Vật lý 12 - Chuyên đề sóng ánh sáng cực hay

CHƯƠNG V. SÓNG ÁNH SÁNG A. HỆ THỐNG KIẾN THỨC I. Tán sắc ánh sáng + Tán sắc ánh sáng là hiện tượng lăng kính phân tích một chùm sáng phức tạp thành những chùm sáng có màu sắc khác nhau. + Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc khi qua lăng kính. + Ánh sáng trắng là sự tổng hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc có màu từ đỏ đến tím. + Chiết suất của môi trường trong suốt phụ thuộc vào màu sắc của ánh sáng đơn sắc, lớn nhất đối với tia tím và nhỏ nhất đối với tia đỏ. + Chiết suất: c v n   vtím < vđỏ . + Góc lệch (khi góc tới nhỏ) D = (n-1)A (với n, A: chiết suất, góc chiết quang lăng kính) II. Nhiễu xạ ánh sáng - Giao thoa ánh sáng 1. Nhiễu xạ ánh sáng: là hiện tượng ánh sáng không tuân theo định luật truyền thẳng, khi ánh sáng truyền qua một lỗ nhỏ, hoặc gần mép những vật trong suốt hoặc không trong suốt 2. Kết quả thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng + Đối với ánh sáng đơn sắc: là một vùng sáng hẹp trong đó có những vân sáng , vân tối xen kẽ, song song và cách đều nhau. + Đối với ánh sáng trắng: tại điểm giữa O có một vân sáng trắng, hai bên là những vân sáng, vân tối chồng chất hỗn độn có dạng các dải sáng cầu vồng tím ở trong đỏ ở ngoài. 3. Công thức giao thoa ánh sáng a) Khoảng vân là khoảng cách giữa hai vân sáng (hoặc hai vân tối) cạnh nhau i D  a  a = S1S2 : khoảng cách giữa hai khe sáng, : bước sóng ánh sáng D: khoảng cách từ hai khe sáng tới màn hứng vân (E) b) Vị trí vân sáng : xk = k D  a = ki ( k = 0,  1,  2, …gọi là bậc giao thoa) c) Vị trí vân tối : xt = ( ) 1 2 D k  a  = (k + 1 2 ) i vân tối thứ n ứng với: k = (n – 1) 4. Mỗi ánh sáng đơn sắc có một màu xác định, ứng với một bước sóng (tần số) xác định Trong chân không o c f   c = 3.10 8 (m/s) là tốc độ của ánh sáng trong chân không Trong môi trường chiết suất n: o  n   5. Một số dạng bài tập giao thoa ánh sáng thường gặp *Dạng 1. Xác định bước sóng  của ánh sáng đơn sắc trong thí nghiệm:   ia D / Chú ý + Giữa n vân sáng cạnh nhau có (n – 1) khoảng vân  l = (n – 1)i + Khoảng cách giữa hai vân sáng bậc n và bậc m ở cùng phía so với O:    x m n i | | + Khoảng cách giữa hai vân sáng bậc k trên màn:   x ki k 2

Chuyên đề sóng ánh sáng fb:Ad.theluc CHƯƠNG V SÓNG ÁNH SÁNG A HỆ THỐNG KIẾN THỨC I Tán sắc ánh sáng + Tán sắc ánh sáng tượng lăng kính phân tích chùm sáng phức tạp thành chùm sáng có màu sắc khác + Ánh sáng đơn sắc ánh sáng không bị tán sắc qua lăng kính + Ánh sáng trắng tổng hợp nhiều ánh sáng đơn sắc có màu từ đỏ đến tím + Chiết suất môi trường suốt phụ thuộc vào màu sắc ánh sáng đơn sắc, lớn tia tím nhỏ tia đỏ c + Chiết suất: n   vtím < vđỏ v + Góc lệch (khi góc tới nhỏ) D = (n-1)A (với n, A: chiết suất, góc chiết quang lăng kính) II Nhiễu xạ ánh sáng - Giao thoa ánh sáng Nhiễu xạ ánh sáng: tượng ánh sáng không tuân theo định luật truyền thẳng, ánh sáng truyền qua lỗ nhỏ, gần mép vật suốt không suốt Kết thí nghiệm Young giao thoa ánh sáng + Đối với ánh sáng đơn sắc: vùng sáng hẹp có vân sáng , vân tối xen kẽ, song song cách + Đối với ánh sáng trắng: điểm O có vân sáng trắng, hai bên vân sáng, vân tối chồng chất hỗn độn có dạng dải sáng cầu vồng tím đỏ Công thức giao thoa ánh sáng a) Khoảng vân khoảng cách hai vân sáng (hoặc hai vân tối) cạnh i  D a a = S1S2 : khoảng cách hai khe sáng, : bước sóng ánh sáng D: khoảng cách từ hai khe sáng tới hứng vân (E) D = ki ( k = 0,  1,  2, …gọi bậc giao thoa) a D c) Vị trí vân tối : xt = ( k  ) = (k + ) i vân tối thứ n ứng với: k = (n – 1) a Mỗi ánh sáng đơn sắc có màu xác định, ứng với bước sóng (tần số) xác định c Trong chân không o  c = 3.10 (m/s) tốc độ ánh sáng chân không f b) Vị trí vân sáng : xk = k Trong môi trường chiết suất n:   o n Một số dạng tập giao thoa ánh sáng thường gặp *Dạng Xác định bước sóng  ánh sáng đơn sắc thí nghiệm:   ia / D Chú ý + Giữa n vân sáng cạnh có (n – 1) khoảng vân  l = (n – 1)i + Khoảng cách hai vân sáng bậc n bậc m phía so với O: x | m  n | i + Khoảng cách hai vân sáng bậc k màn: xk  2ki Bikiptheluc.com – Công phá THPT Quốc Gia Luyenthipro.vn – Cổng luyện thi trắc nghiệm trực tuyến Chuyên đề sóng ánh sáng fb:Ad.theluc + Khoảng cách hai vị trí vân sáng vân tối cạnh nhau: x  i *Dạng Xác định tính chất (sáng hay tối) vân giao thoa điểm M x  vị trí M cách O đoạn x = OM Ta xét tỷ số: M i x + Nếu: M = k  M có vân sáng bậc k i xM + Nếu: = (k + 0,5)  M có vân tối thứ (k+1) i *Dạng Xác định số vân giao thoa  Tính số vân sáng, số vân tối đoạn MN cách vân trung tâm O xM, xN (xM k1 = 15 ; k2 = 12 ; k3 = 10 Bậc 15 λ1 trùng bậc 12 λ2 trùng với bậc 10 λ3 Trong khoảng phải có: Tổng số VS tính toán = 14 + 11 + = 34 Ta xẽ lập tỉ số k1 = 15 ; k2 = 12 ; k3 = 10 k1 2 10 15     - Với cặp λ1, λ2 : k2 1 12 Như vậy: Trên đoạn từ vân VSTT đến k1 = 15 ; k2 = 12 có tất vị trí trùng Vị trí 1: VSTT Vị trí 2: k1 = ; k2 = => Trong khoảng có vị trí trùng Vị trí 3: k1 = 10 ; k2 = Vị trí 4: k1 = 15 ; k2 = 12 k2 3 12    - Với cặp λ2, λ3 : k3 2 10 Như vậy: Trên đoạn từ vân VSTT đến k2 = 12 ; k3 = 10 có tất vị trí trùng Vị trí 1: VSTT => Trong khoảng có vị trí trùng Vị trí 2: k2 = ; k3 = Bikiptheluc.com – Công phá THPT Quốc Gia Luyenthipro.vn – Cổng luyện thi trắc nghiệm trực tuyến Chuyên đề sóng ánh sáng Vị trí 3: k2 = 12 ; k3 = 10 k1 3 12 15       - Với cặp λ1, λ3 : k3 1 10 Như vậy: Trên đoạn từ vân VSTT đến k1 = 15 ; k3 = 10 có tất vị trí trùng Vị trí 1: VSTT Vị trí 2: k1 = ; k3 = => Trong khoảng có vị trí trùng Vị trí 3: k1 = ; k3 = Vị trí 4: k1 = ; k3 = Vị trí 5: k1 = 12 ; k3 = Vị trí 6: k1 = 15 ; k3 = 10 Vậy tất có + +4 =7 vị trí trùng xạ Số VS quan sát = Tổng số VS tính toán – Số vị trí trùng fb:Ad.theluc = 34 – = 27 vân sáng Câu 1: thí nghiệm Y- âng giao thoa ánh sáng đơn sắc :λ1(tím) = 0,4μm , λ2(lam) = 0,48μm , λ3(đỏ) = 0,72μm Trong khoảng hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân trung tâm có 35 vân màu tím Số vân màu lam vân màu đỏ nằm hai vân sáng liên tiếp kể A 30 vân lam, 20 vân đỏ B 31 vân lam, 21 vân đỏ C 29 vân lam, 19 vân đỏ D 27 vân lam, 15 vân đỏ Giải: Vì hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân trung tâm có 35 vân màu tím nên k1 = 36 Ta lập tỉ số k1 = 36 k1 2 12 18 24 30 36        Ta có: k2 = 30 => khoảng có 29 màu lam k2 1 10 15 20 25 30 k3 = 20 => khoảng có 19 màu đỏ k2 3 30    k3 2 20 k1 3 36    k3 1 20 Câu 2: Thí nghiệm GT AS khe Young.Ánh sáng sử dụng gồm ba xạ đỏ, lục, lam có bước sóng : λ1 = 0,64μm, λ2 = 0,54μm, λ3 = 0,48μm Vân sáng kể từ vân sáng trung tâm có màu với vân sáng trung tâm ứng với vân sáng bậc vân sáng màu lục? A 24 B 27 C 32 D 18 Giải:Khi vân sáng trùng nhau: k1λ1 = k2λ2 = k3λ3 k10,64 = k20,54 = k30,48 64k1 = 54k2 = 48k3 32k1 = 27k2 = 24k3 BSCNN(32,27,24) = 864 => k1 = 27 ; k2 = 32 ; k3 = 36 Vân sáng có màu với vân sáng trung tâm : vị trí Bậc 27 λ1 trùng bậc 32 λ2 trùng với bậc 36 λ3 Ta lập tỉ số khi: k1 = 27 ; k2 = 32 ; k3 = 36 k1 2 27   k2 1 32 Vậy vị trí có: k2 3 16 24 32 k1 = kđỏ = 27 (ứng với vân sáng bậc 27)      k2 = klục = 32 (ứng với vân sáng bậc 32) k3 2 18 27 36 k3 = klam = 36 (ứng với vân sáng bậc 36) k1 3 12 15 18 21 24 27           ýC k3 1 12 16 20 24 28 32 36 Bikiptheluc.com – Công phá THPT Quốc Gia Luyenthipro.vn – Cổng luyện thi trắc nghiệm trực tuyến Chuyên đề sóng ánh sáng fb:Ad.theluc Câu 3(ĐH - A - 2011): Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa ánh sáng, khe hẹp S phát đồng thời ba xạ đơn sắc có bước sóng 1 = 0,42m, 2 = 0,56m 3 = 0,63m Trên màn, khoảng hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân trung tâm, hai vân sáng hai xạ trùng ta tính vân sáng số vân sáng quan sát A 21 B 23 C 26 D 27 Giải: Trong khoảng hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân trung tâm tức vị trí trùng Khi vân sáng trùng nhau: k1λ1 = k2λ2 = k3λ3 k10,42 = k20,56 = k30,63 42k1 = 56k2 = 63k3 6k1 = 8k2 = 9k3 BSCNN(6,8,9) = 72 => k1 = 12 ; k2 = ; k3 = Trong khoảng có: Tổng số VS tính toán = 11 + + = 26 Vân sáng có màu với vân sáng trung tâm : vị trí Bậc 12 λ1 trùng bậc λ2 trùng với bậc λ3 Ta lập tỉ số khi: k1 = 12 ; k2 = ; k3 = k1 2 12     Trong khoảng có : k2 1 vị trí trùng (của λ λ ) + vị trí trùng (của λ λ ) + vị trí trùng (của λ λ ) k2 3   k3 2 = vị trí trùng k1 3 12      k3 1 Vậy: Số VS quan sát = 26 – = 21 vân sáng ý A Câu 4:Trong thí nghiê ̣m I -âng ,cho bức xa ̣ :1 = 400m, 2 = 500m 3 = 600m.Trên màn quan sát ta hứng đươ ̣c ̣ vân giao thoa khoảng vân sáng gần màu với vân sáng trung tâm , ta quan sát đươ ̣c số vân sáng là : A.54 B.35 C.55 D.34 Giải: Khi vân sáng trùng nhau: k1λ1 = k2λ2 = k3λ3 k1400 = k2500 = k3600 4k1 = 5k2 = 6k3 BSCNN(4,5,6) = 120 => k1 = 30 ; k2 = 24 ; k3 = 20 Trong khoảng có: Tổng số VS tính toán = 29 + 23 + 19 = 71 vân sáng Ta lập tỉ số khi: k1 = 30 ; k2 = 24 ; k3 = 20 ( Vị trí trùng thứ VSTT) k1  10 15 20 25 30     ( vi tri trung thu 2)    ( vi tri trung thu 3) k 1 12 16 20 24 Như vậy: Trên đoạn từ vân VSTT đến k1 = 30 ; k2 = 24 có tất vị trí trùng - Với cặp λ1, λ2 : => Trong khoảng có vị trí trùng - Với cặp λ2, λ3 : k1 k2  2 1  10 15 20 25     12 16 20 k 3 12 18 24    ( vi tri trung thu 2)   ( vi tri trung thu 3) k  10 15 20 Như vậy: Trên đoạn từ vân VSTT đến k2 = 24 ; k2 = 20 có tất vị trí trùng => Trong khoảng có vị trí trùng k  k3 3 2  12 18   10 15 Bikiptheluc.com – Công phá THPT Quốc Gia Luyenthipro.vn – Cổng luyện thi trắc nghiệm trực tuyến Chuyên đề sóng ánh sáng Với cặp λ1, λ3 k1 3 12 15 18 21 24 27 30       ( vi tri trung thu 2)      ( vi tri trung thu 3) k 1 10 12 14 14 14 20 Như vậy: Trên đoạn từ vân VSTT đến k1 = 30 ; k3 = 20 có tất 11 vị trí trùng => Trong khoảng có vị trí trùng fb:Ad.theluc : k1 3 12 15 18 21 24 27           k3 1 10 12 14 14 14 Vậy : Số VS quan sát = 71 – (5 + + 9) = 54 vân sáng Câu : Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe young Nguồn S phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng : : λ1 (tím) = 0,42μm , λ2 (lục) = 0,56μm , λ3 (đỏ) = 0,7μm Giữa hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân sáng trung tâm có 14 vân màu lục Số vân tím màu đỏ nằm hai vân sáng liên tiếp kể ? A.19 vân tím , 11 vân đỏ B 20 vân tím , 12 vân đỏ C.17 vân tím , 10 vân đỏ D 20 vân tím , 11 vân đỏ Giải: Giữa hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân sáng trung tâm có 14 vân màu lục nên klục = k2 = 15 Khi vân sáng trùng nhau: k1λ1 = k2λ2 = k3λ3 => k142 = k256 = k370 3k1 = 4k2 = 5k3 BSCNN(3,4,5) = 60 => k1 = k tím = 20 khoảng 2VS liên tiếp có màu giống màu VS trung tâm có 19 vân màu tím => k3 = 12 khoảng hai VS liên tiếp có màu giống màu vân sáng trung tâm có 11 vân màu đỏ Câu Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe Iâng nguồn S phát ba ánh sáng đơn sắc :màu tím 0,42μm, màu lục 0,56μm,,màu đỏ 0,7μm, hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân sáng trung tâm có 11 cực đại giao thoa ánh sáng đỏ Số cực đại giao thoa ánh sáng lục tím hai vân sáng liên tiếp nói : A 14vân màu lục ,19 vân tím B 14vân màu lục ,20vân tím C 15vân màu lục ,20vân tím D 13vân màu lục ,18vân tím Giải: λ1 (tím) = 0,42μm , λ2 (lục) = 0,56μm , λ3 (đỏ) = 0,7μm Vì hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân sáng trung tâm có 11 cực đại giao thoa ánh sáng đỏ => kđỏ = k3 = 12 Từ BSCNN => k1 = k tím = 20 => hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân sáng trung tâm có 19 vân màu tím => klục = k2 = 15 => hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân sáng trung tâm có 14 vân màu lục BÀI TẬP SÓNG ÁNH SÁNG Câu Trong thí nghiệm Iâng giao thoa ánh sáng, nguồn sáng S cách hai khe phát đồng thời ba xạ đơn sắc có bước sóng 1 =0.48 m ,  =0.56 m ,  =0,64 m Trên quan sát ta gọi M N hai vạch sáng liên tiếp có màu giống màu vạch sáng trung tâm Tổng số vân sáng ba xạ có khoảng M N ( không kể M N) A.67 B 70 C 76 D 73 Câu 2: Trong thí nghiệm giao thoa Y-âng, nguồn S phát xạ có bước sóng 500nm , khoảng cách hai khe 1,5mm , quan sát E cách mặt phẳng hai khe 2,4m Dịch chuyển mối hàn cặp nhiệt điện E theo đƣờng vuông góc với hai khe, sau khoảng kim điện kế lại lệch nhiều nhất? Bikiptheluc.com – Công phá THPT Quốc Gia Luyenthipro.vn – Cổng luyện thi trắc nghiệm trực tuyến Chuyên đề sóng ánh sáng fb:Ad.theluc A 0,4 mm B 0,6 mm C 0,8 mm D 0,3 mm Câu 3: Trong thí nghiệm I-âng giao thoa ánh sáng nguồn phát đồng thời hai xạ đơn sắc λ1 = 0,64μm (đỏ), λ2 = 0,48μm (lam) hứng vân giao thoa Trong đoạn vân sáng liên tiếp màu với vân trung tâm có số vân đỏ vân lam A vân đỏ, vân lam B vân đỏ, vân lam C vân đỏ, vân lam D vân đỏ, vân lam Câu 4:) Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe young Nguồn S phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng : : λ1 (tím) = 0,42μm, λ2 (lục) = 0,56μm, λ3 (đỏ) = 0,7μm Giữa hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân sáng trung tâm có 14 vân màu lục Số vân tím màu đỏ nằm hai vân sáng liên tiếp kể là: A 19 vân tím, 11 vân đỏ B 20 vân tím, 12 vân đỏ C 17 vân tím, 10 vân đỏ D 20 vân tím, 11 vân đỏ Câu 5: Thực hiên giao thoa ánh sáng với hai xạ thấy có bước sóng λ1 = 0,64μm, λ2 Trên hứng vân giao thoa, hai vân gần màu với vân sáng trung tâm đếm 11 vân sáng Trong số vân xạ λ1 xạ λ2 lệch vân, bước sóng λ2 là: A 0,4μm B 0,45μm C 0,72μm D 0,54μm Câu 6: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe Iâng nguồn S phát ba ánh sáng đơn sắc: màu tím 1  0,42 m , màu lục 2  0,56 m , màu đỏ 3  0,7 m hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân sáng trung tâm có 11 cực đại giao thoa ánh sáng đỏ Số cực đại giao thoa ánh sáng lục tím hai vân sáng liên tiếp nói là: A 14 vân màu lục, 19 vân tím B 14 vân màu lục, 20 vân tím C 15 vân màu lục, 20 vân tím D 13 vân màu lục, 18 vân tím Câu 7: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng Y-âng, nguồn S phát đồng thời ba xạ có bước sóng 1  400nm; 2  500nm; 3  750nm Giữa hai vân sáng gần màu với vân trung tâm quan sát thấy có loại vân sáng? A B C D Câu 8: Một tia sáng trắng chiếu tới mặt bên lăng kính thuỷ tinh tam giác Tia ló màu vàng qua lăng kính có góc lệch cực tiểu Biết chiết suất lăng kính ánh sáng vàng, ánh sáng tím nv = 1,5 nt = 1,52 Góc tạo tia ló màu vàng tia ló màu tím có giá trị xấp xỉ bằng: A 0,770 B 48,590 C 4,460- D 1,730 Câu Thực thí nghiệm giao thoa khe Y-âng, khoảng cách hai khe 1,2mm khoảng cách từ hai khe đến 1,8m, nguồn sáng có bước sóng 0,75 m đặt cách 2,8m Dịch chuyển nguồn sáng S theo phương song song với hai khe đoạn y=1,5mm Hai điểm M,N có tọa độ 4mm 9mm Số vân sáng số vân tối đoạn MN sau dịch chuyển nguồn là: A vân sáng, vân tối B vân tối, vân sáng C vân sáng, vân tối D vân sáng, vân tối Câu 10 Thí nghiệm giao thoa ánh sáng Young Chiếu hai khe ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ1 = 0,6μm quan sát, ta thấy có vân sáng liên tiếp cách 9mm Nếu chiếu hai khe đồng thời hai xạ λ1 λ2 người ta thấy M cách vân trung tâm 10,8mm vân có màu giống vân trung tâm, khoảng M vân sáng trung tâm có vị trí vân sáng giống màu vân trung tâm Bước sóng xạ λ2 A 0,4 μm B 0,38 μm C 0,65 μm D 0,76 μm Bikiptheluc.com – Công phá THPT Quốc Gia Luyenthipro.vn – Cổng luyện thi trắc nghiệm trực tuyến Chuyên đề sóng ánh sáng fb:Ad.theluc Câu 11: Trong TN giao thoa as, nguồn k/hợp pha VSTT cách nguồn Nếu làm cho nguồn kết hợp lệch pha VS ntn? Câu 12: Trong thí nghiệm Y-âng, nguồn S phát xạ đơn sắc  , quan sát cách mặt phẳng hai khe khoảng không đổi D, khoảng cách hai khe S1S2 = a thay đổi (nhưng S1 S2 cách S) Xét điểm M màn, lúc đầu vân sáng bậc 4, giảm tăng khoảng cách S1S2 lượng a vân sáng bậc k bậc 3k Nếu tăng khoảng cách S1S2 thêm 2a M là: A vân tối thứ B vân sáng bậc C vân sáng bậc D vân sáng bậc Câu 13: Trong thí nghiệm giao thoa với khe Y âng Nguồn sáng S nguồn hỗn tạp gồm hai ánh sáng đơn sắc Ánh sáng 1 = 520nm, ánh sáng có bước sóng 2 [620nm-740nm] Quan sát hình ảnh giao thoa người ta nhận thấy khoảng vị trí trùng thứ hai hai vân sáng đơn sắc 1, 2 vân trung tâm (không kể vân trung tâm), có 12 vân sáng với ánh sáng có bước sóng 1 nằm độc lập Bước sóng 2 có giá trị là: A.728nm B.693,3nm C.624nm D.732nm Câu 14 Trong thí nghiệm I âng giao thoa ánh sáng, khoảng cách hai khe a = 2mm, khoảng cách từ hai khe đến ảnh D = 2m Nguồn S phát ánh sáng trắng có bước sóng từ 0,38m đến 0,76m Vùng phủ quang phổ bậc ba bậc bốn có bề rộng A 0,38mm B 0,76mm C 1,52mm D 17 Bài lƣợng tử ánh sáng có giải chi tiết Câu 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 P Giải: Cường độ sáng I điểm cách nguồn R tính theo công thức: I = 4R Năng lượng ánh sáng mà mắt nhận được: d Pd P d hc W = IS = I = = (d đường kính mắt) mà W = 80 > 2 4 16 R  4R Pd hc Pd  80 = -> R = = 0,274.106 (m) = 274 (km) Chọn đáp án D 16 R  16.80hc Câu 2: Giới hạn quang điện kẽm 0,350m, đồng 0,300m Nếu chiếu xạ có bước sóng 0,320m vào kẽm tích điện dương đồng tích điện âm đặt cô lập thì: A Tấm kẽm tích điện dương, đồng tích điện âm trước B Tấm kẽm tích điện dương, đồng dần trở nên trung hoà điện C Điện tích dương kẽm lớn dần, đồng dần điện tích âm; D Tấm kẽm đồng dần trở nên trung hoà điện; Chọn đáp án C λKT < λ0Zn tượng quang điện xảy ra, kẽm bớt electron, điện tích dương kẽm tăng lên Còn đồng dần điện tích âm tác dụng nhiệt xạ chiếu vào (sự xạ nhiệt electron) Câu Hiệu điện hãm tế bào quang điện 1,5 V Đặt vào hai đầu anot (A) catot (K) tế bào quang điện điện áp xoay chiều: uAK = cos ( 100t   ) (V) Khoảng thời gian dòng điện chạy tế bào phút là: A 60s B 70s C 80s D 90s Bikiptheluc.com – Công phá THPT Quốc Gia Luyenthipro.vn – Cổng luyện thi trắc nghiệm trực tuyến 10 Chuyên đề sóng ánh sáng fb:Ad.theluc Giải: Dòng điện chạy qua tế bào uAK  -1,5 V Căn vòng tròn lượng giác suy chu kỳ T = 2T 0,02 s thời gian chạy qua tế bào = 0,04/3 (s) Trong phút, (số chu kì 120:0,02 = 6000) thời gian chạy qua là: t = 2.120/3 = 80 s Chọn đáp án C -1,5V Câu 4: Mức lượng ng tử hidro có biểu thức En= -13.6/n2 eV Khi kích thích ng tử hidro từ quỹ đạo dừng m lên quỹ đạo n lượng 2.55eV, thấy bán kính quỹ đạo tăng lần bước sóng nhỏ mà ng tử hidro phát là: A:1,46.10-6 m B:9,74.10-8 m C:4,87.10-7 m D:1,22.10-7 m Giải: rm = m2r0; rn = n2r0 ( với r0 bán kính Bo) rn n 1 = = > n = 2m > En – Em = - 13,6 ( - ) eV = 2,55 eV rm m n m -> - 13,6 ( - ) eV = 2,55 eV > 13,6 = 2,55 > m = 2; n = 4m 4m m bước sóng nhỏ mà ng tử hidro phát là: 15 hc = E4 – E1 = -13,6.( - 1) eV = 13,6 ,1,6.10-19 = 20,4 10-19 (J) 16  n 34 6,625 10 3.10 hc ->  = = = 0,974.10-7m = 9,74.10-8m Chọn đáp án B E  E1 20 ,4.10 19 Câu 5: Công thoát kim loại A 3,86 eV; kim loại B 4,34 eV Chiếu xạ có tần số f =1,5.1015 Hz vào cầu kim loại làm hợp kim AB đặt cô lập cầu tích điện đến điện cực đại Vmax Để cầu tích điện đến điện cực đại 1,25Vmax bước sóng xạ điện từ chiếu vào cầu có độ lớn xấp xỉ A 0,176μm B 0,283μm C 0,183μm D 0,128μm Giải: hf = AA + eVAmax = AB + eVBmax Do AB > AA nên VAmx > VBmax Vmax = VAmax hf = AA + eVAmax (*) hf’ = AA + 1,25eVAmax (**) = AA + 1,25( hf – AA) = 1,25hf – 0,25AA f’ = 1,25f – 0,25AA/h = 1,642 1015 Hz Bước sóng xạ điện từ chiếu vào cầu có độ lớn : 3.10 c ’ = =  0,183μm Chọn đáp án C f ' 1,642 10 15 ' Câu Một pin quang điện gồm nhiều pin mắc nối tiếp Diện tích tổng cộng pin 0,4 m2 Dòng ánh sáng chiếu vào pin có cường độ 1000 W/m2 Khi cường độ dòng điện mà pin cung cấp cho mạch 2,85A điện áp đo hai cực pin 20 V Hiệu suất pin A 43,6% B 14,25% C 12,5% D 28,5% Giải: Công suất ánh sáng chiếu vào diện tích bề mặt pin: P = 1000 0,4 = 400 W Công suất tiêu thụ mạch ngoài: P’ = UI = 57 W P' 57 Hiệu suất pin H = = = 0,1425 = 14,25% Chọn đáp án B P 400 Bikiptheluc.com – Công phá THPT Quốc Gia Luyenthipro.vn – Cổng luyện thi trắc nghiệm trực tuyến 11 Chuyên đề sóng ánh sáng fb:Ad.theluc Câu 7: 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 37oC, 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 Giải: Gọi m khối lượng nước bốc Pt Pt m P t = m(ct + L) > m = V= = > D (ct  L ) ct  L D 12 V= = 4,75488.10-9 m3 = 4,755 mm3 Chọn đâp án C 10 (4186 63  2260 10 ) Câu 8: Trong ống Cu-lit-giơ electron tăng tốc bới điện trường mạnh trước đập vào đối anôt có tốc độ 0,8c Biết khối lượng ban đầu electron 0,511Mev/c2 Bước sóng ngắn tia X phát ra: A 3,64.10-12 m B 3,64.10-12 m C 3,79.10-12 m D 3,79.1012m Giải: Công mà electron nhận đến anot A = Wđ = (m – m0)c2 m0 m0 m m= = = v2 1 0,8 0,6 1 c Bước sóng ngắn tia X phát tính theo công thức: hc 3hc hc hc = (m – m0)c2 ->  = = = ( m  m )c 2m0 c  m0 c (  1) 0,6  = 3.6,625 10 34.3.10 3hc = = 3,646.10-12m Chọn đáp án B 13 2.0,511 1,6.10 2m0 c E0 n2 ( E0  13, 6eV , n  1, 2,3, ).Để xạ tối thiểu photon Nguyên tử H phải hấp thụ photon có mức lượng là: A 12,75 eV B.10,2 eV C 12,09 eV D 10,06 eV Câu 9: Cho mức lượng nguyên tử hirdo xác định công thức En  Giải: Để xạ tối thiểu photon nguyên tử Hiđro phải hấp thụ photon để chuyển lên quỹ đạo từ N trở lên tức n ≥4 Năng lượng photon hấp thụ  ≥ E4 – E1 = E0( N: n =4 M: n = L: n =2 K: n = 1  ) = -13,6.(-15/16) eV=12,75eV 12 Chọn đáp án A Câu 10: Nguồn sáng thứ có công suất P1 phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng 1  450nm Nguồn sáng thứ hai có công suất P2 phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng 2  0, 60 m Trong khoảng thời gian, tỉ số số photon mà nguồn thứ phát so với số photon mà nguồn thứ hai phát 3:1 Tỉ số P1 P2 là: A B 9/4 C 4/3 D P N  N hc N hc 0,6 Giải P1 = P2 = -> = = = Chọn đáp án A P2 N 1 0,45 t 1 t 2 Bikiptheluc.com – Công phá THPT Quốc Gia Luyenthipro.vn – Cổng luyện thi trắc nghiệm trực tuyến 12 Chuyên đề sóng ánh sáng fb:Ad.theluc Câu 11 Tế bào quang điện có hai điện cực phẳng cách d = cm, giới hạn quang điện 0; UAK = 4,55 V Chiếu vào catốt tia sáng đơn sắc có bước sóng  = 0/2, quang electron rơi vào ca tốt mặt tròn bán kính R = cm Bước sóng 0 nhận giá trị: A 1,092 m B 2,345 m C 3,022 m D 3,05 m Giải: Để giải tập dạng ta vận dụng kiến thức công thức sau Các quang e bứt khỏi catốt có vận tốc ban đầu cực đại v0max xác định theo công thức Anhxtanh tượng quang điện: v0max hc hc mv0 max K Các quang e bứt khỏi catốt theo    0 hướng khác chuyển động anốt, d quang e bay theo hướng song song với mặt phẳng catốt rơi xa nhất, phần mặt tròn, bán kính A R tầm bay xa quang e này: R = v0max t R với t thời gian chuyển động quang e từ K đến A Lực tác dụng lên e có độ lớn F = eE = eU/d = ma với a gia tốc quang e.d = s = at2/2 Giải tập cho: Gia tốc quang e chuyển động từ K A a = eUAK/md thời gian chuyển động e từ K A 2d 2md 2.9,1.10 3110 4    1,58.10 8 (s) 19 a eU AK 1,6.10 4,55 v0max = R/t = 0,01/1,58.10-8 (m/s)= 0,6329 106 m/s 2 hc hc mv0 max 2hc hc mv0 max hc mv0 max -> ->       0 0 0 0 t= 0  2hc 2.6,625.10 34.3.108   1,09.10-6 (m) = 1,09 µm Chọn đâp án A 31 12 mv0 max 9,1.10 0,6329 10 Giải: Áp dụng công thức rn = n2r0 quỹ đạo O ứng với n = r5 = 25r0 = 25 0,53.10-10 = 13,25.10-10 m = 13,25A0 Khi electron chuyển động quỹ đạo tròn bán kính r lực tĩnh điện hạt nhân electron F = mv e 9.10 đóng vai trò lực hướng tâm Fht = > r r mv e2 9.1091,6 2.10 38 9.109 e = 9.109 -> v = = = 0,437.106 m/s  4,4.105m/s 31 10 r r mr 9,1.10 13,25.10 Chọn đáp án C: r = 13,25A v = 4,4.10 m/s Câu 13: chiếu xạ có tần số f1 vào cầu kim laoij đặt cô lập xảy tượng quang điện với điện cực đại cầu V1 động ban đầu cực đại electron quang điện phần ba công thoát kim loại chiếu tiếp xạ có tần số f2=f1+f vào cầu kim loại điện cực đại 7V1 hỏi chiếu riêng xạ có tần số f vào cầu kim loại (đang trung hòa điện) điện cực đại cầu là: Đáp số: 3V1 mv m ax  eU h Giải: Điện cầu đạt e(Vmax – 0) = mv12 mv ta có hf1 = A + = A + eV1 (1) Với A =  3eV1 (2) h(f1+ 2 mv mv 21 f) = A + = A + eV2 = A + 7eV1 (3) hf = A + = A + eV (4) 2 Bikiptheluc.com – Công phá THPT Quốc Gia Luyenthipro.vn – Cổng luyện thi trắc nghiệm trực tuyến 13 Chuyên đề sóng ánh sáng fb:Ad.theluc Lấy (3) – (1) : hf = 6eV1 > 6eV1 = A + eV > eV = 6eV1 – A = 3eV1 Do V = 3V1 Câu 14: Khi hiệu điện hai cực ống Cu-lít -giơ giảm 2000V tốc độ êlectron tới anốt giảm 6000km/s Tốc độ êlectron tới anốt ban đầu: A 5,86.107m/s B 3,06.107m/s C  4,5.107m/s D 6,16.107m/s Giải Kí hiệu U = 2.103 (V) v = 6.106 m/s mv mv Ta có Wđ = = eUAK (*) với v0 vận tốc electron catot 2 m(v  v ) mv W’đ = = e(UAK - U) (**) 2 2eU  (v) 2 m ( v  v ) mv m Lấy (*) – (**) -> = eU > v =  6,16.107m/s Đáp án D 2 2v Câu 15 Một phô tôn có lượng 1.79 eV bay qua hai nguyên tử có mức kích thích 1.79 eV, nằm phương phô tôn,Các nguyên tử trạng thái hay trạng thái kích thích Goi X số phô tôn thu dược sau đó, theo phương phô tôn tới phương án sai A x = B X=3 C X = D X=2 Giải Theo lí thuyết phát xạ cảm ứng (hay phát xạ kích thích) nguyên tử trạng thái kích thích, sẵn sàng phát phôtôn có lượng  =hf mà bắt gặp phôtôn ’ hf bay ngang qua nguyên tử phát phôtôn  có lượng bay phương với phôtôn ’ Theo nguyên tử trạng thái có phôtôn tới, nguyên tử trạng thái kích thích có phôtôn Do đáp cần chọn x = Chọn đáp án A Câu 16: Chất lỏng fluorexein hấp thụ ánh sáng kích thích có bước sóng λ = 0,48μm phát ánh có bước sóng λ’ = 0,64μm Biết hiệu suất phát quang 90% (hiệu suất phát quang tỉ số lượng ánh sáng phát quang lượng ánh sáng kích thích đơn vị thời gian), số phôtôn ánh sáng kích thích chiếu đến 1s 2012.1010 hạt Số phôtôn chùm sáng phát quang phát 1s A 2,6827.1012 B 2,4144.1013 C 1,3581.1013 D 2,9807.1011 Giải: Công suất ánh sáng kích thích P = N Công suất ánh sáng phát quang: P’ = N’ hc ' hc  N số phôtôn ánh sáng kích thích phát 1s N’ số phôtôn ánh sáng phát quang phát 1s Hiệu P' N '   P N ' 0,64 ' > N’ = NH = 2012.1010 0,9 = 2,4144.1013 Chọn đáp án B 0,48  Câu 16 Ca tốt tế bào quang điện chân không kim loại phẳng có giới hạn quang điện 0 = 0,6 m Chiếu vào catốt ánh sáng có bước sóng  = 0,5 m Anốt kim loại phẳng cách cotốt 1cm Giữa chúng có hiệu điệnn 10 V Tính bán kính lớn bề mặt anốt có quang electron đập tới: A R = 4,06 mm B R = 4,06 cm C R = 8,1 mm D R = 6,2 cm Giải Các quang e bứt khỏi catốt có vận tốc ban đầu cực đại v0max xác định theo công thức Anhxtanh tượng quang điện: suất phát quang: H = Bikiptheluc.com – Công phá THPT Quốc Gia Luyenthipro.vn – Cổng luyện thi trắc nghiệm trực tuyến 14 Chuyên đề sóng ánh sáng hc hc mv0 max >    0 fb:Ad.theluc mv0 max 1 2hc 1 2.6,625.10 34.3.108 (0,6  0,5)  hc(  )  v0 max  (  )  3,8.105 (m/s) 31 6  0 m  0 9,1.10 0,6.0,5.10 Các quang e bứt khỏi catốt theo hướng khác chuyển động anốt, quang e bay theo hướng song song với mặt phẳng catốt rơi xa nhất, phần mặt tròn, bán kính Rmax tầm bay xa quang e này: Rmax = v0max t với t thời gian chuyển động quang e từ K đến A Lực tác dụng lên e có độ lớn F = eE = eU/d = ma với a gia tốc quang e d = s = at2/2 Gia tốc quang e chuyển động từ K A v0max K a = eUAK/md thời gian chuyển động e từ K A 2d 2md 2.9,1.10 3110 4    1,067.10 8 (s) 19 d a eU AK 1,6.10 10 Rmax = v0max t = 3,8.105.1,067.10-8 = 4,0546.10-3 m A = 4,06 mm Chọn đáp án A R Câu 17: hai điện cực canxi đặt gần chân không nối với tụ điện có điện dung C =8nF Chiếu vào điện cực với thời gian đủ lâu ánh sáng có tần số f = 1015Hz dòng quang điện hoàn toàn Công thoát electron canxi A= 2,7625eV.điện tích q tụ dó gần ( Đáp số: 1,1.10-8C) Giải: hf = A + eUh -> eUh = hf – A = 6,625.10-34.1015 - 2,7625 (eV) 1,6.10 19 = 4,1406 – 2,7625 (eV) = 1,3781 (eV) > Uh 1,3781 (V) Điện tích q tụ dó gần q = CUh = 1,3781.8.10-9 = 1,1 10-8C t= Bikiptheluc.com – Công phá THPT Quốc Gia Luyenthipro.vn – Cổng luyện thi trắc nghiệm trực tuyến 15