electrôn khỏi catôt Đáp số : A = 3.10–19 J Ví dụ 10 Catốt tế bào quang điện có giới hạn quang điện λ = 322 nm Tính a) công thoát electron b) vận tốc ban đầu cực đại electron bắn từ catốt chiếu vào chùm sáng đơn sắc có bước sóng 250 nm Đáp số: a) A = 3,74.10–3 eV b) v0max = 1,31.106 m/s Ví dụ 11 Một Niken có công thoát eV, chiếu ánh sáng tử ngoại có bước sóng λ = 0,2 μm Xác định vận tốc ban đầu cực đại electron bắn từ catôt Đáp số: v0max = 6,65.106 m/s Ví dụ 12 (TN-2008): Giới hạn quang điện đồng (Cu) λ = 0,30 μm Biết số h = 6,625.10 -34 J.s vận tốc truyền ánh sáng chân không c = 3.10 m/s Công thoát êlectrôn khỏi bề mặt đồng A 6,625.10–19 J B 6,265.10–19 J C 8,526.10–19 J D 8,625.10–19 J Hướng dẫn giải: −34 hc 6,625.10 3.10 = = 6,625.10 −19 J Đáp án A Công thoát: A = λ0 0,3.10 −6 Ví dụ 13 Giới hạn quang điện Ge λ0 = 1,88 μm Tính lượng kích họat (năng lượng cần thiết để giải phóng êlectron liên kết thành êlectron dẫn) Ge? Hướng dẫn giải: −34 hc hc 6,625.10 3.108 = = 1,057.10 −19 J = 0,66eV Từ công thức λ0 = ⇒ A = A λ0 1,88.10 −6 Ví dụ 14 Một kim loại có công thoát 2,5eV Tính giới hạn quang điện kim loại : A 0,4969 μm B 0,649 μm C 0,325 μm D 0,229 μm Hướng dẫn giải: −34 hc 6,625.10 3.108 = = 4,96875.10 −7 m = 0,4969 µm Đáp án A Giới hạn quang điện λ0 = −19 A 2.5.1,6.10 Ví dụ 15 Catốt tế bào quang điện có công thoát 3,5eV a) Tìm tần số giới hạn giới hạn quang điện kim loại b) Khi chiếu vào catốt xạ có bước sóng 250 nm - Tìm hiệu điện A K để dòng quang điện - Tìm động ban đầu cực đại êlectron quang điện - Tìm vận tốc êlectron quang điện bật khỏi K HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGOÀI, THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG Câu Hiện tượng bứt electron khỏi kim loại, chiếu ánh sáng kích thích có bước sóng thích hợp lên kim loại gọi A tượng xạ B tượng phóng xạ C tượng quang dẫn D tượng quang điện Câu Hiện tượng quang điện tượng electron bứt khỏi bề mặt tâm kim loại Word hóa: Trần Văn Hậu – THPT U Minh Thượng (tranvanhauspli25gvkg@gmail.com – 0978.919.804) Trang - - KIT1 - Luyện thi đại học môn lí Đặng Việt Hùng Chương 6: Lượng tử ánh sáng A có ánh sáng thích hợp chiếu vào B kim loại bị nung nóng C kim loại bị nhiễm điện tiếp xúc với vật nhiễm điện khác D kim loại đặt điện trường Câu Nếu chiếu chùm tia hồng ngoại vào kẽm tích điện âm, A kẽm dần điện tích dương B kẽm dần điện tích âm C kẽm trở nên trung hoà điện D điện tích âm kẽm không đổi Câu Giới hạn quang điện kim loại A bước sóng ánh sáng kích thích chiếu vào kim loại B công thoát electron bề mặt kim loại C bước sóng giới hạn ánh sáng kích thích để gây tượng quang điện kim loại D hiệu điện hãm Câu Giới hạn quang điện kim loại A bước sóng dài xạ chiếu vào kim loại để gây tượng quang điện B bước sóng ngắn xạ chiếu vào kim loại để gây tượng quang điện C công nhỏ dùng để bứt electron khỏi kim loại D công lớn dùng để bứt electron khỏi kim loại Câu Giới hạn quang điện tuỳ thuộc vào A chất kim loại B điện áp anôt cà catôt tế bào quang điện C bước sóng anh sáng chiếu vào catôt D điện trường anôt catôt Câu Để gây hiệu ứng quang điện, xạ dọi vào kim loại thoả mãn điều kiện A tần số lớn giới hạn quang điện B tần số nhỏ giới hạn quang điện C bước sóng nhỏ giới hạn quang điện D bước sóng lớn giới hạn quang điện Câu Khi chiếu sóng điện từ xuống bề mặt kim loại, tượng quang điện xảy A sóng điện từ có nhiệt độ đủ cao B sóng điện từ có bước sóng thích hợp C sóng điện từ có cường độ đủ lớn D sóng điện từ phải ánh sáng nhìn thấy Câu Trong trường hợp xảy tượng quang điện? Ánh sáng Mặt Trời chiếu vào A mặt nước biển B C mái ngói D kim loại không sơn Câu 10 Giới hạn quang điện kim loại bạc, đồng, kẽm, nhôm nằm vùng A ánh sáng tử ngoại B ánh sáng nhìn thấy C ánh sáng hồng ngoại D ba vùng ánh sáng nêu Câu 11 Giới hạn quang điện kim loại kiềm canxi, natri, kali, xesi nằm vùng A ánh sáng tử ngoại B ánh sáng nhìn thấy C ánh sáng hồng ngoại D ba vùng ánh sáng nêu Câu 12 Chiếu ánh sáng có bước sóng 0,5 μm vào bốn nhỏ có phủ canxi, natri, kali xesi Hiện tượng quang điện xảy A B hai C ba D bốn Câu 13 Chiếu chùm ánh sáng đơn sắc vào kẽm Hiện tượng quang điện không xảy ánh sáng có bước sóng A 0,1 μm B 0,2 μm C 0,3 μm D 0,4 μm Câu 14 Lần lượt chiếu hai xạ có bước sóng λ1 = 0,75 μm λ2 = 0,25 μm vào kẽm có giới hạn quang điện λ0 = 0,35 μm Bức xạ gây tượng quang điện? A Cả hai xạ B Chỉ có xạ λ2 C Chỉ có xạ λ1 D Không có xạ xạ Câu 15 Electron quang điện bị bứt khỏi bề mặt kim loại bị chiếu ánh sáng A cường độ chùm sáng lớn B bước sóng ánh sáng lớn C tần số ánh sáng nhỏ D bước sóng nhỏ hay giới hạn xác định Câu 16 Với xạ có bước sóng thích hợp cường độ dòng quang điện bão hoà Word hóa: Trần Văn Hậu – THPT U Minh Thượng (tranvanhauspli25gvkg@gmail.com – 0978.919.804) Trang - - KIT1 - Luyện thi đại học môn lí Đặng Việt Hùng Chương 6: Lượng tử ánh sáng A triệt tiêu, cường độ chùm sáng kích thích nhỏ giá trị giới hạn B tỉ lệ với bình phương cường độ chùm sáng C tỉ lệ với bậc hai cường độ chùm sáng D tỉ lệ với cường độ chùm sáng Câu 17 Điều sai, nói kết rút từ thí nghiệm với tế bào quang điện? A Hiệu điện anốt catốt tế bào quang điện có giá trị âm dòng quang điện triệt tiêu B Dòng quang điện tồn hiệu điện anốt catôt tế bào quang điện không C Cường độ dòng quang điện bão hoà không phụ thuộc vào cường độ chùm sáng kích thích D Giá trị hiệu điện hãm phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng kích thích Câu 18 Phát biểu sau sai nói động ban đầu cực đại êlectron quang điện A Động ban đầu cực đại electron quang điện không phụ thuộc vào cường độ chùm sáng kích thích B Động ban đầu cực đại electron quang điện phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng kích thích C Động ban đầu cực đại electron quang điện không phụ thuộc vào chất kim loại làm catôt D Động ban đầu cực đại electron quang điện phụ thuộc vào chất kim loại làm catôt Câu 19 Phát biểu sau đúng? A Hiện tượng quang điện tượng electron bị bứt khỏi kim loại chiếu vào kim loại ánh sáng thích hợp B Hiện tượng quang điện tượng electron bị bứt khỏi kim loại bị nung nóng C Hiện tượng quang điện tượng electron bị bứt khỏi kim loại đặt kim loại vào điện trường mạnh D Hiện tượng quang điện tượng electron bị bứt khỏi kim loại nhúng kim loại vào dung dịch Câu 20 Dòng quang điện đạt đến giá trị bão hòa A tất electron bật từ catôt catôt chiếu sáng anôt B tất electron bật từ catôt catôt chiếu sáng quay trở catôt C có cân số electron bật từ catôt số electron bị hút quay trở lại catôt D số electron catôt không đổi theo thời gian Câu 21 Theo giả thuyết lượng tử Planck lượng tử lượng lượng A electron B nguyên tử C phân tử D phôtôn Câu 22 Theo thuyết phôtôn Anh-xtanh, lượng A phôtôn B phôtôn lượng tử lượng C giảm dần phôtôn xa dần nguồn sáng D phôton không phụ thuộc vào bước sóng Câu 23 Phát biểu mào sau sai nói thuyết lượng tử ánh sáng ? A Những nguyên tử hay phân tử vật chất không hấp thụ hay xạ ánh sáng cách liên tục mà thành phần riêng biệt, đứt quãng B Chùm sáng dòng hạt, hạt phôtôn C Năng lượng phôtôn ánh sáng nhau, không phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng D Khi ánh sáng truyền đi, lượng tử ánh sáng không bị thay đổi, không phụ thuộc khoảng cách tới nguồn sáng Câu 24 Trong công thức nêu đây, công thức công thức Anh-xtanh mv mv mv mv A hf = A + max B hf = A + max C hf = A − max D hf = A + max 2 Câu 25 Theo quy ước thông thường, công thức sau cho trường hợp dòng quang điện triệt tiêu? mv mv mv 2 A eU h = A + max B eU h = A + max C eU h = max D eU h = mv0 max 2 Câu 26 Áp dụng định luật bảo toàn lượng cho tượng quang điện sở để thiết lập định luật tượng này? Word hóa: Trần Văn Hậu – THPT U Minh Thượng (tranvanhauspli25gvkg@gmail.com – 0978.919.804) Trang - - KIT1 - Luyện thi đại học môn lí Đặng Việt Hùng Chương 6: Lượng tử ánh sáng A định luật I B Định luật II C định luật III D Không định luật Câu 27 Catốt tế bào quang điện làm kim loại có giới hạn quang điện λ0 = 0,5 μm Muốn có dòng quang điện mạch ánh sáng kích thích phải có tần số A f = 2.1014 Hz B f = 4,5.1014 Hz C f = 5.1014 Hz D f = 6.1014 Hz Câu 28 Chiếu chùm sáng đơn sắc vào kẽm có giới hạn quang điện λ0 = 0,36 μm Hiện tượng quang điện ánh sáng có bước sóng A λ = 0,1 μm B λ = 0,2 μm C λ = 0,6 μm D λ = 0,3 μm Câu 29 Biết công cần thiết để electron khỏi tế bào quang điện A = 4,14 eV Hỏi giới hạn quang điện tế bào? A λ0 = 0,3 μm B λ0 = 0,4 μm C λ0 = 0,5 μm D λ0 = 0,6 μm Câu 30 Công thoát electron kim loại A = eV Giới hạn quang điện kim loại A 0,28 μm B 0,31 μm C 0,35 μm D 0,25 μm Câu 31 Công thoát electron kim loại A 0, giới hạn quang điện λ0 Khi chiếu vào bề mặt kim loại chùm xạ có bước sóng λ = 0,5λ0 động ban đầu cưc đại electron quang điện A A0 B 2A0 C 0,75A0 D 0,5A0 Câu 32 Năng lượng phôtôn xác định theo biểu thức A ε = hλ B ε = hc/λ C ε = cλ/h D ε = hλ/c Câu 33 Một tia X mềm có bước sóng 125 pm Năng lượng phôtôn tương ứng có giá trị sau đây? A 104 eV B 103 eV C 102 eV D 2.104 eV Câu 34 Giới hạn quang điện chì sunfua 0,46 eV Để quang trở chì sunfua hoạt động được, phải dùng xạ có bước sóng nhỏ giá trị sau đây? A 2,7 μm B 0,27 μm C 1,35 μm D 5,4 μm Câu 35 Cường độ dòng quang điện bão hoà A tỉ lệ nghịch với cường độ chùm ánh sáng lích thích B tỉ lệ thuận với cường độ chùm ánh sáng lích thích C không phụ thuộc vào cường độ chùm ánh sáng lích thích D tỉ lệ thuận với bình phương cường độ chùm ánh sáng kích thích Câu 36 Điều sau sai nói đến kết rút từ thí nghiệm với tế bào quang điện ? A Cường độ dòng quang điện bão hòa không phụ thuộc vào cường độ chùm ánh sáng kích thích B Giá trị hiệu điện hãm phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng kích thích C Dòng quang điện tồn hiệu điện anốt catốt không D Hiệu điện anốt catốt có giá trị âm dòng quang điện triệt tiêu Câu 37 Chọn phát biểu sai ? A Hiện tượng quang điện xảy bước sóng λ ánh sáng kích thích nhỏ giới hạn quang điện B Cường độ dòng quang điện bảo hoà tỉ lệ thuận với cường độ chùm ánh sáng kích thích C Cường độ chùm ánh sáng mạnh vận tốc ban đầu cực đại êlectron lớn D Hiện tượng quang điện tượng êlectron bị khỏi bề mặt kim loại có ánh sáng thích hợp chiếu vào Câu 38 Phát biểu lưỡng tính sóng hạt sai ? A Hiệu tượng giao thoa ánh sáng thể tính chất sóng B Hiện tượng quang điện ánh sáng thể tính chất hạt C Sóng điện từ có bước sóng ngắn thể rõ tính chất sóng D Các sóng điện từ có bước sóng dài tính chất sóng thể rõ tính chất hạt Câu 39 Chọn câu ? A Khi tăng cường độ chùm ánh sáng kích thích kên hai lần cường độ dòng quang điện tăng lên hai lần B Khi tăng bước sóng chùm ánh sáng kích thích lên hai lần cường độ dòng quang điện tăng lên hai lần C Khi giảm bước sóng chùm ánh sáng kích thích xuống hai lần cường độ dòng quang điện tăng lên hai lần D Khi ánh sáng kích thích gây tượng quang điện Nếu giảm bước sóng chùm xạ động ban đầu cực đại êlectron quang điện tăng lên Word hóa: Trần Văn Hậu – THPT U Minh Thượng (tranvanhauspli25gvkg@gmail.com – 0978.919.804) Trang - - KIT1 - Luyện thi đại học môn lí Đặng Việt Hùng Chương 6: Lượng tử ánh sáng Câu 40 Theo quan điểm thuyết lượng tử phát biểu sau không đúng? A Chùm ánh sáng dòng hạt, hạt phôtôn mang lượng B Cường độ chùm sáng tỉ lệ thuận với số phôtôn chùm C Khi ánh sáng truyền phôtôn ánh sáng không đổi, không phụ thuộc khoảng cách đến nguồn sáng D Các phôtôn có lượng chúng lan truyền với vận tốc Câu 41 Phát biểu sau không đúng? A Động ban đầu cực đại êlectron quang điện không phụ thuộc vào cường độ chùm ánh sáng kích thích B Động ban đầu cực đại êlectron quang điện phụ thuộc vào chất kim loại dùng làm catôt C Động ban đầu cực đại êlectron quang điện không phụ thuộc vào bước sóng chùm ánh sáng kích thích D Động ban đầu cực đại êlectron quang điện phụ thuộc vào bước sóng chùm ánh sáng kích thích Câu 42 Chọn câu ? A Hiện tượng giao thoa dễ quan sát ánh sáng có bước sóng ngắn B Hiện tượng quang điện chứng tỏ tính chất sóng ánh sáng C Những sóng điện từ có tần số lớn tính chất sóng thể rõ D Sóng điện từ có bước sóng lớn lượng phôtôn nhỏ Câu 43 Trong ánh sáng đơn sắc sau Ánh sáng có khả gây tượng quang điện mạnh nhất? A Ánh sáng tím B Ánh sáng lam C Ánh sáng đỏ D Ánh sáng lục Câu 44 Chọn câu phát biểu ? A Hiện tượng giao thoa dễ quan sát ánh sáng có bước sóng ngắn B Hiện tượng quang điện chứng tỏ tính chất hạt ánh ánh sáng C Những sóng điện từ có tần số lớn tính chất sóng thể rõ D Sóng điện từ có bước sóng lớn lượng phô tôn lớn Câu 45 Electron quang điện có động ban đầu cực đại A phôtôn ánh sáng tới có lượng lớn B công thoát electron có lượng nhỏ C lượng mà electron thu lớn D lượng mà electron bị nhỏ Câu 46 Người ta không thấy có electron bật khỏi mặt kim loại chiếu chùm sáng đơn sắc bước sóng vào Đó A chùm sáng có cường độ nhỏ B kim loại hấp thụ ánh sáng C công thoát e nhỏ so với lượng phôtôn D bước sóng xạ lớn giới hạn quang điện Câu 47 Khi nói phôtôn, phát biểu sai? A Mỗi phôtôn có lượng xác định B Phôtôn chuyển động với tốc độ lớn không khí C Tốc độ phôtôn chân không không đổi D Động lượng phôtôn không Câu 48 Một kẽm tích điện âm chiếu vào chùm tia hồng ngoại có tượng xảy ? A Tấm kẽm điện tích âm B Tấm kẽm bớt electron C Tấm kẽm bớt điện tích dương D Không có tượng xảy Câu 49 Kim loại Kali có giới hạn quang điện 0,55 μm Hiện tượng quang điện không xảy chiếu vào kim loại xạ nằm vùng A ánh sáng màu tím B ánh sáng màu lam C hồng ngoại D tử ngoại Câu 50 Khi tượng quang điện xẩy A dòng quang điện không hiệu điện Anot Catot không B động ban đầu electron quang điện lớn cường độ chùm sáng lớn C bước sóng ánh sáng kích thích nhỏ giới hạn quang điện D dòng quang điện bão hòa tỉ lệ thuận với hiệu điện Anot Catot Câu 51 Ánh sáng đỏ ánh sáng vàng có bước sóng λđ = 0,768 μm λv = 0,589 μm.Năng Word hóa: Trần Văn Hậu – THPT U Minh Thượng (tranvanhauspli25gvkg@gmail.com – 0978.919.804) Trang - - KIT1 - Luyện thi đại học môn lí Đặng Việt Hùng Chương 6: Lượng tử ánh sáng lượng photon tương ứng hai ánh sáng A εđ = 2,588.10–19 J; εv = 3,374.10–19 J B εđ = 1,986.10–19 J; εv = 2,318.10–19 J C εđ = 2,001.10–19 J; εv = 2,918.10–19 J D εđ = 2,855.10–19 J; εv = 3,374.10–19 J -34 Câu 52 Cho h = 6,625.10 Js, c = 3.10 m/s Tính lượng phôtôn có bước sóng 500 nm? A 4.10-16 J B 3,9.10-17 J C 2,5eV D 24,8 eV -34 Câu 53 Một kim loại có giới hạn quang điện 0,3 μm Biết h = 6,625.10 Js ; c = 3.10 m/s Công thoát êlectron khỏi kim loại –19 -25 A 6,625.10 J B 6,625.10 J C 6,625.10-49J D 5,9625.10-32J Câu 54 Biết công cần thiết để bứt electrôn khỏi tế bào quang điện A = 4,14eV Giới hạn quang điện tế bào là: A λ0 = 0,3μm B λ0 = 0,4μm C λ0 = 0,5μm D λ0 = 0,6μm Câu 55 Công thoát electrôn kim loại 2,36eV Cho h = 6,625.10 -34 Js ; c = 3.108m/s ;1eV = 1,6.10 –19J Giới hạn quang điện kim loại : A 0,53 μm B 8,42 10– 26 m C 2,93 μm D 1,24 μm Câu 56 Trong tượng quang điện, biết công thoát electrôn quang điện kim loại A = eV Cho h = 6,625.10-34 Js , c = 3.108 m/s Bước sóng giới hạn kim loại có giá trị sau ? A 0,621μm B 0,525 μm C 0,675 μm D 0,585 μm -6 Câu 57 Một xạ điện từ có bước sóng λ = 0,2.10 m Tính lượng tử (năng lượng phôtôn) xạ A ε = 99,375.10-20 J B ε = 99,375.10–19 J C ε = 9,9375.10-20 J D ε = 9,9375.10–19 J –19 Câu 58 Năng lượng phôtôn 2,8.10 J Cho số Planck h = 6,625.10 -34J.s ; vận tốc ánh sáng chân không c = 3.108 m/s Bước sóng ánh sáng A 0,45 μm B 0,58 μm C 0,66 μm D 0,71 μm Câu 59 Một kim loại làm catốt tế bào quang điện có công thoát A = 3,5 eV Chiếu vào catôt xạ có bước sóng sau gây tượng quang điện Cho h = 6,625.10 -34Js ; c = 3.108m/s A λ = 3,35 μm B λ = 0,355.10- m C λ = 35,5 μm D λ = 0,355 μm Câu 60 Kim loại làm catốt tế bào quang điện có công thoát A = 3,45eV Khi chiếu vào xạ điện từ có λ1= 0,25 µm, λ2= 0,4 µm, λ3= 0,56 µm, λ4= 0,2 µm xạ xảy tượng quang điện A λ3, λ2 B λ1, λ4 C λ1, λ2, λ4 D xạ ĐÁP ÁN TRẮC NGHIỆM 01 D 02 A 03 D 04 C 05 A 06 A 07 C 08 B 09 D 10 A 11 B 12 C 13 D 14 B 15 D 16 D 17 C 18 C 19 A 20 A 21 D 22 B 23 C 24 A 25 C 26 C 27 D 28 C 29 A 30 B 31 A 32 A 33 B 34 A 35 B 36 A 37 C 38 C 39 D 40 D 41 C 42 D 43 A 44 B 45 D 46 D 47 D 48 D 49 C 50 C 51 A 52 C 53 A 54 A 55 A 56 A 57 A 58 D 59 B 60 B CÁC DẠNG BÀI TẬP VỀ LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG – PHẦN DẠNG TÍNH TOÁN CÁC ĐẠI LƯỢNG LIÊN QUAN TRONG HỆ THỨC ANHXTANH Cách giải: mv02max mv02max hc hc hc mv02max ⇔ = A+ ⇔ = + Hệ thức Anhxtanh: hf = A + λ λ λ0 hc ▪ Tính λ0: Có thể tính từ hệ thức Anhxtanh công thức λ0 = A mv eU h mv02max ▪ Tính v0max: Có thể tính từ hệ thức tính theo phương trình = eU h → vo max = m 2 mv0 max mv0 max = eU h → U h = ▪ Tính |Uh|: Tính theo phương trình 2e ♥ Chú ý: UAK = –Uh cường độ dòng quang điện triệt tiêu (I = 0) Word hóa: Trần Văn Hậu – THPT U Minh Thượng (tranvanhauspli25gvkg@gmail.com – 0978.919.804) Trang - 10 - KIT1 - Luyện thi đại học môn lí Đặng Việt Hùng 21 D 31 B 41 C 22 D 32 C 42 B 23 D 33 C 43 D 24 C 34 C 44 B 25 D 35 A 45 C Chương 6: Lượng tử ánh sáng 26 B 36 D 27 D 37.B 28 C 38 B 29 C 39 B 30 B 40 C MẪU NGUYÊN TỬ BORH – PHẦN (TÀI LIỆU BÀI GIẢNG) I MẪU NGUYÊN TỬ BORH 1) Mẫu hành tinh nguyển tử Rotherpho ▪ Ở tâm nguyên tử có hạt nhân mang điện tích dương ▪ Xung quanh hạt nhân có êlectron chuyển động quỹ đạo tròn elip ▪ Khối lượng nguyên tử tập trung hạt nhân ▪ Qhn = Σ qe → nguyên tử trung hoà điện → không giải thích tính bền vững nguyên tử tạo thành quang phổ vạch nguyên tử 2) Các tiên đề Borh Mẫu nguyên tử Borh bao gồm mô hình hành tinh nguyên tử hai tiên đề Borh a) Tiên đề trạng thái dừng ▪ Nguyên tử tồn trạng thái có lượng xác định gọi trạng thái dừng Trong trạng thái dừng nguyên tử không xạ lượng + Trạng thái bản: trạng thái dừng có mức lượng thấp nguyên tử, bình thường nguyển tử trạng thái + Trạng thái kích thích: nguyên tử nhận hấp thụ lượng chuyển lên trạng thái dừng có mức lượng lớn gọi trạng thái kích thích, nhiên sau thời gian ngắn nguyển tử chuyển trạng thái dừng có lượng thấp cuối trạng thái + Trong trạng thái dừng nguyên tử, electrôn chuyển động quanh hạt nhân theo quĩ đạo co bán kính hoàn toàn xác định gọi quĩ đạo dừng Đối với nguyên tử Hiđrô bán kính quỹ đạo thứ n thỏa mãn rn = n2r0 với r0 = 5,3.10–11 m gọi bán kính Borh b) Tiên đề hấp thụ xạ lượng nguyên tử ▪ Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có mức lượng cao Em sang trạng thái dừng có mức lượng thấp En (Em > En) nguyên tử phát phôtôn có lượng ε = hf = E m – En, với f tần số ánh sáng phát ▪ Ngược lại, nguyên tử trạng thái dừng có dừng có mức lượng thấp E n mà hấp thụ phôtôn có lượng ε = hf = E m – En, với f tần số ánh sáng, chuyển lên trạng thái dừng Em có mức lượng lượng cao II SỰ TẠO THÀNH QUANG PHỔ VẠCH CỦA NGUYỂN TỬ HIDRO ▪ Ở trạng thái bình thường, nguyên tử Hiđro có mức lượng thấp nhất, e chuyển động quĩ đạo K Khi nguyên tử nhận lượng kích thích nguyên tử chuyển lên trạng thái có lượng lớn hơn, tương ứng với e chuyển động lên quĩ đạo có bán kính lớn L, M, N, O, P…Sau khoảng thời gian ngắn e chuyển động quĩ đạo phát phôtôn có lượng hf = E cao – Ethấp ▪ Mỗi phô tôn tần số f ứng với ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = c/f Mỗi ánh sáng đơn sắc cho vạch quang phổ ứng với vạch màu xác định Vì quang phổ Hiđrô quang phổ vạch Hình Sơ đồ mức lượng nguyên tử Hidrô ▪ Khi e chuyển từ quĩ đạo bên quỹ đạo K phát xạ tạo thành vạch hc = E − E1 , (với n = 2) dãy Lyman Các bước sóng thuộc dãy Lyman có bước sóng thỏa mãn λ L1 Word hóa: Trần Văn Hậu – THPT U Minh Thượng (tranvanhauspli25gvkg@gmail.com – 0978.919.804) Trang - 35 - KIT1 - Luyện thi đại học môn lí Đặng Việt Hùng Chương 6: Lượng tử ánh sáng hc hc hc hc hc = E − E1 ; = E3 − E1 ; = E − E1 ; = E5 − E1 ; = E6 − E1 λ21 λ31 λ41 λ51 λ61 ▪ Khi e chuyển từ quĩ đạo bên quỹ đạo L phát xạ tạo thành vạch hc = E n − E , (với n ≥ 3) dãy Banme Các bước sóng thuộc dãy Banme có bước sóng thỏa mãn λB Trong dãy Banme có bốn xạ vùng ánh sáng nhìn thấy là: đỏ (vạch H α), lam (vạch H β ), chàm Từ ta có: vạch H γ ), tím (vạch H δ ) có bước sóng thỏa mãn hc hc hc hc hc hc hc hc = = E3 − E ; = = E4 − E2 ; = = E5 − E ; = = E6 − E λα λ32 λβ λ42 λγ λ52 λδ λ62 ▪ Khi e chuyển từ quĩ đạo bên quỹ đạo M phát xạ tạo thành vạch hc = E n − E3 , (với n ≥ 4) dãy Pasen Các bước sóng thuộc dãy Pasen có bước sóng thỏa mãn λP hc hc hc = E − E3 ; = E − E3 ; = E6 − E3 Từ ta λ43 λ53 λ63 *Chú ý: ▪ Các xạ thuộc dãy Lyman có bước sóng nằm hoàn toàn vùng ánh sáng tử ngoại thang sóng điện từ (λ < 0,38 μm) ▪ Các xạ thuộc dãy Banme có bước sóng nằm vùng ánh sáng nhìn thấy, lại bước sóng nằm vùng ánh sáng tử ngoại - Các xạ thuộc dãy Pasen có bước sóng nằm hoàn toàn vùng ánh sáng hồng ngoại thang sóng điện từ (λ > 0,76 μm) ▪ Bước sóng dài dãy Lyman, Banme, Pasen λ21, λ32, λ43 1 1 = + =− ▪ Mối liên hệ bước sóng tần số vạch quang phổ , với λ13 λ12 λ23 λab λba (như phép cộng véctơ) ▪ Trạng thái electron chuyển động quỹ đạo K gọi trạng thái bản, trạng thái L, M gọi trạng thái kích thích thứ nhất, thứ hai ▪ Khi electron chuyển từ quỹ đạo thứ n quỹ đạo K số xạ (hay số photon) tối đa mà phát n(n − 1) cho N = Ví dụ từ quỹ đạo L có n = phát tối đa photon, quỹ đạo N có n = phát tối đa 10 photon 13,6 ▪ Mức lượng nguyên tử trạng thái cho E n = − eV từ ta tính n mức lượng ứng với trạng thái dừng 13,6 = −3,4 (eV) Ví dụ trạng thái L có n = có mức lượng E L = E = − ▪ Năng lượng ion hóa nguyên tử Hidro lượng cần thiết cung cấp để nguyên tử chuyển trạng thái dừng từ trạng thái lên trạng thái dừng xa vô cùng, có giá trị 13,6 eV III MỘT SỐ VÍ DỤ ĐIỂN HÌNH Ví dụ Bước sóng vạch thứ dãy Lyman quang phổ hiđrô λ L1 = 0,122 μm, vạch đỏ dãy Banme λα = 0,656 μm Hãy tính bước sóng vạch thứ hai dãy Lyman Hướng dẫn giải: Vạch dãy Lyman có bước sóng λ21, theo giải thiết ta có λ21 = 0,122 μm Vạch đỏ dãy Bamne có bước sóng λ32, theo giải thiết ta có λα = λ32 = 0,656 μm hc λ = E − E1 hc hc hc hc hc hc 21 → + = ( E − E1 ) + ( E3 − E ) = E3 − E1 = → + = Mặt khác hc λ λ λ λ λ λ31 21 32 31 21 32 = E3 − E λ32 Word hóa: Trần Văn Hậu – THPT U Minh Thượng (tranvanhauspli25gvkg@gmail.com – 0978.919.804) Trang - 36 - KIT1 - Luyện thi đại học môn lí Đặng Việt Hùng Chương 6: Lượng tử ánh sáng λ λ 1 0,122.0,656 = + → λ31 = 21 32 = = 0,103( µm) λ31 λ32 λ21 λ21 + λ32 0,122 + 0,656 Vậy xạ thứ hai dãy Lyman có bước sóng λ31 = 0,103 μm Nhận xét: Từ công thức tính nhanh tổng hợp véc tơ (3.1 = 3.2 + 2.1) ta kết quả: λ λ 1 0,122.0,656 = + → λ31 = 21 32 = = 0,103( µm) λ31 λ32 λ21 λ21 + λ32 0,122 + 0,656 Ví dụ Biết bước sóng bốn vạch dãy Banme λ α = 0,6563 (μm), λβ = 0,4861 (μm), λγ = 0,4340 (μm), λδ = 0,4120 (μm) Hãy tính bước sóng ba vạch dãy Pasen vùng hồng ngoại Hướng dẫn giải: Từ giả thiết ta λ32 = 0,6563 (μm); λ42 = 0,4861 (μm); λ52 = 0,4340 (μm); λ62 = 0,4120 (μm) Áp dụng công thức tính nhanh nêu, dựa bươc sóng cho trước ta tính bước sóng vạch dãy Pasen (λ43, λ53, λ63) sau: λ λ 1 1 0,6563.0,4861 = + = − → λ43 = 32 42 = = 1,8744( µm) λ43 λ42 λ23 λ42 λ32 λ32 − λ42 0,6563 − 0,4861 λ λ 1 1 0,6563.0,4340 = + = − → λ53 = 32 52 = = 1,2813( µm) λ53 λ52 λ23 λ52 λ32 λ32 − λ52 0,6563 − 0,4340 λ λ 1 1 0,6563.0,4120 = + = − → λ63 = 32 62 = = 1,1068( µm) λ63 λ62 λ23 λ62 λ32 λ32 − λ62 0,6563 − 0,4120 Vậy ba xạ dãy Pasen λ43 = 1,8744 (μm), λ53 = 1,2812 (μm), λ63 = 1,1068 (μm) Ví dụ Ba vạch quang phổ dãy Lyman nguyên tử hiđrô có bước sóng λ = 1216 Ǻ, λ2 =1016 Ǻ, λ3 = 973 Ǻ Khi nguyên tử hiđrô bị kích thích cho electron chuyển lên quỹ đạo N nguyên tử phát vạch dãy Banme? Tính bước sóng λ vạch Hướng dẫn giải: Ba xạ dãy Lyman có bước sóng λ 21 = 1216 Ǻ, λ31 =1016 Ǻ, λ41 = 973 Ǻ Khi electron chuyển lên quỹ đạo N (ứng với n = 4) chuyển quỹ đạo L (ứng với dãy Bamme có n = 2) phát xạ dãy Banme λ32 λ42 o λ21 λ31 1 1 1216.1016 = + = − → λ = = = 6177 A 32 λ λ21 − λ31 1216 − 1016 32 λ31 λ12 λ31 λ21 Ta có o = + = − → λ = λ21.λ41 = 1216.973 = 4869 A 42 λ42 λ41 λ12 λ41 λ21 λ21 − λ41 1216 − 973 Ví dụ 4: (ĐH – 2010) Theo tiên đề Bo, êlectron nguyên tử hiđrô chuyển từ quỹ đạo L sang quỹ đạo K nguyên tử phát phôtôn có bước sóng λ21, êlectron chuyển từ quỹ đạo M sang quỹ đạo L nguyên tử phát phôtôn có bước sóng λ32 êlectron chuyển từ quỹ đạo M sang quỹ đạo K nguyên tử phát phôtôn có bước sóng λ31 Tìm biểu thức xác định λ31 theo λ21 λ32 Ví dụ 5: (ĐH – 2011) Khi êlectron quỹ đạo dừng thứ n lượng nguyên tử hiđrô xác định công thức 13,6 E= =− − (eV) (với n = 1, 2, 3, ) Khi êlectron nguyên tử hiđrô chuyển từ quỹ đạo dừng n = n quỹ đạo dừng n = nguyên tử phát phôtôn có bước sóng λ1 Khi êlectron chuyển từ quỹ đạo dừng n = quỹ đạo dừng n = nguyên tử phát phôtôn có bước sóng λ2 Tìm mối liên hệ hai bước sóng λ1 λ2 ? Từ ta tìm Word hóa: Trần Văn Hậu – THPT U Minh Thượng (tranvanhauspli25gvkg@gmail.com – 0978.919.804) Trang - 37 - KIT1 - Luyện thi đại học môn lí Đặng Việt Hùng Chương 6: Lượng tử ánh sáng Ví dụ Bước sóng vạch quang phổ thứ dãy Lyman quang phổ hiđrô λ1 = 0,122 μm, bước sóng hai vạch Hα, H β λα = 0,656 (μm), λβ = 0,486 (μm) Hãy tính bước sóng hai vạch dãy Lyman vạch dãy Pasen Ví dụ Trong quang phổ hiđrô, bước sóng vạch quang phổ sau: vạch thứ dãy Lyman λ21 = 0,121568 (μm), vạch Hα dãy Banme λ32 = 0,656279 (μm), ba vạch dãy Pasen λ43 = 1,8751 (μm) ; λ53 = 1,2818 (μm) ; λ63 = 1,0938 (μm) a) Tính bước sóng hai vạch quang phổ thứ hai thứ ba dãy Lyman b) Tính bước sóng ba vạch Hα, H β , H δ dãy Banme Ví dụ Bước sóng vạch phổ thứ dãy Lyman quang phổ hyđrô λ0 = 0,122 (μm) Bước sóng ba vạch phổ Hα, H β , H γ dãy Banme λ1 = 0,656 (μm), λ2 = 0,486 (μm); λ3 = 0,434 (μm) a) Tính tần số bốn xạ kể b) Tính bước sóng hai vạch dãy Lyman hai vạch dãy Pasen Ví dụ Bước sóng vạch phổ thứ dãy Lyman quang phổ nguyên tử hiđrô λ0 = 0,122 (μm) Bước sóng vạch Hα, H β , H γ là: λ1= 0,656 (μm), λ2 = 0,486 (μm), λ3 = 0,434 (μm) a) Tính tần số dao động xạ b) Tính bước sóng vạch khác dãy Lyman hai vạch dãy Pasen Bài 19: Trong nguyên tử hidro e nhảy từ quỹ đạo N L phát xạ λ1, từ quỹ đạo O M phát λ2 Tìm tỷ số λ1/ λ2 hc = E4 − E2 (1) HD Giải: Khi e nhảy từ N L tức quỹ đạo quỹ đạo 2, lượng : λ1 hc = E5 − E3 Khi e nhảy từ O M tức quỹ đạo quỹ đạo 3,năng lượng là: (2) λ2 λ1 256 13,6 = Mà: E n = − eV (3) Lấy (2) chia (1) (3) vào ta có : 675λ1=256λ2=> λ2 675 n Word hóa: Trần Văn Hậu – THPT U Minh Thượng (tranvanhauspli25gvkg@gmail.com – 0978.919.804) Trang - 38 - KIT1 - Luyện thi đại học môn lí Đặng Việt Hùng Chương 6: Lượng tử ánh sáng Bài 20: Năng lượng ion hóa nguyên tử Hyđrô 13,6eV Bước sóng ngắn mà nguyên tử : A 0,122µm B 0,0911µm C 0,0656µm D 0,5672µm hc 13,6(eV ) 13,6(eV ) 13,6(eV ) = E∞ − E1 = − (− ) = − (− ) = 13,6eV HD Giải: λ∞1 12 1 hc ⇒ λ∞1 = 9,11648.10 −8 m = 0,091165µm Chọn B 13,6.e Bài 21: Biết bước sóng với vạch dãy Laiman là: λ21 = 0,122μm vạch cuối dãy banme λ∞ = 0, 365μm Tìm lượng ion hóa nguyên tử hidro hc = EL − EK HD Giải: Với vạch dãy laiman ta có: (1) λ21 hc = E∞ − E L (2) Với vạch cuối dãy banme ta có: λ∞2 E = E∞ − E K Năng lượng ion hóa nguyên tử hidro: hc hc + Từ (1) (2) ta có E = Thay số đổi đơn vị ta có kết E = 13,6eV λ21 λ∞ Bài Bước sóng vạch quang phổ dãy Laiman λ0 = 122 nm, hai vạch Hα H β dãy Banme λ1 = 656nm λ2 = 486 nm Hãy tính bước sóng vạch quang phổ thứ hai dãy Laiman vạch dãy Pasen λ0 λ1 hc hc hc = 103nm HD Giải: = E3 - E1 = E3 - E2 + E2 - E1 = + ⇒ λ31 = λ31 λ1 λ0 λ0 + λ1 λ1λ2 hc hc hc = 0,6566 µm = E4 - E3 = E4 - E2 + E2 - E3 = − ⇒ λ43 = λ43 λ2 λ1 λ1 − λ2 Bài Trong quang phổ vạch nguyên tử hiđrô, vạch ứng với bước sóng dài dãy Laiman λ1 = 0,1216 μm vạch ứng với chuyển electron từ quỹ đạo M quỹ đạo K có bước sóng λ2 = 0,1026μm Hãy tính bước sóng dài λ3 dãy Banme λλ hc hc hc ⇒ λ3 = = 0,6566 µm HD Giải: = EM - EL = EM - EK + EK - EL = − λ31 λ2 λ1 λ1 − λ2 13,6 Bài Các mức lượng nguyên tử hiđrô trạng thái dừng cho công thức: E n = − n eV eV với n số nguyên; n = ứng với mức K; n = 2, 3, 4, …ứng với mức kích thích L, M, N,… a) Tính Jun lượng iôn hoá nguyên tử hiđrô b) Tính mét bước sóng vạch đỏ Hα dãy Banme HD Giải: a) Để ion hóa nguyên tử hiđrô ta phải cung cấp cho lượng để electron nhảy từ quỹ đạo K (n = 1) khỏi mối liên kết với hạt nhân (n = ∞) Do ∆E=E ∞-E1 = 13,6.1,6.10 −19 ) − (− ) = 21,76.10 −19 J hc 13,6.1,6.10 −19 36hc = E − E = − ⇒ λ32 = = 0,658.10 −6 m b) Ta có: 2 −19 λ32 5.13,6.1,6.10 Bài Khi êlectron quỹ đạo dừng thứ n lượng nguyên tử hiđrô tính theo công thức 13,6 E n = − (eV) (n = 1, 2, 3,…) Tính bước sóng xạ nguyên tử hiđrô phát êlectron n nguyên tử hiđrô chuyển từ quỹ đạo dừng n = sang quỹ đạo dừng n = 13,6 13,6 HD Giải: E3 = − eV = - 1,511 eV; E2 = − eV = - 3,400 eV; hc hc E3 − E = ⇒ λ32 = = 6,576.10-7 m = 0,6576 μm λ32 E3 − E 2 2 Word hóa: Trần Văn Hậu – THPT U Minh Thượng (tranvanhauspli25gvkg@gmail.com – 0978.919.804) Trang - 39 - KIT1 - Luyện thi đại học môn lí Đặng Việt Hùng Chương 6: Lượng tử ánh sáng Bài Năng lượng trạng thái dừng nguyên tử hiđrô E K = -13,60 eV; EL = -3,40 eV; EM = -1,51 eV; EN = -0,85 eV; E0 = -0,54 eV Hãy tìm bước sóng xạ tử ngoại nguyên tử hiđrô phát hc hc = 0,1218.10 −6 m; λMK = = 0,1027.10 −6 m; HD Giải: λ LK = EL − EK EM − E K hc hc λ NK = = 0,0974.10 −6 m; λOK = = 0,0951.10 −6 m; EN − EK EO − E K Bài Biết bước sóng hai vạch dãy Laiman nguyên tử hiđrô λL1 = 0,122 μm λL2 = 103,3 nm Biết mức lượng trạng thái kích thích thứ hai -1,51 eV Tìm bước sóng vạch Hα quang phổ nhìn thấy nguyên tử hiđrô, mức lượng trạng thái trạng thái kích thích thứ λ λ hc hc hc − ⇒ λα = L1 L = 0,6739 μm HD Giải: = EM - EL = EM - EK - (EL - EK) = λα λ L λ L1 λL1 + λ L hc hc hc = E =-13,54eV; E = -3,36eV M - EL ⇒ E k = -EM L = EK+ λ λ λL1 L2 L2 (BÀI TẬP TỰ LUYỆN) Câu 1: Trạng thái dừng nguyên tử A trạng thái đứng yên nguyên tử B trạng thái chuyển động nguyên tử C trạng thái êlectron nguyên tử không chuyển động hạt nhân D số trạng thái có lượng xác định, mà nguyên tử tồn Câu 2: Ở trạng thái dừng, nguyên tử A không hấp thụ lượng B không xạ hấp thụ lượng C không hấp thụ, xạ lượng D hấp thụ xạ lượng Câu 3: Phát biểu sau vê nôi dung cua tiên đê vê sư hâp thu va bưc xa lương cua nguyên tư ? A Nguyên tử hấp thụ phôton chuyển trạng thái dừng B Nguyên tử xạ phôton chuyển trạng thái dừng C Mỗi chuyển trạng thái dừng nguyên tử xạ hấp thụ photon có lượng độ chênh lệch lượng hai trạng thái D Nguyên tử hấp thụ ánh sáng phát ánh sáng Câu 4: Phát biểu sau sai, nói mẫu nguyên tử Borh? A Trong trạng thái dừng, nguyên tử không xạ B Trong trạng thái dừng, nguyên tử có xạ C Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có lượng E n sang trạng thái dừng có lượng E m (Em < En) nguyên tử phát phôtôn có lượng (E n – Em) D Nguyên tử tồn số trạng thái có lượng xác định, gọi trạng thái dừng Câu 5: Phát biểu sau nói mẫu nguyên tử Borh? A Nguyên tử xạ chuyển từ trạng thái lên trạng thái kích thích B Trong trạng thái dừng, động êlectron nguyên tử không C Khi trạng thái bản, nguyên tử có lượng cao D Trạng thái kích thích có lượng cao bán kính quỹ đạo êlectron lớn Câu 6: Để nguyên tử hiđrô hấp thụ phô tôn, phô tôn phải có lượng lượng A trạng thái dừng có lượng thấp B trạng thái dừng C trạng thái dừng có lượng cao D hiệu lượng hai trạng thái dừng Câu 7: Cho eV = 1,6.10–19 J ; h = 6,625.10–34 J.s ; c = 3.108 m/s Khi êlectrôn nguyên tử hiđrô chuyển từ quĩ đạo dừng có lượng Em = –0,85 eV sang quĩ đạo dừng có lượng E = –13,60 eV nguyên tử phát xạ điện từ có bước sóng A 0,0974 μm B 0,4340 μm C 0,4860 μm D 0,6563 μm Câu 8: Biết số Plăng h = 6,625.10 –34 J.s độ lớn điện tích electron 1,6.10 –19 C Khi nguyên Word hóa: Trần Văn Hậu – THPT U Minh Thượng (tranvanhauspli25gvkg@gmail.com – 0978.919.804) Trang - 40 - KIT1 - Luyện thi đại học môn lí Đặng Việt Hùng Chương 6: Lượng tử ánh sáng tử hiđrô chuyển từ trạng thái dừng có lượng –1,514 eV sang trang thái dừng có lượng –3,407 eV nguyên tử phát xạ có tần số A 2,571.1013 Hz B 4,572.1014 Hz C 3,879.1014 Hz D 6,542.1012 Hz Câu 9: Trong nguyên tử hiđrô, êlectrôn từ quỹ đạo L chuyển quỹ đạo K có lượng EK = –13,6 eV Bước sóng xạ phát λ = 0,1218 µm Mức lượng ứng với quỹ đạo L A 3,2 eV B –3,4 eV C –4,1 eV D –5,6 eV Câu 10: Nguyên tử hiđtô trạng thái có mức lượng –13,6 eV Để chuyển lên trạng thái dừng có mức lượng –3,4 eV nguyên tử hiđrô phải hấp thụ phôtôn có lượng A 10,2 eV B –10,2 eV C 17 eV D eV Câu 11: Đối với nguyên tử hiđrô, êlectron chuyển từ quỹ đạo M quỹ đạo K nguyên tử phát phôtôn có bước sóng 0,1026 µm Lấy h = 6,625.10 –34 J.s, |e| = 1,6.10–19 C c = 3.108 m/s Năng lượng phôtôn A 1,21 eV B 11,2 eV C 12,1 eV D 121 eV Câu 12: Cho bước sóng λ1 = 0,1216 μm vạch quang phổ ứng với dịch chuyển electron từ quỹ đạo L quỹ đạo K Hiệu mức lượng quỹ đạo L với quỹ đạo K A 1,634.10–18 J B 16,34.1018 J C 1,634.10–17 J D 16,34.1017 J Câu 13: Đối với nguyên tử hiđrô, biểu thức bán kính r quỹ đạo dừng (thứ n) ( n lượng tử số, r0 bán kính Bo) A r = nr0 B r = n2r0 C r2 = n2r0 D r = n r0 Câu 14: Trong nguyên tử hiđrô, bán kính Borh r0 = 5,3.10–11 m Bán kính quỹ đạo dừng N A 47,7.10–11 m B 84,8.10–11 m C 21,2.10–11 m D 132,5.10–11 m Câu 15: Cho bán kính quĩ đạo Borh thứ r0 = 0,53.10–10 m Bán kính quĩ đạo Borh thứ A 2,65.10–10 m B 0,106.10–10 m C 10,25.10–10 m D 13,25.10–10 m –11 Câu 16: Trong nguyên tử hiđrô, bán kính Bo r0 = 5,3.10 m Bán kính quỹ đạo dừng O A 47,7.10–11 m B 21,2.10–11 m C 84,8.10–11 m D 132,5.10–11 m –10 Câu 17: Cho bán kính quĩ đạo Borh thứ hai 2,12.10 m Giá trị bán kính 19,08.10 –10 m ứng với bán kính quĩ đạo Borh thứ A B C D Câu 18: Bán kính quỹ đạo dừng thứ n electrôn nguyên tử hiđrô A tỉ lệ thuận với n B tỉ lệ nghịch với n C tỉ lệ thuận với n2 D tỉ lệ nghịch với n2 Câu 19: Theo mẫu nguyên tử Borh, bán kính quĩ đạo K electron nguyên tử hidro r0 Khi electron chuyển từ quĩ đạo N quĩ đạo L bán kính quĩ đạo giảm bớt A 12r0 B 4r0 C 9r0 D 16r0 Câu 20: Theo mẫu nguyên tử Borh, bán kính quĩ đạo K electron nguyên tử hidro r0 Khi electron chuyển từ quĩ đạo M quĩ đạo O bán kính quĩ đạo A tăng 12r0 B tăng 9r0 C giảm 9r0 D tăng 16 r0 Câu 21: Dãy Ban-me ứng với chuyển electron từ quỹ đạo xa hạt nhân quỹ đạo sau đây? A Quỹ đạo K B Quỹ đạo L C Quỹ đạo M D Quỹ đạo N Câu 22: Bốn vạch Hα , Hβ , Hγ , Hδ nguyên tử hiđrô thuộc dãy nào? A Lyman B Ban-me C Pa-sen D Vừa Ban-me vừa Lyman Câu 23: Dãy Lyman quang phổ vạch hiđrô ứng với dịch chuyển electron từ quỹ đạo dừng có lượng cao quỹ đạo A K B L C M D N Câu 24: Dãy Pa-sen quang phổ vạch hiđrô ứng với dịch chuyển electron từ quỹ đạo dừng có lượng cao quỹ đạo A K B L C M D N Câu 25: Vạch quang phổ có bước sóng λ = 0,6563 μm vạch thuộc dãy ? A Lyman B Banme C Banme Pasen D Pasen Câu 26: Dãy Lyman nằm vùng A tử ngoại B ánh sáng nhìn thấy C hồng ngoại D phần ánh sáng nhìn thấy hồng ngoại Câu 27: Dãy Ban-me nằm vùng A tử ngoại B ánh sáng nhìn thấy Word hóa: Trần Văn Hậu – THPT U Minh Thượng (tranvanhauspli25gvkg@gmail.com – 0978.919.804) Trang - 41 - KIT1 - Luyện thi đại học môn lí Đặng Việt Hùng Chương 6: Lượng tử ánh sáng C hồng ngoại D ánh sáng nhìn thấy phần vùng tử ngoại Câu 28: Dãy Pa-sen nằm vùng A tử ngoại B ánh sáng nhìn thấy C hồng ngoại D ánh sáng nhìn thấy phần vùng tử ngoại Câu 29: Chùm nguyên tử Hiđrô trạng thái bản, bị kích thích phát sáng chúng phát tối đa vạch quang phổ Khi bị kích thích electron nguyên tử H chuyển sang quỹ đạo? A M B L C O D N Câu 30: Khối khí Hiđrô trạng thái kích thích electron nguyên tử chuyển động quỹ đạo O Hỏi khối khí phát loại xạ đơn sắc thuộc vùng ánh sáng nhìn thấy? A B C D 10 Câu 31: Hãy xác định trạng thái kích thích cao nguyên tử hiđrô trường hợp người ta thu vạch quang phổ phát xạ nguyên tử hiđrô A Trạng thái L B Trạng thái M C Trạng thái N D Trạng thái O Câu 32: Nguyên tử H bị kích thích chiếu sáng electron nguyên tử chuyển từ quỹ đạo K lên quỹ đạo M Sau ngừng chiếu sáng, nguyên tử H phát xạ thứ cấp, phổ xạ gồm A hai vạch dãy Lyman B hai vạch dãy Ban-me C vạch dãy Lyman vạch dãy Ban-me D vạch dãy Ban-me hai vạch dãy Lyman Câu 33: Nguyên tử Hiđrô bị kích thích chiếu xạ electrôn nguyên tử chuyển từ quỹ đạo K lên N Sau ngừng chiếu xạ, nguyên tử Hiđrô phát xạ thứ cấp, phổ xạ gồm A hai vạch B ba vạch C bốn vạch D sáu vạch Câu 34: Trong nguyên tử hyđrô, xét mức lượng từ K đến P có khả kích thích để êlêctrôn tăng bán kính quỹ đạo lên lần ? A B C D Câu 35: Nguyên tử hidrô trạng thái kích thích có bán kính quỹ đạo tăng lên lần Các chuyển dời xảy A từ M L B từ M K C từ L K D từ M L, từ M K từ L K Câu 36: Cho bước sóng vạch quang phổ electron chuyển từ quỹ đạo dừng N L 0,487 μm, c = 3.108 m/s, h =6,625.10–34 J.s, |e| = 1,6.10–19 C Trong nguyên tử hiđrô, electron chuyển từ quỹ đạo L (n = 2) lên quỹ đạo N (n = 4) Điều xảy A nguyên tử hấp thụ phôtôn có lượng 0,85 eV B nguyên tử xạ phôtôn có lượng 0,85 eV C nguyên tử hấp thụ phôtôn có lượng 2,55 eV D nguyên tử xạ phôtôn có lượng 2,55 eV Câu 37: Gọi λ1 λ2 bước sóng vạch quang phổ thứ thứ hai dãy Lai man Gọi λα bước sóng vạch H α dãy Banme Xác định mối liên hệ λα , λ1, λ2 1 1 1 1 = + = − = − A B C D λα = λ1+λ2 λα λ1 λ2 λα λ1 λ2 λα λ2 λ1 Câu 38: Hai vạch quang phổ có bước sóng dài dãy Lyman quang phổ hyđrô λ 1= 0,1216 μm λ2 = 0,1026 μm Bước sóng vạch đỏ Hα có giá trị A 0,6577 μm B 0,6569 μm C 0,6566 μm D 0,6568 μm Câu 39: Biết bước sóng vùng ánh sáng nhìn thấy quang phổ vạch Hiđrô vạch đỏ λ 32 = 0,6563 μm, vạch lam λ42 = 0,4861 μm, vạch chàm λ52 = 0,4340 μm vạch tím λ62 = 0,4102 μm Tìm bước sóng vạch quang phổ electron chuyển từ quỹ đạo dừng N M ? A 1,2811 μm B 1,8121 μm C 1,0939 μm D 1,8744 μm Câu 40: Biết bước sóng vùng ánh sáng nhìn thấy quang phổ vạch Hiđrô vạch đỏ λ 32 = 0,6563 μm, vạch lam λ42 = 0,4861 μm, vạch chàm λ52 = 0,4340 μm vạch tím λ62 = 0,4102 μm Tìm bước sóng vạch quang phổ electron chuyển từ quỹ đạo dừng O M ? A 1,2811 μm B 1,8121 μm C 1,0939 μm D 1,8744 μm Câu 41: Biết bước sóng vùng ánh sáng nhìn thấy quang phổ vạch Hiđrô vạch đỏ λ 32 = Word hóa: Trần Văn Hậu – THPT U Minh Thượng (tranvanhauspli25gvkg@gmail.com – 0978.919.804) Trang - 42 - KIT1 - Luyện thi đại học môn lí Đặng Việt Hùng Chương 6: Lượng tử ánh sáng 0,6563 μm, vạch lam λ42 = 0,4861 μm, vạch chàm λ52 = 0,4340 μm vạch tím λ62 = 0,4102 μm Tìm bước sóng vạch quang phổ electron chuyển từ quỹ đạo dừng P M ? A 1,2811 μm B 1,8121 μm C 1,0939 μm D 1,8744 μm Câu 42: Bước sóng vạch quang phổ electron chuyển từ quỹ đạo dừng: L K 122 nm, từ M L 0,6560 μm từ N L 0,4860 μm Bước sóng vạch quang phổ electron chuyển từ quỹ đạo dừng N M A 1,8754 μm B 1,3627 μm C 0,9672 μm D 0,7645 μm Câu 43: Bước sóng vạch quang phổ electron chuyển từ quỹ đạo dừng: L K 122 nm, từ M L 0,6560 μm từ N L 0,4860 μm Bước sóng vạch quang phổ electron chuyển từ quỹ đạo dừng N K A 0,0224 μm B 0,4324 μm C 0,0975 μm D 0,3672 μm Câu 44: Bước sóng vạch quang phổ electron chuyển từ quỹ đạo dừng: M L 0,6560 μm; L K 0,1220 μm Bước sóng vạch quang phổ electron chuyển từ quỹ đạo dừng M K A 0,0528 μm B 0,1029 μm C 0,1112 μm D 0,1211 μm Câu 45: Gọi λα λβ hai bước sóng ứng với vạch đỏ H α vạch lam Hβ dãy Ban-me, λ1 bước sóng dài dãy Pa-sen quang phổ vạch nguyên tử hiđrô Biểu thức liên hệ λα, λβ, λ1 1 1 1 = + = − A B λ1 = λα + λβ C λ1 = λα − λβ D λ1 λα λβ λ1 λβ λα Câu 46: Trong quang phổ nguyên tử hiđrô, biết bước sóng dài vạch quang phổ dãy Lyman λ1 bước sóng vạch kề với dãy λ bước sóng λα vạch quang phổ Hα dãy Ban-me λ1λ2 λ1λ2 A λα = λ1 + λ2 B λα = C λα = λ1 – λ2 D λα = λ1 − λ2 λ1 + λ2 Câu 47: Trong quang phổ vạch nguyên tử hiđrô, bước sóng dài vạch quang phổ dãy Lyman dãy Ban-me λ1 λ2 Bước sóng dài thứ hai thuộc dãy Lyman có giá trị λ1λ2 λ1λ2 λ1λ2 λ1λ2 A λ21 = B λ21 = C λ21 = D λ21 = 2(λ1 + λ2 ) λ1 + λ2 λ1 − λ2 (λ2 − λ1 ) Câu 48: Năng lượng Ion hoá (tính Jun) nguyên tử Hiđrô nhận giá trị sau ? A 21,76.10–19 J B 21,76.10–13 J C 21,76.10–18 J D 21,76.10–16 J Câu 49: Năng lượng ion hóa nguyên tử Hyđrô 13,6 eV Bước sóng ngắn mà nguyên tử A 0,122 µm B 0,0913 µm C 0,0656 µm D 0,5672 µm Câu 50: Một nguyên tử hiđrô trạng thái bản, hấp thụ phôtôn có lượng ε chuyển lên trạng thái dừng ứng với quỹ đạo N êlectron Từ trạng thái này, nguyên tử chuyển trạng thái dừng có mức lượng thấp phát phôtôn có lượng lớn A 3ε0 B 2ε0 C 4ε0 D ε0 Câu 51: Tần số lớn bước sóng nhỏ dãy Lyman là: E0 E0 E0 E h h hc hc ; λmin = ; λmin = D f max = ; λmin = A f max = ; λmin = B f max = C f max = hc E0 h E0 h E0 hc E0 Câu 52: Tần số lớn bước sóng nhỏ dãy Banme là: E0 E0 E0 E0 4h 4hc 4h 4hc ; λmin = ; λmin = ; λmin = ; λmin = A f max = B f max = C f max = D f max = 4hc E0 4h E0 4h E0 4hc E0 Câu 53: Tần số lớn bước sóng nhỏ dãy Pasen là: E0 E0 E0 E0 9hc 9h 9hc 9h ; λmin = ; λmin = ; λmin = A f max = ; λmin = B f max = C f max = D f max = 9h E0 9hc E0 9hc E0 9h E0 Câu 54: Khi electron quĩ đạo dừng thứ n lượng nguyên tử Hydro tính theo công =− n 13,6 thức E n = − eV (n = 1, 2, 3, ) Khi electron nguyên tử Hydro chuyển từ quĩ đạo dừng thứ n = n sang quĩ đạo dừng n = nguyên tử Hydro phát photon ứng với xạ có bước sóng bằng: A 0,4350 μm B 0,4861 μm C 0,6576 μm D 0,4102 μm Câu 55: Bước sóng ứng với bốn vạch quang phổ Hyđro vạch tím: 0,4102 μm; vạch chàm: 0,4340 μm; Word hóa: Trần Văn Hậu – THPT U Minh Thượng (tranvanhauspli25gvkg@gmail.com – 0978.919.804) Trang - 43 - KIT1 - Luyện thi đại học môn lí Đặng Việt Hùng Chương 6: Lượng tử ánh sáng vạch lam: 0,4861 μm; vạch đỏ: 0,6563 μm Bốn vạch ứng với chuyển êlectron nguyên tử Hyđro từ quỹ đạo M, N, O P quỹ đạo L Hỏi vạch lam ứng với chuyển ? A Sự chuyển M → L B Sự chuyển N → L C Sự chuyển O → L D Sự chuyển P → L Câu 56: Cho vạch có bước sóng dài dãy quang phổ nguyên tử Hiđrô là: λ1L (Lyman) ; λ1B (Banme) ; λ1P ( Pasen) Công thức tính bước sóng λ3L là: 1 1 1 1 = − + = − + A B λ3 L λ1P λ1B λ1L λ3 L λ1P λ1B λ1L 1 1 1 1 = − + = − + C D λ3 L λ1P λ1B λ1L λ3 L λ1P λ1B λ1L Câu 57: Theo thuyết Bo ,bán kính quỹ đạo thứ electron nguyên tử hidro r = 5,3.10-11 m, cho số điện k = 9.109 Nm2/C2 Hãy xác định vận tốc góc electron chuyển động tròn quanh hạt nhân quỹ đạo A 6,8.1016 rad/s B 2,4.1016 rad/s C 4,6.1016 rad/s D 4,1.1016 rad/s Câu 58: nguyên tử hiđrô gồm hạt nhân êlectrôn quay xung quanh Lực tương tác êlectrôn hạt nhân lực tương tác điện (lực Culông) Vận tốc êlectrôn chuyển động quỹ đạo có bán kính r0 = 5,3.10-11 m (quỹ đạo K) số vòng quay êlectrôn đơn vị thời gian nhận giá trị sau đây? Cho: Hằng số điện k = 9.109 Nm2/C2; e = 1,6.10–19 C; me= 9,1.10-31 kg; h = 6,625.10-34Js A v = 2,2.106 m/s; f = 6,6.1015 vòng/giây B v = 2,2.104 m/s; f = 6,6.1018 vòng/giây 15 C v = 2,2.10 km/s; f = 6,6.10 vòng/giây D Các giá trị khác Câu 59 Cho h = 6,625.10 -34 J.s ; c = 3.10 m/s Mức lượng quỹ đạo dừng nguyên tử 13,6 hiđrô từ –13,6 eV; –3,4 eV; –1,5 eV … với E n = − eV ; n = 1, 2, … Khi n electron chuyển từ mức lượng ứng với n = n = phát xạ có tần số A 2,9.1014 Hz B 2,9.1015 Hz C 2,9.1016 Hz D 2,9.1017 HzeV Câu 60 Năng lượng quỹ đạo dừng thứ n nguyên tử hiđro tính hệ thức: 13,6 E n = − eV (n số nguyên) Tính bước sóng giới hạn dãy quang phổ Banme (do electron n chuyển từ quỹ đạo có mức cao mức n= 2) A λ3 = 0, 657μm; λ ' = 0, 365μm B λ = 1, 05.1012 m; λ ' = 0, 584.1012 m C λ3 = 6, 57μm; λ ' = 3, 65μm D λ3 = 1, 26.10-7 m; λ ' = 0, 657.10-7 m Câu 61 Cho bước sóng vạch quang phổ nguyên tử Hyđro dãy Banme vạch đỏ H α = 0, 6563μm , vạch lam H β = 0, 4860μm , vạch chàm H γ = 0, 4340μm , vạch tím H δ = 0, 4102μm Hãy tìm bước sóng vạch quang phổ dãy Pasen vùng hồng ngoại: = 1,7829 µm λ43 = 1,8719 µm λ43 λ43 = 1,8719 µm λ53 λ43 = 1,8719 µm A λ53 = 1,093µm B λ53 = 1,2813µm C λ53 = 1,8213µm D λ53 = 1,2813µm λ = 1,2813µm λ = 1,093µm λ = 1,093µm λ = 1,093µm 63 63 63 63 Câu 62: Cho biết lượng cần thiết tối thiểu để bứt điện tử khỏi nguyên tử Hyđrô từ trạng thái 13,6 eV Tính bước sóng ngắn vạch quang phổ dãy Pasen Biết e chuyển từ quỹ đạo M quỹ đạo K, nguyên tử Hyđrô phát phôtôn có bước sóng 0,1026 μm A Không xác định B λmin = 0,8321 μm C λmin = 0,1321 μm D λmin = 0,4832 μm Câu 63: Cho biết bước sóng dài dãy Lyman, Banme Pasen quang phổ phát xạ nguyên tử hyđrô λ1, λ2, λ3 Có thể tìm bước sóng xạ khác A B C D Câu 64: Một electron có động 12,4 eV đến va chạm với nguyên tử hiđrô đứng yên, trạng thái Sau va chạm nguyên tử hiđrô đứng yên chuyển lên mức kích thích Động electron lại là: A 10,2 eV B 2,2 eV C 1,2 eV D Một giá trị khác ĐÁP ÁN TRẮC NGHIỆM 01 D 02 B 03 C 04 B 05 D 06 D 07 A 08 B 09 B 10 A 11 C 12 A 13 B 14 B 15 D 16 D 17 C 18 C 19 A 20 D Word hóa: Trần Văn Hậu – THPT U Minh Thượng (tranvanhauspli25gvkg@gmail.com – 0978.919.804) Trang - 44 - KIT1 - Luyện thi đại học môn lí Đặng Việt Hùng 21 B 31 C 41 C 51 B 61 22 B 32 D 42 A 52 C 62 B 23 A 33 D 43 C 53 D 63 A Chương 6: Lượng tử ánh sáng 24 C 25 B 26 A 27 D 28 C 29 A 34 D 35 D 36 C 37.C 38 C 39 D 44 B 45 D 46 B 47 D 48 A 49 B 54 C 55 B 56 C 57 D 58 A 59 B 64 B LAZE VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP TRỌNG TÂM 30 A 40 A 50 D 60 1) Định nghĩa Là loại nguồn sáng hoạt động dựa tượng phát xạ cảm ứng 2) Đặc điểm Chùm tia laze có đặc điểm quan trọng ▪ Tính đơn sắc cao, (do độ sai lệch tỉ đối tần số chùm tia laze nhỏ) ▪ Tia laze chùm sáng kết hợp, (do photon chùm tia có tần số pha) ▪ Tính định hướng cao, (do tia laze chùm sáng song song) ▪ Cường độ lớn 3) Nguyên tắc hoạt động Có nguyên tắc bản: ▪ Sử dụng tượng phát xạ cảm ứng ▪ Tạo đảo lộn mật độ ▪ Dùng buồng cộng hưởng 3) Các loại Laze Có loại Laser: ▪ Laser khí laze hêli-neon ▪ Laser rắn laze rubi ▪ Laser bán dẫn laze Ga-Al-As 4) Ứng dụng ▪ Trong y học: làm dao mổ phẩu thuật tinh vi mắt, mạch máu… ▪ Trong thông tin liên lạc: dùng liên lạc vô tuyến định vị, liên lạc vệ tinh ▪ Trong công nghiệp: dùng khoan cắt, tôi…với độ xác cao ▪ Trong trắc địa: dùng đo khoảng cách, ngắm đường thẳng… 5) Một số ví dụ laze Ví dụ 1: Người ta dùng laze hoạt động chế độ liên tục để khoan thép Công suất chùm P = 10 W Đường kính chùm sáng d = mm, bề dày thép e = mm Nhiệt độ ban đầu t1 = 300C Khối lượng riêng thép là: D = 7800kg/m 3; nhiệt dung riêng thép là: c = 448 J/kg.độ; Nhiệt nóng chảy thép: L = 270 kJ/kg; điểm nóng chảy thép T = 1535 0C Thời gian tối thiểu để khoan là: A 1,16 s B 2,12 s C 2,15 s D 2,275 s Lời giải: Cách 1: Laze khoan cắt lỗ hình bên Ta có phương trình cân nhiệt: P.t = mc(t2- t1) + m.L (1) d2 Thể tích thép cần nung chảy hình trụ: V = π e d2 Khối lượng thép cần hoá lỏng: m = D.V =D π e (2) 2 d d Thế (2) vào (1) : P.t =D π e c(t2- t1) + D π e L 4 −6 10 Thế số: P.t = 7800 π 2.10 −3 [448.(1535 - 30) + 270000] =39 π 10-7x 944240 =11,56902804 => t = 11,569/10 = 1,16s Cách 2: Gọi t thời gian khoan thép Nhiệt lượng Laze cung cấp thời gian này: Q = Pt = 10t (J) πd Khối lượng thép cần hoá lỏng: m = SeD = eD = 12,3.10-6 kg = 12,3 μg Word hóa: Trần Văn Hậu – THPT U Minh Thượng (tranvanhauspli25gvkg@gmail.com – 0978.919.804) Trang - 45 - KIT1 - Luyện thi đại học môn lí Đặng Việt Hùng Chương 6: Lượng tử ánh sáng (d đường kính lỗ khoan) Nhiệt lượng cần để đưa khối thép từ 300C lên 15350 Q1 = mc(tc- t0) = 12,3.10-6.448.(1535 - 30) = 8,293 J Nhiệt lượng cần sau để nung chảy khối thép: Q2 = Lm = 3,321 J Theo định luật bảo toàn lượng: Q = Q1 + Q2 ⇔ 10t = 8,293 + 3,321 ⇒ t = 1,16 s ĐÁP ÁN A Ví dụ 2: Người ta dùng loại laze có công suất P = 12 W để làm dao mổ Tia laze chiếu vào chỗ mổ làm nước phần mô chỗ bốc mô bị cắt Nhiệt dung riêng nước 4186 J/kg.độ Nhiệt hóa nước L = 2260 kJ/kg, nhiệt độ thể 37 0C, khối lượng riêng nước 1000 kg/m3 Thể tích nước mà tia laze làm bốc 1s A 4,557 mm3 B 7,455 mm3 C 4,755 mm3 D 5,745 mm3 Lời giải: Pt Cách 1: m khối lượng nước bốc ta có : Pt = m(c∆t + L) ⇒ m = c∆t + L m Pt 12.1 = = 4,75488.10 −9 m = 4,755mm Chọn C Ta có: V = = D D(c∆t + L) 10 ( 4186.63 + 2260.10 ) Cách 2: Ta có Q = Pt = c.m(1000 – 370) + L.m => 12 = 4186.63.m + 2260.103.m => m = 4,755.10-6 kg V = m/D = 4,755.10-9m3 Chọn C Cách 3: +) Nhiệt cung cấp Qc = Pt +) Nhiệt tăng nhiệt độ nhiệt hóa hơi: Q = mc∆t + Lm = DV(c∆t + L) Pt ≈ 4,755.10 −9 m +) Bảo toàn lượng: Qc = Q → V = D(c.∆t + L) Cách 4: Gọi m khối lượng nước bốc Q= mc∆t ; Q= L.m Pt P t = m(c∆t + L) > m = c.∆t + L m Pt 10.1 →V = = 3,963.10 −9 m = 3,963mm ChọnB > V = = D D(c∆t + L) 10 (4180.63 + 2260.10 ) Ví dụ 3: Người ta dùng loại laze CO có công suất P = 10W để làm dao mổ Tia laze chiếu vào chỗ mổ làm cho nước phần mô chỗ bốc mô bị cắt Nhiệt dung riêng nước: c = 4,18 kJ/kg.độ; nhiệt hoá nước: L = 2260 kJ/kg, nhiệt độ thể 370C Thể tích nước mà tia laze làm bốc 1s là: A 2,892 mm2 B 3,963mm3 C 4,01mm2 D 2,55mm2 Lời giải: Năng lượng mà tia lazer cung cấp 1s là: A=P.t=10.1=10J Năng lượng làm nước thể tăng từ 370 lên đến 1000, làm bốc nước thể Gọi V thể tích nước bị hóa hơi: A = mc(t’- t) + L.m = V.Dc (t’- t) + V.D.L A 10 V= = = 3.963.10 −9 m = 3,963mm Dc(t '−t ) + D.L 1000.4180.63 + 1000.2260000 Ví dụ 4: Để đo khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trăng người ta dùng laze phát xung ánh sáng có bước sóng 0,52 µm, chiếu phía Mặt Trăng đo khoảng thời gian thời điểm xung phát thời điểm máy thu đặt Trái Đất nhận xung phản xạ.Thời gian kéo dài xung t = 100 ns Khoảng thời gian thời điểm phát nhận xung 8/3 s Năng lượng xung ánh sáng W0 = 10 kJ a) Tính khoảng cách Trái Đất Mặt Trăng lúc đo b) Tính công suất chùm laze c) Tính số phôtôn chứa xung ánh sáng d) Tính độ dài xung ánh sáng Lấy c = 3.108 m/s; h = 6,625.10-34 J.s Lời giải: a) Gọi L khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trăng; c = 3.10 m/s tốc độ ánh sáng; t thời gian để Word hóa: Trần Văn Hậu – THPT U Minh Thượng (tranvanhauspli25gvkg@gmail.com – 0978.919.804) Trang - 46 - KIT1 - Luyện thi đại học môn lí Đặng Việt Hùng ánh sáng Trái Đất Mặt Trăng.Ta có: 2L = ct → L = Chương 6: Lượng tử ánh sáng ct 3.108.8 = = 4.108 m = 400000 km 2.3 W0 10kJ 10.10 = = = 1.1011 W = 100000MW τ 100ns 100.10 −9 W0 W0 λ 10.10 3.0,52.10 −6 N = = = = 2,62.10 22 (hạt) c) Số phôtôn phát xung ánh sáng: −34 hf hc 6,625.10 3.10 -9 d) Gọi I độ dài xung ánh sáng, ta có: I = c.t = 3.10 100.10 = 30 m Ví dụ 5: Người ta chiếu chùm tia laze hẹp có công suất 2mW bước sóng λ = 0,7µm vào chất bán dẫn Si tượng quang điện xảy Biết hạt phôtôn bay vào có hạt phôtôn bị electron hấp thụ sau hấp thụ phôtôn electron giải phóng khỏi liên kết Số hạt tải điện sinh chiếu tia laze 4s A 7,044.1015 B 1,127.1016 C 5,635.1016 D 2,254.1016 Lời giải: P P.λ Số hạt phôtôn chiếu laze giây là: N = = ε hc P P.λ Vậy số hạt phôtôn chiếu laze 4giây là: N = N0 = = ε hc Vì hạt phôtôn bay vào có hạt phôtôn bị electron hấp thụ nên có hạt phôtôn bay Nên hiệu suất H = 4/5 P.λ 16.P.λ 16.2.10 −3.0,7.10 −6 = = Số hạt tải điện sinh chiếu tia laze s N ' = N = hc 5hc 5.6,625 −34.3.108 Vậy số hạt N’ ≈ 0,2254 1017 = 2,254 1016 Ví dụ 6: Người ta dùng loại laze CO2 có công suất P = 10 W để làm dao mổ Tia laze chiếu vào chỗ mổ làm cho nước phần mô chỗ bốc mô bị cắt Chùm laze có đường kính r = 0,1 mm di chuyển với vận tốc v = 0,5cm/s bề mặt mô mềm Nhiệt dung riêng nước: c = 4,18 KJ/kg.độ; nhiệt hoá nước: L = 2260 J/kg, nhiệt độ thể 37 0C Chiều sâu cực đại vết cắt là: A mm B mm C mm D mm Lời giải: Gọi m khối lượng nước bốc : Q= mc∆t ; Q = L.m Pt Suy P.t = m(c∆t + L) → m = c∆t + L Diện tích vết mổ s = r v.t = r.v m Pt Thể tích vết mổ V = s.h; h độ sâu vết mổ V = = = r.v.h D D(c∆t + L) Pt Suy độ sâu vết mổ h = = 4mm D(c.∆t + L) r.v Ví dụ 7: Để đo khoảng cách từ Trái Đất lên Mặt Trăng người ta dùng tia laze phát xung ánh sáng có bước sóng 0,52 μm, chiếu phía Mặt Trăng Thời gian kéo dài xung 10 -7 (s) công suất chùm laze 100000 MW Số phôtôn chứa xung A 2,62.1022 hạt B 2,62.1015 hạt C 2,62.1029 hạt D 5,2.1020 hạt ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… Ví dụ 8: Một đèn Lade có công suất phát sáng 1W phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,7μm Cho h = 6,625.10-34 Js, c = 3.108m/s Số phôtôn phát giây là: A 3,52.1016 B 3,52.1019 C 3,52.1018 D 3,52.1020 ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………… Ví dụ 9: Đối catốt ống Rơnghen làm nguội dòng nước chảy luồn phía bên Nhiệt độ lối cao nhiệt độ lối vào 10 0C Coi 99,9% động chùm electron chuyển b) Công suất chùm laze : P = Word hóa: Trần Văn Hậu – THPT U Minh Thượng (tranvanhauspli25gvkg@gmail.com – 0978.919.804) Trang - 47 - KIT1 - Luyện thi đại học môn lí Đặng Việt Hùng Chương 6: Lượng tử ánh sáng thành nhiệt làm nóng đối catốt Ống Rơnghen phát tia có tần số lớn 5.10 18 Hz Dòng quang điện qua ống 8mA Nhiệt dung riêng khối lượng riêng dòng nước c = 4186 J/kg.độ; D = 1000 kg/m3 Lưu lượng nước chảy ống A cm3/s B cm3/s C cm3/s D cm3/s ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… Ví dụ 10: Biết nhiệt dung riêng nước c = 4186 J/kg.độ, nhiệt hoá nước L = 2260 kJ/kg, khối lượng riêng nước D = 10 kg/m3 Để làm bốc mm3 nước 370C khoảng thời gian 10 s laze laze phải có công suất bao nhiêu? A 4,5W B 3,5W C 2,5W D 1,5W ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… MỘT SỐ BÀI TẬP NÂNG CAO VỀ LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG Câu 1: Một nguồn sáng có công suất 2W phát ánh sáng có bước sóng 0,597μm, tỏa theo hướng Nếu coi đường kính mắt 4mm mắt cảm nhận ánh sáng tối thiểu có 80 phôton lọt vào mắt 1s Bỏ qua hấp thụ photon môi trường.Khoảng cách xa nguồn sáng mà mắt trông thấy nguồn? A 18000 km B 21567,4 km C 77303,4 km D 12567,7 km Lời giải: P I= I= P/S => p= I.S =2W 4πR P Pλ = - số phôtôn phát s: n = hf hc Pλ Pλ = - số phôtôn phát qua đơn vị diện tích s: n' = (vì diện tích mặt cầu S= π R ) hc.S 4πhc.R Pλ - Khoảng cách từ nguồn sáng đến mắt : R = 4πhc.n' - Khoảng cách xa mà mắt trông thấy nguồn sáng(Khi n’ = 80 photon lọt vào mắt 1s) : Pλ 2.0,597.10 −6 R= = = 77303413,08m =77303,413km 4πhc.n' 4π 6,25.10 −34.3.108.80 Câu 2: Gọi lượng chùm sáng đơn sắc chiếu tới đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương chiếu sáng đơn vị thời gian cường độ chùm sáng đơn sắc, kí hiệu I (W/m ) Chiếu chùm sáng hẹp đơn sắc (bước sóng 0,5 μm ) tới bề mặt kim loại đặt vuông góc với chùm sáng , diện tích bề mặt kim loại nhận ánh sáng chiếu tới 30mm Bức xạ đơn sắc gây tượng quang điện kim loại (coi 20 phôtôn tới bề mặt kim loại làm bật electron), số electron bật khỏi bề mặt kim loại thời gian 1s 3.10 13 Giá trị cường độ sáng I là: A 9,9375 W/m2 B 9,6 W/m2 C 2,65 W/m2 D 5,67 W/m2 Lời giải: 20 - Số phôtôn đến kim loại thời gian 1s : N= 3.10 13 = 2.1014 (hạt) hc N = 7,95.10 −5 (W) - Công suất chùm sáng tới là: λ W 7,95.10 −5 - Vậy cường độ chùm sáng là: I = = = 2, 65(W/m2 ) Chọn C S 30.10 −6 Câu 3: Mắt người thấy chớp sáng phát 100 phô tôn đập vào võng mạc khoảng thời gian nhỏ 0,05s Phải đặt đèn natri phát ánh sáng vàng có λ = 590nm cách bao xa để mắt thấy ánh sáng đèn Cho biết đèn có công suất phát quang 10W, phát ánh sáng theo hướng môi trường không hấp thụ ánh sáng đường kính 6m A 183 km B 18,3 km C 0,83 km D 83 km Word hóa: Trần Văn Hậu – THPT U Minh Thượng (tranvanhauspli25gvkg@gmail.com – 0978.919.804) Trang - 48 - KIT1 - Luyện thi đại học môn lí Đặng Việt Hùng Chương 6: Lượng tử ánh sáng Lời giải: + Số photon đèn phát 1s : n = P/ε ≈ 2,97.1019 (ε = hc/λ ) + Nếu đèn cách mắt khoảng R => 1s số photon di qua đơn vị diện tích mặt cầu có bán kính R n là: 4πR n nd nd + Số photon lọt qua 1s là: = 4πR 16R nd + Để mắt thấy ánh sáng đèn : 0,05 > 100 => R < 182,8.103 m 16R Câu 4: Trong chân không, người ta đặt nguồn sáng điểm A có công suất phát sáng không đổi Lần lượt thay đổi nguồn sáng A ánh sáng tím bước sóng λ = 380 nm ánh sáng lục bước sóng λ2 = 547,2 nm Dùng máy dò ánh sáng, có độ nhạy không đổi phụ thuộc vào số hạt phôton đến máy đơn vị thời gian, dịch chuyển máy xa A từ từ Khoảng cách xa mà máy dò ánh sáng ứng với nguồn màu tím nguồn màu lục r r2 Biết |r1 – r2| = 30 km Giá trị r1 A 180 km B 210 km C 150 km D 120 km Lời giải: Gọi P công suất phát sáng nguồn A; N1 N2 số photon tím lực phát 1s N λ hc hc P = N1 = N2 ⇒ = λ1 λ2 N1 λ1 N1 N = 2 ≥ ⇒ N1 = 4πr12max = 4πr12 vàN = 4πr22 Photon đến máy dò khi; 4πr1 4πr2 r12 N1 λ1 = = = 0,6944 r22 N λ2 => r1 = 0,833r2 < r2 => r2 – r1 = 30 km => r2 = r1 + 30 (km) => r1 = 0,833(r1+ 30) => 0,167r1 = 25 => r1 = 149,7 km ≈ 150 km Đáp án C Câu 5: Một nguồn sáng có công suất P=2W, phát ánh sáng có bước sóng λ=0,597µm tỏa theo hướng Nếu coi đường kính mắt 4mm mắt cảm nhận ánh sáng tối thiểu có 80 phôtôn lọt vào mắt 1s Bỏ qua hấp thụ phôtôn môi trường Khoảng cách xa nguồn sáng mà mắt trông thấy nguồn A 27 km B 470 km C km D 274 km Lời giải: P Cường độ sáng I điểm cách nguồn R tính theo công thức: I = 4πR Năng lượng ánh sáng mà mắt nhận được: πd P πd Pd hc hc Pd Pd λ W = IS = I = = (d đường kính mắt) mà = W = 80 ⇒ 80 = ⇒ R = 4πR 16 R λ λ 16 R 16.80hc 0,274.106 (m) = 274 (km) Chọn D Câu 6: Chiếu xạ đơn sắc có bước sóng theo tỉ lệ λ1 : λ2 : λ3 = 1: :1, vào catôt tế bao quangđiện nhận electron quang điện có vận tốc ban đầu cực đại tương ứng có tỉ lệ v1 : v2 : v3 = :1: k , với k bằng: 1 A 3λ B C D 2 hc mv λ = A + (1) hc mv ( ) − ( ) ⇒ = hc mv 2λ = A+ ( 2) ⇒ ⇒3= ⇒k = Ta có 2 k −1 2λ (3) − (2) ⇒ hc = ( k − 1) mv hc 6λ 2 mv = A + k (3) 1,5λ ⇒ Word hóa: Trần Văn Hậu – THPT U Minh Thượng (tranvanhauspli25gvkg@gmail.com – 0978.919.804) Trang - 49 - [...]... h = λ1λ2 f1 − f 2 hf 2 = A + eU 2 1 ,6. 10 −19.( 6, 6 − 8) = 6, 627.10 −34 ( J s ) Thay số ta được h = 15 15 2,2.10 − 2,538.10 b) Với giá trị h tìm được thì ta tính được công thoát A của kim loại: hf1 = A + eU 1 → A = hf1 − eU 1 = 6, 627.10 −34.2,2.1015 − 1 ,6. 10 −19 .6, 6 = 4,02.10 −19 ( J ) = 4.02.10 (J) hc 6, 627.10 −34.3.108 = = 0,495 (μm) A 4,02.10 −19 Dạng 6 Tính động năng của electron khi đến anot... điện của kim loại dùng làm catôt là A 0,4342.10 6 m B 0,4824.10 6 m C 0,52 36. 10 6 m D 0, 564 6.10 6 m Câu 15 Khi chiếu một chùm ánh sáng có tần số f vào một kim loại, có hiện tượng quang điện xảy ra Word hóa: Trần Văn Hậu – THPT U Minh Thượng (tranvanhauspli25gvkg@gmail .com – 0978.919.804) Trang - 16 - KIT1 - Luyện thi đại học môn lí Đặng Việt Hùng Chương 6: Lượng tử ánh sáng Nếu dùng một điện thế hãm... Plăng lần lượt là 1 ,6. 10 –19 C ; 3.108 m/s và 6, 625.10–34 J.s Bỏ qua động năng ban đầu của electron Bước sóng nhỏ nhất của tia Rơnghen do ống phát ra là A 0, 462 5.10–9 m B 0, 562 5.10–10 m C 0 ,66 25.10–9 m D 0 ,66 25.10–10 m Câu 18: Điện áp cực đại giữa anốt và catốt của một ống Cu-lít-giơ là U 0 = 25 kV Coi vận tốc ban đầu của chùm electron phát ra từ catốt bằng không Biết hằng số Plăng h = 6, 625.10 –34 J.s... điện thế hãm làm triệt tiêu dòng quang điện bằng bao nhiêu ? Hướng dẫn giải: –20 a) Từ giả thiết ta có Wđ.max = 5,38.10 (J) Theo hệ thức Anhxtanh: − 26 hc hc hc 19,875.10 = + Wd max → λ0 = = 6, 6.10 −7 = 0 ,66 ( µm) − 26 hc λ λ0 − Wd max 19,875.10 6 − 5,38.10 −20 λ 0, 56. 10 Khi thay bằng bức xạ có λ1 = 0,75 (μm) thì hiện tượng quang điện không xảy ra do λ1 > λ0 b) Khi dùng bức xạ có λ2 = 0,405 (μm) thì... 4 ,67 .105 m/s C 5,45.105 m/s D 6, 33.105 m/s Câu 25 Công thoát của kim loại Na là 2,48 eV Chiếu một chùm bức xạ có bước sóng 0, 36 μm vào tế bào quang điện có catôt làm bằng Na Vận tốc ban đầu cực đại của êlectron quang điện là A 5,84.105 m/s B 6, 24.105 m/s C 5,84.1 06 m/s D 6, 24.1 06 m/s Câu 26 Trong hiện tượng quang điện hiệu điện thế hãm bằng 1,8 V Vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện là A 6, 33.1011... 2, 36 eV Cho h = 6, 625.10 –34 J.s ; c = 3.108 m/s ; 1 eV = 1 ,6. 10–19 J Giới hạn quang điện của kim loại trên là A 0,53 μm B 8,42.10– 26 m C 2,93 μm D 1,24 μm Câu 5 Công thoát electron ra khỏi một kim loại là A = 1,88 eV Giới hạn quang điện của kim loại đó là A 0,33 μm B 0,22 μm C 0,45 μm D 0 ,66 μm Câu 6 Cho công thoát êlectron của kim loại là A = 2 eV Bước sóng giới hạn quang điện của kim loại là A 0 ,62 5... ứng? A 3975.10–19 J B 3,975.10–19 J C 9375.10–19 J D 3975.10– 16 J Câu 14: Một ống Cu-lít-giơ phát ra bức xạ có bước sóng ngắn nhất là 2 ,65 .10– 11 m Bỏ qua động năng ban đầu của các electron khi thoát ra khỏi bề mặt catôt Biết h = 6, 625.10 –34 J.s, e = 1 ,6. 10–19 C Điện áp cực đại giữa hai cực của ống là A 468 75 V B 468 7,5 V C 1 562 5 V D 1 562 ,5 V Câu 15: Điện áp cực đại giữa anốt và catốt của một ống... dẫn giải: − 26 hc 19,875.10 = = 0,578 (μm) a) Giới hạn quang điện λ0 = A 2,15.10 − 16 b) Vận tốc electron cực đại được tính từ phương trình Anhxtanh: mv02max hc = A+ → v0 max = λ 2 hc 2( − A) λ = m 19,875.10 − 26 2 − 2,15010 − 16 5 6 0,489.10 =3,7.10 (m/s) 9,1.10 −31 mv02max mv02max 9,1.10 −31.(3,7.10 5 ) 2 → Uh = = c) Ta có eU h = = 0,39 (V) → U h = −0,39(V ) 2 2e 2.1 ,6. 10 −19 − 26 I bh hc... = = 5,1(V ) Từ hệ thức Anhxtanh: λ2 λ1 e hc = A + eU h2 λ2 2 0 max Lại có hc hc = A + eU h1 → A = − eU h1 = 1, 768 .10 −19 J λ λ1 hc mv12 hc mv12 hc = A + = −A −A 2 λ 2 2 λ v1 λ1 v 1 1 → 2 → = = 0, 367 ⇔ 1 = 0 ,6 Theo hệ thức Anhxtanh 2 hc v2 hc = A + mv2 mv2 = hc − A v2 −A λ2 λ2 2 2 λ2 Ví dụ 5 Cho giới hạn quang điện của nhôm là 0, 36 (μm) Chiếu tới tấm nhôm... ta kiểm tra điều kiện λ ≤ λ0 hc 19,875.10 − 26 = = 0,547( µm) → λ < λ0 Ta có λ0 = A 2,27.1 ,6. 10 −19 Vậy hiện tượng quang điện có xảy ra hc 2 − A 5 2 b) Theo hệ thức Anhxtanh: hc mv λ =1,94.10 (m/s) = A + 0 max → v0 max = λ 2 m hc − A λ c) Từ hệ thức Anhxtanh: hc = 0, 463 (V) = A + eU h → U h = λ e Ví dụ 2 Chiếu bức xạ có bước sóng λ = 0, 56 (μm) vào catôt của một tế bào quang điện,