Đang tải... (xem toàn văn)
Vạch thứ hai của dãy Laiman có bước sóng là : λ = 0,1026 μm.Cho biết năng lượng cần thiết tối thiểu để bứt electron ra khỏi nguyên tử hidrô từ trạng thái cơ bản là 13,6eV, tính bước só[r]
(1)I TÓM TẮT LÝ THUYẾT
1 Abc
Abc Ac Abc
2 Abc
Abc Ac Abc
3 Abc
Abc Ac Abc
4 Abc
Abc Ac Abc
II TÓM TẮT CƠNG THỨC
Nội dung Các cơng thức Ghi
Phương trình Anhxtanh
ε = A0 + W0đ.
ε = hf = h ; A0 = hf0 = h ; W0đ = mv02 = eUh
Các vấn đề khác
I.Δt = Ne.e P.Δt = Np.ε ε = A0 + e.V R =
Lý thuyết Bo cấu trúc
nguyên tử ε = hf = E
(2)III DẠNG BÀI CƠ BẢN
Dạng 1: Các mối quan hệ đại lượng Điều kiện xảy quang điện Phương pháp giải:
• Nắm vững mối quan hệ sau đay: ε = A0 + W0đ Trong đó:
ε = hf ; A0 = hf0; W0đ = mv02 Hoặc: ε = h ; A0 = h ; W0đ = eUh
Ví dụ 1: Chiếu vào catơt tế bào quang điện xạ có λ = 0,15 µ m, quang êlectron bắn với động ban đầu cực đại 4,55 eV
a Tính lượng photon ánh sáng chiếu vào
b Tính cơng giới hạn quang điện kim loại dùng làm catot tế bào quang điện c Tính hiệu điện dùng để triệt tiêu dịng quang điện
d Nếu chiếu đồng thời hai ánh sáng có bước sóng λ1 = 0,2 µ m, λ2 = 0,3 µ m vào tế bào quang điện tượng quang điện có xảy hay khơng? Nếu có tính hiệu điện hãm lúc
Lời giải:
a Năng lượng photon chiếu vào: ε = h = 8,28 (eV) b Từ hệ thức ε = A0 + W0đ => A0 = ε - W0đ
Thay số tính A0 = 3,73 eV c Ta lại có: A0 = h => λ0 = h
Thay số tính được: λ0 = 0,33 µ m
d Khi chiếu đồng thời hai ánh sáng có bước sóng λ1 = 0,2 µ m, λ2 = 0,3 µ m vào tế bào quang điện tượng quang điện xảy
(3)Dạng 2: Vận dụng phương trình Anhxtanh Phương pháp giải:
• Nắm vững mối quan hệ sau đây: ε = A0 + W0đ (*) Trong đó:
ε = hf ; A0 = hf0; W0đ = mv02 Hoặc: ε = h ; A0 = h ; W0đ = eUh
• Xét phương trình (*): Nếu cần, sử dụng mối quan hệ để tính đại lượng (*), suy đại lượng thứ từ tính đại lượng liên quan tới
Ví dụ 2: Một tế bào quang điện với kim loại dùng làm catot có giới hạn quang điện λ0 = 0,2 µ m chiếu sáng ánh sáng có bước sóng λ
a Nếu λ = 0,15 µ m động cực đại quang electron bao nhiêu? b Tính λ biết cần phải đặt hiệu điện V để triệt tiêu dịng quang điện Lời giải: Cơng kim loại làm catot là: A0 = h = 6,21 (eV)
a Chiếu λ = 0,15 µ m lượng photon chiếu vào là: ε = h = 8,28 (eV)
Theo hệ thức ε = A0 + W0đ suy W0đ = 8,28 – 6,21 = 2,07 (eV) b Ta có cơng thức: W0đ = eUh, từ suy Uh = 2,07 eV Chú ý: Abc
Dạng 3: Giải hệ phương trình Anhxtanh Phương pháp giải:
• Xét hệ phương trình:
ε1 = A0 + W0đ1 (*) ε2 = A0 + W0đ2 (**)
(4)Ví dụ 3: Giải toán sau:
a Khi chiếu hai xạ điện từ có bước sóng λ1 λ2 với λ2 = 2λ1 vào kim loại tỉ số động ban đầu cực đại quang electron bứt khỏi kim loại Giới hạn quang điện kim loại λ0 Tính tỉ số λ0/λ1
b Chiếu vào catốt tế bào quang điện hai xạ điện từ có tần số f1 f2 = 2f1 hiệu điện làm cho dịng quang điện triệt tiêu có trị số tuyệt đối tương ứng 6V 16V Tìm giới hạn quang điện λ0 kim loại làm catốt
Lời giải:
a Hệ thức ε = A0 + W0đ
Tương đương với: h = h + W0đ Do ta có:
Vì λ2 > λ1 nên W0đ1 > W0đ2, theo giả thiết suy W0đ1 = 9W0đ2 Hệ phương trình viết lại:
Nhân phương trình với trừ cho phương trình ta được” =
Từ suy = b Hệ thức ε = A0 + W0đ
(5)Nhân đơi phương trình so sánh với phương trình ta được: 2A0 + 2eUh1 = A0 + eUh2
A0 = eUh2 - 2eUh1
A0 = e(16 – 2.6) = (eV) λ0 = h = 0,31 µ m Chú ý: Abc
Dạng 4: Bài tốn tính tốn hiệu suất lượng tử (hiệu suất quang điện) Phương pháp giải:
• Liên quan dịng quang điện bão hòa với số e quang điện: I.Δt = Ne.e
• Liên quan cơng suất chiếu sáng số photon đập vào catot: P.Δt = Np.ε
• Hiệu suất lượng tử: H =
Ví dụ 4: Chiếu xạ có bước sóng λ=0,552 mµ vào catốt (K) tế bào quang điện, dòng quang điện bão hồ Ibh =2 mA Cơng suất nguồn sáng chiếu vào K P=1,2W Tính hiệu suất tượng quang điện
Lời giải: Năng lượng photon chiếu vào catot: ε = h = 2,25 (eV) Hiệu suất lượng tử H = = =
Thay số ta tính H = 3,75.10-3. Chú ý: Abc
Dạng 5: Bài tốn vật thể lập Phương pháp giải:
• Với vật thể lập, ta xem catot Điện vật thể lập hiệu điện điểm xa vơ Như điểm xa vơ coi anot
ε = A0 + e.V, với V điện cực đại vật thể cô lập
(6)=> V = (ε - A0)/e = (8,87eV – 4,47eV)/e = 4,4 V Chú ý: Abc
Dạng 6: Chuyển động electrôn quang điện từ trường Phương pháp giải:
• Một điện tích bay vào vng góc với từ trường chuyển động theo đường trịn với bán kính quỹ đạo: R =
Ví dụ 6: Khi chiếu hai xạ điện từ có bước sóng λ1 = 0,25 μm, λ2 = 0,30 μm vào kim loại, người ta thấy vận tốc ban đầu cực đại êlêctron quang điện v1 = 7,31.105 m/s v
2 = 4,93.105 m/s
a Từ số liệu xác định khối lượng me êlectrôn giới hạn quang điện của kim loại Cho h = 6,625.10-34J.s, c = 3.108 m/s.
b Dùng chắn tách chùm hẹp êlectrơn qung điện có vận tốc ban đầu cực đại v1 hướng vào từ trường có phương vng góc với vận tốc êlectrơn Cho B = 9,1.10-5 T Xác định bán kính cực đại quỹ đạo êlectrôn từ trường Cho e = 1,6.10-19C.
c Bán kính cực đại quỹ đạo êlectron quang điện thay đổi nếu: - Giảm cường độ chùm xạ kích thích
- Giảm bước sóng chùm xạ kích thích Lời giải:
a Ta có: ε = A0 + W0đ Hay: h = A0 + mev02 Do đó:
h = A0 + mev012 h = A0 + mev022
hc( - ) = me(v012 - v022) me = 2hc( - )/(v012 - v022) Thay số ta tính được: me = 9,1.10-31 (kg)
b Bán kính quỹ đạo chuyển động electron tính theo cơng thức: R =
(7)không thay đổi, hay R không thay đổi
Nếu giảm bước sóng chùm xạ kích thích lượng photon tăng lên, làm vận tốc electron tăng lên Căn biểu thức tính bán kính quỹ đạo, ta kết luận R tăng
Chú ý: Abc
Dạng 7: Bài toán thuyết cấu tạo nguyên tử Bhor Phương pháp giải:
• Cơng thức lý thuyết Bo: ε = hf = Em – En Hay: h = Em – En
• Hệ quả: h = h + h hay = +
Ví dụ 7: Các bước sóng dài vạch quang phổ thuộc dãy Lyman dãy Banme quang phổ vạch H tương ứng là: λ21 = 0,1218 mµ vàλ32 = 0,6563 mµ Tính bước sóng vạch thứ dãy Lyman?
Lời giải: Bước sóng dài dãy Lyman tương ứng với chuyển mức lượng từ EL xuống EK, ta có:
h = EL – EK (*)
Bước sóng dài dãy Lyman tương ứng với chuyển mức lượng từ EM xuống EL, ta có:
h = EM – EL (**) Cộng vế với vế (*) (**) ta được:
h + h = EM – EK (1)
Ta lại thấy vạch thứ hai dãy Lyman tương ứng với chuyển mức lượng từ EM xuống EK, ta có:
h = EM – EK (2)
So sánh (1) (2) ta rút ra: h = h + h hay = + λ31 = = = 0,1028 μm
Chú ý: Abc
IV BÀI TẬP ÔN LUYỆN Bài tự luận:
LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG:
(8)3 Cơng kim loại làm catốt tế bào quang điện 2,5eV Khi chiếu xạ có bước sóng λ vào catốt electron quang điện bật có động cực đại 1,5eV Bước sóng xạ nói bao nhiêu?
4 Công cần thiết để tách electron khỏi kim loại làm catốt tế bào quang điện 2,76eV Nếu chiếu lên bề mặt catốt xạ mà phô tôn có lượng 4,14eV dịng quang điện triệt tiêu đặt vào anốt catốt tế bào quang điện hiệu điện có giá trị bao nhiêu?
5 Với ánh sáng kích thích có bước sóng λ = 0,4 μm electron quang điện bị hãm lại hoàn toàn đặt vào anốt catốt hiệu điện -1,19 V Tính giới hạn quang điện kim loại làm catốt tế bào quang điện nói
6 Chiếu chùm ánh sáng đơn sắc có bước sóng 400 nm vào catôt tế bào quang điện, làm bằng Na Giới hạn quang điện Na 0,50µm Vận tốc ban đầu cực đại êlectron quang điện bao nhiêu?
7 Chiếu vào catôt tế bào quang điện chùm xạ đơn sắc có bước sóng 0,330µm Để triệt tiêu dịng quang điện cần hiệu điện hãm có giá trị tuyệt đối 1,38V Tính cơng kim loại dùng làm catôt
8 Khi chiếu hai xạ điện từ có bước sóng λ1 λ2 với λ2 = 2λ1 vào kim loại tỉ số động ban đầu cực đại quang electron bứt khỏi kim loại Giới hạn quang điện kim loại λ0 Tính tỉ số λ0/λ1
9 Chiếu xạ điện từ có bước sóng λ = 0,4μm vào catốt tế bào quang điện có hiệu ứng quang điện, để triệt tiêu dòng quang điện dùng hiệu điện hãm Uh = –1,5V Cho: h = 6,625.10–34J.s; c = 3.108m/s ; m
e = 9,1.10–31kg; e = –1,6.10–19C
a Tìm cơng electron bứt khỏi catốt.
b Giả sử hiệu suất quang điện 20%, tìm cường độ dịng quang điện bảo hịa , biết công suất chùm xạ chiếu tới catốt 2W.
10 Chiếu vào catốt tế bào quang điện hai xạ điện từ có tần số f1 f2 = f1 hiệu điện làm cho dịng quang điện triệt tiêu có trị số tuyệt đối tương ứng 6V 16V Tìm giới hạn quang điện λ0 kim loại làm catốt
11 Khi chiếu chùm xạ có bước sóng λ= 0,33μm vào catốt tế bào quang điện hiệu điện hãm Uh Để có hiệu điện hãm U’h với giá trị |U’h| giảm 1(V) so với |Uh| phải dùng xạ có bước sóng λ’ bao nhiêu?
12 Cơng electron khỏi đồng 4,47eV Khi chiếu xạ điện từ có bước sóng λ = 0,14μm vào cầu đồng đặt xa vật khác cầu tích điện đến điện cực đại ? Cho h = 6,625.10–34J.s; c = 3.108m/s ; m
e = 9,1.10–31kg; e = –1,6.10–19C
13 Chiếu xạ đơn sắc bước sóng λ = 0,533(μm) vào kim loại có cơng electron A = 3.10– 19J Dùng chắn tách chùm hẹp electron quang điện cho chúng bay vào miền từ trường có cảm ứng từ Hướng chuyển động electron quang điện vng góc với từ trường Biết bán kính cực đại quỹ đạo electron R = 22,75mm Tìm độ lớn cảm ứng từ B từ trường
THUYẾT NGUYÊN TỬ BO:
14 Khi electron chuyển động quỹ đạo N nguyên tử Hydro Có bước sóng xạ mà nguyên tử hidrơ phát e trở lại trạng thái
15 Trong quang phổ hidro bước sóng vạch quang phổ sau: Vạch thứ dãy Laiman λ = 0,121568μm.Vạch Hα dãy Banme λα =0,656279μm Vạch dãy Pasen λ1=1,8751μm Tính bước sóng vạch thứ ba dãy Laiman
16 Vạch quang phổ dãy Banme Pasen quang phổ nguyên tử hidro có bước sóng 0,656μm 1,875μm Xác định bước sóng vạch quang phổ thứ hai dãy Banme 17 Vạch dãy Laiman vạch cuối dãy Banme quang phổ hidro có bước
sóng λ1 = 0,1218μm λ2 = 0,3653μm Tính lượng ion hóa (theo đơn vị eV) nguyên tử hidro trạng thái
(9)L, M, N
a Tính lượng ion hóa nguyên tử hidro trạng thái bản.
b Nếu nguyên tử hydro bị kích thích cho electron chuyển lên quỹ đạo N nguyên tử phát ra vạch quang phổ dãy Banme?
20 Cho biểu đồ giá trị mức lượng nguyên tử hiđrô hình vẽ:
Cho biết: E1 = -13,6eV; E2 = -3,4eV; E3 = -1,5eV; E∞= Cho: h = 6,625.10-34Js; c = 3.108m/s; 1eV=1,6.10-19J.
a Hãy tính bước sóng dài xạ dãy Laiman. b Bước sóng xạ Hα dãy Banme bao nhiêu?