Bài 30. Hiện tượng quang điện. Thuyết lượng tử.
C1. Nếu làm thớ nghiệm bằng tấm kẽm tớch điện dương thỡ vẫn xảy ra hiện tượng quang điện. Tuy nhiờn, cỏc ờlờctrụn bị ỏnh sỏng làm bật ra lại bị tấm kẽm hỳt trở lại ngay, nờn điện tớch của tấm kẽm khụng bị thay đổi. Do đú gúc lệch của kim tĩnh điện kế cũng khụng bị thay đổi.
C2. Quan niệm thụng thường về sự phỏt xạ và hấp thụ năng lượng trao đổi cú thể nhỏ bao nhiờu cũng được . Quan niệm của Plăng là: năng lượng trao đổi phải là bội số của hf.
Cõu hỏi:
1. Khi chiếu vào tấm kẽm tớch điện õm bằng một ỏnh sỏng hồ quang, ta thấy điện tớch của tấm kẽm giảm đi do sự bức xạ ờlờctrụn ra khỏi bề mặt tấm kẽm.
2. Hiện tượng ỏnh sỏng làm bật cỏc ờlờctrụn ra khỏi bề mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện. 3. Ánh sỏng kớch thớch chỉ cú thể làm bật ờlờctrụn ra khỏi bề mặt kim loại khi bước súng của nú ngắn hơn hoặc bằng giới hạn quang điện của kim loại đú.
4. Lượng năng lượng mà mỗi nguyờn tử hay phõn tử nhận vào hay toả ra trong mỗi lần hấp thụ hay phỏt xạ ỏnh sỏng cú giỏ trị hoàn toàn xỏc định, khụng thể chia nhỏ được và bằng hf ; trong đú f là tần số của ỏnh sỏng bị hấp thụ hay được phỏt ra; cũn h là một hằng số.
5. Lượng tử năng lượng là phần năng lượng mà mỗi nguyờn tử hay phõn tử nhận vào hay toả ra trong mỗi lần hấp thụ hay phỏt xạ ỏnh sỏng : ε = hf.
6. Phần III ý 3 trong SGK.
7. Phụtụn là một lượng tử ỏnh sỏng, nú mang một năng lượng xỏc định ε = hf. 8. Phần III ý 4 trong SGK. Bài tập: 9. Chọn D. 10. Chọn D. 11. Chọn A. 12. ε= = λ hc hf ; ε đ = 2,65.10-20J; εv = 3,614.10-20J
13. 0 0 hc hf λ = = A; nờn A = 56,78.10-20J = 3,55eV.
Bài 31. Hiện tượng quang điện trong. Pin quang điện.
C1. Giới hạn quang dẫn ở vựng bước súng dài hơn giới hạn quang điện vỡ năng lượng kớch hoạt cỏc ờlờctrụn liờn kết để chỳng trở thành cỏc ờlờctrụn dẫn nhỏ hơn cụng thoỏt để bứt cỏc ờlờctrụn ra khỏi kim loại.
C2. Suất điện động của pin quang điện nhỏ hơn suất điện động của pin điện hoỏ học nhiều. Cõu hỏi:
1. Chất quang dẫn là chất cỏch điện khi khụng bị chiếu sang và trở thành chất dẫn điện khi được chiếu sỏng. 2. Phần I ý 2 trong SGK. 3. Phần III ý 1 và 3 trong SGK. Bài tập: 4. A – b; B – c ; C – a ; 5. Chọn D. 6. Chọn D.
Bài 32. Hiện tượng quang – phỏt quang.
C1. Ở đầu một số cọc chỉ giới và biển bỏo giao thụng, nhất là ở cỏc đường trờn vựng nỳi, người ta cú quột một lớp sơn phỏt quang. Điều đú cú lợi ở chỗ, nếu là ỏnh sỏng phỏt quang thỡ từ nhiều phớa cú thể thấy cọc tiờu, biển bỏo ; cũn nếu là ỏnh sỏng phản xạ thỡ chỉ nhỡn thấy cỏc vật đú theo phương phản xạ. Ta dễ dàng phỏt hiện ra sự phỏt quang của lớp sơn núi trờn, nếu chỳ ý rằng đầu cọc cũn sỏng một thời gian rất ngắn, sau khi ỏnh đốn xe ụtụ đó quột qua đầu cọc. Ta cú thể chủ động thử lại điều phỏn đoỏn của ta bằng cỏch dựng bỳt thử tiền chiếu vào một điểm trờn cọc tiờu hay biển bỏo xem nú phỏt quang màu gỡ?
Cõu hỏi:
1. Là sự hấp thụ ỏnh sỏng cú bước súng này để phỏt ra ỏnh sỏng cú bước súng khỏc.
Huỳnh quang do cỏc chất lỏng hoặc khớ phỏt ra, tắt nhanh khi tắt ỏnh sỏng kớch thớch; cũn lõn quang do chất rắn phỏt ra, nú cũn kộo dài một thời gian sau khi tắt ỏnh sỏng kớch thớch.
2. Ánh sỏng huỳnh quang cú bước súng dài hơn bước súng của ỏnh sỏng kớch thớch: λhq > λkt . Bài tập:
3. Chọn C. 4. Chọn D. 5. Chọn B. 6.
a. Cỏc băng này dựng để bỏo hiệu cho xe cộ chạy trờn đường. b. Cỏc băng này làm bằng chất liệu phỏt quang.
c. Dựng bỳt thử tiền chiếu vào một điểm trờn băng đú xem chỗ đú phỏt quang màu gỡ? Nếu màu vàng hay màu lục thỡ đú là băng phỏt quang.
Bài 33. Mẫu nguyờn tử Bo.
C1. Mẫu hành tinh nguyờn tử của Rơ-rơ-pho.
- Ở tõm nguyờn tử cú một hạt nhõn mang điện tớch dương.
- Xung quanh hạt nhõn cú cỏc ờlờctrụn chuyển động trờn những quỹ đạo trũn hoặc elip. - Khối lượng của nguyờn tử hầu như tập chung ở hạt nhõn.
- Độ lớn của điện tớch dương của hạt nhõn bằng tổng cỏc điện tớch õm của cỏc ờlờctrụn . Nguyờn tử ở trạng thỏi trung hoà điện.
Cõu hỏi:
1. Thờm hai tiờn đề về cỏc trạng thỏi dừng và bức xạ, hấp thụ năng lượng. 2. Phần II ý 1 SGK 3. Phần II ý 2 SGK Bài tập: 4. Chọn D. 5. Chọn D. 6. Chọn C 7. E1 – E2 = λ c . h = 28,64.10-20J = 1,79eV.
Bài 34. Sơ lược về Laze.
C1. Khi cú một phụtụn thớch hợp bay qua một nguyờn tử ở trạng thỏi kớch thớch thỡ, do hiện tượng phỏt xạ cảm ứng, sẽ xuất hiện hai phụtụn như nhau bay cựng phương. Hai phụtụn này bay qua hai nguyờn tử trong trạng thỏi kớch thớch thỡ sẽ xuất hiện bốn phụtụn giống nhau bay cựng phương. Cứ như thế, số phụtụn sẽ tăng lờn theo cấp số nhõn.
Cõu hỏi:
1. Laze là mỏy khuếch đại ỏnh sang dựa vào sự phỏt xạ cảm ứng. 2. Cú tớnh đơn sắc, tớnh định hướng, tớnh kết hợp cao, cường độ lớn. 3. Phần I ý 2 trong SGK.
4. Phần I ý 3 trong SGK.
5. Laze khớ, laze rắn, laze bỏn dẫn. 6. Phần II.
Bài tập: 7. Chọn C. 8. Chọn D. 9. Chọn D.
3. Cõu hỏi và bài tập vận dụng, bỏm sỏt chuẩn kiến thức, kĩ năng.
6.1 Phỏt biểu nào sau đõy là đỳng?
A. Hiện tượng quang điện là hiện tượng electron bị bứt ra khỏi kim loại khi chiếu vào kim loại ỏnh sỏng thớch hợp.
B. Hiện tượng quang điện là hiện tượng electron bị bứt ra khỏi kim loại khi nú bị nung núng. C. Hiện tượng quang điện là hiện tượng electron bị bứt ra khỏi kim loại khi đặt tấm kim loại vào trong một điện trường mạnh.
D. Hiện tượng quang điện là hiện tượng electron bị bứt ra khỏi kim loại khi nhỳng tấm kim loại vào trong một dung dịch.
6.2 Chiếu một chựm bức xạ đơn sắc vào một tấm kẽm cú giới hạn quang điện 0,35μm. Hiện tượng quang điện sẽ khụng xảy ra khi chựm bức xạ cú bước súng :
A. 0,1 μm B. 0,2 μm C. 0,3 μm D. 0,4 μm
6.3 Giới hạn quang điện của mỗi kim loại là :
A. Bước súng dài nhất của bức xạ chiếu vào kim loại đú mà gõy ra được hiện tượng quang điện. B. Bước súng ngắn nhất của bức xạ chiếu vào kim loại đú mà gõy ra được hiện tượng quang điện. C. Cụng nhỏ nhất dựng để bứt electron ra khỏi bề mặt kim loại đú.
6.4 Dũng quang điện đạt đến giỏ trị bóo hũa khi
A. Tất cả cỏc electron bật ra từ catụt khi catụt được chiếu sỏng đều đi về được anụt. B. Tất cả cỏc electron bật ra từ catụt khi catụt được chiếu sỏng đều quay trở về được catụt. C. Cú sự cõn bằng giữa số electron bật ra từ catụt và số electron bị hỳt quay trở lại catụt. D. Số electron đi từ catụt về anụt khụng đổi theo thời gian.
6.5 Phỏt biểu nào sau đõy là khụng đỳng?
A. Động năng ban đầu cực đại của electron quang điện phụ thuộc vào bản chất của kim loại.
B. Động năng ban đầu cực đại của electron quang điện phụ thuộc bước súng của chựm ỏnh sỏng kớch thớch.
C. Động năng ban đầu cực đại của electron quang điện phụ thuộc tần số của chựm ỏnh sỏng kớch thớch.
D. Động năng ban đầu cực đại của electron quang điện phụ thuộc cường độ của chựm ỏnh sỏng kớch thớch.
6.6 Chọn cõu đỳng:
A. Khi tăng cường độ của chựm ỏnh sỏng kớch thớch lờn hai lần thỡ cường độ dũng quang điện tăng lờn hai lần.
B. Khi tăng bước súng của chựm ỏnh sỏng kớch thớch lờn hai lần thỡ cường độ dũng quang điện tăng lờn hai lần.
C. Khi giảm bước súng của chựm ỏnh sỏng kớch thớch xuống hai lần thỡ cường độ dũng quang điện tăng lờn hai lần.
D. Khi ỏnh sỏng kớch thớch gõy ra được hiện tượng quang điện. Nếu giảm bước súng của chựm bức xạ thỡ động năng ban đầu cực đại của electron quang điện tăng lờn.
6.7 Chiếu một chựm ỏnh sỏng đơn sắc cú bước súng 400 nm vào catụt của một tế bào quang điện, được làm bằng Na. Giới hạn quang điện của Na là 0,50 μm. Vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện là:
A. 3.28.105m/s B. 4,67.105m/s C. 5,45.105m/s D. 6,33.105m/s
6.8 Chiếu vào catốt của một tế bào quang điện một chựm bức xạ đơn sắc cú bước súng 0,330 μm. Để triệt tiờu dũng quang điện cần một hiệu điện thế hóm cú giỏ trị tuyệt đối là 1,38V. Giới hạn quang điện của kim loại dựng làm catụt là:
A. 0,521 μm B. 0,442 μm C. 0,440 μm D. 0,385 μm
6.9 Chiếu một chựm bức xạ đơn sắc cú bước súng 0,20 μm vào một quả cầu bằng đồng, đặt cụ lập về điện. Giới hạn quang điện của đồng là 0,30 μm. Điện thế cực đại mà quả cầu đạt được so với đất là:
A. 1,34VB. 2,07V B. 2,07V C. 3,12V D. 4,26V
6.10 Cụng thoỏt của kim loại Na là 2,48eV. Chiếu một chựm bức xạ cú bước súng 0,36 μm vào tế bào quang điện cú catụt làm bằng Na thỡ cường độ dũng quang điện bóo hũa là 3 μA thỡ. Nếu hiệu suất lượng tử (tỉ số electron bật ra từ catụt và số photon đến đập vào catụt trong một đơn vị thời gian) là 50% thỡ cụng suất của chựm bức xạ chiếu vào catụt là :
A. 35,5.10-5WB. 20,7.10-5W B. 20,7.10-5W C. 35,5.10-6W D. 20,7.10-6W
6.11 Phỏt biểu nào sau đõy là đỳng?
A. Hiện tượng quang điện trong là hiện tượng bứt electron ra khỏi bề mặt kim loại khi chiếu vào kim loại ỏnh sỏng cú bước súng thớch hợp.
B. Hiện tượng quang điện trong là hiện tượng electron bị bắn ra khỏi kim loại khi kim loại bị đốt núng
C. Hiện tượng quang điện trong là hiện tượng electron liờn kết được giải phúng thành electron dẫn khi chất bỏn dẫn được chiếu bằng bức xạ thớch hợp.
D. Hiện tượng quang điện trong là hiện tượng điện trở của vật dẫn kim loại tăng lờn khi chiếu ỏnh sỏng vào kim loại.
6.12 Bước súng dài nhất trong dóy Banme là 0,6560 μm. Bước súng dài nhất trong dóy Laiman là 0,1220 μm. Bước súng dài thứ hai của dóy Laiman là
A. 0,0528 μm B. 0,1029 μm C. 0,1112 μm D. 0,1211 μm
6.13 Chọn cõu đỳng: Cỏc vạch thuộc dóy Banme ứng với sự chuyển của electron từ cỏc quỹ đạo ngoài về quỹ đạo
A. KB. L B. L C. M D. O
6.14 Tớnh năng lượng và tần số của phụtụn ứng với ỏnh sỏng cú bước súng: 0,656 μm ; 0,486 μm ; 0,434 μm ; 0,410 μm.
6.15 Một ngọn đốn phỏt ra một chựm sỏng đơn sắc với bước súng 0,6 μm. Tớnh số phụtụn mà đốn phỏt ra trong mỗi giõy, biết cụng suất phỏt xạ của đốn là 10 W.
6.16 Cụng thoỏt ờlectron của natri là 2,5 eV. Hóy xỏc định giới hạn quang điện của natri và điều kiện về bước súng để xảy ra hiện tượng quang điện đối với natri.
6.17 Giới hạn quang điện của xờdi (Cs) là 0,66 μm. Hóy tớnh cụng thoỏt ờlectron ra khỏi bề mặt xờdi.
6.18 Cụng thoỏt ờlectron của một kim loại là 5 eV, chiếu tới kim loại trờn bức xạ điện từ cú bước súng 0,2 μm. Hiện tượng quang điện cú xảy ra hay khụng? Nếu xảy ra hiện tượng quang điện hóy tớnh vận tốc ban đầu cực đại của cỏc quang ờlectron. Cho biết khối lượng của ờlectron là 9,1.10-31 kg.
6.19 Chiếu ỏnh sỏng cú bước súng 0,42 μm tới catốt của một tế bào quang điện, người ta thấy cú xuất hiện dũng quang điện. Nếu đặt giữa catụt và anụt một hiệu điện thế hóm 0,95 V thỡ dũng quang điện bắt đầu triệt tiờu. Xỏc định cụng thoỏt ờlectron khỏi bề mặt kim loại đú, giới hạn quang điện của kim loại làm catụt.
6.20 Hiệu điện thế giữa anốt và catụt của một ống Rơnghen là 50kV. Tớnh bước súng ngắn nhất mà ống cú thể phỏt ra.
6.21 Biết bước súng ứng với bốn vạch trong dóy Banme của quang phổ hiđrụ là : Vạch đỏ Hα : 0,656 μm.
Vạch lam Hβ : 0,486 μm. Vạch chàm Hγ : 0,434 μm.
Vạch tớm Hδ : 0,410 μm.
Hóy tớnh bước súng ứng với ba vạch của dóy Pasen nằm trong vựng hồng ngoại.
6.22 Nguyờn tử hiđrụ cú thể phỏt ra bức xạ điện từ cú bước súng ngắn nhất là 0,0913 μm. Hóy tớnh năng lượng cần thiết để ion hoỏ nguyờn từ hiđrụ.