SỰ PHÁT QUANG

CẤU TẠO HẠT NHÂN 1. Cấu tạo hạt nhân nguyên tử: Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các prôtôn (p) (mang điện tích nguyên tố dương), và các nơtron (n) (trung hoà điện), gọi chung là nuclôn. Kí hiệu hạt nhân: X A Z Hạt nhân có nguyên tử số Z thì chứa Z prôton và N nơtron; A = Z + N, trong đó A gọi là số khối. Trừ các đồng vị của Hidro và Heli, nói chung các hạt nhân của các nguyên tố khác đều có số proton nhỏ hơn hặc bằng số notron: Z ≤ N ≤ 1,5Z. Hệ thức này có thể giúp xác định loại tia phóng xạ là  + hay  của 1 chất phóng xạ. VD. Phốtpho P 30 15 chỉ có thể là chất phóng xạ  + Các nuclon liên kết với nhau bởi lực hạt nhân. Lực hạt nhân không có cùng bản chất với lực tĩnh điện hay lực hấp dẫn, nó là loại lực mới truyền tương tác giữa các nuclon trong hạt nhân (lực tương tác mạnh). Lực hạt nhân chỉ phát huy tác dụng trong phạm vi kích thước hạt nhân (1015m). Bán kính 1 hạt nhân phụ thuộc vào khối lượng hạt nhân đó: r = r0.A13(m). Trong đó A là số khối, r0  1,2.1015(m) Đồng vị (cùng vị trí trong bảng hệ thống tuần hoàn): Là các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số prôton Z nhưng khác số nơtron N và số khối A. VD. Nguyên tố Hiđro có 3 đồng vị: H 1 1 ; H 2 1 ; H 3 1 Đơn vị khối lượng nguyên tử, kí hiệu là u. Đơn vị u có giá trị bằng 112 khối lượng nguyên tử của đồng vị C 12 6 , cụ thể là: 1u = 1,66055.1027kg hay  1gam = 1u.NA. 1u xấp xỉ bằng khối lượng của một nuclôn, nên hạt nhân có số khối A thì có khối lượng xấp xỉ bằng A(u). Đơn vị khối lượng: u; MeVc2 ; kg với mối quan hệ 1u = 931,5 MeVc2 . 2. Hệ thức Anh xtanh giữa khối lượng năng lượng – động lượng: Hạt nhân có khối lượng nghỉ m0, chuyển động với vận tốc v, có năng lượng toàn phần tính theo công thức: E = m0c 2 + Wđ. Trong đó Wđ = 2 0 2 2 1 1 m c c v        VD: Hạt electron có khối lượng nghỉ m0e = 9,11031 kg, trong ống Rownghen, ngay trước khi va vào catot electron có vận tốc rất lớn bởi vậy động năng của e khi đó là: Wđ = 2 0 2 2 1 1 m c c v        = hfmax =  min hc = e.UAK Một vật có khối m0 ở trạng thái nghỉ, khi chuyển động với vận tốc v, khối lượng vật sẽ tăng lên thành m với: 2 2 0 1 c v m m   Ta có thể viết hệ thức Anhxtanh về năng lượng toàn phần: E = mc2 . Hệ thức liên hệ giữa năng lượng toàn phần E và động lượng p của 1 vật: E 2 = m2 0.c4 + p 2 .c2 Hạt photon có khối lượng nghỉ bằng m0 = 0 nhưng vẫn có khối lượng tương đối tính m và động lượng p: 2 c m   ; p = m.c =  c = h c Một hạt có khối lượng nghỉ m0 chuyển động với vận tốc v thì sẽ có: Động lượng là p = m.v = 2 2 0 1 .c v m v m   ; Vận tốc v =   2 2 0 . m c p p c  Năng lượng toàn phần E = c.   2 2 m0c  p Động năng chuyển động Wđ = E m0c 2 = 2 0 2 2 1 1 1 m c c v         = c.   2 2 m0c  p m0c 2 CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM Câu 398 . Các nguyên tử gọi là đồng vị khi: A. Có cùng vị trí trong bảng tuần hoàn. B. Hạt nhân chứa cùng số proton Z nhưng có số nơtron N khác nhau. C. Hạt nhân chứa cùng proton Z nhưng có số nuclon A khác nhau. D. Cả A, B, C đều đúng. Câu 399 . Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về hạt nhân đồng vị? A. Các hạt nhân đồng vị có cùng số Z nhưng khác nhau số A. B. Các hạt nhân đồng vị có cùng số A nhưng khác nhau số Z. C. Các hạt nhân đồng vị có cùng số nơtron. D. Cả A, B, C đều đúng. Câu 400 . Hãy chọn câu đúng: A. Khối lượng của nguyên tử bằng khối lượng của hạt nhân. B. Bán kính của nguyên tử bằng bán kính hạt nhân. C. Điện tích của nguyên tử bằng điện tích của hạt nhân. D. Có hai loại nuclon và proton và electron. Câu 401 . Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về hạt nhân nguyên tử? A. Hạt nhân có nguyên tử số Z thì chứa Z prôtôn. B. Số nuclôn bằng số khối A của hạt nhân. C. Số nguồn N bằng hiệu số khối A và số prôtôn Z. D. Hạt nhân trung hòa về điện. Câu 402 . Hãy chọn câu đúng: A. Trong ion đơn nguyên tử số proton bằng số electron. B. Trong hạt nhân số proton phải bằng số nơtron. C. Trong hạt nhân (trừ các đồng vị của Hiđro và Hêli) số proton bằng hoặc nhỏ hơn số nơtron. D. Lực hạt nhân có bán kính tác dụng bằng bán kính nguyên tử. Câu 403 . Trong hạt nhân nguyên tử 14C6 có: A. 14 prôtôn và 6 nơtrôn. B. 6 prôtôn và 14 nơtrôn. C. 6 prôtôn và 8 nơtrôn. D. 8 prôtôn và 6 nơtrôn. Câu 404 . Nguyên tử của đồng vị phóng xạ 235U92 có: A. 92 nơtron và tổng số nơtron và proton bằng: 235. B. 92 electron và tổng số proton và electron bằng 235 C. 92 nơtron và tổng số proton và electron bằng: 235. D. 92 proton và tổng số nơtron và electron bằng: 235. Câu 405 . Các nuclôn trong hạt nhân nguyên tử 23 Na gồm: A. 11 prôtôn B. 11 prôtôn và 12 nơtrôn C. 12 nơtrôn D. 12 prôtôn và 11 nơtrôn Câu 406 . Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ: A. Các proton B. Các nơtron C. Các electron D. Các nuclon Câu 407 . Đơn vị đo khối lượng trong vật lý hạt nhân là: A. kg B. Đơn vị khối lượng nguyên tử (u). C. đơn vị eVc2 hoặc MeVc2 . D. Câu A, B, C đều đúng. Câu 408 . Đại lượng nào sau đây là đơn vị chỉ khối lượng: A. MeV. B. MeVc C. MeVc2 D. kg.m.s1 Câu 409 . Chọn câu sai: A. Một mol nguyên tử (phân tử) gồm NA nguyên tử (phận tử) NA = 6,022.1023 . B. Khối lượng của 1 nguyên tử cacbon bằng 12 gam. C. Khối lượng của 1 mol N2 bằng 28 gam. D. Khối lượng của 1 mol ion H+ bằng 1 gam. Câu 410 . Tính số nguyên tử trong 1 gam khí O2? Cho NA = 6,022.1023mol; O = 16 A. 376.1020 B. 736.1030 . C. 637.1020 D. 367.1020 Câu 411 . Trong vật lý hạt nhân, bất đẳng thức nào là đúng khi so sánh khối lượng prôtôn (mp), nơtrôn (mn) và đơn vị khối lượng nguyên tử u. A. mp > u > mn. B. mn < mp < u C. mn > mp > u D. mn = mp > u Câu 412 . Trong hạt nhân nguyên tử thì: A. Số nơtron luôn nhỏ hơn số proton B. Điện tích hạt nhân là điện tích của nguyên tử. C. Số proton bằng số nơtron D. Khối lượng hạt nhân coi bằng khối lượng nguyên tử. Câu 413 . Một hạt có khối lượng nghỉ m0 Theo thuyết tương đối, động năng của hạt này khi chuyển động với tốc độ 0,6c (c là tốc độ ánh sáng trong chân không) là: A. 0,36m0c 2 B. 1,25 m0c 2 C. 0,225m0c 2 D. 0,25m0c 2 Câu 414 . Một vật khi đứng yên có khối lượng m0, khi chuyển động với tốc độ rất lớn thì khối lượng tương đối tính là 1,1547m0. Hỏi vật có tốc độ v bằng bao nhiêu so với tốc độ ánh sáng trong chân không c? A. v = 0,5c. B. v = 0,25c. C. v = 3 2 c D. 2 2 c Câu 415 . Một hạt có động năng bằng năng lượng nghỉ. Vận tốc của nó là: A. c 3 2 B. 0,6c C. 0,8c D. 0,5c Câu 416 . Một vật có năng lượng nghỉ là E. Khi vật này chuyển động với tốc độ bằng nửa tốc độ ánh sáng trong chân không thì năng lượng toàn phần của vật bằng: A. 1,25E B. 1,5E C. 1,125E D. 2E 3. Câu 417 . Theo thuyết tương đối, một êlectron có động năng bằng một nửa năng lượng nghỉ của nó thì êlectron này chuyển động với tốc độ bằng: A. 2,41.108 ms. B. 2,24.108 ms. C. 1,67.108 ms. D. 2,75.108 ms. Câu 418 . Hạt nhân có khối lượng m = 5,0675.1027 kg khi đang chuyển đọng với động năng 4,78 MeV thì nó có động lượng là: A. 3,875.1020 kgms B. 7,75.1020kg.ms. C. 2,4.1020kg.ms. D. 8,8.1020kg.ms. Câu 419 . Một hạt đang chuyển động với tốc độ v = 0,8c (c = 3.108ms) thì có động năng tương đối tính là 1,2.1017J. Khối lượng nghỉ của hạt đó là: A. 2,37kg B. 3,20kg C. 2,67kg D. 2,00kg Câu 420 . Trong ống Culitgio electron được tăng tốc bởi một điện trường rất mạnh va ngay trước khi đập vào đối anod nó có tốc độ 0,8c. Biết khối lượng ban đầu của electron là 0,511 MeVc2 . Bước sóng ngắn nhất của tia X có thể phát ra là: A. 3,64.1012 m B. 3,64.1012 m C. 3,79.1012 m D. 3,79.1012m Câu 421 . Trong ống Culitgio electron được tăng tốc bởi một điện trường rất mạnh va ngay trước khi đập vào đối anod nó có tốc độ 0,6c. Biết khối lượng ban đầu của electron là 0,511 MeVc2 . Bước sóng ngắn nhất của tia X có thể phát ra là: A. 6,64.1012 m B. 9,72.1012 m C. 5,79.1012 m D. 8,79.1012m

SỰ PHÁT QUANG

Tóm tắt lý thuyết

1 Quang phát quang là: Hiện tượng một số chất có khả năng hấp thụ ánh sáng có bước sóng này (kt bước

sóng kích thích) để rồi phát ra ánh sáng có bước sóng khác thuộc vùng khả kiến (phát bước sóng phát ra) được

gọi là sự phát quang

VD: Chất bột bên trong đèn ống; lớp sơn ở cọc tiêu đèn đường; áo của công an hay công nhân vệ sinh đường sử dụng khi trời tối; dung dịch fluorexêin khi bị chiếu tia tử ngoại; công tắc điện, các vùng chứng thật

trên tiền giấy là hiện tượng quang phát quang

2 Có một số chất khi hấp thụ năng lượng dưới một dạng nào đó và phát ra các bức

xạ điện từ trong miền ánh sáng nhìn thấy Các hiện tượng đó được gọi chung là sự

phát quang

VD: Hóa phát quang (đom đóm, nấm sáng, san hô sáng ), điện phát quang (đèn

LEP), Catot phát quang (màn hình máy tính, tivi )

3 Sự phát quang có khác biệt với các hiện tượng phát ánh sáng khác, hai đặc điểm

quan trọng:

Một là, mỗi chất phát quang có một quang phổ đặc trưng cho chất

Hai là, sau khi ngừng kích thích, sự phát quang của một số chất còn tiếp tục kéo

dài thêm một khoảng thời gian nào đó, rồi mới ngừng hẳn

4 Phân biệt sự huỳnh quang và lân quang:

* giống nhau: Đều là sự phát quang

* khác nhau:

Sự huỳnh quang Sự lân quang

- Huỳnh quang là hiện tượng mà ánh sáng phát quang

tắt ngay khi ngừng ánh sáng kích thích Nó thường

xảy ra với chất lỏng và chất khí - Thời gian pht quang nhỏ hơn 10-8s

- Lân quang là hiện tượng mà ánh sáng phát quang

cònkéo dài từ vài phần giây, đến hàng giờ (tuỳ theo

chất) sau khi tắt ánh sáng kích thích Nó thường xảy

ra với các chất rắn - Thời gian phát quang lớn hơn 10-6s

- Các loại sơn biển báo giao thông có thời gian sáng

kéo dài vài phần mười giây nên là những chất lân

quang

5 Giải thích đặc điểm của sự phát quang bằng thuyết lượng tự ánh sáng

Khi phân tử fluôrexêin, hấp thụ một phôtôn tia tử ngoại có năng lượng hƒ thì nó chuyển sang trạng thái kích

thích Thời gian của trạng thái kích thích rất ngắn và trong thời gian này nó va chạm với các phân tử xung quanh, mất bớt năng lượng nhận được Vì thế, khi trở về trạng thái ban đầu, nó bức xạ phôtôn có năng lượng

hfphát nhỏ hơn: h.fkích thích > h.fphát hay hc

kt

>

hc

phát

 phát > kích thích Như vậy, phát quang là hiện tượng trong đó

xảy ra sự hấp thụ ánh sáng, năng lượng photon bị hấp thụ là:  =

hc

kt - hc

phát= hfkt - hfphát

Chú ý: Trong hiện tượng quang phát quang, ánh sáng phát quang có bước sóng lớn hơn bước sóng của ánh

sáng kích thích (phát > kích thích) nên tia hồng ngoại không thể gây ra hiện tượng phát quang (tia hồng ngoại

chỉ có thể kích thích chất phát quang phát ra những bức xạ ta không thể nhìn thấy nên không coi đó là hiện

tượng phát quang)

6 Hiệu suất phát quang H: Hiệu suất phát quang được tính bằng tỉ lệ giữa công suất chùm sáng phát quang

và công suất chùm sáng kích thích

H = 100%

_

_

kich thich

phat quang

P

P

= 100%

_

_

_

_

kich thich

kich thich

phat auang

phat quang

hc N

hc N





= 100%

_ _

_ _

kich thich phat auang phat quang kich thich

N





Trong đó: Nphát quang và Nkích thích là số photon phát quang và số photon kích thích trong 1s

hc

P

hc

P P

N

phat quang phat quang

phat quang

phat quang

phat quang

phat quang

phat quang

_ _

_

_

_

_

_ 



   

hc

P

hc

P P

N

kich _ thich kich _ thich

kich _ thich

kich _ thich

kich _ thich

kich _ thich

kich _ thich









 

CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM

Câu 320 Sự phát sáng của nguồn nào dưới đây không là sự phát quang?

A Đèn ống B Ánh trăng C Đèn LED D Con đom đóm

Câu 321 Chọn câu đúng

A Tia hồng ngoại chỉ có thể gây ra hiện tượng phát quang với một số chất khí B Bước sóng của ánh sáng lân quang nhỏ hơn bước sóng của ánh sáng kính thích

C Ánh sáng lân quang tắt ngay sau khi tắt nguồn sáng kích thích

D Phát quang là hiện tượng trong đó xảy ra sự hấp thụ ánh sáng

Câu 322 Một chất phát quang có khả năng phát ra ánh sáng màu vàng lục khi được kích thích phát sáng Hỏi

khi chiếu vào chất đó ánh sáng đơn sắc nào dưới đây thì chất đó sẽ phát quang?

A Đỏ B Lục C Vàng D Da cam

Câu 323 Ánh sáng phát quang của một chất có tần số 6.1014 Hz Hỏi những bức xạ có tần số nào dưới đây có

thể gây ra sự phát quang cho chất đó?

A 5.1014Hz B 7.1014Hz C 6.1014Hz D 9.1013Hz

Câu 324 Cột mốc, biển báo giao thông không sử dụng chất phát quang màu tím mà dùng màu đỏ là vì:

A Màu tím gây chói mắt

B Không có chất phát quang màu tím

C Phần lớn đèn của các phương tiện giao thông không thể gây phát quang màu tím

D Màu đỏ dễ phân biệt trong đêm tối

Câu 325 Cột mốc, biển báo giao thông không sử dụng chất phản quang mà dùng chất phát quang là vì:

A Chất phát quang có thể phát theo mọi hướng trong khi chất phản quang thì chỉ theo hướng phản xạ

và gây

lóa mắt người điều khiển phương tiện giao thông

B Chất phản quang đắt tiền và dễ hư hỏng do điều kiện môi trường

C Chất phát quang có thể phát ra ánh sáng có cường độ lớn nên dễ quan sát hơn

D Chất phát quang có thể phát ra ánh sáng có nhiều màu nên dễ quan sát hơn

Câu 326 Phát biểu nào đúng khi so sánh hiện tượng quang phát quang và hiện tượng phản quang:

A Đều có sự hấp thụ photon có năng lượng lớn rồi phát ra photon có năng lượng nhỏ hơn

B Đều là quá trình tự phóng ra các photon

C Đều có sự hấp thụ photon

D Quang phát quang có sự hấp thụ photon còn phản quang chỉ phản xạ photon mà không hấp thụ Câu

327 Trong hiện tượng quang phát quang luôn có sự hấp thụ hoàn toàn một photon và:

A Làm bật ra một electron khỏi bề mặt chất

B Giải phóng một electron liên kết thành electron tự do

C Giải phóng một photon có năng lượng lớn hơn

D Giải phóng một photon có năng lượng nhỏ hơn

Câu 328 Một chất có khả năng phát ra bức xạ có bước sóng 0,5μm khi bị chiếu sáng bởi bức xạ 0,3μm Hãy

tính phần năng lượng photon mất đi trong quá trình trên

A 2,65.10-19J B 26,5.10-19 J C 2,65.10-18J D 265.10-19 J

Câu 329 Một chất có khả năng phát ra bức xạ có bước sóng 0,5μm khi bị chiếu sáng bởi bức xạ 0,3μm Biết

rằng công suất của chùm sáng phát quang chỉ bằng 0,1 công suất của chùm sáng kích thích Hãy tính tỷ lệ giữa số photon bật ra và số photon chiếu tới

A 0,667 B 0,001667 C 0,1667 D 6

Câu 330 Một chất có khả năng phát ra bức xạ có bước sóng 0,5μm khi bị chiếu sáng bởi bức xạ 0,3μm Gọi

P0 là công suất chùm sáng kích thích và biết rằng cứ 600 photon chiếu tới sẽ có 1 photon bật ra Công suất

chùm sáng phát ra P theo P0 A 0,1 P0 B 0,01P0 C 0,001P0 D 100P0

Câu 331 Chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,30μm vào một chất thì thấy chất đó phát ra ánh sáng có

bước sóng 0,50μm Cho rằng công suất của chùm sáng phát quang chỉ bằng 1,5% công suất của chùm sáng

kích thích Hãy tính xem trung bình mỗi phôtôn ánh sáng phát quang ứng với bao nhiêu phôtôn ánh sáng kích

thích

A 60 B 40 C 120 D 80

Câu 332 Một chất có khả năng phát ra bức xạ có bước sóng 0,5μm khi bị chiếu sáng bởi bức xạ 0,3μm Biết

rằng công suất của chùm sáng phát quang chỉ bằng 0,01 công suất của chùm sáng kích thích và công suất chùm sáng kích thích là 1W Hãy tính số photon mà chất đó phát ra trong 10s

A 2,516.1017 B 2,516.1015 C 1,51.1019 D 1,546.1015

Câu 333 Nguồn sáng X có công suất P1 phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng 1 = 400nm Nguồn sáng Y

có công suất P2 phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng 2 = 600nm Trong cùng một khoảng thời gian, tỉ số

giữa số phôtôn mà nguồn sáng X phát ra so với số phôtôn mà nguồn sáng Y phát ra là 5/4 Tỉ số P1/P2 bằng:

A 8/15 B 6/5 C 5/6 D 15/8

Câu 334 Một chất phát quang được kích thích bằng ánh sáng có bước sóng 0,26 μm thì phát ra ánh sáng có

bước sóng 0,52 μm Giả sử công suất của chùm sáng phát quang bằng 20% công suất của chùm sáng kích thích Tỉ số giữa số phôtôn ánh sáng phát quang và số phôtôn ánh sáng kích thích trong cùng một khoảng thời

gian là:

A 2/5 B 4/5 C 1/5 D 1/10

Câu 335 Chất lỏng fluorexein hấp thụ ánh sáng kích thích có bước sóng λ = 0,48μm và phát ra ánh sáng có

bước sóng λ’ = 0,64μm Biết hiệu suất của sự phát quang này là 50%, số phôtôn của ánh sánh kích thích chiếu

đến trong 1s là 2011.109 (hạt ) Số phôtôn của chùm sáng phát quang phát ra trong 1s là:

A 2,4132.1012 B 1,34.1012 C 2,4108.1011 D 1,356.1011

Câu 336 Dung dịch Fluorêxêin hấp thụ ánh sáng có bước sóng 0,49μm và phát ra ánh sáng có bước sóng 0,52μm, người ta gọi hiệu suất của sự phát quang là tỉ số giữa năng lượng ánh sáng phát quang và năng lượng

ánh sáng hấp thụ Biết hiệu suất của sự phát quang của dung dịch Fluorêxêin là 75% Số phần trăm của phôtôn bị hấp thụ đã dẫn đến sự phát quang của dung dịch là:

A 82,7% B 79,6% C 75,0% D 66,8%