bài tấp sóng ánh sáng lớp 12

I Lí chọn đề tài : Có thể nói phân dạng chương sách vật lý 12 nhiều tác giả biên soạn thiết thực giúp nhiều cho học sinh để tham khảo dùng làm tài liệu quí để ôn thi tốt nghiệp thi cao đẳng, đại học Việc phân dạng tập chương đòi hỏi người giáo viên phải có kiến thức tổng hợp xuyên suốt chương điều làm cụ thể hóa lượng kiến thức chương giúp học sinh tiếp cận nhanh nhớ lâu lượng kiến thức Đối với học viên bổ túc việc phân dạng tập từ đơn giản qua bước biến đổi đến phức tạp có nhiều bước biến đổi sử dụng nhiều phép tính giúp ích nhiều cho việc học học viên, qua thực tế dạy dỗ thấy dạy kiến thức nội dung sách giáo khoa không đủ thời gian để học viên tự làm làm hết tập Với mong mõi học viên học kiến thức vận dụng làm tập kiến thức nên chọn đề tài “ Các dạng toán Sóng ánh sáng Lượng tử ánh sáng” để làm đề tài cho nghiên cứu B Phần thứ hai: Những biện pháp giải vấn đề Phần I: SÓNG ÁNH SÁNG I.SỰ TÁN SẮC CỦA ÁNH SÁNG : Mặt Trời M F’ A Đỏ Da cam Vng Lục Lam Chm Tím F P G Áp dụng công thức lăng kính sini1 = nsinr1 Góc nhỏ (i, A) sini2 = nsinr2 = r1 lệch + r2 cực tiểu : D = D A Góc D = i1 + i2 - A B C i1 = nr1 i2 = nr2 A = r1 + r2 D = ( n – )A Khi i1 = i2 = i r = r2 = r = Ta có : Dmin = 2i –A; A sini = nsin A A ; sin( Dmin + A ) = nsin 2 Nguyên nhân tượng tán sắc : λ tím ≤ λ ≤ λ đỏ n = f ( λ ); ntím ≥ n λ ≥ nđ Bài 1.1 :Một lăng kính thủy tinh góc chiết quang A= Chiếu chùm ánh sáng trắng vào mặt bên góc tới rât nhỏ Tính góc tạo bỡi hai tia ló màu đỏ màu tím qua lăng kính Cho biết chiết suất lăng kính ứng với ánh sáng màu đỏ nđ = 1,5 ;với ánh sáng tím nt = 1,68 Giải : Khi góc tới i1 nhỏ ta có : i1 = nr1 i2 = nr2 A = r1+ r2 D =i1+i2 –A = (n-1)A Góc lệch tia đỏ : Dđ = (nđ-1) A Góc lệch tia tím: Dt = (nt -1) A Góc lệch chùm tia ló màu đỏ tia ló màu tím là: ( ) ∆D = D t − Dd = n t − n d A =( 1,68 -1,5).50 = 0,90 Vậy : ∆D = 0, Bài 1.2: Một chùm ánh sáng trắng hẹp chiếu vào lăng kinh thủy tinh có tiết diện thẳng tam giác điều kiện góc lệch tia sáng vàng cực tiểu Tính góc tạo tia đỏ tia tím chùm ánh sáng ló Cho biết chiết suất lâng kính ứng vơí ánh sáng màu đỏ ,vàng ,tím :n đ=1,5; nv = 1,51; nt=1,52 Giải: k=2 Khi biết ánh sáng vàng có góc lệch k=1 cực tiểu ta tính góc tới i 1của chùm k=0 ánh sáng trắng : sin i1 = n v = sin A = 1, 51.sin 30 = 0, 755 k=-1 k=-2 k=1 k=0 k=-1 k=-2 *Đối với ánh sáng màu đỏ ta có: sini1 =nđsỉn1đ ⇒ sỉn1đ = sin i1 nd = 0, 755 ⇒ r1d = 30, 710 1,5 Mặt khác A =r1đ + r2đ ⇒ r2đ = A - r1đ r2đ =60 – 30,71 =29,29 mà: sini2đ =nđsinr2đ = 1,5.sin29,290 ≈ 0,74 Góc lệch tia đỏ : Dđ=i1đ + i2đ - A i2đ =47,73140 (1) *Đối ánh sáng tím ta có : sini1= ntsỉn1t ⇒ sin r1t = sin i1 nt = 0, 755 1, 52  r1t= 29,780 Mà: A = r1t + r2t ⇒ r2 t= A - r1t = 600 - 29,780 Mặt khác : sini2t = nt.sỉn2t =1,52.sin29,780 ⇒ i2 t= 49.0250 Mặt khác : Dt = i1 + i2t – A Góc tạo bỡi tia ló màu tím tia ló màu đỏ : ∆D = Dt − Dd = i2t − i2d = 49, 025 = 47, 7314 = 1,29 II GIAO THOA ÁNH SÁNG TRẮNG : Thí nghiệm Iâng: 1.Vị trí vân sáng : xs = k k=0 : λD a với k = 0; ±1; ±2; ±3 vân sáng trung tâm k = ±1 : vân sáng bậc (đối xứng qua vân trung tâm) k = ±2 : vân sáng bậc hai 2.Vị trí vân tối : x t = ( 2k = 1) λD 2a với k = 0; ±1; ±2; ±3 Vân tối bậc : phần dương k=0 ; phần âm k=-1 (đối xứng qua vân sáng trung tâm) Vân tối bậc hai : phần dương k=1; phần âm k=-2 3.Khoảng vân: Khoảng cách hai vân sáng (hoặc hai vân tối )liên tiếp i= λD a Hệ : xs= ki i ; x t = (2k + 1) Giao thoa với ánh sáng trắng : Anh sáng trắng có bước sóng ngắn giới hạn : 0, 40µm ≤ λ ≤ 0, 76µm - Anh sáng đơn sắc có vân sáng vị trí x xác định : 0, 40µm ≤ ax kD ≤ 0, 76µm - Anh sáng đơn sắc có vân tối vị trí x xác định : 0, 40µm ≤ 2ax (2k + 1)D ≤ 0, 76µm Dạng : THOA GIAO VỚI ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC Xác định vị trí vân sáng ,vân tối tính khoảng vân bước sóng ánh sáng Tìm số vân Tính khoảng cách * Phương pháp giải : Vị trí vân : λD a Vân sáng : xs = k b Vân tối : x t = ( 2k + 1) a = ki λD 2a = ( 2k + 1) i 2 Khoảng vân bước sóng ánh sáng : Ap dụng công thức : i = λD a Số vân khoảng x1, x2 : λD < x2 - Số vân sáng : x1 < xs < x2 ⇔ x1 < k a (1) Giải bất phương trình (1) ta tìm sô giá trị k số Số vân tối : ⇔ x1 < (2k + 1) x1< xt < x2 λD 2a < x2 vân sáng (2) Giải bất phương trình (2) tìm số giá trị k số vân tối * Chú ý : Nếu đoạn x1 ,x2 ta lấy dấu “ ≤ ” Xác định vị trí xM có vân sáng hay vân tối ? Bậc ? Ta có : xM = i K : có vân sáng bậc k K,5 : có vân tối bậc (k+1) K,2 : vân sáng hay vân tối Bài 1.1: Trong thí nghiệm Iâng giao thoa ánh sáng kheS 1,S2 chiếu bỡi ánh sáng có bước sóng λ = 0,65µm Biếtkhoảng cách hai khe S1S2=a=2mm Khoảng cách từ hai khe đến D= 1,5 m a Tính khoảng vân ? b Xác định vị trí vân sáng bậc vân tối bậc ? Giải : a Khoảng vân: x= λD a = 0, 65.10 −3.1, 5.103 b.Vị trí vân sáng bậc 5: xs = k λD Vân sáng bậc ứng với k = ±5 : a = 0.4875mm = ki x = ±5i = ±2, 4375(mm) Vị trí vân tối xác định : x t = (2k + 1) λD 2a = (2k + 1) i Phần dương cuả trục Ox vân tối bậc ứng với k=6 ,do : x t7 = (2.6 + 1) 0,8475 = 3,16875mm Phần âm trục Ox vân tối bậc ứng với k=-7 ,do : x t7 = (2.(−7) + 1) 0, 4875 Vậy vân tối bậc : = −3,16875mm x t7 = ±3,16875mm Bài 1.2:Trong thí nghiệm Iâng giao thoa ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,5µm Khoảng cách hai khe sáng S1S2=a=1mm a Tính khoảng cách hai khe đến ảnh Biết khoảng cách vân sáng liên tiếp 4,8 mm b Tại vị trí M cách vân trung tâm OM =4,2mm ,ta có vân sáng hay vân tối ? Bậc ? Trong khoảng OM có vân sáng vân tối ? M Giải : K=3 a Khoảng cách vân sáng liên tiếp có khoảng vân ,nên : i = 4,8 = 1,2mm λD a ⇒D= b Ta có : ia λ OM i D= ; = 3,5 K=2 K=1 K=1 K=0 Khoảng cách từ hai khe đến ảnh : i= K=3 K=2 O 1,2.1 = 2, 4.103 mm = 2, 4m 0, 5.10−3 Vậy M có vân tối bậc Có thể kiểm tra lại công thức vị trí vân tối : x M = (2k + 1) i ⇒ k = ( phía dương ứng với vân tối bậc4) • Số vân sáng khoảng OM: < xs < 4, ⇔ < k.i < 4, ⇒ < k < 3, Vậy: k=1; 2: → Có ba vân sáng • Số vân tối khoảng OM: K=0 < x t < 4, ⇔ < (2k + 1) i < 4, ⇒ − < k < ⇒ k = 0;1; Vậy có ba vân tối Dạng 2: GIAO THOA VỚI ÁNH SÁNG PHỨC TẠP GỒM NHIỀU THÀNH PHẦN ĐƠN SẮC HOẶC ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC • Anh sáng phức tạp gồm nhiều thành phần đơn sắc : - Ap dụng công thức vị trí vân sáng khoảng vân thành phần đơn sắc - Hiện tượng chập vân sáng xảy vị trí xác định bỡi : x = k1i1 = k2i2 = …….= knin • Anh sáng trắng : - Giá trị λ : 0.40µm ≤ λ ≤ 0, 76µm - Sự chênh lệch khoảnh vân i: i t ≤i ≤i d - Anh sáng đơn sắc có vân sáng vị trí x xác định : 0, 40µm ≤ ax kD ≤ 0, 76µm - Anh sáng đơn sắc có vân tối vị trí x : 0, 40µm ≤ 2ax (2k + 1)D ≤ 0, 76µm Bài 2.1: Trong thí nghiệm Iâng giao thoa ánh sáng Khoảng cách hai khe a= 1mm Khoảng cách từ hai khe đến D =2m Người ta chiếu đồng thời hai xạ đơn sắc có bước sóng λ1 = 0, 5µm λ = 0, 4µm Xác định hai vị trí (kể từ vân trung tâm ) hai vân sáng trùng Giải : Vị trí hai vân sáng ứng với hai bưcá xạ λ1 λ : λ D x1 = k1 a ; x2 = k λ2 D a (1) Hai vân sáng trùng : x1=x2 λD λ D λ ⇔ k1 = k 2 ⇔ k1λ1 = k λ2 ⇔ k = k1 = k1 a a λ2 k1 k2 hai số nguyên nên (2) thoả mãn k1 bội số 4,tức k1 = ; k2 = 10 λ1D 0.5.10 −3.2.103 Ta có : x = k = 1.k1(mm) 1 a = k1 Với k1= ta x1=4 mm (2) ;k2 =8 ta x2 =8 mm Vậy hai vị trí (kể từ vân sáng trung tâm O) để có hai vân sáng trùng cách O mm mm Bài 2.2: Trong thí nghiệm Iâng , khe sáng chiếu sáng ánh sáng trắng Khoảng cách hai khe 0,3 mm ,khoảng cách từ hai khe đến ảnh D= 2m a Tính bề rộng quang phổ bậc quang phổ bậc hai Biết bước sóng ánh sáng đỏ λ d = 0, 76µm ánh sáng tím λ t = 0,40µm b Tại vị trí M cách vân trung tâm OM =20 mm có xạ cho vân sáng ? Giải: xd = k a Vị trí vân sáng đỏ : Vị trí vân sáng tím : λd D a xt = k λt D a Bề rộng quang phổ khoảng cách vân sáng đỏ vân sáng tím bậc D 2.103 −3 = 2, 4mm : Vx = (λ − λ t ) = (0, 76 − 0, 40).10 a d 0,3 • Bề rộng quang phổ bậc hai (k=2): Vx2 = D a (λd − λ t ) = 2.Vx1 = 4,8mm b Gọi λ xạ cho vân sáng M : x = OM = k a ⇒λ= ax kD = 0,3.10−3.20.10 −3 k.2 0, 40µm ≤ λ ≤ 0, 76µm ; Với ⇒ λD 0, 76 ≤k≤ 0, Vậy k= ; ; ; 0, 40µm ≤ k k m= k (µm) ≤ 0, 76µm  3,95 ≤ k ≤ 7, thay vào phương trình Ta tìm thấy bước sóng : λ1 = λ1 = = 3.10 −6 = 0.50µm λ1 = λ= µm k 3 = 0.75µm ; λ1 = = 0.60µm ≈ 0.34µm Dạng 3: TRẮC NGHIỆM VỀ GIAO THOA ÁNH SÁNG Câu 1:Trong thí nghiệm Iâng giao thoa ánh sáng đơn sắc Khoảng cách hai khe a = 0,5 mm, khoảng cách D = 2m, khoảng vân i = 2mm Bước sóng ánh sáng tới là: A nm C 0,5 µm B 0,5 cm Giải: i =λλD = ⇒= a a.i D D 50 nm 0,5.10-3.2.10-3 -6 = 0,5.10 m = 0,5μm Câu 2:Trong thí nghiệm Iâng giao thoa ánh sáng đơn sắc có bước sóng 600 nm, khoảng cách hai khe a = 1,5 mm, khoảng cách D = m Khoảng cách vân sáng với vân tối liên tiếp là: A 0,6 mm B 6mm C 1,2 mm D 0,12 mm Giải: Khoảng cách vân sáng vân tối nửa khoảng vân i λD 6.10 −7.3 = = = 6.10 −4 m = 0,6mm −3 2a 2.1,5.10 Câu 3: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Iâng, người ta dùng ánh sáng có bước sóng 0,5µm, a=0,5 mm D = 2m Miền vân giao thoa có bề rộng l = 32 mm Số vân quan sát là: A 15 B 16 C 17 Giải: Khoảng vân i = D 18 λD 0,5.10 −6.2 = = 2.10 −3 m = 2mm −3 a 0,5.10 l i Số khoảng vân: n = = 32 = 16 khoảng vân Số vân số khoảng vân + vân trung tâm = 17 vân Phần II: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG I LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG C 1, Thuyết lượng tử ánh sáng: ε = hf = h λ + Năng lượng phô tôn λ [m] : Bước sóng ánh sáng f ( Hz): Tần số xạ C = 3.108 (m/s) : Vận tốc ánh sáng chân không h : 6,625.10-34 [J/s] : Hằng số Plăng ε [J] : Năng lượng phô tôn 2, Phương trình Anhxtanh ε = A + mV02 A : Công thoát electron khỏi kim loại đại electron ; ; V0 : Vận tốc ban đầu cực m = 9,1.10-31 (Kg) : khối lượng electron 3, Điều kiện xảy tượng quang điện λ ≤ λ ; với λ = hc : gới hạn quang điện kim loại làm catốt A 4, Hiệu điện hãm eUh = 5, Công suất nguồn sáng mV02 P = nλ ε ; nλ : số phô tôn ứng với xạ λ phát 1s 6, Cường độ dòng điện bão hoà Ibh = nee ; ne : số electron đến anôt 1s ne 7, Hiệu suất lượng tử: H = n λ ne : số electron khỏi catot 1s n λ : số electron đập vào catot 1s II.BÀI TẬP CƠ BẢN Dạng 1: p dụng định lý động Cơ sở lý thuyết: mV − mV = A t 2 A >  Vt > V0 : công dương A <  Vt < V0 : công âm * Công lực điện trường: điện tích q di chuyển hai điểm có hiệu điện U12 công điện trường là: A = q.U 12 ( q U12 dương âm) Bài 1.1: Tìm động electron tới đối âm cực ống Rơnghen ( bỏ qua electron vừa khỏi catot) Bài giải: Áp dụng định động năng: A = qe.UKA mVt mV0 − =A 2 (1) Theo đề V0 = mà qe = -e UKA = - UAK mVt Thay vào (1) ta có: = (-e).(- UAK) = eUAK 2 mVt = eUAK Bài 1.2: Tìm hiệu điện hãm dòng quang điện tế bào quang điện bị triệt tiêu Giải: 2 mVt mV0 Áp dụng định lý động : − = qe.UKA 2 Với Vt = 0, mà qe = -e UKA = - UAK (1) mặt khác UAK = Uh < thay vào ta có: - mV0 mV = - eUh  = eUh 2 Bài 1.3: Một cầu cô lập điện: chiếu xạ λ vào cầu Tìm điện cực đại cầu Bài giải: Áp dụng định động năng: mVt mV0 − = qe ( Vmax - V ∞ ) (1) 2 với Vt = 0; qe = -e; V ∞ = mV0 = eVmax thay vào (1) ta có:  Vmax Bài 1.4: Hiệu điện Anốt Catốt ống Rơnghen U = 2.10 4(v) Tìm bước sóng nhỏ tia rơnghen mà ống phát Bỏ qua động electron lúc khỏi Catốt Biết e = 1,6.10 -9(C) ; C = 3.108 m/s ; h = 6,625.10-34 J(s) Giải: Động electron lúc đến đập vào đối âm cực mVt mV0 − = qe.UKA 2 mVt với Vt = 0; qe = -e ; UKA = - UAK = U; Vậy : = eU - Động phần biến thành nhiệt Q làm nóng đối âm cực phần lại biến thành nl tia X Ta có : eU = Q + h  λ max = C C  eU ≥ h λ λ  λ ≥ hC 6,625.10 −34.3.10 = 6,2.10 −11 = −19 eU 1,6.10 2.10 hC eU (m) Dạng 2: XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG Kim loại: λ , A; Electron quang điện : E0đ ; V0 Dòng quang điện: Ibh ; Uh * Áp dụng công thức liên quan đến tượng quang điện: C Lượng tử ánh sáng: ε = hf = h λ Giới hạn quang điện: λ = h C λ mV0 Phương trình Anh Xtanh: ε = A + Hiệu điện hãm: mV0 eUh = 2 Cường độ dòng quang điện bão hoà: Ibh = n.e Bài 2.1: Khi chiếu xạ điện từ có bước sóng λ = 0,5 µm vào bề mặt catốt tế bào quang điện tạo dòng điện bảo hoà I bh = 0,32 (A) công suất xạ đập vào catốt P = 1,5 w.Tính hiệu suất lượng tử ( tỉ số e thoát catốt số phô tôn rọi lên nó) Biết : h = 6,625.10 -34 Js ; C = 3.108 m/s ; e = 1,6.10-19 C Giải: Năng lượng phô tôn: ε = h C 3.10 -34 -20 = 6,625.10 J − = 39,75.10 λ 0,5.10 Năng lượng xạ đập vào catốt 1s W = P.t = 1,5.1= 1,5 (J) Số phô tôn đến đập vào catốt 1s: nλ = 1,5 W = = 3,77.10-18 39,75.10 −20 ε (hạt) Điện lượng đến anốt 1s Q = I.t = 0,32.1=0,32 ( C) Số electron đến anốt 1s ne = n 0,32 q = 2.1018 (e) = −19 e 1,6.10 2.1018 e ≈ 0,53 = 53% Hiệu suất lượng tử: H = n = 3,77.10 λ Bài 2.2 : Công tối thiểu để electron khỏi mặt kim loại 1,88 eV Dùng kl để làm catốt tế bào quang điện Hãy xđ: a Giới hạn quang điện kl cho b.Vận tốc cực đại electron bắn khỏi mặt kl chiếu vào ánh sáng có bước sóng λ =0,489 µm c Số electron tách khỏi bề mặt kl phút Giả thiết tất electron tách bị hút anốt cường dòng quang điện đo I = 0,26 d Hiệu điện hai cực tế bào quang điện cho dòng điện triệt tiêu Giải: a Giới hạn quang điện λ = hC 6,625.10 −34.3.10 ≈ 6,6.10 −7 m = 0,66 µm = −19 A 1,88.1,6.10 b Vận tốc cực đại electron h  6,625.10 −34.3.10 − 1,88.1,6.10 −19 = 1,0584.10 −19 J −6 0,489.10 C λ E0đ = h - A = mà E0đ = mV0 C = A + E0đ λ 2.1,0584.10 −19 = 0,48.1016 m/s 9,1.10 −31 2E = m  V0 = c Số e tách khỏi mặt kim loại phút Điện lượng qua mạch 1s Q = T.t = 0,26.10-3 ( C) Số electron qua mạch 1s n = N q 0,26.10 −3 = = 0,1625.1016 hạt e 1,6.10 −19 = n.60 = 9,5.1016 hạt d Hiệu điện hãm eUh = mV0 = E0đ  Uh = 1,584.10 −19 E0 = 0,66 = 1,6.10 −19 e (v) Bài 2.3: Khi rọi ánh sáng có bước sóng λ = 300 nm vào catốt tế bào quang điện electron quang điện có động cực đại 2,03 eV a Tính công thoát electron kim loại làm catốt b Tính hiệu điện hãm ánh sáng tạo thành có bước sóng λ ’ = 400 nm Giải: a Công thoát electron : C λ h = A + E0đ  A=h C 6,625.10 −34.3.10 − 2,03.1,6.10 −19 = 3,377.10 −19 - E0đ = λ 300.10 −9 b, Ta có: h  eUh = h C mV0 =A+ λ' mà mV0 2 = eUh  h C = A + eUh λ' C C - A  Uh = ( h - A ) = V λ' λ' e Bài 2.4: Công thoát electron khỏi lim loại đồng 4,47 ev a Tính giới hạn quang điện đồng b Khi chiếu xạ điện từ có bước sóng λ = 0,14 µm vào cầu đồng đặt cách li vật khác, cầu tích điện đến điện cực đại Bài giải: a, Gới hạn quang điện đồng λ0= hC 6,625.10 −34 3.10 = 0,277.10 −6 nm = 0,277 µm = −19 A 4,47.1,6.10 b, Động ban đầu cực đại electron quang điện xạ khỏi cầu 2 C C mV0 mV0 h =A+  = h -A λ λ 2 (1) Áp dụng định lý động năng: 2 mVt mV0 − = qe ( VM – V ∞ ) với Vt = 0; qe = -e; V ∞ = 2 2 mV0 mV0 Ta có: = eVM  VM = e 2 ( 2) Từ ( 1) (2 ) ta có:  6,625.10 −34  C − 4,47.1,6.10 −19  = 4,47 VM = ( h - A) =  −6 −19 λ e  0,.14.10  1,6.10 (V) Dạng 3: ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN VÀO VIỆC ĐO CÁC HẮNG SỐ VẬT LÝ Áp dụng: C Công thức lượng tử ánh sáng: ε = hf = h λ Phương trình Anhxtanh: ε = A + mV02 Phương trình hiệu điện hãm ε Uh = mV02 ( Uh = U AK ) Bài 3.1: Khi chiếu xạ tần số f = 2,2.10 15 Hz vào kim loại có tượng quang điện electron bắn bị giữ lại hiệu điện hãm U1 = 6,6 (V) Còn chiếu vào xạ f = 2,538.1015 Hz vào kim loại electron quang điện bắn bị giữ lại hiệu điện hãm U2 = ( V) a, Xác định số plăng b, Xác định giới hạn quang điện kim loại Cho e = 1,6.10 -19 ( C); C = 3.108 m/s Giải: a, Xác định số Plăng: Ta có : hf1 = A + mV 01 Vì electron bị giữ lại hiệu điện hãm U1 nên: Ta có: : hf1 = A + eU1 Tương tự: hf2 = A + eU2 mV 21 = eU1 (1) (2) lấy (1) trừ (2) ta có: h( f1 – f2) = e( U1 – U2) e(U − U ) 1,6.10 −19 (6,6 − 8) = 6,627.10 −34 (Js) h= = 15 f1 − f (2,2 − 2,538).10 b, giới hạn quang điện kim loại hC mV 01 hC + = + eU eh1 = λ0 λ0 hC 6,627.10 −34.3.10 λ0 = = = 0,4945.10 −6 m = 0,4945 µm −34 15 −19 hf − eU 6,627.10 2,2.10 − 1,6.10 6,6 Dạng 5: MẪU NGUYÊN TỬ BO – NGUYÊN TỬ HIĐRO * Mẫu nguyên tử BO - Hai tiêu đề BO: ε = hfmn = Em - En * Hệ tiêu đề: - Năng lượng nguyên tử Hiđrô En = − 13,6 (eV) n2 Với n số nguyên dương r = n2r0 Bán kính quỹ đạo dừng: với r0 = 5,3.10-11 m * Quang phổ vạch nguyên tử hiđrô: - Dãy Ly man: ứng với chuyển động từ mức L, M, N, O, P mức K : nằm vùng tử ngoại - Dãy Ban me: nằm vùng ánh sáng nhìn thấy: ứng với nguyên tử chuyển từ mức: M, N, O, P mức L - Dãy Pa Sen: nằm vùng hồng ngoại, ứng với nguyên tử chuyển từ mức: N,O,P mức N Bài 5.1: Electron tong nguyên tử hiđrô chuyển từ quỹ đạo có lượng Em = - 0,544 (eV) xuống quỹ đạo có lượng E n = -3,4 (eV ) Hãy tính bước sóng vạch quang phổ phát Đó vạch dãy quang phổ vạch phát xạ nguyên tử hiđrô? Cho h = 6,625.10 -34 (Js); C = 3.108 m/s Giải: Từ tiêu đề xạ, ta có: hC = Em − En λ mn hC λ mn =  Em − En = 6,625.10 −34.3.10 = 4,34996.10 −7 (m) −19 (−0,544 + 3,4)1,6.10 Đó vạch chùm H8 dãy Ban me III TRẮC NGHIỆM Câu 1: Giới hạn quang điện Na 500 nm Công thoát kẽm lớn Na 1,4 lần Giới hạn quang điện kẽm là: A 700 nm B 360 nm Giải: Ta có: A Zn = A Zn λNa hc hc = = 1,4 ; A Na = ⇒ λZn λNa A Na λZn Suy ra: λZn = C 720 nm λNa 0,5 = = 0,36 µm 1,4 1,4 D 900 nm Câu 2: Cường độ dòng quang điện bão hoà catôt anôt tế bào quang điện 8µA Cho điện tích electron e = 1,6.10 -19 C Số electron đến Anôt thời gian giây A 5.1019 B 2.1016 C 2.1014 D 5.1013 I 8.10 −6 = 5.1013 Giải: Số electron đến anôt 1s là: n = = −19 e 1,6.10 Câu 3: Biết để triệt tiêu dòng quang điện ta phải dùng hiệu điện hãm 3V Vận tốc ban đầu cực đại electron quang điện A 1,03.106 m/s B 1,03.105 m/s C 2,03.106 m/s D 2,03.105 m/s Giải: Theo công thức eU = mv 20 max , suy v max 2eU 2.1,6.10 −19 = = = 1,03.10 m/s = 1030 km/s m 9,1.10 −31 Câu 4: Công thoát electron khỏi bề mặt kim loại A = 2eV Bước sóng giới hạn quang điện kim loại A 621 nm B 625nm C 675nm D 585nm Giải: Bước sóng giới hạn quang điện kim loại là: λ0 = hc 6,625.10 −34 3.10 = = 0,621.10-6 m = 0,621 µm = 621 nm −19 A 2.1,6.10 Câu 5: Cho h = 6,625.10-34 Js; bước sóng giới hạn quang điện kim loại λ0 = 0,6 µm Công thoát kim loại A 3,3125.10-20 J B 3,3125.10-19 J C 3,3125.10-18 J D 3,3125.10-17 J Giải: Công thoát : A = hc 6,625.10 −34.3.108 = = 33,125.10-20J −6 λ0 0,6.10 Câu 6: Khi chiếu ánh sáng có bước sóng 300 nm lên kim loại tượng quang điện xảy Để triệt tiêu dòng quang điện phải đặt hiệu điện hãm 1,4 V Bước sóng giới hạn quang điện kim loại là: A 753 nm B 653 nm C 553 nm D 453 nm Giải: Ta có: eU = mv 20 max , vào công thức Anhxtanh ta có: hc hc hc 6,625.10 −34.3.10 = + eU ⇒ λ0 = = hc 6,625.10 −34.3.10 λ λ0 − eU − 1,6.10 −19.1,4 −6 λ 0,3.10 19,875.10 −26 λ0 = = 4,53.10 −7 m = 453 nm −19 4,385.10 C Phần thứ ba : Kết luận Với việc thực nội dung “ Các dạng toán Sóng ánh sáng Lượng tử ánh sáng” thân rõ kiến thức ý đồ tác giả viết sách Về phía học viên học viên có thêm tài liệu gần gũi để học tập để trao đổi với tác giả khác TÀI LIỆU THAM KHẢO MỤC LỤC [...]... thế hãm eUh = mV0 = E0đ 2  Uh = 1,584.10 −19 E0 = 0,66 = 1,6.10 −19 e (v) Bài 2.3: Khi rọi ánh sáng có bước sóng λ = 300 nm vào catốt của 1 tế bào quang điện thì các electron quang điện bức ra có động năng cực đại là 2,03 eV a Tính công thoát electron của kim loại làm catốt b Tính hiệu điện thế hãm nếu ánh sáng tạo thành có bước sóng λ ’ = 400 nm Giải: a Công thoát của electron : C λ h = A + E0đ  A=h... 2eV Bước sóng giới hạn quang điện của kim loại là A 621 nm B 625nm C 675nm D 585nm Giải: Bước sóng giới hạn quang điện của kim loại là: λ0 = hc 6,625.10 −34 3.10 8 = = 0,621.10-6 m = 0,621 µm = 621 nm −19 A 2.1,6.10 Câu 5: Cho h = 6,625.10-34 Js; bước sóng giới hạn quang điện của kim loại là λ0 = 0,6 µm Công thoát của kim loại đó là A 3, 3125 .10-20 J B 3, 3125 .10-19 J C 3, 3125 .10-18 J D 3, 3125 .10-17... 1s n λ : số electron đập vào catot trong 1s II.BÀI TẬP CƠ BẢN Dạng 1: p dụng định lý động năng Cơ sở lý thuyết: 1 mV 2 − 1 mV 2 = A t 0 2 2 A > 0  Vt > V0 : công dương A < 0  Vt < V0 : công âm * Công của lực điện trường: khi điện tích q di chuyển giữa hai điểm có hiệu điện thế U12 thì công của điện trường là: A = q.U 12 ( q và U12 có thể dương hoặc âm) Bài 1.1: Tìm động năng của electron khi tới đối... 3, 3125 .10-20 J B 3, 3125 .10-19 J C 3, 3125 .10-18 J D 3, 3125 .10-17 J Giải: Công thoát : A = hc 6,625.10 −34.3.108 = = 33 ,125 .10-20J −6 λ0 0,6.10 Câu 6: Khi chiếu ánh sáng có bước sóng 300 nm lên tấm kim loại hiện tượng quang điện xảy ra Để triệt tiêu dòng quang điện phải đặt hiệu điện thế hãm 1,4 V Bước sóng giới hạn quang điện của kim loại này là: A 753 nm B 653 nm C 553 nm D 453 nm 1 2 Giải: Ta có: eU = mv 20... 6,625.10 −34.3.10 8 λ λ0 − eU − 1,6.10 −19.1,4 −6 λ 0,3.10 19,875.10 −26 λ0 = = 4,53.10 −7 m = 453 nm −19 4,385.10 C Phần thứ ba : Kết luận Với việc thực hiện nội dung “ Các dạng toán cơ bản Sóng ánh sáng và Lượng tử ánh sáng về bản thân tôi cũng đã rõ hơn về kiến thức về ý đồ của tác giả viết sách Về phía học viên các học viên có thêm một tài liệu gần gũi để học tập và để trao đổi với các tác giả khác... vùng tử ngoại - Dãy Ban me: nằm trong vùng ánh sáng nhìn thấy: ứng với nguyên tử chuyển từ các mức: M, N, O, P về mức L - Dãy Pa Sen: nằm trong vùng hồng ngoại, ứng với nguyên tử chuyển từ các mức: N,O,P về mức N Bài 5.1: Electron tong nguyên tử hiđrô chuyển từ quỹ đạo có năng lượng Em = - 0,544 (eV) xuống quỹ đạo có năng lượng E n = -3,4 (eV ) Hãy tính bước sóng của vạch quang phổ phát ra Đó là vạch... quang điện: Ibh ; Uh * Áp dụng các công thức liên quan đến hiện tượng quang điện: C Lượng tử ánh sáng: ε = hf = h λ Giới hạn quang điện: λ 0 = h C λ 2 mV0 Phương trình Anh Xtanh: ε = A + 2 Hiệu điện thế hãm: mV0 eUh = 2 2 Cường độ dòng quang điện bão hoà: Ibh = n.e Bài 2.1: Khi chiếu 1 bức xạ điện từ có bước sóng λ = 0,5 µm vào bề mặt catốt của 1 tế bào quang điện tạo ra dòng điện bảo hoà I bh = 0,32... −19 e 1,6.10 2.1018 e ≈ 0,53 = 53% Hiệu suất lượng tử: H = n = 3,77.10 8 λ Bài 2.2 : Công tối thiểu để bức 1 electron ra khỏi mặt kim loại là 1,88 eV Dùng kl đó để làm catốt của 1 tế bào quang điện Hãy xđ: a Giới hạn quang điện của kl đã cho b.Vận tốc cực đại của electron bắn ra khỏi mặt kl khi chiếu vào đó ánh sáng có bước sóng λ =0,489 µm c Số electron tách ra khỏi bề mặt kl trong 1 phút Giả thiết... - 2 mV0 mV = - eUh  0 = eUh 2 2 Bài 1.3: Một quả cầu cô lập về điện: khi chiếu bức xạ λ vào quả cầu Tìm điện thế cực đại của quả cầu Bài giải: 2 Áp dụng định về động năng: 2 mVt mV0 − = qe ( Vmax - V ∞ ) (1) 2 2 2 với Vt = 0; qe = -e; V ∞ = 0 mV0 = eVmax 2 thay vào (1) ta có:  Vmax Bài 1.4: Hiệu điện giữa Anốt và Catốt của 1 ống Rơnghen là U = 2.10 4(v) Tìm bước sóng nhỏ nhất của tia rơnghen mà ống... 2 = eUh  h C = A + eUh λ' C C 1 - A  Uh = ( h - A ) = 1 V λ' λ' e Bài 2.4: Công thoát của electron khỏi lim loại đồng là 4,47 ev a Tính giới hạn quang điện của đồng b Khi chiếu bức xạ điện từ có bước sóng λ = 0,14 µm vào một quả cầu bằng đồng đặt cách li các vật khác, thì quả cầu được tích điện đến điện thế cực đại bằng bao nhiêu Bài giải: a, Gới hạn quang điện của đồng λ0= hC 6,625.10 −34 3.10 8 ... thoa với ánh sáng trắng : Anh sáng trắng có bước sóng ngắn giới hạn : 0, 40µm ≤ λ ≤ 0, 76µm - Anh sáng đơn sắc có vân sáng vị trí x xác định : 0, 40µm ≤ ax kD ≤ 0, 76µm - Anh sáng đơn sắc có vân... …….= knin • Anh sáng trắng : - Giá trị λ : 0.40µm ≤ λ ≤ 0, 76µm - Sự chênh lệch khoảnh vân i: i t ≤i ≤i d - Anh sáng đơn sắc có vân sáng vị trí x xác định : 0, 40µm ≤ ax kD ≤ 0, 76µm - Anh sáng... sáng chân không h : 6,625.10-34 [J/s] : Hằng số Plăng ε [J] : Năng lượng phô tôn 2, Phương trình Anhxtanh ε = A + mV02 A : Công thoát electron khỏi kim loại đại electron ; ; V0 : Vận tốc ban đầu