Ngày đăng: 12/03/2015, 15:24
Bài giảng LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN (NGOÀI) – THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG. a. Hiện tượng quang điện Hiện tượng ánh sáng làm bật các electron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện ngoài (gọi tắt là hiện tượng quang điện). b. Các định luật quang điện + Định luật quang điện thứ nhất (định luật về giới hạn quang điện): Đối với mỗi kim loại ánh sáng kích thích phải có bước sóng λ ngắn hơn hay bằng giới hạn quang điện λ 0 của kim loại đó, mới gây ra được hiện tượng quang điện: λ ≤ λ 0. + Định luật quang điện thứ hai (định luật về cường độ dòng quang điện bảo hòa): Đối với mỗi ánh sáng thích hợp (có λ ≤ λ 0 ), cường độ dòng quang điện bảo hòa tỉ lệ thuận với cường độ chùm ánh sáng kích thích. + Định luật quang điện thứ ba (định luật về động năng cực đại của quang electron):Động năng ban đầu cực đại của quang electron không phụ thuộc vào cường độ của chùm sáng kích thích, mà chỉ phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng kích thích và bản chất kim loại. c. Thuyết lượng tử ánh sáng + Chùm ánh sáng là chùm các phôtôn (các lượng tử ánh sáng). Mỗi phôtôn có năng lượng xác định (năng lượng của 1 phô tôn ε = hf (J). Nếu trong chân không thì λ ε ch fh. . == f là tần số của sóng ánh sáng đơn sắc tương ứng. h=6,625.10 -34 J.s : hằng số Plank; c =3.10 8 m/s : vận tốc ánh sáng trong chân không. + Cường độ chùm sáng tỉ lệ với số phôtôn phát ra trong 1 giây. + Phân tử, nguyên tử, electron… phát xạ hay hấp thụ ánh sáng, nghĩa là chúng phát xạ hay hấp thụ phôtôn. + Các phôtôn bay dọc theo tia sáng với tốc độ c = 3.10 8 m/s trong chân không. + Năng lượng của mỗi phôtôn rất nhỏ. Một chùm sáng dù yếu cũng chứa rất nhiều phôtôn do rất nhiều nguyên tử, phân tử phát ra. Vì vậy ta nhìn thấy chùm sáng liên tục. + Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động. Không có phôtôn đứng yên. d. Giải thích các định luật quang điện + Công thức Anhxtanh về hiện tượng quang điện: hf = λ hc = A + 2 1 mv 2 max0. + Giải thích định luật thứ nhất: Để có hiện tượng quang điện thì năng lượng của phôtôn phải lớn hơn hoặc bằng công thoát: hf = λ hc ≥ A = 0 λ hc λ ≤ λ 0 ; e. Lưỡng tính sóng – hạt của ánh sáng +Sóng điện từ có bước sóng càng ngắn, phôtôn có năng lượng càng lớn thì tính chất hạt thể hiện càng rõ, như ở hiện tượng quang điện, ở khả năng đâm xuyên, khả năng phát quang…,còn tính chất sóng càng mờ nhạt. +Trái lại sóng điện từ có bước sóng càng dài, phôtôn ứng với nó có năng lượng càng nhỏ, thì tính chất sóng lại thể hiện rỏ hơn như ở hiện tượng giao thoa, nhiễu xạ, tán sắc, …, còn tính chất hạt thì mờ nhạt. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG. a. Chất quang dẫn Chất quang dẫn là những chất bán dẫn, dẫn điện kém khi không bị chiếu sáng và dẫn điện tốt khi bị chiếu ánh sáng thích hợp. b. Hiện tượng quang điện trong Hiện tượng ánh sáng giải phóng các electron liên kết để chúng trở thành các electron dẫn đồng thời tạo ra các lỗ trống cùng tham gia vào quá trình dẫn điện, gọi là hiện tượng quang điện trong. c. ứng dụng chế tạo quang điện trở, Pin quang điện III. So sánh hiện tượng quang điện ngoài và quang điện trong: So sánh Hiện tượng quang điện ngoài Hiện tượng quang dẫn Vật liệu Kim loại Chất bán dẫn Bước sóng as kích thích Nhỏ, năng lượng lớn (như tia tử ngoại) Vừa, năng lượng trung bình (as nhìn thấy ) HIỆN TƯỢNG QUANG–PHÁT QUANG. a. Sự phát quang + Có một số chất khi hấp thụ năng lượng dưới một dạng nào đó, thì có khả năng phát ra các bức xạ điện từ trong miền ánh sáng nhìn thấy. Các hiện tượng đó gọi là sự phát quang. Thầy Nguyễn Tú Trang 1 Bài giảng LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG + Mỗi chất phát quang có một quang phổ đặc trưng cho nó. b.Huỳnh quang và lân quang- So sánh hiện tượng huỳnh quang và lân quang: So sánh Hiện tượng huỳnh quang Hiện tượng lân quang Vật liệu phát quang Chất khí hoặc chất lỏng Chất rắn Thời gian phát quang Rất ngắn, tắt rất nhanh sau khi tắt as kích thích Kéo dài một khoảng thời gian sau khi tắt as kích thích (vài phần ngàn giây đến vài giờ, tùy chất) Đặc điểm – Ứng dụng As huỳnh quang luôn có bước sóng dài hơn as kích thích (năng lượng nhỏ hơn- tần số ngắn hơn) Biển báo giao thông, đèn ống MẪU NGUYÊN TỬ BO. – Nguyên tử hiđrô có các trạng thái dừng khác nhau E K, E L, E M ,. Khi đó electron chuyển động trên các quỹ đạo dừng K, L, M, – Khi electron chuyển từ mức năng lượng cao (E cao ) xuống mức năng lượng thấp hơn (E thấp ) thì nó phát ra một phôtôn có năng lượng xác định: hf = E cao – E thấp. -Mỗi phôtôn có tần số f ứng với một sóng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = f c, tức là một vạch quang phổ có một màu (hay một vị trí) nhất định. + Bán kính quỹ đạo dừng thứ n của electron trong nguyên tử hiđrô: r n = n 2 r 0 Với r 0 =5,3.10 -11 m là bán kính Bo (ở quỹ đạo K) Lưu ý: Bước sóng dài nhất ứng với sự dịch chuyển gần nhất Bước sóng ngắn nhất ứng với sự dịch chuyển xa nhất. Các dãy Quang phổ của nguyên tử hidrô – Dãy Laiman: Các vạch thuộc vùng tử ngoại – Dãy Banme: Gồm 4 vạch : đỏ )656,0( mH µ α, lam )486,0( mH µ β, chàm )434,0( mH µ γ, tím )410,0( mH µ δ và một phần ở vùng tử ngoại -Dãy Pasen : Các vạch thuộc vùng hồng ngoại Năng lượng của êlectron trong nguyên tử Hiđrô có biểu thức: +Năng lượng electron trong nguyên tử hiđrô: 0 2 2 13,6 ( ) n E E eV n n = = − Với n ∈ N * : lượng tử số. SƠ LƯỢC VỀ LAZE. Laze là một nguồn sáng phát ra một chùm sáng cường độ lớn dựa trên việc ứng dụng hiện tượng phát xạ cảm ứng. a. Đặc điểm của laze + Laze có tính đơn sắc rất cao. + Tia laze là chùm sáng kết hợp (các phôtôn trong chùm có cùng tần số và cùng pha). + Tia laze là chùm sáng song song (có tính định hướng cao). + Tia laze có cường độ lớn. Ví dụ: laze rubi (hồng ngọc) có cường độ tới 10 6 W/cm 2. b. Một số ứng dụng của laze + dao mổ trong phẩu thuật mắt, để chữa một số bệnh ngoài da (nhờ tác dụng nhiệt),. + truyền thông thông tin bằng cáp quang, vô tuyến định vị, điều khiển con tàu vũ trụ, + các đầu đọc đĩa CD, bút chỉ bảng, bản đồ, thí nghiệm quang học ở trường phổ thông, + đo đạc, ngắm đường thẳng + khoan, cắt, tôi, chính xác các vật liệu trong công nghiệp. B. CÁC CÔNG THỨC HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN +Năng lượng của phôtôn ánh sáng : ε = hf. Trong chân không: ε = λ hc. +Công thức Anhxtanh: hf = λ hc = A + 2 1 mv 2 max0 = 0 λ hc + W dmax ; Thầy Nguyễn Tú Trang 2 Bài giảng LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG +Giới hạn quang điện : λ 0 = A hc ; + Công thoát của e ra khỏi kim loại : 0. λ ch A = v 0Max là vận tốc ban đầu của electron quang điện khi thoát khỏi catốt f, λ là tần số, bước sóng của ánh sáng kích thích + Để dòng quang điện triệt tiêu thì U AK ≤ U h (U h < 0): 2 0 ax 2 M h mv eU = U h gọi là hiệu điện thế hãm Lưu ý: - Trong một số bài toán người ta lấy U h > 0 thì đó là độ lớn. – Nếu chiếu đồng thời nhiều bức xạ thì chỉ cần xét cho bức xạ có bước sóng nhỏ nhất (hoặc tần số lớn nhất) + Xét vật cô lập về điện, có điện thế cực đại V Max và khoảng cách cực đại d Max mà electron chuyển động trong điện trường cản có cường độ E được tính theo công thức: 2 ax 0 ax ax 1 2 M M M e V mv e Ed= = + Với U là hiệu điện thế giữa anot và catot, v A là vận tốc cực đại của electron khi đập vào anốt, v K = v 0Max là vận tốc ban đầu cực đại của electron khi rời catốt thì: 2 2 1 1 2 2 A K e U mv mv= – +Số hạt photôn đập vào: λ pt ptλ N = = ε hc +Công suất của nguồn sáng: ε λ nP = λ n là số photon phát ra trong mỗi giây. ε là lượng tử ánh sáng. +Cường độ dòng quang điện bão hòa: enI ebh = (Giả sử n= n e, với n là số electron đến được Anốt) e n là số quang electron bức ra khỏi catot mỗi giây = n số electron tới anot mỗi giây e là điện tích nguyên tố. +Hiệu điện thế hãm: 2 0 1 / / 2 h e eU m v = +Hiệu suất lượng tử: λ n n H e = Hay : bh I hc H = pλ e e n là số electron bức ra khỏi catot kim loại mỗi giây. λ n là số photon đập vào catot trong mỗi giây. MỘT SỐ CÔNG THỨC GIẢI NHANH Đặt thêm 3 hắng số 19 1,9875.10 α − = = h.c 1,242 β = = e α 5 6,6.10 γ = = 2. e m α 1. Cho A(J) tìm 0 λ ( m µ ) ta có : 0 A α λ = 2. Cho A(eV) tìm 0 λ ( m µ ) ta có : 0 A β λ = 3. Cho ε (J) tìm λ ( m µ ) : α λ ε = 4. Cho ε (eV) tìm λ ( m µ ) : β λ ε = 5. Cho 0, λ λ tìm động năng ban đầu W đ0 + 0 0 0 ( ). d W λ λ α λ λ − = (J) Thầy Nguyễn Tú Trang 3 Bài giảng LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG + 0 0 0 ( ). d W λ λ β λ λ − = (eV) 6. Cho 0, λ λ tìm U h : h U = 0 0 ( ). λ λ β λ λ − (V) 7. Cho 0, λ λ tìm vận tốc ban đầu của quang electron : 0 ax 0. m V λ λ γ λ λ − = TIA RƠN-GHEN (TIA X) – Bước sóng nhỏ nhất của tia Rơnghen: 2 1 2 Max Min hc hf mv λ = = => đ Min hc E l = – Động năng của electron khi đập vào đối catốt (đối âm cực) : 2 2 0 đ 2 2 mv mv E e U= = + U là hiệu điện thế giữa anốt và catốt; v là vận tốc electron khi đập vào đối catốt v 0 là vận tốc của electron khi rời catốt (thường v 0 = 0); m = 9,1.10 -31 kg là khối lượng electron – Công của lực điện : 2 1 2 e U mv= MẪU NGUYÊN TỬ BOR – Sơ đồ chuyển mức năng lượng của nguyên tử hidro tạo thành các dãy quang phổ. – Bước sóng bức xạ: + Công thức Bo: n m nm hc E E λ = − với E n > E m. + Công thức liên hệ : kmnknm λλλ 111 += hoặc f nm = f nk + f km. Trong đó: n > k > m – Công thức Ribet: ) n 1 m 1 .(R 1 22 nm −= λ. Trong đó: m < n và R = 1,097.10 7. Lưu ý: - Bước sóng nhỏ nhất: Nhảy xa nhất về ⇒ = = = =→∞= =→∞= =→∞= 3min 2min 1min : : : nn nn nn Pasen Banme Laiman λλ λλ λλ - Bước sóng lớn nhất : Nhảy gần nhất về ⇒ = = = =→= =→= =→= 34max 23max 12max : : : nn nn nn Pasen Banme Laiman λλ λλ λλ Thầy Nguyễn Tú Trang 4 Hα H β H γ H δ E 6 E 5 E 4 E 3 E 2 E 1 L a i m a n B a n m e P a s e n P O N M K L Vùng khả kiến và một phần vùng tử ngoại Vùng tử ngoại Vùng hồng ngoại Bước sóng dài nhất Bước sóng ngắn nhất E k E n E m λ nk λ nm λ km Bài giảng LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG - Số bức xạ tối đa tạo ra khi ở trạng thái kích thích n : 2 n CN = ( ) − = n n 1 2 (Tổ hợp chập 2 của n). - Động năng, vận tốc chuyển động e trên quỹ đạo: 2 0 22 2 2 2 2 .2 1 2 1 2 1 nr e K r e Kmv r mv r e KFF htđien ==⇒=⇒= ⇒ Thế năng: W = W đ + W t ⇒ W t. Trong đó : W= )( 6,13 2 eV n − CÁC DẠNG TOÁN PHƯƠNG PHÁP GIẢI TOÁN VỀ TIA X (TIA RƠNGHEN) Chủ đề 1. Tia X: Cho biết vận tốc v của eℓectron đập vào đối catot: tìm U AK ? Phương pháp: "Công của ℓực điện trường (thế năng của điện trường) chuyển thành động năng của eℓectron tới đối catot" AK 2 eUmv 2 1 = nên v = m eU2 AK ↔ U AK = e2 mv 2 Chủ đề 2. Tia X: Cho biết vận tốc v của eℓectron đập vào đối catot hoặc U AK : tìm tần số cực đại F max hay bước sóng λ min ? Phương pháp: "Động năng của eℓectron chuyển thành năng ℓượng của tia X và nhiệt năng để nung nóng Catôt" = 2 mv 2 1 h.ƒ + W t (*) 1. Cho v: tìm f max hay λ min ? (*) → 2 mv 2 1 ≥ h.ƒ hay ƒ max = h2 mv 2 (*) → 2 mv 2 1 ≥ λ hc hay λ min = 2 mv hc2 2. Cho U: tìm f max hay λ min ? Ta có: 2 mv 2 1 = eU, nên phương trình (*) viết lại: eU = h.f + W t (**) (**) → eU ≥ hf hay f max = h eU (**) → eU ≥ λ hc hay λ min = eU hc Chủ đề 3. Tính ℓưu ℓượng dòng nước ℓàm nguội đối catot của ống Rơnghen: Phương pháp: Phân biệt hai trường hợp 1. Khi biết động năng E đ của eℓectron (hay vận tốc v): Bỏ qua năng ℓượng của ℓượng tử so với nhiệt năng. Ta có: W t = nE đ = n. 2 mv 2 1 mà W t = Q = M C(t 2 − t 1 ) Suy ra khối ℓượng của dòng nước khi có n eℓectron đập vào đối catôt: M = )tt(C2 v.m.n 12 2 − Suy ra ℓưu ℓượng nước (tính theo khối ℓượng): μ = t M ; tính theo thể tích: L = D µ (D là khối ℓượng riêng của nước) 2. Khi biết công suất P hay hiệu điện thế U: Ta có: W = P.t = U.It ↔ W t = U.It mà W t = Q = M.C.∆t Suy ra ℓưu ℓượng nước (tính theo khối ℓượng): μ = t M ; tính theo thể tích: L = D µ (D là khối ℓượng riêng của nước) Thầy Nguyễn Tú Trang 5 Bài giảng LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG PHƯƠNG PHÁP GIẢI TOÁN VỀ HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN Chủ đề 1. Cho biết giới hạn quang điện (λ 0 ). Tìm công thoát A (theo đơn vị eV )? Phương pháp: Áp dụng công thức: λ 0 = A hc → A = 0 hc λ Với h =6,625.10 -34 Js; c = 3.10 8 m/s Đổi ra đơn vị eV: 1 eV = 1,6.10 -19 J → 1 J = eV 10.6,1 1 19− Chủ đề 2. Cho biết hiệu điện thế hãm U h. Tìm động năng ban đầu cực đại (E đmax ) hay vận tốc ban đầu cực đại (v 0max ), hay tìm công thoát A? Phương pháp: 1. Cho U h : tìm E đmax hay v 0max Để dòng quang điện triệt tiêu (I = 0) (hay không có eℓectron nào bức ra đập về Anốt ℓà: động năng ban đầu cực đại của quang eℓectron bằng công của ℓực điện trường cản: Ta có: E đmax = e.|U h | hay 2 max0 mv 2 1 = eU h Vậy v 0max = m |U|2 h 2. Cho U h và λ (kích thích): tìm công thoát A: Áp dụng phương trình Einstein: h 2 max0 UeAmv 2 1 A hc +=+= λ Vậy A = h Ue hc − λ Chủ đề 3. Cho biết v 0max của eℓectron quang điện và λ (kích thích): tìm giới hạn quang điện λ 0 ? Phương pháp: Áp dụng phương trình Einstein: 2 max0 0 mv 2 1hchc + λ = λ Vậy − λ =λ 2 max0 0 mv 2 1hc hc Chủ đề 4. Cho biết công thoát A (hay giới hạn quang điện λ 0 ) và λ (kích thích): Tìm v 0max ? Phương pháp: Áp dụng phương trình Einstein: 2 max0 mv 2 1 A hc += λ − λ =↔ A hc m 2 v max0 Hay 2 max0 0 mv 2 1hchc + λ = λ λ − λ =↔ 0 max0 11 m hc2 v Chủ đề 5. Cho biết U AK và v 0max. Tính vận tốc của eℓectron khi tới Anốt? Phương pháp: Áp dụng định lí về độ biến thiên động năng: AK 2 max0 2 A U.emv 2 1 mv 2 1 =− Vậy: 2 max0AKA vU m e2 v += Chủ đề 6. Cho biết v 0max và A. Tìm điều kiện của hiệu điện thế U AK để không có dòng quang điện (I = 0) hoặc không có một eℓectron nào tới Anốt? Phương pháp: * Bước 1: Tìm hiệu điện thế hãm U h (chủ đề 2): Ta được: U h = − λ A hc e 1 * Bước 2: điều kiện để I = 0 ℓà: U AK < 0 và |U AK | ≥ |U h | Thầy Nguyễn Tú Trang 6 Bài giảng LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG Vậy: U AK ≤ − λ A hc e 1 Chủ đề 7. Cho biết cường độ dòng quang điện bảo hoà (I bh ) và công suất của nguồn sáng. Tính hiệu suất ℓượng tử? Phương pháp: 1. Gọi n ℓà số eℓectron bứt ra khỏi K trong thời gian t: Ta có: I bh = t ne t q =. Vậy n = t. e I bh (1) 2. Gọi n’ ℓà số photon đập vào K trong thời gian t: Năng ℓượng của một photo (ℓượng tử): ε = hf = λ hc Năng ℓượng của n’ photon: E = n’.ε = n’.hf = n’. λ hc Công suất của nguồn sáng: P = t hc'.n t E λ =. Vậy n’ = t. hc Pλ (2) 3. Hiệu suất ℓượng tử: H = %100. K_vao_dap_photon_So K_khoi_ra_buc_xa_buc_So (3) Thay (1)& (2) vào (3) ta được: H = %100. hc.I eP bh λ Chủ đề 8. Chiếu một chùm sáng kích thích có bước sóng λ vào một quả cầu cô ℓập về điện. Xác định điện thế cực đại của quả cầu. Nối quả cầu với một điện trở R sau đó nối đất. Xác định cường độ dòng qua R. Phương pháp: 1. Chiếu một chùm sáng kích thích có bước sóng λ vào một quả cầu cô ℓập về điện. Xác định điện thế cực đại của quả cầu: Ban đầu điện thế của quả cầu cô ℓập: V = 0. Khi chiếu chùm sáng kích thích, eℓectron bức ra ℓàm quả cầu tích điện dương (+e) và điện thế V tăng. Nhưng điện thế V này ℓại cản trở chuyển động bứt ra của các eℓectron ℓàm cho v 0max giảm, nhưng V tiếp tục tăng. V ngừng tăng khi V = max ℓúc đó: động năng ban đầu cực đại của eℓectron quang điện bằng thế năng của ℓực điện trường. Ta có: max 2 max0 V.emv 2 1 = 2. Nối quả cầu với một điện trở R sau đó nối đất. Xác định cường độ dòng qua R: Cường độ dòng điện qua R: I = R U hay I = R V max (Vì: V đất = 0) Chủ đề 9. Cho λ kích thích, điện trường cản E c và bước sóng giới hạn λ 0 : tìm đoạn đường đi tối đa mà eℓectron đi được. Phương pháp: Áp dụng định ℓý về độ biến thiên động năng: s.E.eAmv 2 1 mv 2 1 c 2 max0 2 A −==− (1) Để s = max khi v B = 0 (1) → max 2 max0 s.E.emv 2 1 = (2) Áp dụng phương trình Einstein: 2 max0 0 mv 2 1hchc + λ = λ Thay vào (2) ta được: λ − λ = 0 max 11 eE hc s Chủ đề 10. Cho λ kích thích, bước sóng giới hạn λ 0 và U AK : Tìm bán kính ℓớn nhất của vòng tròn trên mặt Anốt mà các eℓectron từ Katốt đập vào? Phương pháp: Chọn hệ trục tọa độ Oxy như hình vẽ. Áp dụng định ℓuật II Newtơn: amE.eF =−= Hay: m E.e a −= (*) Chiếu (*) ℓên Ox: a x = 0, do đó trên Ox eℓectron chuyển động thẳng đều, với phương trình: Thầy Nguyễn Tú Trang 7 Bài giảng LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG x = vt → t = v x (1) Chiếu (*) ℓên Oy: d.m eU m eE a y ==, do đó trên Oy eℓectron chuyển động thẳng nhanh dần đều, với phương trình: y = 22 y t md eU 2 1 ta 2 1 = (2) Thay (2) vào (1) ta được phương trình: y = 2 2 v x md eU 2 1 (**) có dạng: y = Ax 2 Vậy: quỹ đạo của eℓectron trong điện trường ℓà một Paraboℓic. Eℓectron quang điện bay ra theo mọi hướng. Eℓectron đập vào Anốt với bán kính qũy đạo ℓớn nhất khi vận tốc của eℓectron bứt ra khỏi Katốt ℓà cực đại, có phương trùng với phương của Katốt. Vậy: v = v 0max ↔ r = r max, y = d, thay vào phương trình (**): → d = 2 maxo 2 max v r md eU 2 1 hay r max = eU m2 v.d max0 Chủ đề 11. Cho λ kích thích, bước sóng giới hạn λ 0, eℓectron quang điện bay ra theo phương vuông góc với điện trường ( E ). Khảo sát chuyển động của eℓectron? Phương pháp: Chọn hệ trục tọa độ Oxy như hình vẽ. Áp dụng định ℓuật II Newtơn: amE.eF =−= Hay: m E.e a −= (*) Chiếu (*) ℓên Ox: a x = 0, do đó trên Ox eℓectron chuyển động thẳng đều, với phương trình: x = v 0max t → t = max0 v x (1) Chiếu (*) ℓên Oy: d.m eU m eE a y ==, do đó trên Oy eℓectron chuyển động thẳng nhanh dần đều, với phương trình: y = 22 y t md eU 2 1 ta 2 1 = (2) Thay (2) vào (1) ta được phương trình: y = 2 max0 2 v x md eU 2 1 (**) có dạng: y = Ax 2 Vậy: quỹ đạo của eℓectron trong điện trường ℓà một Paraboℓ. Chú ý: tanα = =x dx dy Chủ đề 12. Cho λ kích thích, bước sóng giới hạn λ 0, eℓectron quang điện bay ra theo phương vuông góc với cảm ứng từ của từ trường đều ( B ). Khảo sát chuyển động của eℓectron? Phương pháp: * Eℓectron chuyển động trong từ trường chịu tác dụng của ℓực ℓorentz. L f Vì vf L ⊥ nên L f đóng vai trò như lực hướng tâm. Ta có: R v me.v.Bff 2 htL =↔= hay e.B v.m R = Khi v = v 0max thì R = R max do đó: e.B v.m R maxo max = Thầy Nguyễn Tú Trang 8 + Phương: )B,v(mp ⊥ + Chiều: Tuân theo quy tắc bàn tay trái + Độ lớn: f L = B.v.e Bài giảng LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG MẪU NGUYÊN TỬ HIĐRÔ THEO BO Chú ý: Năng ℓượng trạng thái dừng thứ n: E n = 2 n eV6,13 − với n ∈ N Chủ đề 1. Xác định vận tốc và tần số f của eℓectron ở trạng thái dừng thứ n của nguyên tử Hiđrô? Phương pháp: Vì chuyển động của eℓectron ở trạng thái dừng thứ n ℓà qũy đạo tròn, Ta có: ↔= htc ff ƒ c = ƒ ht hay n 2 n 2 n 2 r v m r e k = Hay: v n = n mr k e, ta có r n = n 2 r 0 Vậy: v n = 0 mr k n e với r 0 = 5,3.10 -11 m Tần số: ƒ = n n r2 v 2 π = π ω Chủ đề 2. Xác định bước sóng của photon do nguyên tử Hiđrô phát ra khi nguyên tử ở trạng thái dừng có mức năng ℓượng E m sang E n (< E m )? Phương pháp: Theo tiên đề Bo: ε = h.ƒ = mn hc λ = E m - E n Chủ đề 3. Tìm bước sóng của các vạch quang phổ khi biết các bước sóng của các vạch ℓân cận? Phương pháp: Ta có: mn hc λ = E m - E n = E m - E p + E p - E n = mp hc λ - pn hc λ Vậy pnmpmn 111 λ + λ = λ Chủ đề 4. Xác định bước sóng cực đại (λ max ) và cực tiểu (λ min ) của các dãy Lyman, Banme, Pasen? Phương pháp: Từ (*) ta thấy: λ = max ↔ E m − E n = min hay λ = min ↔ E m − E n = max Vậy: + Dãy Lyman: λ Lmin = λ∞ 1 ; λ Lmax = λ 21 + Dãy Banme: λ Bmin = λ∞ 2 ; λ Bmax = λ 32 + Dãy Pasen: λ P min = λ∞ 3 ; λ P max = λ 43 Chủ đề 5. Xác định qũy đạo dừng mới của eℓectron khi nguyên tử nhận năng ℓượng kích thích ε = hf? Phương pháp: Theo tiên đề Bo: hƒ = E m − E n → E m = h ƒ + E n → m Chủ đề 6. Tìm năng ℓượng để bức eℓectron ra khỏi nguyên tử khi nó đang ở qũy đạo K (ứng với năng ℓượng E 1 )? Phương pháp: Tìm năng ℓượng để bức eℓectron ra khỏi nguyên tử khi nó đang ở qũy đạo K tức ℓà năng ℓượng iôn hoá: Năng ℓượng để đưa eℓecctron từ trạng thái dừng có mức năng ℓượng E 1 ra vô cùng Ta có: W = E ∞ − E 1, ta có: E ∞ = 0; E 1 = −13, 6(eV ) Do đó: Năng ℓượng iôn hóa nguyên tử Hiđrô ℓà: W = 13, 6(eV ) Chú ý: Khi biết bước sóng ngắn nhất và dài nhất trong một dãi nào đó: W = E ∞ − E 1 = E ∞ + E p - E p − E 1 = λ + λ ∞ 1pp 11 hc Thầy Nguyễn Tú Trang 9 Bài giảng LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN Cho 34 8 -19 h 6,625.10 Js, c=3.10 m/ s, 1eV=1,6.10 J − =. Câu 1 : Giới hạn quang điện của natri là 0,5 m µ. Công thoát của kẽm lớn hơn của natri 1,4 lần. Giới hạn quang điện của kẽm : A. 0,7 m µ B. 0,36 m µ C. 0,9 m µ D. 0,36 .10 -6 m µ Câu 2 : Một kim loại làm catốt của tế bào quang điện có công thoát là A = 3,5eV. Chiếu vào catôt bức xạ có bước sóng nào sau đây thì gây ra hiện tượng quang điện. A. λ = 3,35 m µ B. λ = 0,355.10 - 7 m C. λ = 35,5 m µ D. λ = 0,355 m µ Câu 3 : Kim loại làm catốt của tế bào quang điện có công thoát A= 3,45eV. Khi chiếu vào 4 bức xạ điện từ có λ 1 = 0,25 µm, λ 2 = 0,4 µm, λ 3 = 0,56 µm, λ 4 = 0,2 µm thì bức xạ nào xảy ra hiện tượng quang điện A. λ 3, λ 2 B. λ 1, λ 4 C. λ 1, λ 2, λ 4 D. cả 4 bức xạ trên Câu 4. Giới hạn quang điện của kim loại là λ 0. Chiếu vào catôt của tế bào quang điện lần lượt hai bức xạ có bước sóng λ 1 = 2 0 λ và λ 2 = 3 0 λ. Gọi U 1 và U 2 là điện áp hãm tương ứng để triệt tiêu dòng quang điện thì A. U 1 = 1,5U 2. B. U 2 = 1,5U 1. C. U 1 = 0,5U 2. D. U 1 = 2U 2. Câu 5. Công thoát electron của một kim loại là A 0, giới hạn quang điện là λ 0. Khi chiếu vào bề mặt kim loại đó chùm bức xạ có bước sóng λ = 0 3 λ thì động năng ban đầu cực đại của electron quang điện bằng: A. 2A 0. B. A 0. C. 3A 0. D. A 0 /3 Câu 6. Biết bước sóng của ánh sáng kích thích bằng một nửa giới hạn quang điện 2 0 λ λ = và công thoát điện tử khỏi catốt là 0 A thì động năng ban đầu cực đại của quang điện tử phải bằng : A. 0 A B. 0 2 1 A C. 0 4 1 A D. 0 3 1 A Câu 7. Chiếu lần lượt 2 bức xạ có bước sóng mm µλµλ 5,0;25,0 21 == vào catốt của một tế bào quang điện thì vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện là 1 v và 12 2 1 vv =. Bước sóng giới hạn quang điện là: A. m µ 75,0 B. m µ 6,0 C. m µ 375,0 D. m µ 72,0 Câu 8: Khi truyền trong chân không, ánh sáng đỏ có bước sóng λ 1 = 720 nm, ánh sáng tím có bước sóng λ 2 = 400 nm. Cho hai ánh sáng này truyền trong một môi trường trong suốt thì chiết suất tuyệt đối của môi trường đó đối với hai ánh sáng này lần lượt là n 1 = 1,33 và n 2 = 1,34. Khi truyền trong môi trường trong suốt trên, tỉ số năng lượng của phôtôn có bước sóng λ 1 so với năng lượng của phôtôn có bước sóng λ 2 bằng A. 9 5. B. 134 133. C. 133 134. D. 5 9. Câu 9. Công thoát êlectrôn (êlectron) ra khỏi một kim loại là A = 1,88 eV. Giới hạn quang điện của kim loại đó là A. 0,66. 10 -19 µ m. B. 0,33 µ m. C. 0,22 µ m. D. 0,66 µ m. Câu 10. Công thoát êlectron của một kim loại là A = 1,88 eV. Giới hạn quang điện của kim loại này có giá trị là A. 550 nm B. 220 nm C. 1057 nm D. 661 nm Câu 11. Công thoát êlectron của một kim loại là 7,64.10 -19 J. Chiếu lần lượt vào bề mặt tấm kim loại này các bức xạ có bước sóng là λ 1 = 0,18 µm, λ 2 = 0,21 µm và λ 3 = 0,35 µm. Bức xạ nào gây được hiện tượng quang điện đối với kim loại đó? A. Hai bức xạ (λ 1 và λ 2 ). B. Không có bức xạ nào trong ba bức xạ trên. C. Cả ba bức xạ (λ 1, λ 2 và λ 3 ). D. Chỉ có bức xạ λ 1. Câu 12. Một kim loại có công thoát êlectron là 7,2.10 -19 J. Chiếu lần lượt vào kim loại này các bức xạ có bước sóng λ 1 = 0,18 µm; λ 2 = 0,21 µm, λ 3 = 0,32 µm và λ 4 = 0,35 µm. Những bức xạ có thể gây ra hiện tượng quang điện ở kim loại này có bước sóng là A. λ 1, λ 2 và λ 3. B. λ 1 và λ 2. C. λ 3 và λ 4. D. λ 2, λ 3 và λ 4. Câu 13. Một kim loại có công thoát của electron ra khỏi kim loại đó là 2,2eV. Chiếu vào bề mặt tấm kim loại đó các bức xạ có bước sóng λ 1 =0,662µm, λ 2 =0,577µm, λ 3 =0,546µm, và λ 4 =0,491µm. Các bức xạ có thể gây được hiện tượng quang điện đối với kim loại này là A. chỉ bức xạ λ 4. B. λ 2, λ 3 và λ 4. C.λ 3 và λ 4. D. cả 4 bức xạ trên. Câu 14. Biết công thoát êlectron của các kim loại: bạc, canxi, kali, và đồng lần lượt là: 4,78 eV ; 2,89 eV; 2,26eV; và 4,14 eV. Chiếu ánh sáng có bước sóng 0,33 m µ vào bề mặt các kim loại trên. Hiện tượng quang điện xảy ra với các kim loại nào sau đây? Thầy Nguyễn Tú Trang 10 [...]... thích là ánh sáng màu lam thì ánh sáng huỳnh quang không thể là ánh sáng nào dưới đây ? A Ánh sáng đỏ B Ánh sáng lục C Ánh sáng lam D Ánh sáng chàm Câu 95 Một chất có khả năng phát quang ánh sáng màu đỏ và ánh sáng màu lục Nếu dùng tia tử ngoại để kích thích sự phát quang của chất đó thì ánh sáng phát quang có thể có màu nào ? A Màu đỏ B Màu vàng C Màu lục D Màu lam Câu 96 Sự phát sáng của nguồn sáng. .. Tú Trang 16 Bài giảng LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG Câu 24 Khi chiếu vào kim loại một chùm ánh sáng mà không thấy các e- thoát ra vì A chùm ánh sáng có cường độ quá nhỏ B công thoát e nhỏ hơn năng lượng phôtôn C bước sóng ánh sáng lớn hơn giới hạn quang điện D kim loại hấp thụ quá ít ánh sáng đó Bài tập : Câu 25 Chùm tia Rơghen phát ra từ ống Rơn-ghen, người ta thấy có những tia có tần số lớn nhất và 19 bằng... 6,625.10-34 J.s; c = 3.108 m/s và e = 1,6.10-19 C Khi êlectron chuyển từ quỹ đạo dừng M về quỹ đạo dừng K, thì nguyên tử hiđrô có thể phát ra bức xạ có bước sóng A 102,7 µm B 102,7 mm C 102,7 nm D 102,7 pm Câu 29: Khi chiếu vào một chất lỏng ánh sáng chàm thì ánh sáng huỳnh quang phát ra không thể là A ánh sáng tím B ánh sáng vàng C ánh sáng đỏ D ánh sáng lục Câu 30: Một nguồn phát ra ánh sáng có bước sóng 662,5... quang C hóa - phát quang D tán sắc ánh sáng Câu 46 Theo thuyết lượng tử ánh sáng, phát biểu nào dưới đây là sai? A Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn B Năng lượng của các phôtôn ánh sáng là như nhau, không phụ thuộc tần số của ánh sáng C Trong chân không, các phôtôn bay dọc theo tia sáng với tốc độ c = 3.108 m/s D Phân tử, nguyên tử phát xạ hay hấp thụ ánh sáng, cũng có nghĩa là chúng phát... A Năng lượng phôtôn càng nhỏ khi cường độ chùm ánh sáng càng nhỏ B Phôtôn có thể chuyển động hay đứng yên tùy thuộc vào nguồn sáng chuyển động hay đứng yên Thầy Nguyễn Tú Trang 25 Bài giảng LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG C Năng lượng của phôtôn càng lớn khi tần số của ánh sáng ứng với phôtôn đó càng nhỏ D Ánh sáng được tạo bởi các hạt gọi là phôtôn Câu 34: Nguyên tử hiđtô ở trạng thái cơ bản có mức năng lượng bằng... nhìn thấy ánh sáng lục phát ra từ đầu các cọc tiêu trên đường núi khi có ánh sáng đèn ô-tô chiếu vào C Ta nhìn thấy ánh sáng của một ngọn đèn đường D Ta nhìn thấy ánh sáng đỏ của một tấm kính đỏ Câu 93 Ánh sáng phát quang của một chất có bước sóng 0,5µm Hỏi nếu chiếu vào chất đó ánh sáng có bước sóng nào dưới đây thì nó sẽ không phát quang ? A 0,3µm B 0,4µm C 0,5µm D 0,6µm Câu 94 Nếu ánh sáng kích... chiếu vào kim loại đó bức xạ nằm trong vùng A ánh sáng màu tím B ánh sáng màu lam C hồng ngoại D tử ngoại Câu 19 Nếu quan niệm ánh sáng chỉ có tính chất sóng thì không thể giải thích được hiện tượng nào dưới đây ? A Khúc xạ ánh sáng B Giao thoa ánh sáng C Quang điện D Phản xạ ánh sáng Câu 20 Lần lượt chiếu hai bức xạ có bước sóng λ1 = 0,75 µm và λ2 = 0,25 µm vào một tấm kẽm có giới hạn quang điện λ0... nếu một đám hơi có khả năng phát ra hai ánh sáng đơn sắc có bước sóng tương ứng λ1 và λ2 (với λ < λ2 ) thì nó cũng có khả năng hấp thụ A mọi ánh sáng đơn sắc có bước sóng nhỏ hơn λ1 B mọi ánh sáng đơn sắc có bước sóng trong khoảng từ λ1 đến λ2 C hai ánh sáng đơn sắc đó D mọi ánh sáng đơn sắc có bước sóng lớn hơn λ2 Thầy Nguyễn Tú Trang 23 Bài giảng LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG Câu 7: Cho: 1eV = 1,6.10-19 J; h.. .Bài giảng LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG A Kali và canxi B Kali và đồng C Canxi và bạc D Bạc và đồng Câu 15 Một nguồn phát ra ánh sáng có bước sóng 662,5 nm với công suất phát sáng là 1,5.10 -4 W Số phôtôn được nguồn phát ra trong 1 s là A 5.1014 B 6.1014 C 4.1014 D 3.1014 λ Câu 116 Một kim loại có giới hạn quang điện là λ0 Chiếu bức xạ có bước sóng bằng 0 vào kim loại này Cho 3 rằng năng lượng mà êlectron... khi tắt ánh sáng kích thích C có bước sóng nhỏ hơn bước sóng ánh sáng kích thích D do các tinh thể phát ra, sau khi được kích thích bằng ánh sáng thích hợp Câu 87 Chọn câu đúng Ánh sáng lân quang là : A được phát ra bởi chất rắn, chất lỏng lẫn chất khí B hầu như tắt ngay sau khi tắt ánh sáng kích thích C có thể tồn tại rất lâu sau khi tắt ánh sáng kích thích D có bước sóng nhỏ hơn bước sóng ánh sáng kích. thái chuyển động. Không có phôtôn đứng yên. d. Giải thích các định luật quang điện + Công thức Anhxtanh về hiện tượng quang điện: hf = λ hc = A + 2 1 mv 2 max0. + Giải thích định luật thứ nhất:. QUANG ĐIỆN +Năng lượng của phôtôn ánh sáng : ε = hf. Trong chân không: ε = λ hc. +Công thức Anhxtanh: hf = λ hc = A + 2 1 mv 2 max0 = 0 λ hc + W dmax ; Thầy Nguyễn Tú Trang 2 Bài giảng. vào catôt. D. điện trường giữa anôt cà catôt. Câu 15. Chọn câu đúng. Theo thuyết phôtôn của Anh- xtanh, thì năng lượng : A. của mọi phôtôn đều bằng nhau. B. của một phôtôn bằng một lượng tử năng
Source: https://sangtaotrongtamtay.vn
Category: Khoa học