Luyện thi THPT quốc gia 2016 chương 6 lượng tử ánh sáng

-Gọi N là số phôtôn chiếu vào hay phát ra trong một giây thì công suất của 2 24 d S r  -Cường độ sáng I đơn vị 2 / W m là năng lượng được ánh sáng truyền trong một đơn vị thời gian,

Chương VI LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG Bài 30 HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG I.Hiện tượng quang điện

1.Thí nghiệm của Héc về hiện tượng quang điện (năm 1887)

Bố trí thí nghiệm như hình 30.1 (Sgk)

Chiếu một chùm sáng do hồ quang phát ra vào tấm kẽm tích điện âm gắn vào

cần của một tĩnh điện kế, thì góc lệch của kim tĩnh điện kế giảm đi Thay kẽm bằng

kim loại khác, hiện tượng xảy ra tương tự

Kết quả: Ánh sáng hồ quang đã làm bật êlectron ra khỏi bề mặt tấm kẽm tích

điện âm

2.Định nghĩa

Hiện tượng ánh sáng làm bật các êlectron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện (ngoài) 3.Trong thí nghiệm trên chính bức xạ tử ngoại trong chùm tia hồ quang đã gây ra hiện tượng quang điện

ở tấm kẽm Các êlectron bị bật ra gọi là các êlectron quang điện hay quang êlectron

II.Định luật về giới hạn quang điện

Đối với mỗi kim loại, ánh sáng kích thích phải có bước sóng λ ngắn hơn hay bằng giới hạn quang

điện o của kim loại đó   o, mới gây ra được hiện tượng quang điện

Dùng thuyết sóng điện từ về ánh sáng, ta không giải thích được định luật về giới hạn quang điện

III.Thuyết lượng tử ánh sáng

1.Giả thuyết Plăng (năm 1900)

Lượng năng lượng mà mỗi lần một nguyên tử hay phân tử hấp thụ hoặc phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định và bằng h f ; trong đó f là tần số của ánh sáng bị hấp thụ hoặc được phát xạ ; còn h là một hằng số

2.Lượng tử năng lượng

Lượng năng lượng nói trong giả thuyết Plăng ở trên gọi là lượng tử năng lượng và được kí hiệu

bằng chữ  :

hf

 

h gọi là hằng số Plăng và được xác định bằng thực nghiệm: h6, 625.1034J s

3.Thuyết lượng tử ánh sáng (thuyết phôtôn) của Anh-xtanh (1905)

a.Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn

b.Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f , các phôtôn đều giống nhau, mỗi phôtôn mang năng lượng hc

hf





c.Trong chân không, phôtôn bay với tốc độ c3.108m s/ dọc theo các tia sáng

d.Mỗi lần một nguyên tử hay phân tử phát xạ hoặc hấp thụ ánh sáng thì chúng phát ra hoặc hấp thụ một phôtôn

Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động Không có phôtôn đứng yên

4.Giải thích định luật về giới hạn quang điện bằng thuyết lượng tử ánh sáng

Anh-xtanh cho rằng, trong hiện tượng quang điện có sự hấp thụ hoàn toàn phôtôn chiếu tới Mỗi phôtôn bị hấp thụ sẽ truyền toàn bộ năng lượng của nó cho một êlectron Muốn cho êlectron bứt ra khỏi mặt kim loại phải cung cấp cho nố một công để « thắng » các liên kết Công này gọi là công thoát A Như vậy, muốn cho hiện tượng quang điện xảy ra thì năng lượng của phô tôn ánh sáng kích thích phải lớn hơn hoặc bằng công thoát :

Ánh sáng vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạt, ta nói ánh sáng có lưỡng tính sóng - hạt Dù

tính chất nào của ánh sáng thể hiện ra thì ánh sáng vẫn có bẩn chất điện từ

Bài 31 HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG I.Chất quang dẫn và hiện tượng quang điện trong

b.Năng lượng kích hoạt:

Năng lượng kích hoạt là năng lượng cần thiết để giải phóng một êlectron liên kết thành êlectron dẫn Năng lượng kích hoạt có giá trị nhỏ hơn công thoát electron ra khỏi mặt kim loại nhiều, nên ngay cả phôtôn trong vùng hồng ngoại cũng có thể gây ra được hiện tượng quang điện trong

III.Pin quang điện

1.Pin quang điện (còn gọi là pin Mặt Trời) là nguồn điện chạy bằng năng lượng ánh sáng Nó biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng

2.Hiệu suất của các pin quang điện vào khoảng trên dưới 10%

3.Cấu tạo của một pin quang điện

-Pin có một tấm bán dẫn loại n, bên trên có phủ một lớp mỏng bán dẫn

loại p Trên cùng là một lớp kim loại mỏng, dưới cùng là một đế kim loại Các

kim loại này đóng vai trò các điện cực trơ Lớp tiếp xúc p-n gọi là lớp chặn,

ngăn không cho êlectron khuếch tán từ n sang p và lỗ trống từ p sang n

-Hoạt động: Khi được chiếu sáng bởi ánh sáng có bước sóng thích hợp, sẽ gây ra hiện tượng quang điện trong ở lớp bán dẫn loại p, giải phóng ra các cặp êlectron và lỗ trống Êlectron dễ dàng đi qua lớp chặn xuống bán dẫn loại n, còn lỗ trống thì bị giữ lại trong lớp p Kết quả lớp kim loại mỏng phía trên trở thành điện cực dương, đế kim loại là điện cực âm Suất điện động của pin vào khoảng 0,5 V đến 0,8 V

4.Ứng dụng: Pin quang điện được ứng dụng trong các máy đo ánh sáng, vệ tinh nhân tạo, máy tính bỏ túi,…

Ngày nay, người ta đã chế tạo thử thành công ô tô và cả máy bay chạy bằng pin quang điện

BÀI TOÁN Dạng 1 Tính toán về hiện tượng quang điện ngoài

-Gọi N là số phôtôn chiếu vào hay phát ra trong một giây thì công suất của

2 24

d

S r 

-Cường độ sáng I (đơn vị 2

/

W m ) là năng lượng được ánh sáng truyền trong một đơn vị thời gian,

qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền: 2( )

2.Điều kiện để xảy ra hiện tượng quang điện

-Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi:   0   A với 0 là giới hạn quang điện còn A là công thoát electron của kim loại

-Giới hạn quang điện của kim loại: 0

0

A A

W eU  mv trong đó U là hiệu điện thế hãm để triệt tiêu dòng quang h

điện (do electron quang điện chuyển động từ tấm kim loại bứt ra đến cực dương - anot)

Vì chương trình cơ bản không học tế bào quang điện nên trong đề bài thường dùng cụm từ “hai điện cực kim loại A và K đặt trong chân không được nối kín bằng nguồn điện một chiều, chùm ánh sáng chiếu vào

K làm bứt các electron, các electron bay về phía A” Khi đó ta có:

-Cường độ dòng quang điện: I n e' với n’ là số electron quang điện đến A mỗi giây

-Cường độ dòng quang điện bão hoà: I bh q n e n e0

t t với n là số electron quang điện bứt ra

trong thời gian t và n là số electron quang điện bứt ra trong 1 giây 0

-Hiệu suất lượng tử: n0

H N

 với N là số phôtôn chiếu vào K trong một giây

-Phần trăm electron quang điện đến được A:

0

'

n h n

 -Khi dòng quang điện triệt tiêu thì U AK  U h

O

R

S

0 max

0 2

eU hc

Trong một số bài toán người ta lấy U h 0 thì đó là độ lớn

Hiện tượng quang điện xảy ra khi được chiếu đồng thời nhiều bức xạ thì khi tính các đại lượng: Vận tốc ban đầu cực đại v0Max, hiệu điện thế hãm Uh, điện thế cực đại VMax, … đều được tính ứng với bức

xạ có Min (hoặc fMax)

-.Xét vật cô lập về điện, có điện thế cực đại Vmax và khoảng cách cực đại dmax mà electron chuyển động trong điện trường cản có cường độ điện trường E được tính theo công thức:

-Với U AK là hiệu điện thế giữa A và K, v là vận tốc cực đại của electron khi đập vào A, A v K v0max

là vận tốc ban đầu cực đại của electron khi rời catốt thì: 1 2 1 2

4.Chuyển động của electron quang điện trong điện trường và từ trường đều

a.Chuyển động trong từ trường đều theo phương vuông góc với đường sức từ

-Quỹ đạo chuyển động của electron là một đường tròn Lúc này lực Lorentz đóng vai trò là lực hướng tâm làm cho hạt chuyển động tròn đều:

2 or

-Bán kính quỹ đạo của electron khi đó là: R mv

e B Xét electron vừa rời khỏi catốt thì vv0maxb.Chuyển động trong điện trường đều dọc theo đường sức điện

-Khi electron chuyển động trong một điện trường đều có cường độ E dọc theo mộ đường sức điện

+Quãng đường đi được: 2

0

12

; lực Lorentz cùng hướng với Ox và có độ lớn F Lorentz e vB Nếu electron chuyển động thẳng theo hướng ban đầu ( Oz ) thì lực điện cân bằng với lực Lorentz: e E e vB E vB

5.Hiện tượng quang điện trong Quang trở Pin quang điện

-Hiện tượng ánh sáng (bức xạ điện từ) giải phóng các electron liên kết để cho chúng trở thành các electron dẫn đồng thời tạo ra các lỗ trống cùng tham gia vào quá trình dẫn điện, gọi là hiện tượng quang điện trong

-Điều kiện để xảy ra hiện tượng quang điện trong:   0   0 với 0 là năng lượng kích hoạt -Quang trở khi để trong bóng tối thì dòng điện qua mạch: 0

0

E I

  với I là cường độ dòng điện do pin cung cấp và

U là điện áp ở hai cực của pin

II.Bài tập

1.Sự truyền phôtôn

Bài 1 Năng lượng của photon ứng với ánh sáng có bước sóng 768nm là

Bài 2 Trong chân không bức xạ đơn sắc vàng có bước sóng là 0,589µm Lấy

6,625.10 ; 3.10 /

h  J s c  m s và e1, 6.1019C Năng lượng của photon ứng với bức xạ này có giá trị

Bài 3 Với   1, 2, 3 lần lượt là năng lượng của photon ứng vớ các bức xạ màu vàng, bức xạ tử ngoại và bức

Bài 5 Một bức xạ hồng ngoại truyền trong một môi trường có chiết suất 1,4 thì có bước sóng 3 m và một bức xạ tử ngoại truyền trong môi trường có chiết suất 1,5 có bước sóng là 0,14 m Tỉ số năng lượng photon

2 và photon 1 là

Bài 6 Một nguồn laze phát ra ánh sáng đỏ bước sóng bằng 630nm với công suất 40mW Số photon bức xạ

ra trong thời gian 10 giây là

A.126,8.1016 B.126,5.1016 C.126,6.1016 D.126,4.1016

Bài 7 Một nguồn phát ánh sáng có bước sóng 662,5nm với công suất phát sáng là 1,5.10-4W Lấy

h  J s c m s Số photon được nguồn phát ra trong một giây là

Bài 8 Một nguồn sáng chỉ phát ánh sáng đơn sắc có tần số 5.1014Hz Công suất bức xạ điện từ của nguồn

là 10W Số photon mà nguồn phát ra trong một giây xấp xỉ bằng

A.3,02.1019 B.0,33.1019 C.3,02.1020 D.3,24.1019

Bài 9 Độ nhạy của võng mạc của con mắt đối với ánh sáng vàng (tính ở bước sóng 600nm) là 1,99.1018W Phải có ít nhất bao nhiêu phôtôn ánh sáng vàng đập vào võng mạc trong một giây mới có thể gây ra cảm giác sáng?

A.6 phôtôn/s B.60 phôtôn/s C.600 phôtôn/s D.6000 phôtôn/s

Bài 10 Công suất bức xạ của mặt trời là 3,9.1029W Năng lượng mặt trời đã tỏa ra trong một ngày là

Bỏ qua sự hấp thụ ánh sáng bởi khí quyển

2.Điều kiện để xảy ra hiện tượng quang điện

Bài 1 Công thoát electron ra khỏi bề mặt một kim loại là 3,3.10-19J Giới hạn quang điện của kim loại là

  Công thoát của kim loại này là

Bài 4 Giới hạn quang điện của kẽm là 0,36µm, công thoát electron của kẽm lớn hơn của natri 1,4 lần Giới

hạn quạng điện của natri bằng

Bài 5 Một kim loại có công thoát electron là 7,2.10-19J Chiếu lần lượt vào kim loại này các bức xạ có bước sóng 1 0,18 m; 2 0, 21 m; 3 0,32m và 4 0,35 m Những bức xạ có thể gây ra hiện tượng quang điện ở kim loại này có bước sóng là

A.  1, 2, 3 B. 1, 2 C. 3, 4 D.  2, 3, 4

Bài 6 Lần lượt chiếu vào bề mặt một tấm kim loại có công thoát 2eV các ánh sáng có bước sóng

  và 2 650nm Ánh sáng đơn sắc nào có thể làm electron trong kim loại đó bứt ra ngoài?

A.cả  1, 2 B.2 C.1 D.không có bức xạ nào kể trên

Bài 7 Công thoát của electron ra khỏi vonfram là 4,5eV Cần chiếu ánh sáng có bước sóng dài nhất là bao

nhiêu để gây ra hiện tượng quang điện trên mặt lớp vonfram?

Bài 8 Biết công thoát electron của các kim loại: canxi, kali, bạc và đồng lần lượt là: 2,89eV; 2,26eV;

4,78eV và 4,14eV Chiếu ánh sáng có bước sóng 0,33 m vào bề mặt các kim loại trên Hiện tượng quang

điện không xảy ra đối với các kim loại nào sau đây?

A.kali và đồng B.canxi và bạc C.bạc và đồng D.kali và canxi

3.Liên hệ giữa năng lượng của phô tôn tới và động năng ban đầu cực đại của các quang electron Bài 1 Chiếu chùm phôtôn có năng lượng 5, 678.1019J vào tấm kim loại có công thoát 3,975.1019J thì động năng ban đầu cực đại của electron quang điện bằng

A.1, 703.1019J B.17, 00.1019J C.0, 76.1019J D.70, 03.1019J

Bài 2 Chiếu chùm phô tôn có năng lượng 9,9375.1019J vào một tấm kim loại có công thoát 8, 24.1019J

Biết động năng ban đầu cực đại của electron bằng hiệu năng lượng của phô tôn tới và công thoát, khối lượng của electron là 31

9,1.10 kg Tốc độ cục đại của electron khi vừa bứt ra khỏi bề mặt là

A.0, 4.106m s/ B.0,8.106m s / C.0, 6.106m s/ D.0,9.106m s/

Bài 3 Chiếu vào một tấm kim loại có công thoát electron là 1,88eV, ánh sáng có bước sóng 0, 489 m Cho rằng năng lượng mà electron hấp thụ một phần dùng để giải phóng nó, phần còn lại hoàn toàn biến thành động năng của nó Động năng đó bằng

Bài 4 Kim loại dùng làm ca tốt của một bình chân không có hai điện cực A và K nối với nguồn điện một

chiều có công thoát electron là 2,5eV Chiếu vào ca tốt bức xạ có tần số 1,5.1015Hz Động năng ban đầu cực đại của các electron quang điện là

Bài 5 Giới hạn quang điện của một kim loại là ca tốt của một bình chân không có hai điện cực A và K nối

với nguồn điện một chiều là 500nm Biết tốc độ truyền sáng trong chân không và hằng số Planck là

Bài 6 Một tấm kim loại có giới hạn quang điện là 275nm được đặt cô lập về điện Người ta chiếu sáng nó

bằng bức xạ có bước sóng  thì thấy điện thế cực đại của tấm kim loại này là 2,4V Bước sóng  của ánh sáng kích thích là

Bài 7 Khi chiếu lần lượt hai bức xạ có tần số f1; f2 (với f1  f2) vào một quả cầu kim loại đặt cô lập thì đều xảy ra hiện tượng quang điện với điện thế cực đại V1, V2 Nếu chiếu đồng thời hai bức xạ trên vào quả cầu này thì điện thế cực đại của nó là

A.V1V2 B.V1V2 C.V2 D.V1

Bài 8 Tính vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện biết hiệu điện thế hãm là 12V

A.1,03.105m/s B.1,45.106m/s C.2,89.105m/s D.2,05.106m/s

Bài 9 Hai tấm kim loại A và K đặt song song, đối diện nhau và nối với nguồn điện một chiều Tấm kim

loại K có công thoát là 2,26eV, được chiếu đồng thời hai bức xạ đơn sắc có bước sóng lần lượt là 0, 45 m

và 0, 25 m làm bứt các electon bay về phía tấm A Hiệu điện thế U AK đủ để không có electron đến được tấm A là

Bài 10.Chiếu ánh sáng đơn sắc vào ca tốt của một bình chân không có hai điện cực A và K nối với nguồn

điện một chiều thì có hiện tượng quang điện xảy ra Dòng quang điện này triệt tiêu nhờ một hiệu điện thế hãm có giá trị 1,9V Vận tốc ban đầu cực đại của các electron quang điện là

A.5,2.105m/s B.6,2.105m/s C.7,2.105m/s D.8,2.105m/s

Bài 11 Chiếu ánh sáng có bước sóng 660nm vào ca tốt của một bình chân không có hai điện cực A và K

nối với nguồn điện một chiều thì phải đặt hiệu điện thế hãm 0,69V để vừa đủ triệt tiêu dòng quang điện Công thoát của kim loại làm ca tốt là

Bài 12 Khi chiếu vào ca tốt bằng natri của một bình chân không có hai điện cực A và K nối với nguồn điện

Bài 13 Ca tốt của một bình chân không có hai điện cực A và K nối với nguồn điện một chiều có công thoát

là 4,5eV Chiếu bức xạ có bước sóng 1 thì electron bận ra có vận tốc ban đầu cực đại là v Nếu chiếu 01

bức xạ cso bước sóng 2 bằng nửa 1 thì vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện tăng gấp đôi Bước sóng 1 là

Bài 14 Chiếu lần lượt hai bức xạ có bước sóng 10,35m&2 0,54m vào tấm kim loại thì thấy vận tốc ban đầu cực đại của các điện tử bật ra ứng với hai bức xạ trên gấp hai lần nhau Giới hạn quang điện của kim loại trên là

Bài 15 Lần lượt chiếu vào ca tốt của một bình chân không có hai điện cực A và K nối với nguồn điện một

chiều các bức xạ điện từ có bước sóng lần lượt là 1260nm và 2 1, 21 thì vận tốc ban đầu cực đại của các electron quang điện bứt ra từ ca tốt lần lượt là v1 và v2 với 1

2

34

v

v  Giới hạn quang điện của kim loại này là

Bài 16 Chiếu lần lượt hai bức xạ 600nm và 250nm và ca tốt của một bình chân không có hai điện cực A

và K nối với nguồn điện một chiều Hiệu điện thế hãm có độ lớn gấp đôi nhau Cho

Bài 19 Chiếu ánh sáng có bước sóng 0, 40 m vào ca tốt của một bình chân không có hai điện cực A

và K nối với nguồn điện một chiều làm bằng kim loại có công thoát 2,48eV Nếu hiệu điện thế giữa anot

và catot là U AK 4V thì động năng lớn nhất của quang electron khi đập vào anot là

A.52,12.10-19J B.6,4.10-19J C.64.10-19J D.45,72.10-19J

Bài 20 Khi chiếu vào catot của một bình chân không có hai điện cực A và K nối với nguồn điện một chiều

bằng xêri một bức xạ , người ta thấy vận tốc của quang electrong cực đại tại anot là 8.105m/s nếu hiệu điện thế giữa anot và catot là 12V Hiệu điện thế hãm đối với bức xạ trên là

Bài 21 Công thoát electron của một kim loại dùng làm catot của một bình chân không có hai điện cực A

và K nối với nguồn điện một chiều là 3,5eV Chiếu vào catot chùm sáng có bước sóng biên thiên từ 250nm đến 680nm Tính hiệu điện thế cần đặt vào giữa anot và catot để dòng quang điện triệt tiêu?

A.U AK  1, 2V B.U AK  1, 47V C.U AK  1, 47V D.U AK  1, 2V

Bài 22 Chiếu đồng thời hai bức xạ có bước sóng 452nm và 243nm vào catot của một bình chân không có

hai điện cực A và K nối với nguồn điện một chiều Kim loại làm catot có giới hạn quang điện là 500nm Lấy h6,625.1034J s c ; 3.108m s m/ ; e9,1.10 31kg Vận tốc ban đầu cực đại của các electron quang điện bằng

A.2,29.104m/s B.9,24.103m/s C.9,61.105m/s D.1,34.106m/s

Bài 23 Chiếu ánh sáng có bước sóng 300nm vào của một bình chân không có hai điện cực A và K nối với

nguồn điện một chiều, dòng quang điện bão hòa có giá trị 1,8mA Biết hiệu suất lượng tử của hiện tượng quang điện là 1% Công suất bức xạ mà catot nhận được là

Bài 24 Một bình chân không có hai điện cực A và K nối với nguồn điện một chiều, có catot làm bằng xêdi

có giới hạn quang điện 650nm Chiếu vào catot ánh sáng với công suất 1mW Khi đó hiệu điện thế hãm đối với tế bào quang điện là 0,07V Biết rằng cứ mỗi photon đến catot sẽ giải phóng 1 electron ra khỏi bề mặt catot Cường độ dòng quang điện bão hòa bằng

A.2,3.10-4A B.3,2.10-4A C.4,6.10-4A D.5,1.10-4A

Bài 25 Chiếu vào catot của một bình chân không có hai điện cực A và K nối với nguồn điện một chiều một

bức xạ có bước sóng  với công suất P, ta thấy cường độ dòng quang điện bão hòa có giá trị I Nếu tăng công suất bức xạ này thêm 20% thì thấy cường độ dòng quang điện bão hòa tăng 10% Hiệu suất lượng tử

sẽ

Bài 26 Một bình chân không có hai điện cực bằng kim loại A và K nối với nguồn điện một chiều, khi chiếu

bức xạ thích hợp và điện cực K và điện áp giữa A và K có một giá trị nhất định thì chie có 30% quang

electron bứt ra khỏi K đến được điện cực A Người ta đo được cường độ dòng điện khi đó là 3mA Cường

độ dòng quang điện bão hòa có giá trị

Bài 27 Hai tấm kim loại phẳng A và K đặt song song, đối diện nhau và được nối kín với một nguồn điện

một chiều và ampe kế Chiếu chùm bức xạ vào tấm kim loại K thì thấy các electron bứt ra khỏi tấm K và

chỉ có 25% electron bứt ra bay về tấm A Nếu số chỉ của ampe kế là 1, 4 A thid số electron bứt ra khỏi tấm

K trong một giây là

A.1, 25.10 12 B.35.1011 C.35.1012 D.35.1013

Bài 28 Hai tấm kim loại phẳng A và K đặt song song, đối diện nhau và được nối kín với một nguồn điện

một chiều và ampe kế Chiếu chùm bức xạ có công suất là 3mW mà mỗi phôtôn có năng lượng 9,9.1019J

vào tấn kim loại K thì thấy electron bứt ra khỏi tấm K Cứ 10000 phôtôn chiếu vào K thì có 94 electron bị

bứt ra và chỉ một số đến được bản A Nếu số chỉ của ampe kế là 3,375 A thì có bao nhiêu phần trăm electron không đến được bản A?

Bài 30 Một quả cầu bằng nhôm được chiếu bởi bức xạ tử ngoại có bước sóng 83nm thì xảy ra hiện tượng

quang điện Biết giới hạn quang điện của nhôm là 332nm Hỏi electron quang điện có thể rời xa bề mặt một khoảng tối đa là bao nhiêu nếu bên ngoài quả cầu có một điện trường cản là 75 /V cm

4.Chuyển động của electron quang điện trong điện trường và từ trường

Bài 1 Chiếu bức xạ có bước sóng 0,546 m lên một tấm kim loại có giới hạn quang điện 0 Dùng màn chắn tách ra một chùm hẹp các electron quang điện và cho chúng bay vào từ trường đều theo hướng vuông góc với các đường cảm ứng từ có 4

10

B  T Biết bán kính cực đại của electron là 23,32mm Giới hạn quang điện 0 là

Bài 2 Chiếu bức xạ vào catot của một tế bào quang điện có electron quang điện bật ra Muốn triệt tiêu dòng

quang điện cần một hiệu điện thế hãm 1,3V Nếu cho electron bay vào vùng từ trường đều có cảm ứng từ

Bài 3 Chiếu một bức xạ điện từ có bước sóng 0,546μm lên mặt kim loại dùng catốt của một bình chân

không có hai điện cực A và K nối với nguồn điện một chiều thì thu được dòng bão hòa có cường độ 2mA Công suất của bức xạ điện từ là 1,515W Giả sử các electron đó được tách ra bằng màn chắn để lấy một chùm hẹp hướng vào một từ trường đều có cảm ứng từ B104T, sao cho B vuông góc với phương ban đầu của vận tốc electron Biết quỹ đạo của các electron có bán kính cực đại là 23,32 mm thì vận tốc ban đầu cực đại của các electron quang điện

A.1,25.105 m/s B.2,36.105 m/s C.3,5.105 m/s D.4,1.105 m/s

Bài 4 Chiếu bức xạ đơn sắc bước sóng 0,533μm vào một tấm kim loại có công thoát electron 3, 0.1019J

Dùng màn chắn tách ra một chùm hẹp electron quang điện và cho chúng bay vào một miền từ trường đều

có cảm ứng từ B Hướng chuyển động của electron quang điện vuông góc với B Biết bán kính cực đại của quỹ đạo các electron là 22,75 mm Tìm độ lớn cảm ứng từ B của từ trường

A.2.10 T4 B.10 T4 C.1, 2.10 T4 D.0,92.10 T4

Bài 5 Cho một chùm hẹp các electron quang điện và hướng nó vào một từ trường đều có cảm ứng từ

4

10

B  T theo phương vuông góc với các đường sức từ Biết khối lượng và điện tích của electron lần lượt

là 9,1.1031kg và 1, 6.1019C Tính chu kì quay của electron trong từ trường

A.1 s B.2 s C.0, 26 s D.0,36 s

Bài 6 Chiếu một phô tôn có năng lượng 5,5eV vào tấm kim loại có công thoát electron là 2eV Cho rằng

năng lượng mà electron hấp thụ một phần dùng để giải phóng nó, phần còn lại hoàn toàn biến thành động năng của nó Tách ra một electron rồi cho bay từ M đến N trong một điện trường đều mà hiệu điện thế

2

NM

U   V Động năng của electron tại điểm N là

Bài 7 Khi chiếu một bức xạ có bước sóng 400nm vào bề mặt catot của một bình chân không có hai điện

cực A và K nối với nguồn điện một chiều có công thoát electron là 2eV Dùng màn chắn tách ra một chùm hẹp các electron quang điện có tốc độ lớn nhất rồi cho bau từ M đến N trong một điện trường đều mà hiệu điện thế U MN  5V Tính tốc độ của electron tại điểm N

A.1, 245.106m s/ B.1, 236.106m s/ C.1, 465.106m s/ D.2,125.106m s/

Bài 8 Cho một chùm hẹp các electron quang điện có tốc độ 106m s/ bay dọc theo đường sức của một điện trường đều có E9,1 /V m sao cho hướng của vận tốc ngược với hướng của điện trường Tính quãng đường electron đi được sau thời gian 1000ns Biết khối lượng và điện tích của electron lần lượt là

31

9,1.10 kg và 1, 6.1019C

5.Hiện tượng quang điện trong Pin quang điện

Bài 1 Một chất bán dẫn có giới hạn quang dẫn là 5 m Biết tốc độ ánh sáng trong chân không là 3.108m s /

và hằng số Plank là 6, 625.1034J s Tính năng lượng kích hoạt của chất đó

A.4.1019J B.3,97eV C.0,35eV D.0, 25eV

Bài 2 Một mạch điện gồm một bộ pin có suất điện động 12V và điện trở trong 4 mắc nối tiếp với quang điện trở thành mạch kín Khi không được chiếu sáng thì cường độ dòng điện qua mạch chỉ vào khoảng

1, 2 A Khi quang trở được chiếu sáng thì cường độ dòng điện trong mạch là 0,5A Điện trở của quang điện trở khi không bị chiếu sáng và khi bị chiếu sáng bằng

A.10M; 20 B.106; 20 C.10M;10 D.1000 ; 20 

Bài 3 Một bộ pin quang điện gồm nhiều pin mắc nối tiếp Diện tích tổng cộng của các pin là 0, 4m2 Dòng ánh sáng chiếu vào bộ pin có cường độ 1000W m Khi cường độ dòng điện mà bộ pin cung cấp cho mạch / 2ngoài là 2,5A thì điện áp đo được hai cực của bộ pin là 20V Hiệu suất của bộ pin là

Bài 4 Một mạch điện xoay chiều nối tiếp gồm quang điện trở, cuộn dây có cảm kháng 20, điện trở hoạt động 30 và tụ điện có dung kháng 60 Chiếu sáng quang trở với một cường độ sáng nhất định thì công suất tiêu thụ trên quang trở là cực đại Xác định điện trở của quang trở khi đó

Bài 32 HIỆN TƯỢNG QUANG - PHÁT QUANG I.Hiện tượng quang - phát quang

1.Khái niệm về sự phát quang

-Một số chất có khả năng hấp thụ ánh sáng có bước sóng này để phát ra ánh sáng có bước sóng khác Hiện tượng đó gọi là hiện tượng quang - phát quang Chất có khả năng phát quang gọi là chất phát quang

-Một đặc điểm quan trọng của sự phát quang là nó còn kéo dài một thời gian sau khi tắt ánh sáng kích thích Thời gian này dài ngắn khác nhau phụ thuộc vào chất phát quang

2.Huỳnh quang và lân quang

-Sự phát quang của các chất lỏng và chất khí có đặc điểm là ánh sáng phát quang bị tắt nhanh sau khi tắt ánh sáng kích thích Sự phát quang này gọi là sự huỳnh quang

-Sự phát quang của nhiều chất rắn lại có đặc điểm là ánh sáng phát quang có thể kéo dài một khoảng thời gian nào đó sau khi tắt ánh sáng kích thích Sự phát quang này gọi là sự lân quang Các chất rắn phát quang này gọi là chất lân quang

II.Đặc điểm của ánh sáng huỳnh quang

-Ánh sáng huỳnh quang có bước sóng dài hơn bước sóng của ánh sáng kích thích: hq kt -Giải thích bằng thuyết lượng tử: Mỗi nguyên tử hay phân tử của chất huỳnh quang hấp thụ hoàn toàn một phôtôn của ánh sáng kích thích có năng lượng hf kt để chuyển sang trạng thái kích thích Khi ở trong trạng thái kích thích, nguyên tử hay phân tử có thể va chạm với các nguyên tử hay phân tử khác và mất đi một phần năng lượng Khi trở về trạng thái bình thường nó sẽ phát ra một phôtôn hfhq có năng lượng nhỏ hơn: hf hq hf kt hq kt

Bài 33 MẪU NGUYÊN TỬ BO I.Mô hình hành tinh nguyên tử

-Theo Rơ-dơ-pho nguyên tử được cấu tạo bởi hạt nhân mang tích điện dương nằm ở chính giữa, xung quanh có các electron mang điện tích âm chuyển động trên các quỹ đạo tròn hay elíp giống như hệ Mặt Trời nên gọi là mẫu hành tinh nguyên tử

-Mẫu hành tinh nguyên tử của Rơ-dơ-pho gặp phải khó khăn là không giải thích được tính bền vững của các nguyên tử và sự tao thành quang phổ vạch của các nguyên tử

-Mẫu nguyên tử của Bo bao gồm mô hình hành tinh nguyên tử và hai tiên đề của Bo

II.Các tiên dề của Bo về cấu tạo nguyên tử

Với r0 5,3.1011m gọi là ván kính Bo

-Bình thường, nguyên tử ở trạng thái dừng có năng lượng thấp nhất gọi là trạng thái cơ bản Khi hấp thụ năng lượng thì nguyên tử chuyển lên trạng thái dừng có năng lượng cao hơn, gọi là trạng thái kích thích Thời gian nguyên tử ở trạng thái kích thích rất ngắn (chỉ cỡ 10 s8 ) Sau đó nguyên tử chuyển về trạng thái dừng có năng lượng thấp hơn và cuối cùng về trạng thái cơ bản

2.Tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử

-Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng (E n) sang trạng thái dừng có năng lượng thấp hơn (E ) thì nó phát ra một phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu m E nE m:

hf E E

    -Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lượng

m

E mà hấp thụ được một phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu E n E m

thì nó chuyển lên trạng thái dừng có năng lượng cao E n

III.Quang phổ phát xạ và hấp thụ của nguyên tử hyđrô

Dựa vào tiên đề về các trạng thái dừng và số liệu đo được từ thực nghiệm, người ta đã xác định được năng lượng của nguyên tử hiđrô ở các trạng thái dừng khác nhau Năng lượng của electron trong nguyên tử hyđrô ở các trạng thái dừng khác nhau là: E K,E E L, M,E N,E E O, P,

Dựa vào tiên đề thứ hai, khi nguyên tử hiđrô chuyển từ mức năng lượng cao xuống mức năng lượng thấp hơn thì nó phát ra một phôtôn có năng lượng hoàn toàn xác định:  hf E caoE thap