Đang tải... (xem toàn văn)
1) Giải thích vận tốc các electron quang điện khác nhau. 2) Tính vận tốc cực đại của các electron quang điện khi đập vào anốt.. 2) Năng lượng mà dòng phôtôn truyền cho catốt trong một gi[r]
(1)Tuyensinh247.com 1 Tóm tắt lý thuyết cơng thức:
- Bước sóng nhỏ tia Rơnghen:
2 Maz
Min hc
hf mv
=>
đ Min
hc E
l =
- Động electron đập vào đối catốt (đối âm cực) :
2
0 đ
2
mv mv
E = = e U+
U hiệu điện anốt catốt; v vận tốc electron đập vào đối catốt
v0 vận tốc electron rời catốt (thường v0 = 0);
m = 9,1.10-31 kg khối lượng electron
- Công lực điện :
2
e U mv 2.Bài tập:
DẠNG 1: Tìm bước sóng nhỏ tia X phát (hay tần số lớn nhất)
Hướng dẫn: UAK: điện áp đặt vào Anốt Katốt ống Cu-lít-giơ(ống Rơnghen)
- Hiện tượng: electron tăng tốc điện trường lượng chúng gồm động ban đầu cực đại lượng điện trường cung cấp - Khi đập vào đối âm cực lượng gồm nhiệt lượng (làm nóng đối âm cực) lượng phát tia X
-> Năng lượng dòng electron = lượng tia X + Nhiệt (nhiệt lớn so với lượng tia X)
X Q X
X hc
X
X
hc hc
Với = /e/ UAK
Suy ra:
AK U e
hc | |
Vậy bước sóng ngắn tia X phát là:
(2)Tuyensinh247.com AK U e hc | |
=> fmax=
min
c
Ví dụ 1: Trong ống Rơn-ghen Biết hiệu điện anôt va catôt U =
2.106 (V) Hãy tìm bước sóng nhỏ λmin tia Rơn- ghen ống phát ra? HD Giải: Ta có : Eđ =
2
mv = eU
Khi êlectron đập vào catơt : Ta có : ε ≤ eU => hf =
eU hc eU hc
Vậy bước sóng nhỏ tia Rơn-ghen : λmin =
eU hc
Thay số : U = 2.106
= 20.103 (V) ; h = 6,625.10-34 (J.s) e = 1,6.10-19 (C) ; c = 3.108 (m/s)
Vậy : λmin = 0,62.10 ( ) 0,62( )
10 10 , 10 10 625 , 12 19 34 pm m
Ví dụ 2: Hiệu điện anot catot ống Rơnghen 18,75kV Cho
e=1,6.10-19C, h=6,625.10-34Js, c=3.108m/s Bỏ qua động ban đầu electron Bước sóng nhỏ mà tia Rơnghen phát bao nhiêu?
HD Giải: -Vận dụng công thức :
AK U e hc | |
- Thay số: ta được: min 0,6625.10 -10
m
Mở rộng: Cũng tốn u cầu tìm fmax áp dụng công thức
fmax=
c
DẠNG 2: Tìm vận tốc cực đại electron đập vào catot Hướng dẫn:
Vận dụng công thức: Eđ=A=|e| UAK lượng điện trường cung cấp
Với: |e|UAK=Eđ=mv
2/2 Từ suy v
Ví dụ 1: Hiệu điện Anot catot ống Culitzơ 20kV Cho
(3)Tuyensinh247.com HD Giải: Vận dụng cơng thức |e|UAK=Eđ=mv
2
/2 ta có v=8,4.107m/s
DẠNG 3: Tính nhiệt lượng làm nóng đối Katốt
Nhiệt lượng làm nóng đối Katốt tổng động quang electron đến đập vào đối Katốt:
Q =W = N.Wđ = N.e.UAK.Với N tổng số quang electron đến đối Katốt
Mà Q= mC(t2-t1), với C nhiệt dung riêng kim loại làm đối Katốt
c.Bài tập có hướng dẫn đáp số:
Bài 1: Biết hiệu điện A K ống tia Rơnghen 12kV Tìm bước
sóng nhỏ tia Rơn-ghen ống phát Từ suy tần số lớn xạ ống Rơn-ghen phát
ĐS: Suy ra: fmax 2,9.1018Hz
Bài 2: Một ống Rơnghen phát xạ có bước sóng nhỏ 3.10-10m Biết c
= 3.108 m/s; h = 6,625.10-34 Js Động êlectron đập vào đối âm cực là: A 19,875.10-16 J B 19,875.10-19 J C 6,625.10-16 J D 6,625.10-19 J
HD Giải: Động êlectron đập vào đối âm cực phần toàn chuyển thành lượng tia X:
hc
mv 2
0 ; dấu = xãy với
bức xạ có bước sóng nhỏ nhất, 16
10 34
2
0 6,625.10
10
10 10 625 , hc mv
2
1
J
.Chọn C
Bài 3: Chùm tia Rơn-ghen mà người ta thấy có tia có tần số lớn
bằng 5.1019Hz
a Tính động cực đại electron đập vào đối catôt?
(4)Tuyensinh247.com
c Trong 20s người ta xác định có 1018
electron đập vào đối catơt Tính cường độ dịng điện qua ống Rơn-ghen?
ĐS: a Wđ J
14 max 3,3125.10
b U 5V
10 07 ,
c i8mA
Bài 4: Một ống Cu-lít-giơ có điện áp hai đầu ống Cu- lít - giơ 10KV với
dòng điện ống I = 1mA
a) Tính số e đập vào đối Katốt sau phút ? b) Tính động e đập vào đối Katốt ? c) Tính bước sóng nhỏ tia X ?
d) Coi có 1% số e đập vào đối Katốt tạo tia X Sau phút hoạt động đối Katốt nóng thêm độ cho khối lượng đối Katốt m = 100g nhiệt dung riêng 120J/kgđộ
ĐS: a) Đs:N=3,74 1017 b) Wđ=1,6.10-15J
c) 0 =1,24 10 10 m d) suy t =49,3680C
Bài 5: Một ống Cu-lít-giơ có UAK= 15KV dòng điện chạy qua ống 20mA
a) Tính tốc độ động e tới đối Katốt (v0=0)
b) Tính nhiệt lượng toả đối Katốt phút lưu lượng H20 để làm
nguội đối Katốt biết nhiệt độ nước vào 200
400 nhiệt dung riêng cuả nước C= 4186 J/kgđộ ( cho toàn động e làm nóng đối Katốt )
ĐS: a )v=72,63 106 m/s
b) Q=18000J Vậy lưu lượng nước làm nguội đối Ka tốt=3,58(g/s)
Bài 6:(*): Một ống Rơn-ghen hoạt động điện áp U 50000V Khi cường
(5)Tuyensinh247.com
của tia X sinh 75% lượng tia có bước sóng ngắn Biết electron phát khỏi catot với vận tôc
a Tính cơng suất dịng điện qua ống Rơn-ghen b Tính số photon tia X phát giây?
c Catot làm nguội dịng nước có nhiệt độ ban đầu t1 100C Hãy tìm lưu lượng nước (lít/phút) phải dung để giữ cho nhiệt độ catot không thay đổi Biết khỏi ống Rơn-ghen nhiệt độ nước t2 250C Nhiệt dung riêng nước
K kg
J c
4200
Khối lượng riêng nước 1000kg/m3
ĐS: a.P250W
b Số photon tia X sinh giây: 14 10 ,
N (photon/s)
c Phần lượng biến thành nhiệt giây: Q0,99.UI m0,23
(lít/phút)
3.Trắc nghiệm
Câu : Điện áp cực đại anốt catốt ống Cu-lít-giơ Uo = 18200V
.Bỏ qua động êlectron bứt khỏi catốt Tính bước sóng ngắn tia X ống phát Cho h = 6,625.10-34
Js ; c = 3.108m/s ; |e| = 1,6.10-19C :
A 68pm * B 6,8pm C 34pm D 3,4pm
Câu : Điện áp cực đại anốt catốt ống Cu-lít-giơ 18,75 kV
Biết độ lớn điện tích êlectrơn (êlectron), tốc độ sáng chân khơng số Plăng 1,6.10-19
C ; 3.108 m/s 6,625.10-34J.s Bỏ qua động ban đầu êlectrơn Bước sóng nhỏ tia Rơnghen ống phát
(6)Tuyensinh247.com Câu : Ống Cu-lít-giơ hoạt động với hiệu điện cực đại 50(kV) Bước sóng nhỏ tia X mà ống tạo là:(lấy gần đúng) Cho h = 6,625.10-34J.s, c = 3.108(m/s)
A. 0,25(A0).* B. 0,75(A0) C. 2(A0) D. 0,5(A0)
Câu : Điện áp cực đại anốt catốt ống Cu-lít-giơ Uo = 25 kV
Coi vận tốc ban đầu chùm êlectrôn (êlectron) phát từ catốt không Biết số Plăng h = 6,625.10-34J.s , điện tích nguyên tố 1,6.10-19C Tần số lớn
nhất tia Rơnghen ống phát
A 6,038.1018 Hz.* B 60,380.1015 Hz C 6,038.1015 Hz D 60,380.1018 Hz
Câu 5: Một ống Cu-lít-giơ phát xạ có bước sóng ngắn 2,65.10-11m Bỏ qua động ban đầu êlectron khỏi bề mặt catơt Biết h = 6,625.10-34Js , c = 3.108m/s , e = 1,6.10-19C Điện áp cực đại hai cực ống :
A. 46875V * B. 4687,5V C. 15625V D. 1562,5V
Câu : Một ống Cu-lít-giơ phát xạ có bước sóng nhỏ 5A0 Cho điện tích electrơn 1,6.10-19C, số Planck 6,625.10-34Js, vận tốc ánh sáng chân không 3.108 m/s Hiệu điện cực đại Uo anôt catôt bao
nhiêu ?
A. 2500 V B. 2485 V * C. 1600 V D. 3750 V
Câu 7: Một ống Cu-lít-giơ phát xạ có bước sóng ngắn 6,21.10-11 m Biết độ lớn điện tích êlectrơn (êlectron), tốc độ sáng chân không số Plăng 1,6.10-19
C, 3.108 m/s 6,625.10-34 J.s Bỏ qua động ban đầu êlectrôn Điện áp cực đại anốt catốt ống
A 2,00 kV B 20,00 kV.* C 2,15 kV D 21,15 kV
Câu : Trong ống Cu-lít-giơ người ta tạo hiệu điện không đổi
hai cực Trong phút người ta đếm 6.1018
(7)Tuyensinh247.com
A. 16mA B. 1,6A C. 1,6mA D. 16A
* ống tia X làm việc hiệu điện U = 50 (kV) cường độ dòng điện I = (mA), giây xạ n = 5.1013
phơtơn Biết bước sóng trunh bình tia X là λ = 0,1 (nm) Cho biết : c = 3.108 (m/s) ; h = 6,625.10-34 (J.s) Hãy trả lời câu hỏi 10
Câu 9: Cơng suất dịng diện sử dụng là:
A 300 W , B 400 W , C 500 W , D 530 W
Câu 10: Hiệu suất ống tia X là:
A 0,1 % , B % , C 10 % , D 19%
4.Bài tập rèn luyện
Bài 1: Một ống phát tia X có hiệu điện U=2.104 V.Bỏ qua động ban đầu e lúc khỏi catốt.Trả lời câu hỏi sau
Câu 1:Vận tốc e chạm tới ca tốt bao nhiêu?
A:0,838.108m/s; B:0,838.106m/s ; C:0,638.108m/s ; D:0,740.108m/s
Câu 2:Tính bước sóng cực tiểu chùm tia X phát
A:6,02.10-11m; B:6,21.10-11m; C:5,12.10-12m; D:4,21.10-12m
Câu 3:Động e dập vào đối ca tốt bao nhiêu? A:4,2.10-15J; B:3,8.10-15J; C:3,8.10-16J; D:3,2.10-15J
Bài 2: Trong chùm tia Rơn-ghen phát từ ống Rơn-ghen, người ta thấy tia có tần số lớn fmax =5.10
8
(Hz)
a) Tính hiệu điện hai cực ống động cực đại electron đập vào đôi catôt
(8)Tuyensinh247.com
c) Đơi catơt làm nguội dịng nước chảy bên Nhiệt độ lối cao lối vào 100C Tính lưu lượng theo đơn vị m3/s dịng nước
Xem gần 100% động chùm electron chuyển thành nhiệt độ làm nóng đơi catơt Cho: nhiệt dung riêng khối lượng riêng nước c = 4186 (J/kgK), D = 103 (kg/m3) ; khối lượng riêng điện tích electron m = 9,1.10-31(kg), e = 1,6.10-19 (C); số Plank h = 6,625.10-34 (J.s)
ĐS: a).WđMax= 3,3125.10-15 (J).U = 20,7 (kV).b).I = 0,008 (A) = (mA) c)
Lưu lượng: L = 4(cm3/s) D
m
C ĐỀ TỰ LUẬN ĐẠI HỌC CAO ĐẲNG DỰ BỊ CÁC NĂM TRƯỚC Bài (ĐH-CĐ-2005): Catốt tế bào quang điện có cơng electron 3,55eV Người ta chiếu vào catốt xạ có bước sóng 1 = 0,390m 2 = 0,270m Với xạ tượng quang điện
xảy ra? Tính độ lớn hiệu điện hãm trường hợp Cho vận tốc ánh sáng chân không c = 3x108m/s, số Plăng h = 6,625x10-34 J.s; độ lớn điện tích electron |e| = 1,6x10-19
c; 1eV = 1,6x10-19J
HD Giải:
Ta có:
34 14
19
hc hc 6, 625 10 10
A 0,350 m
A 3,55 1, 10
x x x x x
1 > 0 : không xảy tượng quang điện 2 > 0 : xảy tượng quang điện
Vì h 20max h
2
1 hc hc
eU max nên eU
2
Suy độ lớn hiệu điện hãm:
h
0
hc
U 1, 05V
e
(9)Tuyensinh247.com
hãm có độ lớn 1,15V Tính bước sóng electron tới anốt ? Biết số Plăng h = 6,625 10-34J.s; vận tốc ánh sáng chân không c = 3.108
m/s ; độ lớn điện tích electron e = 1,6.10-19c; 1eV = 1,6.10-19J
HD Giải:
-Từ công thức Anhxtanh tượng quang điện:
2
0max h
34
46 19
h
hc
A mv A e U
2
hc 6, 625x10 x3x10
0, 41x10 m A e U (1,88 1,15)x1, 6x10
hay = 0,41m suy e Ub 1mvo max2 Ko max
Với Ko max động ban đầu cực đại electron
-Nếu đặt anốt catốt hiệu điện UAK từ catốt đến anốt, electron
nhận thêm điện eUAK nên động lớn electron Kmax
Theo định luật bảo toàn lượng:
max 0max AK h AK
19 19
K K e U e U e U
1, 6x10 (1,15 4) 8, 24x10 J 5,15eV
Bài (Đề dự bị ĐH-CĐ-2005): Khi chiếu xạ có bước sóng vào katot tế bào quang điện tượng quang điện xảy Để triệt tiêu hồn tồn dịng quang điện điện hãm có độ lớn 2.124V Tính giới hạn quang điện kim loại dùng làm katot Nếu đặt anod katot tế bào quang điện hiệu điện UAK = 8V động cực đại electron quang điện
khi tới anod bao nhiêu? Cho c = 3x108
m/s; h = 6.625 x 10-34 J.S; điện tích e:|e|=1.6 x 10-19
C
HD Giải:
-Từ công thức Anhxtanh tượng quang điện:
0,180 m
o
h h
0
e U
hc hc 1
e U
hc
(10)Tuyensinh247.com 10
-Thay số:
-Động cực đại quang điện electron:
Bài (Đề dự bị ĐH-CĐ-2004): Chiếu ánh sáng bước sóng = 0,42m vào catốt tế bào quang điện có cơng A = 2eV Để triệt tiêu dịng quang điện hiệu điện đặt vào anốt catốt tế bào quang điện phải thỏa mãn điều kiện gì? Cho số Plăng h = 6,625x10-34J.s điện tích electron e = -1,6x10 -19C; Vận tốc ánh sáng chân không c = 3x108
m/s; 1eV= 1,6x10-19J
HD Giải:
-Từ công thức Anhxtanh tượng quang điện:
h h
hc hc
A e U U A
e
-Thế số:
34
19
h 19 6
1 6, 625x10 x3x10
U 2x1, 6x10
1, 6x10 0, 42x10 0, 958V
-Vậy để triệt tiêu dòng quang điện UAK 0,958V
Bài (Đề dự bị ĐH-CĐ-2005): Khi rọi ánh đơn sắc có bước sóng 0,5 m lên kim loại cô lập chưa nhiễm điện kim loại nhiễm điện đến điện tối đa Vmax = 1,5V Giải thích nhiễm điện xác định giới hạn quang điện
kim loại Cho số Plăng, vận tốc ánh sáng chân không, giá trị tuyệt đối điện tích electron là: h = 6,625X10-34
K.s, c = 3x108 m/s, e = 1,6 X 10-19 C
HD Giải:
19
6
6 34
0
1 1.6 10 2.124
0.26 10 m 0.26 m 0.18 10 6.625 10 10
19
max h AK
8
K e U U 1.6 10 (2.124 8)
1.62 10 J 10.124 MeV
(11)Tuyensinh247.com 11
-Giải thích nhiễm điện: Khi electron hấp thụ phôtôn ánh sáng tới, electron có lượng lớn cơng A nên bứt khỏi bề mặt kim loại chiếu sáng, làm cho kim loại thiếu điện tích âm nên kim loại tích điện dương
-Xác định 0 Từ công thức Anhxtanh tượng quang điện: max
0
hc hc
e V
19 max
6 34
0
e V
1 1 1, 10 1,5
hc 0,5 10 6, 625 10 3 10
=>
6
0 1, 2619 10 m 1, 2619 m
Bài ( Dự bị ĐH-CĐ-2003): Chiếu chùm sáng có bước sóng 0, 497 m Có cơng suất P = 0,5mW vào catốt kim loại tế bào quang điện Dòng quang điện triệt tiêu hiệu điện anốt catốt UAK 0, 4V
a) Xác định cơng electron kim loại
b) Biết 1000 phơtơn đập vào catốt giây làm electron Xác định cường độ dòng quang điện bảo hòa Ibh Cho vận tốc ánh
sáng chân không, số Plăng, giá trị tuyệt đối điện tích electron c = x 108
m/s; e = 1,6 x 10-19 C; h = 6,625 x 10-34 J.s
HD Giải:
a.Theo công thức Anhxtanh tượng quang điện: hc A e UAK
34
10
AK 6
hc 6, 625 10 10
A e U 1, 10 0, 2,1eV
0, 497 10
Gọi N số phôtôn đập vào catốt 1s: N P P hc
b.Số electron thoát khỏi catốt 1s là: n N 1000
Vậy Ibh n.e Ne P e
1000 hc.1000
(12)Tuyensinh247.com 12
Thay số: 19
bh 3 34 8
0,5 10 0, 497 10 1, 10
I 0, 10 A
10 6, 625 10 10
Hay Ibh = 0,2 µA
Bài (ĐH-CĐ-2006): Ba vạch có bước sóng dài dãy Laiman quang phổ hiđrô 1 = 0,1220m; 2 = 0,128m; 3 = 0,0975m Hỏi ngun
tử hiđrơ bị kích thích cho electron chuyển lên quỹ đạo N ngun tử phát xạ ứng với xạ cho
Cho số Plăng h = 6,625.10-34
J.s; vận tốc ánh sáng chân không c = 3.108 m/s
HD Giải:
Dãy Banme tạo thành electron chuyển từ quỹ đạo bên quỹ đạo L Vậy electron quỹ đạo N, chuyển quỹ đạo L theo hai cách:
- Chuyển trực tiếp từ N L nguyên tử phát xạ ứng với vạch màu lam H
- Chuyển từ N M, từ M chuyển L, nguyên tử phát xạ ứng với vạch màu đỏ H
- Năng lượng photon ứng với xạ màu đỏ:
M L M K L K
hc
E E (E E ) (E E )
hc hc 1
hc( )
hc( )
(1)
Thay số vào (1), ta được: 34
a 12
6,625.10 3.10 (0,1220 0,1028).10 0,1220 0,1028.10
=>
19
3,04.10 J
(13)Tuyensinh247.com 13
Năng lượng photon ứng với xạ màu lam:
N L N K L K
3
hc
E E (E E ) (E E )
hc hc 1
hc( )
3
hc( )
(2)
Thay số vào (2) ta được: 34
12
6, 625.10 3.10 (0,1220 0, 0975).10 0,1220 0, 0975.10
=> 4.09.1019J
Bài (ĐH-CĐ-2004): Trong quang phổ vạch nguyên tử hiđrô, vạch ứng với bước sóng dài dãy Laiman 1 = 0,1216m ứng với chuyển động
của electron từ quỹ đạo M quỹ đạo K có bước sóng 2 = 0,1026m Hãy tính
bước sóng dài 3 dãy Banme HD Giải:
-Bước sóng 1 ứng với chuyển động electron từ quỹ đạo L quỹ đạo K:
L K
1
hc E E (1)
-Bước sóng 2ứng với chuyển động electron từ quỹ đạo M quỹ đạo K:
M K
2
hc E E (2)
-Bước sóng dài 3 dãy Banme ứng với chuyển động electron từ quỹ đạo M quỹ đạo L Từ (1) (2) (hoặc từ hình vẽ) suy
L M
K
2 hc
Hình 8
1 hc
3 hc
(14)Tuyensinh247.com 14
M L
3
3
1
1
hc hc hc
E E
1 1
0,1216 0,1026
0, 6566 m 0,1216 0,1026
Bài (Dự bị ĐH-CĐ-2002): Khi chiếu xạ có tần số f 2,1x10 Hz15 vào catốt tế bào quang điện electron quang điện bắn bị giữ lại hiệu điện hãm có độ lớn Uh 6, 625V Xác định giới hạn quang điện kim loại
làm catốt
HD Giải:
-Khi UAK lớn tất electron quang điện bị đứt khỏi catốt hết anốt tạo thành dòng điện Ibh Nếu tiếp tục tăng UAK số electron anốt (trong 1s) không tăng tức Ibh khơng tăng Ibh gọi cường độ dịng quang điện bảo hịa
-Áp dụng cơng thức Anhxtanh: n
o
hc hf eU
o
n
n
hc c
e hf eU
f U
h
Thế số
o
15 19
34
3x10
0, m 6, 625
2,1x10 1, 6x10
6, 625x10
Bài 10 (Dự bị ĐH-CĐ-2002): Chiếu ánh sáng đơn sắc bước sóng = 0.22µm vào catot tế bào quang điện dịng quang điện triệt tiêu hiệu điện anot catot UAK -6V Tính giới hạn quang điện kim loại làm catot Cho
hằng số Plăng h = 6.625 x 10-34
J.s, vận tốc ánh sáng chân không c = x 108m/s, điện tích e = -1.6 x 10-19C
HD Giải:
(15)Tuyensinh247.com 15
2
o max AK
o o
hc hc hc
mV eU
2
o AK
eU 1
hc
19
6
6 34
o
1 1.6 x10 x
3.366 x10 0.122 x10 6.625 x10 x x10
o = 0.297 x 10-6m = 0.297µm
Bài 11 (ĐH-2002) : Các bước sóng dài vạch quang phổ thuộc dãy Laiman dãy Banme quang phổ vạch hiđrô tương ứng 21 = 0.1218µm 32 = 0.6563µm Tính lượng photon phát electron chuyển từ quỷ đạo M quỹ đạo K
HD Giải:
-Ta có:
21 L K
hc E E
và:
32 M L
hc E E
-Năng lượng photon phát electron chuyển từ quỹ đạo M quỹ đạo K là:
EMK = EM – EK = EM – EL + EL - EK = hc
32 21
1
-Thay số:
EMK =6.625 x 10 -34
x x 108
1 x
0.6563 0.1218 10 =1.93.10
-18
J=12.1eV
Bài 12(CĐSP HÀ NỘI-2004): Người ta chiếu đồng thời hai loại ánh sáng đơn sắc có bước sóng 1 0,656 m 2 0,486 m vào catốt tế bào quang điện có cơng A 3,61x10 19J
1) Giải thích độ lớn vận tốc ban đầu electron quang điện bứt khỏi catốt không nhau?
(16)Tuyensinh247.com 16
3) Cho cơng suất xạ ánh sáng có bước sóng 1và 2 nói tương ứng
P 0,2W P20,1W Tính số photon đập vào catốt giây Biết rằng: h 6,625x10 34Js; C 3x10 m / s ; me9,1x1031kg; e 1,6x10 19C
HD Giải:
1) Giải thích vận tốc electron quang điện khác Giới hạn quang điện:
o hc 0,55 m
A
Do đó, xạ 1 2 nên không xảyra tượng quang điện, 2 o: xảy tượng quang điện
Các electron nằm sát mặt kim loại hấp thụ photon bắn với động cực đại: hf A mv2omax
2
Đối với electron nằm lớp sâu kim loại trước đến bề mặt kim loại, chúng va chạm với ion kim loại phần lượng vận tốc ban đầu chúng nhỏ vomax nói
2) Tính vận tốc cực đại electron quang điện đập vào anốt Động cực đại electron bứt rakhỏi catốt
hc A W2 omax
19 omax
2
hc
W A 0,4795x10 J
Động cực đại electron đập vào anốt:
Wñ WomaxeU 0,4795x10 191,2x1,6x1019 2,4x1019J Vận tốc cực đại electron đập vào catốt:
2Wñ 2x2,4x103119
v 0,73x10 m / s
m 9,1x10
3) Tính số phơton đập vào catốt giây:
P
n
hc n P
hc
(17)Tuyensinh247.com 17
P1 1P2 17 17 17
N 6,6x10 2,45x10 9,05x10
hc hc
Bài 13 (CĐSP HÀ NỘI-2005): Trong quang phổ hiđrơ, bước sóng dài dãy Lyman 1 = 0.1220 µm, bước sóng ngắn dãy Lyman 2= 0.0193 µm Tính
a) Bước sóng ngắn dãy Bannme
b) Năng lượng cần thiết để ion hóa nguyên tử hidro Cho số Plang h = 6.625x 10-34
J.s, vận tốc ánh sáng chân không c= 3x108 m/s
HD Giải:
a) Tính 3:bước sóng dài dãy Lyman : 2 1
hc
E E
(1) bước sóng ngắn dãy Lyman:
2 hc E E
(2)
bước sóng ngắn dãy Banme: 2
hc
E E
(3)
Từ (1), (2), (3)
3
hc hc hc
=>
3
1 1
=>
1
1
0,122.0, 0193
0, 0229 0,122 0, 0193 m
b) Năng lượng ion hóa nguyên tử hydro: 26
19
1 6
19,875 10
21, 77 10 13, 0, 0913 10
hc x
E E x J eV
x
Bài 14 (CĐ CN HÀ NỘI-2005): Kim loại làm catốt tế bào quang điện có giới hạn quang điện o Lần lượt chiếu tới bê mặt catốt hai xạ có bước sóng
1 0,4 m 2 0,5 m vận tốc ban đầu cực đại electron bắn khỏi bề
mặt catốt khác lần Tính o
(18)Tuyensinh247.com 18
-Ap dụng hệ thức Anhxtanh với 1, 2:
2 2
1 1
1 o
2 2
2 2
2 o
hc A 1mV hc 1mV V (1)
2
hc A 1mV hc 1mV V (2)
2
-Vì 1 2 V V1 2 nên V 2V1 2 thay vào (1) (2)
-Ta có
2 2 1 o
2 o o
2
2 o
hc hc 4x mV V1
2 hc hc hc
3
hc hc
4 4x mV V
2
o o 1 o 11 22
3
3
4 Thế số ta được: o 0,545 m
Bài 15 (CĐ GTVT-2004): Catốt tế bào quang điện có cơng electron A = 4,16eV
1) Chiếu vào catốt xạ có bước sóng = 0,2m tượng dịng quang điện có xảy khơng? Nếu có, tính hiệu điện hãm để dòng quang điện triệt tiêu
2) Năng lượng mà dịng phơtơn truyền cho catốt giây 0,2J Giả sử có 100 phơtơn tới catốt tạo quang electron chuyển từ catốt sang anốt
Tính số phôtôn tới catốt giây cường độ dòng quang điện Cho h = 6,625x10-34Js; c = 3x108m/s; |e| = 1,6x10-19C
HD Giải:
1) Từ
o
hc A
Suy
7 o
hc 19,875
x10 m 0,3 m A 6, 656
Do < 0 nên tượng quang điện có xảy ra,
2) Dịng quang điện triệt tiêu UAK = Uh
Khi
k o max
1 e U mV
2
A 1mVo max2 A eUh
suy Uh 1( A) e
Với hc 19
9,9375x10 J
(19)Tuyensinh247.com 19
Ta có P = N. N P 2x107
phôtôn
Số electron chuyển động từ catốt sang anốt 1s: N 15
n 2x10
100
Cường độ dòng quang điện :
In e 3, 2x10 A
Bài 16 (CĐ GTVT-2005): Khi chiếu vo catốt ny xạ tế bào quang điện xạ = 0,1854m hiệu điện UAK = -2V vừa đủ triệt tiêu dịng quang
điện
1) Xác định giới hạn quang điện kim loại làm catốt 2) Nếu chiếu vào catốt xạ '
2 mà trì hiệu điện hãm trên, động cực đại electron bay sang đến anốt bao nhiêu?
Cho h = 6,625 x 10-34 (J.s); c = x 108 m/s; |e| = 1,6 x 10-19C
HD Giải:
1.Áp dụng công thức Anhxtanh ta có:
C C
domax o
domax AK
h h W
W eU
AK o
e U 1
hc
Thế số:
19
7
6 34
o
1 1,6 10 0,3784 10
0,1854 10 6,625 10 10
6
o 7 0,2643 10 m
0,3784 10
2.Khi chiếu xạ '
2 Và UAK 2V
Gọi Wđ1 = Wđomax Wđ2 động lúc chạm anốt Wđ2Wđ1 e UAK (cơng cản điện trường)
Wñ2Wñ1 e UAK
ñ2
o o
(20)Tuyensinh247.com 20
Vậy động electron chạm anốt là:
34
18 ñ2 6,625 10 106
W 1,072 10
0,1854 10 J
Bài 17 (CĐ XD-2004): Khi chiếu bứ xạ có tần số f = 2,200 x 1015 Hz vào catốt tấ bào quang điện có tượng quang điện electron quang điện bắn giữ lại hiệu điện hãm Uh =6,6V
1) Xác định giới hạn quang điện kim loại làm catốt
2) Nếu chiếu ánh sáng trắng vào catốt tế bào quang điện tượng quang điện có xảy khơng? Tại sao? Nếu có, tính động ban đầu lớn electron quang điện.Cho biết ánh sáng trắng gồm xạ có bước sóng từ 0,4 m đến 0,76 m ; c = 3x108m/s, e = 1,6x10-19C; h = 6,625x10-34Js
HD Giải:
1) Theo công thức Anhxtanh: hf = A + Eođmax => A = hf - Eođmax
Trong hf = 6,625x10-34 x 2,2 x 1015 = 14,575 x 10-19J,
Eođmax = eUh = 1,6x10-19 x 6,6 = 10,56x10-19J => A = 4,015x10-19J
Giới hạn quang điện kim loại làm catốt: o hc 0,495x10 (m) 0,495 m 6 A
2) Với xạ ánh sáng trắng có bước sóng:0,4 m 0,495 m o chúng gây tác dụng quang điện, :
oñmax
min
hc
E A A 6,625x1034x3x106 84,015x1019 0,954x1019(J) 0,4x10
Bài 18 (CĐ KT-KH ĐN-2004):
1.Cơng thóat electron kim lọai dùng làm catốt tế bào quang điện 2,4843 eV Hỏi chiếu hai xạ có tần số f1 = x 1014 Hz f2 =
(21)Tuyensinh247.com 21
2.Anh sáng chiếu vào kim lọai có tần số thay đổi khỏang từ 6,5 x 1014 Hz đến 9,5 x 1014
Hz Hãy lập biểu thức hiệu điện hãm Uh theo f Cho h
= 6,625 x 10-34 J.s ; e = 1,6 x 10-19 C ; me = 9,1 x 10 -31kg HD Giải:
1) Ta có A = 4,4843eV = 3,97488x10-19 3,975x10-19 J
-Mặt khác
0
hc hc
A
A Thế số:
0 6,625x10 34x3x1019 0,5x10 m6
3,975x10 =>
0 0,5 m
-Bước sóng ánh sáng f1 là:
8
6
1 14
1
c 3,10 0,6.10 m 0,6 m
f 5.10
-Bước sóng ánh sáng f2 là: 2 14 7
2
c 3.10 3,15789x10 m 0,315789 m f 9,5.10
-Ta thấy 2 0 1 Hiện tượng quang điện xảy xạ 2 -Theo công thức Anhxtanh: hf2 = A + mv2 20max 0max
2
V hf A
m
-Thay số: V0max 316.625x1034x9.5x10143.975x1019
9.1x10
7.1387.10 m / s5
-Vậy V0max 7.1387x10 (m / s)5
2)
2
h 0max
h
0max
1
e.U mV 1
2 U (hf A)
1 e
hf A mV
Thay số Uh (4,1406x10 f 2,4838)(V)5
-Mặt khác ta có c
f
Uh (1,2421x10 x6 2,4843)(V)
V
Bài 19 (CĐ KT-KH ĐN-2005): Tế bào quang điện có catốt làm kim loại có giới hạn quang điện 0 =0,578 µm
(22)Tuyensinh247.com 22
2) Chiếu vào catốt ánh sáng có bước sóng = 0 Tính vận tốc electron
quang điện đến anốt Biết hiệu điện anốt catốt 45V
Cho m2 = 9,1 x 10-31 kg; h = 6,625 x 10-34 Js; c = x 108 m/s; |e| = 1,6 x 10-19C HD Giải:
1)Từ công thức
0
hc
A Thế số:
34 19
6,625 10 10
A 3,4 10 J
0,578 10
2)Từ phương trình Anhxtanh: d0(max)
hc A E
ñ0(max)
0
hc hc E
Vì 0 0(max) 0
Áp dụng định lý động năng:
0 0(max)
ñ ñ AK
E E eU
e AK AK e
1 m V eU
2 eU V
m
Thế số :
19
6 31
2 1,6 10 45
V 10 (m / s)
9,1 10
Bài 20 (CĐ SP HCM-2004): Catốt tế bào quang điện làm kim loại có cơng Ao = 4,5eV Chiếu vào catốt xạ có bước sóng = 0,185µm,
đặt vào anốt catốt hiệu điện UAK = 2V Tìm động electron
khi đập vào anốt Cho h = 6,625 x 10-34
Js; c = x 108 m/s; |e| =1,6 x 10-19 C
HD Giải:
-Ta coù :
o o d hc A E o o o d 26 19 d hc E A 19,875x10
E 4,5x1, 6x10
0,185x10 -Vaäy o 19 d
E 3,54x10 J
(23)Tuyensinh247.com 23
-Định lí động :
o
AK dA d
e U E E
o
19 19 dA AK d
E e U E 3, 2x10 3,54x10