cấp cứu 5 - chương lượng tử ánh sáng

12 1 2 TRƯỜNG THPT PHẠM PHÚ THỨ GV: NGUYỄN HỒNG LĨNH ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP THI TỐT NGHIỆP MÔN VẬT LÍ 12 CHƯƠNG V: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG TÓM TẮT KIẾN THỨC 1. Năng lượng một lượng tử ánh sáng (hạt phôtôn) 2 hc hf mc e l = = = Trong đó h = 6,625.10 -34 Js là hằng số Plăng. c = 3.10 8 m/s là vận tốc ánh sáng trong chân không. f, λ là tần số, bước sóng của ánh sáng (của bức xạ). m là khối lượng của phôtôn 2. Tia Rơnghen (tia X) Bước sóng nhỏ nhất của tia Rơnghen đ Min hc E l = Trong đó 2 2 0 đ 2 2 mv mv E e U= = + là động năng của electron khi đập vào đối catốt (đối âm cực) U là hiệu điện thế giữa anốt và catốt v là vận tốc electron khi đập vào đối catốt v 0 là vận tốc của electron khi rời catốt (thường v 0 = 0) m = 9,1.10 -31 kg là khối lượng electron 3. Hiện tượng quang điện *Công thức Anhxtanh 2 0 ax 2 M mv hc hf A e l = = = + Trong đó 0 hc A l = là công thoát của kim loại dùng làm catốt λ 0 là giới hạn quang điện của kim loại dùng làm catốt v 0Max là vận tốc ban đầu của electron quang điện khi thoát khỏi catốt f, λ là tần số, bước sóng của ánh sáng kích thích * Để dòng quang điện triệt tiêu thì U AK ≤ U h (U h < 0), U h gọi là hiệu điện thế hãm 2 0 ax 2 M h mv eU = Lưu ý: Trong một số bài toán người ta lấy U h > 0 thì đó là độ lớn. * Xét vật cô lập về điện, có điện thế cực đại V Max và khoảng cách cực đại d Max mà electron chuyển động trong điện trường cản có cường độ E được tính theo công thức: 2 ax 0 ax ax 1 2 M M M e V mv e Ed= = * Với U là hiệu điện thế giữa anốt và catốt, v A là vận tốc cực đại của electron khi đập vào anốt, v K = v 0Max là vận tốc ban đầu cực đại của electron khi rời catốt thì: 2 2 1 1 2 2 A K e U mv mv= - * Hiệu suất lượng tử (hiệu suất quang điện): 0 n H n = Với n và n 0 là số electron quang điện bứt khỏi catốt và số phôtôn đập vào catốt trong cùng một khoảng thời gian t. Công suất của nguồn bức xạ: 0 0 0 n n hf n hc p t t t e l = = = Cường độ dòng quang điện bão hoà: bh n e q I t t = = bh bh bh I I hf I hc H p e p e p e e l = = =Þ Lưu ý: 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 v 0Max , hiệu điện thế hãm U h , điện thế cực đại V Max , … đều được tính ứng với bức xạ có λ Min (hoặc f Max ) 4. Tiên đề Bo - Quang phổ nguyên tử Hiđrô * Tiên đề Bo mn m n mn hc hf E E e l = = = - * Bán kính quỹ đạo dừng thứ n của electron trong nguyên tử hiđrô: r n = n 2 r 0 Với r 0 =5,3.10 -11 m là bán kính Bo (ở quỹ đạo K) hf mn hf mn nhận phôtôn phát phôtôn E m E n E m > E n Laiman K M N O L P Banme Pasen H α H β H γ H δ n=1 n=2 n=3 n=4 n=5 n=6 3 4 TRƯỜNG THPT PHẠM PHÚ THỨ GV: NGUYỄN HỒNG LĨNH * Năng lượng electron trong nguyên tử hiđrô: 2 13,6 ( ) n E eV n = - Với n ∈ N * . * Sơ đồ mức năng lượng - Dãy Laiman: Nằm trong vùng tử ngoại Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo K Lưu ý: Vạch dài nhất λ LK khi e chuyển từ L → K Vạch ngắn nhất λ ∞ K khi e chuyển từ ∞ → K. - Dãy Banme: Một phần nằm trong vùng tử ngoại, một phần nằm trong vùng ánh sáng nhìn thấy Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo L Vùng ánh sáng nhìn thấy có 4 vạch: Vạch đỏ H α ứng với e: M → L Vạch lam H β ứng với e: N → L Vạch chàm H γ ứng với e: O → L Vạch tím H δ ứng với e: P → L Lưu ý: Vạch dài nhất λ ML (Vạch đỏ H α ) Vạch ngắn nhất λ ∞ L khi e chuyển từ ∞ → L. - Dãy Pasen: Nằm trong vùng hồng ngoại Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo M Lưu ý: Vạch dài nhất λ NM khi e chuyển từ N → M. Vạch ngắn nhất λ ∞ M khi e chuyển từ ∞ → M. Mối liên hệ giữa các bước sóng và tần số của các vạch quang phổ của nguyên từ hiđrô: 13 12 23 1 1 1 λ λ λ = + và f 13 = f 12 +f 23 (như cộng véctơ) : BÀI TẬP Câu 1. Phát biểu nào sau đây là đúng? A. Hiện tượng quang điện là hiện tượng êlectron bị bứt ra khỏi kim loại khi chiếu vào kim loại ánh sáng thích hợp. B. Hiện tượng quang điện là hiện tượng êlectron bị bứt ra khỏi kim loại khi nó bị nung nóng. C. Hiện tượng quang điện là hiện tượng êlectron bị bứt ra khỏi kim loại khi đặt tấm kim loại vào trong một điện trường mạnh. D. Hiện tượng quang điện là hiện êlectron bị bứt ra khỏi kim loại khi nhúng tấm kim loại vào trong một dung dịch. Câu 2. Chiếu một chùm bức xạ đơn sắc vào một tấm kẽm có giới hạn quang điện 0,35 m µ . Hiện tượng quang điện sẽ không xảy ra khi chùm bức xạ có bước sóng là A. 0,1 m µ B. 0,2 m µ C. 0,3 m µ D. 0,4 m µ Câu 3. Giới hạn quang điện của mỗi kim loại là A. Bước sóng dài nhất của bức xạ chiếu vào kim loại đó mà gây ra được hiện tượng quang điện. B. Bước sóng ngắn nhất của bức xạ chiếu vào kim loại đó mà gây ra được hiện tượng quang điện. C. Công nhỏ nhất dùng để bứt êlectron ra khỏi bề mặt kim loại đó. D. Công lớn nhất dùng để bứt êlectron ra khỏi bề mặt kim loại đó. Câu 4. Dòng quang điện đạt đến giá trị bão hoà khi A. Tất cả các êlectron bật ra từ catôt khi catốt được chiếu sáng đều về được anôt. B. Tất cả các êlectron bật ra từ cotôt được chiếu sáng đều quay trở về được catôt. C. Có sự cân bằng giữa số êlectron bật ra từ catôt và số êlectron bị hút quay trở lại catôt. D. Số êlectron từ catôt về anốt không đổi theo thời gian. Câu 5. Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Động năng ban đầu cực đại của êlectron quang điện phụ thuộc vào bản chất của kim loại. B. Động năng ban đầu cực đại của êlectron quang điện phụ thuộc bước sóng của chùm ánh sáng kích thích. C. Động năng ban đầu cực đại của êlectron quang điện phụ thuộc tần số của chùm ánh sáng kích thích. 5 TRƯỜNG THPT PHẠM PHÚ THỨ GV: NGUYỄN HỒNG LĨNH D. Động năng ban đầu cực đại của êlectron quang điện phụ thuộc cường độ của chùm ánh sá`ng kích thích. Câu 6 Công thoát e của Natri là 2,5eV. Điều kiện về bước sóng để xảy ra hiện tượng quang điẹn đối với Na là bức xạ kích thích phải có bước sóng: A. lớn hơn 0,5 m µ B. lớn hơn hoặc bằng 0,5 m µ C. bằng hơn 0,5 m µ B. nhỏ hơn hoặc bằng 0,5 m µ Câu 7. Chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ vào catôt của tế bào quang điện có bước sóng giới hạn 0 λ . Để e bật ra khỏi hẳn cactốt thì A. 0 λ>λ B. 0 λ≥λ C. 0 λ<λ D. 0 λ=λ Câu 8. Một tia X có bước sóng 2nm, năng lượng của mỗi phôtôn ứng với nó là: A. 2eV B. 6eV C. 621eV D. 117eV Câu 9. Để gây ra hiện tượng quang điện, bức xạ rọi vào kim loại được thoả mãn điều kiện nào sau đây? A. Chỉ cần tần số bức xạ bằng giới hạn quang điện. B. Tàn số nhỏ hơn giới hạn quang điện C. Bước sóng nhỏ hơn giới hạn quang điện D. Bước sóng lớn hơn giới hạn quang điện Câu 10. Giới hạn quang điện của Na là 0,5 m µ . Công thoát e của nó là: A. 1,24eV B. 2,48eV C. 3,65eV D. 3,975eV Câu 11. Chiếu một chùm bức xạ đơn sắc vào một tám kẽm có giới hạn quang điện 0,35 m µ . Hiện tượng quang điện sẽ khong xảy ra khi chùm bức xạ có bước sóng : A. 0,15 m µ . B. 0,25 m µ C. 0, 33 m µ D. 0,41 m µ Câu 12. Giới hạn quang điện của kim loại dùng làm catốt là 0,3 m µ . Công thoát e của nó là: A. 1,16eV B. 2,21eV C. 4,14eV D. 6,62eV Câu 13. Chiếu một chùm bức xạ đơn sắc có bước sóng 0,2 m µ vào một quả cầu bằng đồng, đặt cô lập về điện. Giới hạn quang điện của đồng là 0,3 m µ . Điện thế cực đại mà quả cầu đạt được so với đất có giá trị là: A. 1,34V B. 2,07V C. 3,12V D. 4,26V Câu 14. Giới hạn quang điện của kim loại là 0,4 m µ . Công thoát e của nó là: A. 1eV B. 5.10 -19 J C. 5.10 -19 eV D. 3,2.10 -19 eV Câu 15. Chọn câu đúng. A. Khi tăng cường độ của chùm ánh sáng kích thích kên hai lần thì cường độ dòng quang điện tăng lên hai lần. B. Khi tăng bước sóng của chùm ánh sáng kích thích lên hai lần thì cường độ dòng quang điện tăng lên hai lần. C. Khi giảm bước sóng của chùm ánh sáng kích thích xuống hai lần thì cường độ dòng quang điện tăng lên hai lần. D. Khi ánh sáng kích thích gây ra được hiện tượng quang điện. Nếu giảm bước sóng của chùm bức xạ thì động năng ban đầu cực đại của êlectron quang điện tăng lên. Câu 16. theo quang điểm của thuyết lượng tử phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Chùm ánh sáng là một dòng hạt, mỗi hạt là một phôtôn mang năng lượng. B. Cường độ chùm sáng tỉ lệ thuận với số phôtôn trong chùm. C. Khi ánh sáng truyền đi các phôtôn ánh sáng không đổi, không phụ thuộc khoảng cách đến nguồn sáng. D. Các phôtôn có năng lượng bằng nhau vì chúng lan truyền với vận tốc bằng nhau. Câu 17. Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Động năng ban đầu cực đại của êlectron quang điện không phụ thuộc vào cường độ của chùm ánh sáng kích thích. B. Động năng ban đầu cực đại của êlectron quang điện phụ thuộc vào bản chất kim loại dùng làm catôt. C. Động năng ban đầu cực đại của êlectron quang điện không phụ thuộc vào bước sóng của chùm ánh sáng kích thích. D. Động năng ban đầu cực đại của êlectron quang điện phụ thuộc vào bước sóng của chùm ánh sáng kích thích. Câu 18 Một ống Cu-lít-giơ ( ống tia X )có công suất 800W, hiệu điện thế giữa anôt và catôt có giá trị 20kV. Số electron qua ống trong mỗi giây là ( Cho 19 e 1,6.10 C − = ) A. 18 2,5.10 . B. 20 2,5.10 C. 17 2,5.10 D. 19 2,5.10 . Câu 19. Chiếu một chùm bức xạ đơn sắc vào catốt của tế bào quang điện để triệt tiêu dòng quang điện thì hiệu điện thế hãm có giá trị tuyệt đối là 1,9V. vận tốc ban đầu cực đại của quang êlectron là bao nhiêu? A. 5,2 . 10 5 m/s. B. 6,2 . 10 5 m/s. C. 7,2 . 10 5 m/s. D.8,2 . 10 5 m/s. Câu 20. Chiếu một chùm ánh sáng đơn sắc có bước sóng 400 nm vào catôt của một tế bào quang điện, được làm bằng Na. Giới hạn quang điện của Na là 0,50 m µ . Vận tốc ban đầu cực đại của êlectron quang điện là A. 3,28 . 10 5 m/s. B. 4,67 . 10 5 m/s. C. 5,45 . 10 5 m/s. D. 6,33 . 10 5 m/s. Câu 21. Chiếu vào catôt của một tế bào quang điện một chùm bức xạ đơn sắc có bước sóng 0,330 m µ . Để triệt tiêu quang điện cần một hiệu điện thế hãm có giá trị tuyệt đối là 1,38 V. Giới hạn quang điện của kim loại dùng làm catôt là A. 0,521 m µ B. 0,442 m µ C. 0,440 m µ D. 0,385 m µ Câu 22. Chiếu một chùm bức xạ đơn sắc có bước sóng 0,276 m µ vào catôt của một tế bào quang điện thì hiệu điện hãm có giá trị tuyệt đối bằng 2 V. Công thoát của kim loại dùng làm catôt là A. 2,5eV. B. 2,0eV. C. 1,5eV. D. 0,5eV. Câu 23. Chiếu một chùm bức xạ đơn sắc có bước sóng 0,5 m µ . Vận tốc ban đầu cực đại của êlectronquang điện là A. 2,5 . 10 5 m/s. B. 3,7 . 10 5 m/s. C. 4,6 . 10 5 m/s. D. 5,2 . 10 5 m/s. 7 8 TRƯỜNG THPT PHẠM PHÚ THỨ GV: NGUYỄN HỒNG LĨNH Câu 24. Chiếu một chùm bức xạ đơn sắc có bước sóng 0,20 m µ vào một qủa cầu bằng đồng, đặt cô lập về điện. Giới hạn quang điện của đồng là 0,30 m µ . Điện thế cực đại mà quả cầu đạt được so với đất là A. 1,34 V. B. 2,07 V. C. 3,12 V. D. 4,26 V. Câu 25. Chiếu một chùm bức xạ có bước sóng 18,0 =λ m µ . Vận tốc ban đầu cực đại của êlectron quang điện là A. 9,85 . 10 5 m/s. B. 8,36 .10 6 m/s. C. 7,56 . 10 5 m/s. D.6,54 .10 6 m/s. Câu 26. Chiếu một chùm bức xạ có bước sóng 18,0 =λ m µ . Vào catôt của một tế bào quang điện. Giới hạn quang điện của kim loại dùng làm catôt là .m 0 µλ Hiệu điện thế hãm để triệt tiêu dòng quang điện là A. .V85,1U h −= B. .V76,2U h −= C. .V20,3U h −= D. .V25,4U h −= Câu 27. Kim loại dùng làm catôt của một tế bào quang điện có công thoát là 2,2 eV. Chiếu vào catôt bức xạ điện từ có bước sóng λ . Để triệt tiêu dòng quang điện cần đặt một hệu điện thế hãm Uh = U AK = 0,4 V. tần số của bức xạ điện từ là A. 3,75 . 10 14 Hz. B. 4,58 . 10 14 Hz. C. 5,83 . 10 14 Hz. D. 6,28 . 10 14 Hz. Câu 28. Công thoát của kim loại Na là 2,48 eV. Chiếu một chùm bức xạ có bước sóng 0,36 m µ vào tế bào quang điện có catôt làm bằng Na. Vận tốc ban đầu cực đại của êlectron quang điện là A. 5,84 . 10 5 m/s. B. 6,24 .10 5 m/s. C. 5,84 . 10 6 m/s. D. 6,24 .10 6 m/s. Câu 29. Công thoát của kim loại Na là 2,48 eV. Chiếu một chùm bức xạ có bước sóng 0,36 m µ vào tế bào quang điện có catôt làm bằng Nathì cường độ dòng quang điện bão hoà là 3 .A µ Số êlectron bị bứt ra khỏi catôt trong mỗi giây là A. 1,875 . 10 13 B. 2,544 .10 13 C. 3,263 . 10 12 D. 4,827 .10 12 Câu 30. Phát biểu nào sau đây là đúng? A. Hiện tượng quang điện trong là hiện tượng bứt êlectron ra khỏi bề mặt kim loại khi chiếu vào kim loại ánh sáng có bước sóng thích hợp. B. Hiện tượng quang điện trong là hiện tượng êlectron bị bắn ra khỏi kim loại khi kim loại bị đốt nóng C. Hiện tượng quang điện trong là hiện tượng êlectron liên kết được giải phóng thành êlectron dẫn khi chất bán dẫn được chiếu bằng bức xạthi1ch hợp. D. Hiện tượng quang điện trong là hiện tượng điện trở của vật dẫn kim loại tăng lên khi chiếu ánh sáng vào kim loại. Câu 31. Một chất quang dẫn có giới hạn quang dẫn là 0,62 m µ . Chiếu vào chất bán dẫn đó lần lượt các chùm bức xạ đơn sắc có tần số f 1 = 4,5 . 10 14 Hz; f 2 = 4,5.10 13 Hz; f 3 = 5.10 13 Hz; f 4 = 6,0 . 10 14 Hz; thì hiện tượng quang dẫn sẽ xảy ra với A. Chùm bức xạ 1. B. Chùm bức xạ 2. C. Chùm bức xạ 3. D. Chùm bức xạ 4. Câu 32. Mẫu nguyên tử Bo khác mẫu nguyên tử Rơ-dơ-pho ở điểm nào dưới đây? A. Hình dạng quỹ đạo của các êlectron. B. Lực tương tác giữa êlectron và hạt nhân nguyên tử. C. Trạng thái có năng lượng ổn định. D. Mô hình nguyên tử có hạt nhân. Câu 33. Bước sóng dài nhất trong dãy Banme là 0,6560 m µ . Bước sóng dài nhất trong dãy Laiman là 0,1220 m µ . Bước sóng dài thứ hai của dãy Laiman là A. 0,0528 m µ B. 0,1029 m µ C. 0,1112 m µ D. 0,1211 m µ Câu 34. Phát biểu nào sau đây là đúng? A. Dãy Laiman nằm trong vùng tử ngoại. B. Dãy Laiman nằm trong vùng ánh sáng nhìn thấy. C. Dãy Laiman nằm trong vùng hồng ngoại. D. Dãy Laiman một phần trong vùng ánh sáng nhìn thấy và một phần trong vùng tử ngoại. Câu 35. Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Dãy Banme nằm trong vùng tử ngoại. B. Dãy Banme nằm trong vùng ánh sáng nhìn thấy. C. Dãy Banme nằm trong vùng hồng ngoại. D. Dãy Banme nằm một phần trong vùng ánh sáng nhìn thấy và một phần trong vùng tử ngoại. Câu 36. Xác định bán kính quỹ đạo Bo thứ 2 và thứ 3 của nguyên tử H, biết r o = 0,53.10 -10 m A. r 2 = 0,53.10 -10 m và r 3 = 0,53.10 -10 m B. r 2 = 2,12.10 -10 m và r 3 = 4,77.10 -10 m C. r 2 = 1,06.10 -10 m r 3 = 0,73.10 -10 m D. r 2 = 1,06.10 -10 m r 3 = 1,59.10 -10 m Câu 37. Chọn câu đúng: Các vạch thuộc dãy Banme ứng với sự chuyển của êlectron từ các quỹ đạo ngoài về A. Quỹ đạo K. B. Quỹ đạo L. C. Quỹ đạo M. D. Quỹ đạo O. Câu 38. Năng lượng ion hoá nguyên tử hiđrô là 13,6 eV. Bước sóng ngắn nhất của bức xạ mà nguyên tử có thể phát ra là A. 0,1220 m µ B. 0,0913 m µ C.0,0656 m µ D. 0,5672 m µ Câu 39. Hiệu điện thế giữa hai cực của một ống Rơn-gen là 15kV. Giả sử êlectron bật ra từ catôt có vận tốc ban đầu bằng không thì bước sóng ngắn nhất của tia X mà ống có thể phát ra là A. 75,5 . 10 -12 m. B. 82,8 . 10 -12 m. C. 75,5 . 10 -10 m. D. 82,8 . 10 -10 m. C©u 40 : Cho hằng số Plăng 34 h 6,625.10 Js − = , c= 8 3.10 m / s . Lượng tử năng lượng của ánh sáng vàng có bước sóng 0,550 mλ = µ là A. 19 361,4.10 J. − B. 19 0,3614.10 J. − C. 19 36,14.10 J. − D. 19 3,614.10 J. − . . LÍ 12 CHƯƠNG V: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG TÓM TẮT KIẾN THỨC 1. Năng lượng một lượng tử ánh sáng (hạt phôtôn) 2 hc hf mc e l = = = Trong đó h = 6,6 25. 10 -3 4 Js. 2 = 0 ,53 .10 -1 0 m và r 3 = 0 ,53 .10 -1 0 m B. r 2 = 2,12.10 -1 0 m và r 3 = 4,77.10 -1 0 m C. r 2 = 1,06.10 -1 0 m r 3 = 0,73.10 -1 0 m D. r 2 = 1,06.10 -1 0 m