Phần 2: Các dạng bài tập và phương pháp giải. Nêu ra các dạng bài tập căn bản và nâng cao, hướng dẫn phương pháp giải với nhiều ví dụ áp dụng cho từng dạng. Đây là phần quan trọng bởi c[r]
(1)LỜI NÓI ĐẦU
Nhằm giúp bạn học sinh giáo viên ban Khoa Học tự nhiên (THPT) có tài liệu ơn luyện phần Lượng tử ánh sáng - môn Vật Lý để chuẩn bị cho kỳ thi học kỳ, cuối năm kỳ thi Tốt nghệp THPT kỳ thi tuyển sinh váo trường Đại học, Cao đẳng Chúng - tác giả nghệp dư hợp tác với biên soạn tập tài liệu (CÊMINA): Lượng Tử Ánh Sáng
Tập tài liệu biên soạn theo chương trình giáo dục Trung Học Phổ Thông, môn Vật Lý 12 Để đáp ứng chặt chẽ phần Lượng Tử Ánh Sáng, chia nội dung sách thành phần
Phần 1: Kiến thức nâng cao
Tóm tắt kiến thức chương trính SGK số sách tham khảo với mức độ cần đạt ghi chương trình Các kiến thức cần thiết cho việc học sinh ôn tập để làm bài, thi trắc nghiệm
Phần 2: Các dạng tập phương pháp giải
Nêu dạng tập nâng cao, hướng dẫn phương pháp giải với nhiều ví dụ áp dụng cho dạng Đây phần quan trọng phương pháp giải toán Vật Lý - Lượng Tử Ánh Sáng đếu chúng tơi nói đến phần Phần 3: Các tập ôn luyện
Phần bao gồm tập tự luận, trắc nghệm để bạn đọc ôn tập Trong phần tham khảo thêm đề thi Bộ GD-ĐT số trường Chúng hi vọng tập tài liệu (CÊMINA) "Vật Lý 12 - Lượng Tử Ánh Sáng" tài liệu thiết thực bổ ích, giúp cho bạn học sinh thầy cô giáo, bậc phụ huynh có điều kiện ơn tập tốt để chuẩn bị cho kỳ thi nhà trường Bộ GD-ĐT tổ chức tới
Vì thời gian chuẩn bị thực ngắn nên tập CÊMINA chúng tơi chắn cịn mắc phải thiếu sót Chúng tơi hi vọng nhận nhiều lời góp ý xây dựng quý bạn đọc để tập tài liệu có "chất"
Chúng tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đến thầy Đinh Anh Tuấn - giáo viên Trường THPT Đặng Thúc Hứa tập thể lớp A-k32 Trường THPT Đặng Thúc Hứa - Nghệ An tạo điều kiện thuận lợi để tài liệu hoàn thành
Thanh Chương, ngày14, tháng12, năm2009
CÁC TÁC GIẢ
(2)
VẤN ĐỀ HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG
1 Khái niệm tượng quang điện.
+) Hiện tượng ánh sáng làm bật electron khỏi bề mặt kim loại gọi tượng quang điện ngoài, thường gọi tắt hiện tượng quang điện.
+) Các electron bị bật khỏi bề mặt kim loại gọi quang electron
2 Tế bào quang điện.
+) Tế bào quang điệnlà bình I thạch anh hút hết khơng khí (tế bào
quang điện chân khơng), bên có
hai điện cực anơt A catơt K Nối Ibh anôt A với cực dương nguồn điện,
catôt K với cực âm va chiếu vào catơt chùm sáng có bứơc sóng ngắn xảy tượng quang điện mạch xuất dòng quang điện với cường độ I
+) Khi UAK U1 I giữ giá trị khơng đổi Ibh , gọi cường độ - Uh O Ui UAK quang điện bão hoà; Ibh tăng tỉ lệ với cường độ
chùm sáng chiếu vào catơt Đặc tuyến vơn-ampe (Hình 1.1)
của tế bào quang điện Hình 1.1
3 Các định luật quang điện.
a tượng quang điện xảy ánh sáng kích thích chiếu vào kim loại có bước sóng nhỏ bước sóng λ0 λ0 gọi giới hạn quang điện kim loại: λ λ0
b Đối với ánh sáng thích hợp ( có λ λ0) cường độ dịng quang điện bão hồ tỉ lệ thuận với với cường độ chùm sáng kích thích
c Động ban đầu cực đại quang electron không phụ thuộc cường độ chùm ánh sáng kích thích mà phụ thuộc bước sóng ánh sáng kích thích chất kim loại làm catôt
4 Thuyết lượng tử ánh sáng
a Giả thuyết lượng tử lượng Plăng: Lượng lượng mà lần nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay pháp xạ có giá trị hoàn toàn xác định, gọi lượng tử lượng, ký hiệu chữ ε, có giá trị:
(3)đó:f tần số ánh sáng bị hấp thụ hay pháp xạ ra, h số gọi số Plăng
h = 6,625.10-34 (J.s) b Thuyết phôtôn
+) Chùm ánh sáng chùm phơtơn (các lượng tử ánh sáng) Mỗi phơtơn có lượng xác định ε = hf (f tần số sóng ánh sáng đơn sắc tương ứng) Cường độ chùm sáng tỉ lệ với số phôtôn phát vòng giây
+) Phân tử, nguyên tử, êlecteron…phát xạ hay hấp thụ ánh sáng, có nghĩa chúng phát xạ hay hấp thụ phơtơn
+) Các phôtôn bay dọc theo tia sáng với tốc độ ánh sáng Năng lượng phôtôn nhỏ Một chùm sáng dù yếu chứa nhiều phơtơn nhiều ngun tử, phân tử Vì ta nhìn thấy chùm sáng liên tục
5 Công thức Anh- xtanh tượng quang điện.
hf = h c
λ=A+
mv0 max2
2 (A: cơng êlectron) Giới hạn quang điện : λ0 = hcA
Muốn cho dịng quang điện triệt tiêu hồn tồn phải có: eUh = mv20 max
2
(Uh: độ lớn hiệu điện hãm; e = 1,6.10-19 C; m = 9,1.10-31 kg). Hiệu suất hiệu ứng quang điện (hiệu suất lượng tử)
Số electron bị bật từ kim loại H =
Số phô tôn tới đập vào mặt kim loại
6 Tia Rơn-ghen (tia X).
Bước sóng nhỏ tia Rơn-ghen phát từ ống Rơn-ghen: λ x = λmin, với λmin = hcW
đ
Wđ động electron tới đập vào catôt:
Wđ = mv2
2 =eU
U hiệu điện anôt catôt ống Rơn-ghen. 7 Hiện tượng quang điện trong.
Hiện tượng quang điện tượng tạo thành êlectron lỗ trống bán dẫn tác dụng ánh sáng thích hợp
(4)D ạ ng : Xác định đại lợng đặc trng tợng quang điện Phụtụn cú tần số f:
- lượng ε = hf = h cλ - động lượng ρ = εc=h
λ
- khối kượng m = ε
c2
Hiện tượng quang điện:
- Phương trình Anh-xtanh ε = hf = A+mv0 max 2
- Giới hạn quang điện λ0 = hcA - Hiệu điện hãm e|UAK|=eUh=
1
2mv0 max
CHÚ Ý: Đơn vị lượng thường dùng electron-vơn (eV)
1eV = 1,6.10-19 J.
Ví dụ 1.1: Tính lượng, động lượng khối lượng photôn ứng với
xạ điện từ sau đây:
a) Bức xạ đỏ có λ = 0,76 μm b) Sóng vơ tuyến có λ = 500 m c) Tia phóng xạ γ có f = 4.1017 KHz.
d) Cho biết c = 3.108 m/s ; h = 6,625.10-34 J.s
Hướng dẫn
a) Bức xạ đỏ có λ = 0,76 μm - Năng lượng:
ε = hf = 6,625 10−34.3 108
0,76 10−6 =26,15 10 −20
(J)
- Động lượng:
ρ = εc=8,72 10−28(kg m/s) - Khối lượng:
m = ε
c2 = 2,9.10-36 (kg) b) Sóng vơ tuyến có λ = 500 m
(5)ε = hf = 3,975 10−28(J) - Động lượng:
ρ = εc=1,325 10−36(kg m /s) - Khối lượng:
m = ε
c2 = 4,42.10
-45 (kg). c) Tương tự:
- Năng lượng:
ε = hf = 26,5.10-14 (J). - Động lượng:
ρ = εc=8,8 10−22(kg m/s) - Khối lượng:
m = ε
c2 = 0,94.10
-31 (kg).
Ví dụ 1.2: Catot tế bào quang điện làm đồng, cơng khỏi đồng
4,47 eV
Cho biết: h = 6,625.10-34 (J.s) ; c = 3.108 (m/s) ; e = 1,6.10-19 (C). a Tính giới hạn quang điện đồng
b Chiếu đồng thời xạ điện từ có bước sóng λ1 = 0,210 (μm) λ2 = 0,320 (μm) vào catot tế bào quang điện trên, phải đặt hiệu hãm để triệt tiêu dòng quang điện
Hướng dẫn
a) Tính λ0
Giới hạn quang điện đồng: λ0 =
¿ hc
A=
6,625 10−34 108
4,47 1,6 10−19 =0,278¿ μm) b) Tính Uh
λ1 < λ0 < λ2 có λ1 gây tượng quang điện Điều kiện để dịng quang điện triệt tiêu hồn toàn:
e|UAK|=eUh>Wđmax
Uh>Wđmax
e =
1
e(
hc
(6)Ví dụ 1.3: Cơng êlectron đồng 4,47 eV
a Khi chiếu xạ có bước sóng λ = 0,14 (μm) vào cầu đồng cách li với vật khác tích điện đến hiệu điện cực đại ? b Khi chiếu xạ có bước sóng λ' vào cầu đòng cách ly cới vật khác cầu đạt hiệu điện cực đại (V) Tính λ' vận tốc ban đầu êlectron quang điện
Cho biết : h = 6,626.10-34- (J.s) ; c = 3.108 (m/s) ; me = 9,1.19-31 (kg).
Hướng dẫn
a Điện cực đại Vmax cầu đồng Khi chiếu xạ có bước sóng λ đến cầu đồng cách ly với vật khác, êlectron quang điện bứt khỏi cầu, điện tích dương cầu tăng dần nên điện V cầu
tăng dần ( Hình 1.2)
Điện V đạt giá trị cực đại êlectron quang điện bứt khỏi
cầu bị điện trường kéo trở lại + +
Định lý động : + + v0 12mv0
2
=eVmaxhay hc
λ − A=eVmax + + Suy : Vmax =
hc
λ − A
e =4,402(V) Hình 1.2
b Tính λ' v'0
Tương tự: hcλ ' − A=eVmax' =V0'2 Suy ra: λ '=hc
A+eV'max=0,166(μm)
Và: v'0 = √2 eV'max
me =1,027 10
6
(m/s)
Dạng : Công suất hiệu suất tợng quang điện
Công suất nguồn : P = nλ.ε
(nλ số photon tương ứng với xạ λ phát giây) Cường độ dòng điện bão hoà : Ibh = ne.e
(7) Hiệu suất quang điện : H = nne λ
Ví dụ 1.4: Kim loại làm catot tế bào quang điện có giới hạn quang điện 0,32
(μm) Chiếu ánh sáng có bước sóng 0,25 (μm) vào catot tế bào quang điện Cho biết : h = 6,625.10-34 (J.s) ; c = 3.108 (m/s) ; me = 9,1.10-31 (kg) ;
-e = -1,6.10-19 (C).
a) Tính vận tốc ban đầu cực đại electron quang điện
b) Biết electron thoát bị hút anot, cường độ dịng quang điện bão hồ 0,7 mA Tính số electron khỏi catot tronh giây
Hướng dẫn
Ta co: e|UAK|=1
2mv0 max
Phương trình Anh-xtanh : hcλ = A+mv0 max
2 = A + eUh
Theo điều kiện toán, ta có:
¿ hc
λ1
=A+eUh1 hc
λ2
=A+eUh2
⇔h=e(Uh2−Uh1)
c(1 λ2−
1
λ1)
=6,433 10−34 (J.s) ¿{
¿
Ví dụ 1.5: Cơng êlectron Natri 2,48 (eV) Catot tế bào quang điện làm Natri chiếu sáng xạ có bước sóng λ = 0,36 (μm) có dịng quang điện bão hồ Ibh = 50 (mA)
(8)a) Tính giới hạn quang điện Natri
b) Tính vận tốc ban đầu cực đại êlectron quang điện
c) Hiệu suất quang điện 60%, tính cơng suất nguồn xạ chiếu vào catôt
Hướng dẫn
a) Tính λ0
Giới hạn quang điện : λ0 = hc ¿
A=0,5¿ μm)
b) Tính v0
Phương trình Anh-xtanh : hcλ = A+mv0 max
2
Suy v0 max=√
me(
hc
λ − A)=5,84 10
5 (m/s) c) Tính P
Ta có Ibh = ne.e suy ne = Ibh
e
P = nλ.ε suy nλ = Pε
H=ne
nλ
P=Ibh hc
Heλ ≈0,29 (W)
Dạng 3 : ứng dụng tợng quang điện để tính số h, e, A
Áp dụng công thức:
- Năng lượng phôtôn : ε = hf = h cλ
- Phương trình Anh-xtanh : ε = A+mv0 max
2
- Hiệu điện hãm : e|UAK|=eUh=
2mv0 max
2 .
Ví dụ 1.6: Khi chiếu chùm sáng vào kim loại có tượng quang
(9)Hướng dẫn
Các êlectron quang điện bị giữ lại hồn tồn khơng qua anot nên :
e|UAK|=eUh=1
2mv0 max
Phương trình Anh-xtanh : hf = A + 12mv0 max2 . Hay hf = eUh + A = eUh + hcλ
0 Suy f = eUh
h + c λ0 Thay số, ta :
f=1,6 10 −19
6,625 10−34+
3 108
0,5 10−6=13,245 10 14
(Hz)
Ví dụ 1.7: Chiếu xạ có bước sóng 0,35 (μm) vào kim loại, êlectron
kim quang điện bắn bị giữ lại hiệu điện hãm Khi thay chùm xạ có bước sóng giảm 0,05 (μm) hiệu điện hãm tăng 0,59 (V) Tính điện tích êlectron quang điện
Cho biết : h = 6,625.10-34 (J.s) ; c = 3.108 (m/s).
Hướng dẫn
Ta có hcλ = A+mv0 max
2 = A + eUh ( Phương trình Anh-xtanh)
Theo điều kiện tốn:
¿ hc
λ =A+eUh hc
λ− Δλ=A+e(Uh+ΔU) ¿{
¿
Với ΔU = 0,59 (V)và Δλ = 0,05 (μm) Suy e=−hc
ΔU(
1
λ−
1
λ − Δλ)=1,604 10
−19 (C)
(10)(μm) vào bề mặt kim loại đo hiệu điện hãm tương ứng Uh1 = 1,15 (V); Uh2 = 0,93 (V)
Cho biết : h = 6,625.10-34 (J.s) ; c = 3.108 (m/s) ; e = 1,6.10-19 (C). Tính cơng kim loại
Hướng dẫn
Ta có: hcλ = A+mv0 max
2 = A + eUh ( Phương trình Anh-xtanh)
Theo điều kiện tốn:
¿ hc
λ =A+eUh hc
λ− Δλ=A+e(Uh+ΔU) ¿{
¿ Suy : A=1
2[hc(
λ1 +
λ2)
− e(Uh1+Uh2)]=1,92(eV)
Dạng 4: Tia Rơn - ghen
Phng pháp:
Bước sóng nhỏ tia Rơn-ghen phát từ ống Rơn-ghen
hfMaz=hc
λMin =1
2mv
(v vận tốc êlectron đập vào catôt) Công lực điện :
|e|v=1 2mv
2
Ví dụ 1.9 : 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?
Hướng dẫn
Ta có : Eđ = 12mv2 = eU.
Khi êlectron đập vào catôt : Ta có : ε ≤ eU => hf = hcλ ≤eU⇒λ ≥hc
(11)Vậy bước sóng nhỏ tia Rơn-ghen : λmin = hceU 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 = 6,625 10−34.3 108
1,6 10−19.3 108 =0,62 10 −12
(m)=0,62(pm)
(12)A TÓM TẮT KIẾN THỨC
1 Mẫu nguyên tử Bo.
Trạng thái dừng
- Nguyên tử tồn trạng thái có lượng xác định En gọi trạng thái dừng
- Khi trạng thái dừng, nguyên tử khong xạ hấp thụ lượng
- Trong trạng thái dừng, êlectron chuyển động quanh hạt nhân theo quỹ đạo dừng có bán kính r = r0.n2, với r0 = 0,53 Ǻ bán kính quỹ đạo K (gần hạt nhân nhất), n số nguyên
Bức xạ hấp thụ lượng nguyên tử
- Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có lượng cao Em sang trạng thái dừng có lượng thấp En < Em phát phơtơn có lượng ε = Em - En = hf (f tần số ánh sáng ứng với phơtơn đó)
- Ngược lại nguyên tử trạng thái dừng có lượng En mà hấp thụ phơtơn có lượng hf Em - En chuyển sang trạng thái dừng có lượng Em > En
Em Hấp thụ hf phát xạ hf En
2 Quang phổ vạch nguyên tử hiđrô.
Quang phổ vạch phát xạ nguyên tử hiđrô
- Dãy Lai-man có vạch vịng tử ngoại
- Dãy Ban-me có vạch vịng tử ngoại số vạch miền
ánh sáng thấy được; vạch đỏ (Hα), vạch lam (Hβ), vạch chàm (Hγ), vạch tím (Hδ)
- Dãy Pa-sen có vạch miền hồng ngoại
(13)N M
L
Hα Hβ Hγ Hδ
K
Dãy Lai-man Dãy Ban-me Dãy Pa-sen
Mẫu nguyên tử Bo giải thích quang phổ vạch nguyên tử Hiđrô - Dãy Lai-man tạo thành electron chuyển từ quỹ đạo bên quỹ đạo K
- Dãy Ban-me tạo thành electron chuyển từ quỹ đạo bên quỹ đạo L
- Dãy Pa-sen tạo thành electron chuyển từ quỹ đạo bên quỹ đạo M
3 Ánh sáng có lưỡng tính sóng - hạt.
Các tượng giao thoa, nhiễu xạ… ánh sáng thể chất sóng Các tượng quang điện… ánh sáng thể chất hạt Vậy ánh sáng có lưỡng tính sóng - hạt
Tính chất sóng thể rõ với ánh sáng có bước sóng dài, tính chất hạt mờ nhạt
Tính chất hạt thể rõ với ánh sáng có bước sóng ngắn, tính chất hạt mờ nhạt
B CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GII.
Dạng 1: Mẫu nguyên tử Bo
Năng lượng nguyên tử gồm đọng êlectron cà tương tác êlectron hạt nhân
(14)En = −13,6
n2 (eV) n lượng tử số
n = 1, 2, 3,… ứng với K, L, M…
- Nguyên tử tồn lâu dài trạng thái có mức lượng thấp n = => E1 = - 13,6 (eV)
- Bán kính quỹ đạo dừng
rn = n2 r1
r1 = 5,3.10-11 (m) bán kính nhỏ nguyên tử trạng thái bản. Tần số phôtôn xạ
f = c
λ=
Em− En
h Em > En
Ví dụ 2.1: Bán kính quỹ đạo Bo thứ r1 = 5,3.10-11 m Tính vận tốc v1, động năng, lượng E1 êlectron quỹ đạo Bo thứ Cho biết êlectron có khối lượng m = 9,1.10-31 (kg) diện tích -e = -1,6.10-19 (C).
Hướng dẫn
Lực Cu-lông hạt nhân với electron lực hướng tâm
¿
Fc=k e
r12
Fht=mv1
r1 ⇒ke2
r1 2=m
v12 r1
¿{ ¿
Suy : v1 = e √mrk
=21,85 105(m/s) Động êlectron :
Wđ = 12mv12≈21,7227 10−19
(J)≈13,6(eV)
Thế tương tác hạt nhân với êlectron Hình 2.1 Wt = -k er2
1
=−27,2(eV) Năng lượng êlectron quỹ đạo Bo thứ :
(15)Ví dụ 2.2: Nguyên tử hiđrô gồm hạt nhân êlectron quay chung quanh hạt nhân Bán kính quỹ đạo dừng thứ r1 = 5,3.10-11 (m).
a Tính vận tốc số vịng quay êlectron giây
b Tính vận tốc, động năng, lượng êlectron quỹ đạo thứ hai
Cho biết me = 9,1.10-31 (kg) ; -e = -1,6.10-19 (C).
Hướng dẫn
a Tính v1, n1
Lực Cu-lơng hạt nhân với êlectron lực hướng tâm
¿
Fc=ke
r12 Fht=mv1
2
r1 ⇒ke
2
r12 =mv1
2
r1
¿{ ¿
suy v1 = e √ k mr1
=2,2 106
(m/s)
Ta có v1 = r1.2 π n1 suy n1 = n1= v1
2πr1
=6,6 1015(vịng/s)
b Tính v2, Wđ2, Wt2, W2 ta có r2 = 4r1 = 2,12.10-10 (m). Tương tự ví dụ 1.1 :
v2 = e √ k mr2
≈1,093 106(m/s) Wđ2 = 12mv22=3,396(eV) Wt2 = -k er2
2
=−6,792(eV)
W2 = Wđ2 + Wt2 = -3,396 (eV)
Ví dụ 2.3: Êlectron nguyên tử hiđrô chuyển từ mức lượng thứ mức
năng lượng thứ Tính lượng phơtơn phát tần số phơtơn Cho biết lượng nguyên tử hiđro mức lượng thứ n En = - 13,6
(16)Hằng số Plăng h = 6,625.10-34 (J.s)
Hướng dẫn
Tính Δ E f phơtơn Năng lượng phôtôn phát :
ΔE=E3− E1=−13,6( 32−
1
12)=12,088(eV) Tần số dao động phôtôn :
f = ΔEh ≈2,92 1015(Hz)
D¹ng 2: Quang phỉ vạch nguyên tử hiđrô
p dng cụng thức λ1 mn
=Em− En
hc với m > n
Chú ý: Khi nguyên tử trạng thái kích thích, bước sóng dãy : - Dãy Lai-man ứng với n = m = 2; 3;…
Vạch đầu dãy có bước sóng λ21
- Dãy Ban-me ứng với n = m = 3; 4;… Vạch đầu dãy có bước sóng λHα = λ32 - Dãy Pa-sen ứng với n = m = 4; 5;… Vạch đầu dãy có bước sóng λ43
Khi nghiên cứu quang phổ hiđrơ, Ban-me lập cơng thức tính bước sóng vạch quang phổ :
1
λ=R(
1
n2−
m2)
Với m, n số nguyên dương m > n R số Rit-be
Ví dụ 2.4: Trong quang phổ hiđrơ, bươc sóng λ (μm) vạch quang phổ
sau:
Vạch thứ dãy Lai-man λ21 =0,1216 Vạch Hα dãy Ban-me λHα = 0,6563 Vạch đầu dãy Pa-sen λ43 = 1,8751
Tính bước sóng hai vạch quang phổ thứ hai, thứ ba dãy Lai-man vạch Hβ
Hướng dẫn
(17)1
λmn
=Em− En
hc với m > n Dãy Lai-man :
λ1 31
=E3− E1
hc =
E3− E2
hc +
E2− E1
hc =
1
λ32 +
λ21 suy λ31 = 0,1026 (μm)
λ1 42
=
λ43+
1
λ32 suy λ42 = 0,4861 (μm)
Ví dụ 2.5: Khi kích thích nguyên tử hiđro trạnh thái bản, bán kính quỹ đạo
dừng êlectron tăng lên lần Tính bước sóng xạ mà nguyên tử hiđro phát sau đó, biết lượng trạng thái dừng
nguyên tử hiđrô En = −13,6
n2 (eV) với n = 1;2;… Cho : h = 6,625.10-34 (J.s) ; c = 3.108 (m/s).
Hướng dẫn
Nguyên tử hiđro trạng thái kích thích, êlectron trạng thái dừng ứng với n2 = => n = 3.
Sau electron trở lớp phát xạ có bước sóng λ31 ; λ32 ; λ21 hình 2.2
Dãy Lai-man M
λ31
=E3− E1 hc
⇒λ31=0,103(μm)
λ21=
E2− E1 hc
⇒λ21=0,121(μm)
λ 32 L
K λ 31 λ 21
Dãy Ban-me
1
λ32
=E3− E2
(18)C LUYỆN TẬP
BÀI TẬP TỰ LUẬN (BẠN ĐỌC TỰ GIẢI).
Câu 1: Chiếu chùm xạ có bước sóng λ = 0,2 (μm) vào kim loại, êlectron quang điện bắn racos động cực đại (eV) Khi chiếu vào kim loại xạ có bước sóng λ1 = 1,6 (μm) λ2 = 0,1 (μm) có tượng quang điện xảy khơng ? Nếu có, tính động cực đại êlectron quang điện bắn
Cho h = 6,625.10-34 (J.s) ; c = 3.108 (m/s).
Câu 2: Chiếu chùm sáng có tần số f = 7.108 (Hz) vào hai kim loại nhôm kali Giới hạn quang điện nhôm λ01 = 0,36 (μm), kali λ02 = 0,55 (μm)
a Tính bước sóng chùm ánh sáng
b Hiện tượng xảy chiếu chùm ánh sáng vào nhơm kali Tính vận tốc ban đầu cực đại êlectron quang điện bứt khỏi kim loại
Cho biết : h = 6,625.10-34 (J.s) ; c = 3.108 (m/s) ; me = 9,1.10-31 (kg). Câu 3: Khi nghiên cứu quang phổ hiđrơ, Ban-me lập cơng thức tính bước sóng vạch quang phổ : 1λ=R(1
n2−
m2) với m , n số
nguyên dương, n = cho dãy Lai-man, n = cho dãy Ban-me, m = n +1, n + 2,… R = 1,09737.107 (m-1) cho số Rit-be Hãy kiểm lại cơng thức cho ta tính bước sóng vạch H α , Hβ , Hγ , Hδ dãy Ban-me Câu 4: Lần lượt chiếu hai xạ có tần số f1 = 75.1013 (Hz) f2 = 39.1013 (Hz) vào bề mặt kim loại đo hiệu điện hãm tương ứng U1 = (V) U2 = 0,5 (V) Tính số P-lăng
Cho biết : c = 3.108 (m/s) ; e = 1,6.10-19 (C)
Câu 5: Lần lượt chiếu hai xạ có tần số f1 = 0,75.1015 (Hz) f2 = 0,5.1015 (Hz) vào bề mặt Natri đo hiệu điện hãm tương ứng U1 = 1,05 (V) U2 = 0,03 (V) Tính cơng Natri
(19)Câu 6: Lần lượt chiếu hai xạ có tần số f1 = 9,375.1014 (Hz) f2 =
5,769.1014 (Hz) vào kim loại làm catôt tế bào quang điện, người ta đo tỉ số vận tốc ban đầu êlectron quang điện Tính cơng kim loại
Cho biết: h = 6,625.10-34 (J.s).
Câu 7: chùm tia Rơn-ghen phát từ ống Rơn-ghen, người ta thấy tia có tần số lớn fmax =5.108 (Hz).
i Tính hiệu điện hai cực ống động cực đại electron đập vào đôi catôt
ii Trong giây người ta xác định có 1018 electron đập vào đơi catơt. Tính cường độ dịng điện qua ống
iii Đôi catôt làm nguội dịng nước chảy ln 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).
Câu 8: Cơng êlectron khỏi đồng (Cu) kim loại 4,47 (eV) i Tính giới hạn quang điện đồng
ii Khi chiếu xạ điện từ có bước sóng λ = 0,14 (μm) vào cầu đồng đặt cách ly vật khác cầu tích điện đến hiệu điện cực đại ?
(20)BÀI TẬP TRẮC NGHỆM KHÁCH QUAN
Câu 1: Chọn câu :
Trong tế bào quang điện, vận tốc ban đầu cực đại electron quang điện không phụ thuộc vào:
A cường độ ánh sáng dịng ánh sáng kích thích B tần số xạ đến catôt
C hiệu điện anôt catôt D A C
Câu 2: Chọn câu nói dịng quang điện tế bào quang điện A Cường độ dịng điện tuỳ thuộc bứơc sóng ánh sáng kích thích
B Cường độ dịng quang điện khơng phụ thuộc vào vận tốc ban đầu cực đại êlectron quang điện
C Cường độ dòng quang điện tỉ lệ với cường độ dịng ánh sáng kích thích D Cả A, B, C
Câu 3: Giới hạn quang điên đồng A 0,478 μm
B 0,278 μm C 0,378 μm D 0,406 μm
Câu 4: Phải đặt hiệu điện hãm để triệt tiêu dòng quang điện tế bào quang điện
A 4,50 V B 4,48 V C 4,40 V C 4,02 V
** 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
Câu 5: Cơng suất dịng diện sử dụng là: A 300 W ,
(21)Câu 6: Hiệu suất ống tia X là:
A 0,1 % , B % , B 10 % , D 19%
Câu 7: Nguyên tử hiđro kích thích, chuyển êlectron từ quỹ đạo dừng thứ quỹ đạo dừng thứ xạ phơtơn có lượng Ep = 4,04.10-19 (J) Xác định bước sóng vạch quang phổ
Cho c = 3.108 (m/s) ; h = 6,625.10-34 (J.s). A 0,531 μm ,
B 0,505 μm , C 0,492 μm, D 0,453 μm
Câu 8: Đê bứt êlectron khỏi nguyên tử ôxi cần thực cơng A = 14 (eV) Tìm tần số xạ tạo nên ơxi hố Cho h = 6,625.10-34 (J.s)
(22)D.ĐÁP SỐ
A Phần Tự Luận.
Câu 1:
Hiện tượng quang điện bước sóng λ2 tạo Động năng: Wđ2 = 11,21 (eV)
Câu 2:
a λ = 0,4286 μm b
Nếu λ > λ01 : tượng quang điện không xảy với nhôm Nếu λ < λ02 : tượng quang điện xảy với kali
V02 = 4,741.105 (m/s) Câu 3:
Hα ứng với m = => λ32 = 656 (nm) Hβ ứng với m = => λ42 = 486 (nm) Hγ ứng với m = => λ52 = 434 (nm) Hδ ứng với m = => λ62 = 410 (nm) Câu 4:
h = 6,666.10-34 (J.s). Câu 5:
A = 2,05 (eV) Câu 6:
A = 3,03.10-19 (J). Câu 7:
i WđMax = 3,3125.10-15 (J). U = 20,7 (kV)
ii I = 0,008 (A) = (mA)
iii Lưu lượng : L = mD≈4(cm3/s) Câu 8:
i λ0 = 0,2779.10-6 (m) = 0,2779 (μm),
(23)B Phần Trắc Nghiệm.
câu đáp án
1 2 3 4 5 6 7 8
A ♥ ♥
B ♥
C ♥ ♥ ♥
D ♥ ♥
(24)Trang
Vấn đề 1: Hiện tượng quang điện thuyết lượng tử ánh sáng ………
Vấn đề 2: Mẫu Bo quang phổ hiđrô……….……… 14
Bài tập Tự Luận(tự giải): ……… 20
-Bài tập Trắc Nghệm:………… ……… .- 22 -
Đáp số :……… ……… - 24 -
Một số tài liệu đanh cho quý bạn đọc tham khảo thêm:
Rèn luyện kỹ giải toán VẬT LÝ 12 - Mai Chánh Trí Tuyển tập tốn VẬT LÝ 12 LTĐH - Lê Văn Thơng
Phương pháp giải 99 toán Quang Lý, Vật Lý Hạt Nhân, LTĐH -
Trần Trọng Hưng TN.ĐHSP TP Hồ Chí Minh - GV THPT Chuyên Lê Khiết
390 toán VẬT LÝ LTĐH - Lê Văn Thơng
…
Ngồi bạn truy cập violet.vn ; hocmai.vn ; dangthuchua.violet.vn ; … trang web học VẬT LÝ để tìm hiểu thêm môn VẬT LÝ