bài tập chương lượng tử ánh sáng

Chia sẻ: Le Trong Toai Toai | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

543
lượt xem 101
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

BÀI TẬP CHƯƠNG LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG ∗ Dạng 1: Tính các đại lượng cơ bản (công thoát A, v0max, P, ibh, Uh, H…) I. Tóm tắt công thức: c λ Với hằng số Plăng h =6,625.10-34J.s, vận tốc ánh sáng c = 3.108

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: bài tập chương lượng tử ánh sáng

BÀI TẬP CHƯƠNG LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG ∗ Dạng 1: Tính các đại lượng cơ bản (công thoát A, v0max, P, ibh, Uh, H…) I. Tóm tắt công thức: c 1. Lượng tử ánh sáng có năng lượng: ε = hf = h λ Với hằng số Plăng h =6,625.10-34J.s, vận tốc ánh sáng c = 3.108 m/s c 1 2 2. Phương trình Anhxtanh: ε = hf = h = A + W0đmax = A + m v 0max λ 2 A: công thoát phụ thuộc vào bản chất của kim loại 1 2 W0đmax = m v 0max là động năng ban đầu cực đại của quang electron. 2 c 3. Giới hạn quang điện: λ0 = h A → điều kiện để xẩy ra hiện tượng quang điện là λ ≤ λ0 c 4. Công suất bức xạ của nguồn sáng: P = Nε = N.h λ Với N: là số photon phát ra trong 1 giây từ một đơn vị của diện tích của nguồn sáng. 5. Cường độ dòng quang điện bảo hòa: ibh = n.e Với n là số quang electron bật ra sau một giây. n 6. Hiệu suất lượng tử: H = 100% N 1 2 7. Điều kiện để dòng quang điện triệt tiêu: e.Uh = m v 0max 2 → e.Uh = ε - A = hf – A Chú ý: + 1 eV = 1,6.10-19 J + Uh = - UAK II. Bài tập áp dụng: 1. Tính năng lượng của các photon ứng với các ánh sáng có bước sóng 0,76 µm và 400 nm. 2. Giới hạn quang điện của Vonfam là 0,275 µm. a. Hỏi khi chiếu ánh sáng trắng vào vonfam thì có hiện tượng quang điện xẩy ra không? Giải thích? b. Tính động năng ban đầu cực đại của electron quang điện khi bức xạ chiếu vào có bước sóng 0,18 µm ? c. Tính vận tốc ban đầu cực đại của các electron quang điện ? 3. Biết công thoát của electron ra khỏi bề mặt của nhôm và kali lần lượt là 3,45 eV và 2,25 eV. Chiếu chùm sáng có tần số 7.108 MHz lần lượt vào hai bản kim loại nhôm và kali. a. Hiện tượng quang điện xẩy ra với bảng kim loại nào? b. Tính vận tốc ban đầu cực đại của quang electron nếu có hiện tượng quang điện? 4. Chiếu bức xạ λ = 0,2 µm vào một tấm kim loại. Các electron bắn ra có động năng cực đại bằng 2,5 eV. Hỏi khi chiếu vào tấm kim loại đó lần lượt 2 bức xạ λ1 = 0,6 µm và λ2 = 0,3 µm thì có hiện tượng quang điện xẩy ra với bức xạ nào? Nếu có, hãy tính vận tốc ban đầu cực đại của các electron quang điện đó. 5. Cho biết giới hạn quang điện của Xesi là 6600 A0. a. Tính công thoát của electron ra khỏi bề mặt Xesi. b. Một tế bào quang điện có catot làm bằng xesi, chiếu ánh sáng có bước sóng λ =0,5 µm vào catot. Tính hiệu điện thế giữa anot và catot để cường độ dòng quang điện bằng không. 1
6. Cho biết công thoát của đồng là 4,47 eV. Chiếu bức xạ λ = 0,14 µm vào một quả cầu bằng đồng đặt xa các vật khác thì quả cầu tích điện đến điện thế cực đại là bao nhiêu? 7. Chiếu một bức xạ điện từ có bước sóng λ = 0,405 µm vào bề mặt catot của một tế bào quang điện tạo ra một dòng điện có cường độ bão hòa. Người ta có thể làm triệt tiêu dòng quang điện này bằng một hiệu điện thế hãm Uh = 1,26 V. a. Tìm vận tốc ban đầu cực đại của quang electron. b. Tìm công thoát của electron thoát ra khỏi bề mặt kim loại dùng làm catot. c. Cho biết cường độ bão hòa là 5 mA, tính số electron quang điện thoát ra trong 1 s. d. Cho công suất chiếu sáng lên catot là 1,5 W. Tính hiệu suất lượng tử của tế bào quang điện. 8. Một tế bào quang điện có catot làm bằng kim loại có giới hạn quang điện λ0 = 0,578 µm. a. Tính công thoát của electron ra khỏi kim loại trên. b. Chiếu vào tế bào quang điện ánh sáng có bước sóng λ = λ0, tính vận tốc của electron quang điện khi đến anot biết rằng hiệu điện thế giữa anot và catot bằng 45 V. 9. Khi chiếu vào catot của một tế bào quang điện một bức xạ điện từ có bước sóng λ = 0,1084 µm và khi hiệu điện thế giữa anot và catot là UAK= - 2V thì cường độ dòng quang điện bằng 0. a. Xác định giới hạn của kim loại dùng làm catot. b. Nếu chiếu vào catot của tế bào quang điện một bức xạ có bước sóng λ’ = λ/2 mà vẫn duy trì hiệu điện thế giữa anot và catot là UAK= - 2V thì động năng cực đại của các electron khi bay sang đến anot là bao nhiêu? 10. Khi chiếu bức xạ có bước sóng 0,405 µm vào bề mặt của tế bào quang điện ta có dòng quang điện bảo hòa có cường độ ibh ta có thể làm triệt tiêu dòng này với hiệu điện thế hãm Uh = 1,26V. a. Tìm vận tốc ban đầu cực đại của các electron quang điện. b. Tìm công thoát của electron đối với kim loại làm catot. c. Giả sử hiệu suất lượng tử là 100% thì đo được ibh = 49 mA. Tính số photon đập vào catot mỗi giây và công suất bức xạ của nguồn. 11. Một đèn phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,40 µm được dùng để chiếu vào tế bào quang điện công thoát A = 2,26 eV. a. Tính giới hạn quang điện. b. Tính vận tốc cực đại của quang electron bật ra. c. Bề mặt của catot nhận được công suất P = 3mW, cường độ dòng quang điện bảo hòa là 6,43.10- A. Tính hiệu suất lượng tử và hiệu điện thế hãm. 6 ∗ Dạng 2: Sự tích điện của quả cầu khi được chiếu sáng (điện thế cực đại Vmax) I. Tóm tắt công thức: Khi các photon bức quang electron ra khỏi quả cầu thì:  + quả cầu tích điện dương tăng dần làm xuất hiện điện trường E cản trở chuyển động của quang electron.  + Điện tích của quả cầu tiếp tục tăng → điện trường E tiếp tục tăng đến một lúc nào đó điện trường đủ lớn buộc electron quay trở lại quả cầu → quả cầu tích điện thế cực đại Vmax. 1 2   max = m v 0max = W0đmax eV 2 c c 1 c h -A 2 Mà h = A + W0đmax = A + m v 0max ⇒ h = A +   max ⇒ Vmax = λ eV λ λ 2 e II. Bài tập áp dụng: 1. Người ta chiếu bức xạ λ = 0,14 µm vào quả cầu bằng đồng đặt cô lặp với các vật khác thì quả cầu sẽ tích được điện thế cực đại là bao nhiêu nếu biết công thoát đối với đồng là 4,47 eV. 2. Catot của một tế bào quang điện làm bằng kim loại có công thoát A = 7,23.10-19J. a. Tìm giới hạn quang điện của kim loại đó. 2
b. Một tấm kim loại cô lặp đó được chiếu bằng hai bức xạ đồng thời có tần số và bước sóng lần lượt là f1=1,5.1015Hz và 0,18 µm. Tìm điện thế cực đại trên tấm kim loại đó. c. Khi chiếu bức xạ có tần số f1 trên vào tế bào quang điện nói trên để không có 1 electron nào bay về anot thì hiệu điện thế giữa anot và catot phải như thế nào?  ∗ Dạng 3: Điện tích chuyển động trong từ trường B I. Tóm tắt công thức:  - Lực Lorentz: xuất hiện khi hạt mang điện q chuyển động với vận tốc v trong từ trường B . f = qvBsinα   f ⊥ v, α = (B ,v) v2 - Lực Lorentz đóng vai trò là lực hướng tâm: m =   e v.B R - Nếu electron có v0max thì R = Rmax II. Bài tập áp dụng: 1. Chiếu một chùm bức xạ có bước sóng λ = 0,56 µm vào catot của tế bào quang điện. a. Biết rằng cường độ dòng quang điện bảo hòa là 2mA, tính xem trong m ỗi giây có bao nhiêu electron quang điện được giải thoát. b. Dùng màn chắn tách một chùm tia hẹp các quang electron, rồi hướng chúng vào vùng có từ trường  đều B = 7,46.10-5T, sao cho B vuông góc với phương ban đầu của vận tốc của quang electron. Ta thấy quỹ đạo của các quang eletron trong từ trường đều là các đường tròn mà bán kính cực đại là 2,5 cm. - Chứng tỏ quang eletron chuyển động tròn đều và chỉ rõ chiều chuyển động của chúng. - Tìm vận tốc ban đầu cực đại của các quang electron. - Tính giới hạn quang điện. 2. Công thoát của một tế bào quang điện được phủ một lớp Cs có công thoát 1,9 eV. Catot đ ược chi ếu sáng bởi ánh sáng có bước sóng λ = 0,56 µm. a. Xác định giới hạn quang điện của Cs. b. Dùng màn chắn tách một chùm hẹp các electron quang đi ện rồi hướng chúng vào vùng có t ừ  trường đều B =6,1.10-5 T, B ⊥ v . Hãy xác định bán kính cực đại quỹ đạo của electron.  ∗ Dạng 4: Quang electron chuyển động trong điện trường E I. Tóm tắt công thức:   - Lực điện từ: F = q. E U - Điện trường đều: E = d 1. Tính khoảng cách x tối đa mà electron rời xa được bản cực khi chuyển động trong điện trường: - Công của lực điện trường: A = - Fx = - eEx 1 1 1 1 Mà A = mv2 - mv02 → eEx = mv02 - mv2 2 2 2 2 2. Tính bán kính lớn nhất của vùng trên bề mặt anot mà các electron tới đập vào: F eE - Khi các quang electron bật ra khỏi catot chịu lực điện trường thì thu gia tốc a = = mm - Xét trục tọa độ xOy: R max + x = v0maxt = Rmax → t = v 0max 2 eE R max eE 2 t = d ( với d là khoảng cách giữa hai bản cực) ⇒ d = +y= .2 m v 0max m 3
II. Bài tập áp dụng: 1. Một điện cực phẳng bằng nhôm được rọi bức sạ tử ngoại có bước sóng λ= 83 nm. Eletron quang điện có thể rời xa điện cực một đoạn tối đa là bao nhiêu nếu điện trường đều cản lại chuyển động của electron có độ lớn E = 7,5V/cm. Giới hạn quang điện của kim loại là λ0 = 332 nm. 2. Khi rọi vào catôt phẳng của một tế bào quang điện bức xạ có bước sóng λ = 0,33 µm thì có thể làm dòng quang điện triệt tiêu nếu UAK ≤ -0,3125 V. a. Xác định giới hạn quang điện. b. Anot của tế bào quang điện có dạng bảng phẳng song song v ới catôt đ ặt đ ối di ện và cách catot d = 1 cm. Khi rọi chùm bức xạ rất hẹp vào tâm của catot và đặt hi ệu đi ện th ế U AK = 4,55 V giữa anot và catot thì bán kính lớn nhất của vùng trên bề mặt anot mà các electron tới đập vào là bao nhiêu? ∗ Dạng 5: Bài tập về tia X I. Tóm tắt công thức: - Cường độ dòng qua ống I = ne (với n là số eletcron phát ra sau 1 giây ) - Năng lượng photon của tia X có năng lượng εmax tức λmin là photon hấp thụ trọn vẹn động năng hc 1 1 của electron: εmax=h.fmax = λ = mv2 (1) (với mv2 là động năng của electron đối với catot ) 2 2 min 1 1 2 - Công của lực điện trường: A = mv2 - m v 0 và A = eUAK 2 2 1 1 2 ⇒ eUAK = mv2 - m v 0 2 2 1 1 2 → Nếu bỏ qua m v 0 thì: eUAK = mv2 (2) 2 2 ⇒ Từ (1), (2) ta được: eUAK = εmax - Công thức nhiệt lượng: Q = cm(t2 – t1) với c là nhiệt dung riêng. II. Bài tập áp dụng: 1. Biết hiệu điện thế giữa anot và catot của ống R ơnghen là U = 12 KV. Hãy tìm bước sóng nhỏ nhất của tia X do ống phát. 2. Trong một ống tia Rơnghen cường độ dòng đi ện qua ống là 0,8 µA, hiệu điện thế giữa anot và catot là 1,2 KV. a. Tìm số electron đập vào catot trong 1 giây. Vận tốc của electron đó là bao nhiêu? b. Tìm bước sóng nhỏ nhất của tia X mà ống đó có thể phát ra. c. Đối catot là một bản platin có S = 1 cm2 dày 2 mm. Giả sử toàn bộ động năng của electron đập vào đối catot dùng để đốt nóng bản platin. Hỏi sau bao lâu nhiệt độ bản tăng thêm 1000 0C, biết khối lượng riêng của Platin là D = 21.103 Kg/m3 và nhiệt dung riêng là c = 0,12 KJ/Kg.độ. 3. Một ống Rơnghen phát ra chùm tia có bước sóng ngắn nhất là 5.10-11m. a. Tính hiệu điện thế giữa hai cực của ống và động năng c ực đ ại các electron t ới đ ập vào đ ối catot. Tính số electron đập vào đối catot sau m ỗi giây cho bi ết c ường đ ộ dòng đi ện qua ống là 0,01A. b. Người ta làm nguội đối catot bởi một dòng nước lạnh mà nhi ệt đ ộ lúc ra kh ỏi ống l ớn h ơn nhiệt độ lúc vào là 400C. Tính khối lượng nước chảy qua đối catot sau mỗi phút. Biết nhiệt dung riêng của nước 4,186 KJ/Kg.độ. ∗ Dạng 6: Mẫu nguyên tử Bo và quang phổ nguyên tử Hydro I. Tóm tắt công thức: 4
1. Tiên đề Bo - Quang phổ nguyên tử Hiđrô Em nhận phôtôn phát phôtôn hc hfmn hfmn * Tiên đề Bo: ε = h.fmn= Em – En = λ ( với m > n ) En mn * Bán kính quỹ đạo dừng thứ n của electron trong nguyên tử Em > En hiđrô: Với r0 =5,3.10-11m là bán kính Bo (ở quỹ đạo K) rn = n2r0 * Năng lượng electron trong nguyên tử hiđrô: n=6 P O n=5 13, 6 n=4 N (eV ) Với n ∈ N*. En = - 2 n n=3 M Pasen * Sơ đồ mức năng lượng: L n=2 Hδ Hγ Hβ Hα - Dãy Laiman: Nằm trong vùng tử ngoại Banme Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo K n=1 K hc Laiman En – E1 = λ với n > 1 n1 Lưu ý: Vạch dài nhất λLK khi e chuyển từ L → K Vạch ngắn nhất λ∞K khi e chuyển từ ∞ → K. - Dãy Banme: Một phần nằm trong vùng tử ngoại, một phần nằm trong vùng ánh sáng nhìn thấy. Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo L hc En – E2 = λ với n > 2 n2 Vùng ánh sáng nhìn thấy có 4 vạch: đỏ , lam, chàm, tím. Lưu ý: Vạch dài nhất λML (Vạch đỏ Hα ), vạch ngắn nhất λ∞L khi e chuyển từ ∞ → L. - Dãy Pasen: Nằm trong vùng hồng ngoại. Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo M. hc En – E3 = λ với n > 3 n3 Lưu ý: Vạch dài nhất λNM khi e chuyển từ N → M, Vạch ngắn nhất λ∞M khi e chuyển từ ∞ → M. 5
Mối liên hệ giữa các bước sóng và tần số của các vạch quang phổ của nguyên từ hiđrô: 1 1 1 = + và f13 = f12 +f23 (như cộng véctơ) λ13 λ12 λ23 II. Bài tập áp dụng: 1. Xác định bán kính quỹ đạo Bo thứ 2, 3 và tính vận tốc các electron trên các quỹ đạo đó. 2. Biết bước sóng của 4 vạch trong dãy banme là λα = 0,595µm, λβ = 0,480µm, λγ = 0,434µm , λδ = 0,410µm. Tìm bước sóng ứng với 3 vạch đầu tiên của dãy Passen thông qua các bước sóng trên. 3. Bước sóng vạch quang phổ đầu tiên trong dãy laiman là λ0 = 122nm, của vạch H α và Hβ trong dãy Banme lần lượt là λ1= 656nm, λ2 = 486nm. Tính bước sóng của vạch quang phổ thứ 2 trong dãy laiman và vạch đầu tiên trong dãy passen. 4. Biết bước sóng ứng với hai vạch đầu tiên trong dãy Laiman c ủa quang ph ổ nguyên t ử hydro là λ1 = 0,122µm, λ2= 103nm. Biết mức năng lượng của trạng thái kích thích thứ 2 là -1,51 eV. a. Hãy tìm bước sóng của vạch Hα trong quang phổ nhìn thấy của nguyên tử hydro. b. Tìm mức năng lượng của trạng thái cơ bản và của trạng thái kích thích thứ nhất (theo đơn vị eV). 13, 6 5. Các mức năng lượng của nguyên tử hydro được xác định bởi công th ức En = - 2 (eV ) , với n là n những số nguyên. a. Khi kích thích nguyên tử hydro ở trạng thái cơ bản bằng việc hấp thụ photon có năng l ượng thích hợp thì bán kính quỹ đạo dừng của electron tăng lên 9 lần. Tìm các b ước sóng kh ả dĩ c ủa b ức x ạ mà nguyên tử có thể phát ra. b. Khi lần lượt chiếu vào nguyên tử hydro ở trạng thái c ơ bản các b ức xạ mà photon có năng l ượng 6eV; 12,75eV; 18eV trong mỗi trường hợp đó nguyên tử hydro có hấp thụ photon không? Và n ếu có thì chuyển lên trạng thái nào ? c. Nguyên tử hydro đang ở trạng thái cơ bản va chạm với electron có năng lượng 10,6 eV. Trong quá trình tương tác giả sử nguyên tử đang đứng yên và chuyển lên trạng thái kích thích đầu tiên thì tìm động năng của electron sau va chạm. 6. Cho một chùm electron va chạm với các nguyên tử hydro ở trạng thái bình th ường. Đ ể kích thích chúng: a. Tìm vận tốc cực tiểu của các electron sao cho có thể làm xu ất hi ện tất c ả các v ạch ph ổ b ức x ạ của nguyên tử hydro. b. Muốn cho quang phổ hydro chỉ có một vạch thôi thì năng lượng electron ph ải n ằm trong kho ảng nào? BÀI TẬP TỔNG HỢP 1. Một đèn phát ánh sáng đơn sắc có λ = 0,4 µm rọi vào kim loại có công thoát 2,26 Ev. Bề m ặt catot nhận được công có suất chiếu sáng là P = 3mW. Cường độ dòng quang đi ện bảo hòa là 6,43 µA. Tính hiệu suất lượng tử. 2. Khi chiếu lần lượt các bức xạ có tần số f 1 = 2,2.1015 Hz và f2 = 2,538.1015Hz vào tế bào quang điện thì electron bị giữ lại bởi hiệu điện thế hãm U1 = 6,6V, và U2 = 8 V. a. Tìm hằng số Plăng và giới hạn quang điện. b. Khi chiếu đồng thời λ1 = 0,4 µm và λ2 = 0,56 µm vào kim loại trên thì hiện tượng quang điện có xẩy ra không? Tìm điều kiện để dòng quang điện triệt tiêu? 3. Catot của tế bào quang điện là Cs có công A = 1,9 eV, ánh sáng tới có bước sóng λ = 0,56 µm. a. Tìm giới hạn quang điện của Cs. 6
 b. Tách dòng hẹp quang electron bắn ra từ Cs, cho vào từ trường đ ều B sao cho vận tốc vuông góc với  B , cho B =6,1.10 T. Tìm bán kính cực đại của quang electrong trong từ trường. -5 4. Giới hạn quang điện của Kali là 0,55 µm. Chiếu vào Kali một ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,33µm. Tìm công thoát của electron khỏi Kali và hiệu đi ện thế hãm cần đ ập vào gi ữa an ốt và cat ốt đ ể dòng quang điện triệt tiêu hoàn toàn. 5. Khi chiếu bức xạ có bước sóng λ1=0,2µm vào một tấm kim loại thì các quang electron bật ra và có vận tốc đầu cực đại là 6,5.10 5m/s. Hỏi khi chiếu lần lượt vào tấm kim loại đó hai bức xạ λ2=0,1µm và λ3=0,6µm thì có hiện tượng quang điện không? Nếu có thì v ận t ốc ban đ ầu c ực đ ại c ủa các quang electron. 6. Chiếu các bức xạ λ1 = 0,35µm và λ2 = 0,54µ vào một tế bào quang điện, người ta nhận thấy vận tốc m ban đầu cực đại của các electron quang điện khác nhau 2 lần. Hãy xác định gi ới hạn quang đi ện c ủa catôt kim loại. (λ0 = 0,66µm) 7. Một kim loại có giới hạn quang điện λ0 = 0,6µm, nhận một chùm sáng đơn sắc λ = 0,4µm. a. Hỏi có xảy ra hiện tượng quang điện hay không? Tính công thoát của electron khỏi bề mặt kim loại ra Jun và eV.( A =3,31.10-19 J = 2,07eV) b. c. Tính vận tốc ban đầu cực đại của các electron quang điện.( 606Km/s.) 8. Một tế bào quang điện có catôt làm bằng Xêdi (Cs). Công thoát c ủa electron kh ỏi Xêdi là 1,9eV. Chiếu vào catôt của tế bào quang điện này ánh sáng có bước sóng 0,4µm. a. Tính giới hạn quang điện của Xêdi.( λ0 = 0,654µm ) b. Tính vận tốc ban đầu cực đại của các electron quang điện trong trường hợp này.( v0 = 6,5.105m/s ) c. Muốn cho dòng điện trong thí nghiệm trên triệt tiêu hoàn toàn thì ph ải đặt gi ữa an ốt và cat ốt m ột hiệu điện thế hãm bằng bao nhiêu ? (| Uh | = 1,2V) 9. Một tế bào quang điện có catốt làm bằng Natri ( có gi ới hạn quang đi ện là 0,5µm). Chi ếu vào cat ốt của một tế bào quang điện này ánh sáng trắng có bước sóng 0,4µm ≤ λ ≤ 0,75µm. Hỏi trong mạch có dòng quang điện không? Nếu có hãy tính động năng ban đầu cực đại của electron quang điện bứt ra. ĐS : Có ; Eđ0max = 9,93.10-20J. 10. Chiếu chùm bức xạ có bước sóng λ=2000A0 vào một tấm kim loại , các electron bức ra có động năng ban đầu cực đại là 5eV. Hỏi khi chiếu vào tấm kim lo ại đó lần l ượt 2 b ức xạ có b ước sóng là 16000A0 và 1000A0 thì có hiện tượng quang điện xảy ra không ? Nếu có tính đ ộng năng ban đ ầu c ực đại của quang electron bức ra. 11. Hiệu điện thế giữa anốt và catốt một ống tia Rơnghen là 200kV. a. Tính động năng của electron khi đến đối catốt. (Eđmax = 3,2.10-14J) b. Tính bước sóng ngắn nhất của tia Rơnghen mà ống đó có thể phát ra. (λmin = 6,2.10-12m) 12. Dùng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ1 = 0,4µ chiếu vào catôt của một tế bào quang điện. Khi đặt m vào anôt và catôt của tế bào quang điện này một hiệu điện thế hãm U h1 = -2V thì dòng quang điện triệt tiêu. Hỏi dùng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ2 = 0,2µ thì hiệu điện thế hãm Uh2 có giá trị bằng bao m nhiêu? Tính tỉ số vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện trên hai trường hợp trên. v2 ĐS : Uh2 = -5,1V ; = 1,6 v1 13. Chiếu bức xạ có bước sóng λ = 0,56µ vào catôt của một tế bào quang điện, electron thoát ra từ m catôt có động năng ban đầu thay đổi từ 0 đến 5,38.10-20J. a. Nếu thay bức xạ khác có bước sóng λ1 = 0,75µ thì có xảy ra hiện tượng quang điện không? Nếu m dùng bức xạ có bước sóng λ2 = 0,405µ thì hiệu điện thế hãm làm triệt tiêu dòng quang điện bằng m bao nhiêu ? (Uh = -1,18V) 14. Khi chiếu vào catốt của một tế bào quang điện một bức xạ điện từ có bước sóng λ = 0,1584µ thìm hiệu điện thế hãm là UAK = -2V. a. Xác định giới hạn của quang điện của kim loại làm catốt. (λo = 0,2643µm) λ b. Nếu chiếu vào catốt của tế bào quang điện đó một bức xạ có bước sóng λ’= và vẫn duy trì hiệu 2 điện thế giữa anốt và catốt là UAK = -2V thì động năng cực đại của các quang êlectrôn khi bay sang đến anốt là bao nhiêu? (Wd(MAX) = 1,072.10-18J) 7
15. Công thoát của Na là 2,5eV. a. Tìm giới hạn quang điện của Na b. Lần lượt chiếu vào Na các bức xạ λ1=2000A0 và λ2=2λ1 . Bức xạ nào có thể gây ra hiên tuợng quang ̣ điện? 16. Chiếu bức xạ có tần số 7.108MHz lần lượt vào tấm Nhôm và Kali. Bi ết gi ới h ạn quang đi ện c ủa Nhôm và Kali là 0,36µm và 0.55µm. a. Tấm nào sẽ xảy ra hiện tượng quang điện ? b. Tính vận tốc ban đầu cực đại của quang electron? 17. Catốt của một tế bào quang điện làm bằng Cêxi(Ce) có gi ới hạn quang điện la λ0.=0,66µm. Chiếu vào catốt một bức xạ màu vàng có bước sóng λ=0,55µm. a.Tính năng lượng của phôtôn ánh sáng màu vàng. b. Tính vận tốc ban đầu cực đại của các electron quang điện? c.Tính vận tốc của electron khi đến Anốt . Biết hiệu điện thế giữa anốt và catốt là 100V. 18. Một tế bào quang điện có catốt làm bằng Xêđi. Biết giới hạn quang điện của Xêđi là 0,66µm. a. Tính công thoát của electron ra khỏi bề mặt catốt. b. Nếu chiếu ánh sáng trắng vào tế bào quang điện thì trong m ạch có dòng quang đi ện không? Gi ải thích? c. Sử dụng ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,66 µm, để chiếu vào tế bào quang điện. Xác định vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện. Trong tr ường h ợp này n ếu mu ốn tri ệt tiêu hoàn toàn dòng quang điện thì phải đặt vào giữa anốt và catốt của tế bào quang điện một hi ệu điện thế bằng bao nhiêu? 19. Khi chiếu ánh sáng có bước sóng λ=0,405µm vào catốt của một tế bào quang điện thì nó tạo ra m ột dòng quang điện bão hoà. Có thể làm triệt tiêu dòng quang đi ện này b ằng m ột hi ệu đi ện th ế hãm có giá trị là 1,26V. a. Tìm vận tốc ban đầu cực đại của quang electron? b. Tính công thoát của electron ra khỏi bề mặt catốt? c. Giả sử cứ mỗi phôtôn đến đập vào catốt làm bức ra một electron. Tìm giá tr ị c ủa c ường đ ộ dòng bão hoà I, biết công suất của chùm bức xạ trên là 1,5W. 20. Chiếu một ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ=0,55µm vaò một tế bào quang điện có catốt làm bằng Xêđi (Cs) có công thoát là 1,8eV . a. Hỏi có hiện tượng quang điện xảy ra không ? Tại sao ? b. Biết hiệu điện thế giữa anốt và catốt là 90V. Tính vận tốc của electron khi đến anốt . 21. Một ngọn đèn phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ=0,6µm sẽ phát ra bao nhiêu phôtôn trong 1s nếu công suất phát xạ của đèn là 10W. 22. Chùm sáng chiếu đến catốt của một tế bào quang điện có công suất 1W và bước sóng 0,4µm. a. Tính năng lượng của một phôtôn ra đơn vị eV? b. Tìm số phôtôn đập vào catốt trong một giây . c. Tìm cường độ dòng quang điện bão hoà ,biết hiệu suất lượng tử là 10% và hiệu suất tế bào là 100% 23. Tế bào quang điện có hiệu suất là 100%, được chiếu bằng bức xạ có bu ớc sóng 0,2 µm, công suất chùm bức xạ là 20mW và cường độ dòng điện bão hoà là 1,6mA. Tính s ố electron b ức ra kh ỏi cat ốt trong 1s và hiệu suất lượng tử. 24. Tế bào quang điện có hiệu suất là 100%, khi chiếu chùm ánh sáng có công su ất 1,5W, thì c ường đ ộ dòng quang điên bão hoà là 80mA. Cho hiệu suất lượng tử là 2% ̣ a.Tính số electron bức ra khỏi catốt và số phôtôn tới catốt trong một giây . b.Tính bước sóng chùm ánh sáng. 25. Tế bào quang điện có hiệu suất là 50%, khi chiếu chùm ánh sáng có công su ất 1,2W. Bước sóng 2500A0. Hiệu suất lượng tử là 5%. a. Tìm năng lượng 1 phôtôn và cường độ dòng quang điện bão hoà. b. Tính độ nhạy của tế bào quang điện ( độ nhạy J của tế bào là tỉ số gi ữa c ường đ ộ bão hoà v ới công suất chùm bức xạ chiếu đến catốt. 26. Catốt của một tế bào quang điện làm bằng Ka có công thoát là 2,15eV,đ ược chiếu bằng b ức xạ có bước sóng 0,25µm. 8
a. Tìm giới hạn quang điện của Ka. b. Tính vận tốc ban đầu cực đại của quang electron. c. Tính hiệu điện thế hãm đặt vào giữa anốt và catốt để làm triệt tiêu dòng quang điện . 27. Cho giới hạn quang điện của Nhôm là 0,36 µm. Chiếu tới tấm nhôm 1 bức xạ có bước sóng là 0,3µm. Tìm công thoát ra đơn vị eV, hiệu điện thế hãm, vận tốc ban đầu c ực đại c ủa quang electron bức ra khỏi catốt . 28. Một tấm kim loại được chiếu sáng bằng 1 bức xạ có bước sóng λ thì hiệu điện thế hãm là 4V, khi chiếu bằng bức xạ có bước 2λ thì hiệu điện thế hãm là 0,855V. a. Tính λ? b. Tính công thoát và giới hạn quang điện ? c. Tính vận tốc ban đầu cực đại của quang electron khi chiếu bằng bức xạ λ. 29. Tế bào quang điện có catốt làm bằng Cêxi, hiệu suất tế bào 100%, t ế bào đ ược chi ếu b ằng b ức x ạ có bước sóng 0,4µm, cường độ dòng bão hoà là 32µA a.Tính năng lượng cuả một photôn b.Tìm công suất chùm sáng ,biết hiệu suất lượng tử là 0,1%. c.Biết hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi bước sóng ánh sáng có giá tr ị t ối đa là 0,654 µm.Tìm công thoát của Cêxi ,vận tốc ban đầu cưc đại của quang electron và hi ệu điên th ế gi ữa an ốt và cat ốt đ ể cường độ dòng quang điện bằng không. d. Tìm vaän toác lôùn nhaát cuûa quang electron khi ñeán anoát, hieäu ñieän theá giöõa anoát vaø catoát laø 1,5 V. 30. Một kim loại khi chiếu bằng bức xạ có tần số 9,23.10 14Hz thì các quang electron bức ra một vận tốc đầu cực đại là 8,2.105m/s. a. Tìm giới hạn quang điện của kim loại đó. b.Khi chiếu lần lượt các bức xạ có bước sóng λ1=5000A0 và λ2=700A0 vào tấm kim loại trên thì hỏi bức xạ nào cho hiện tượng quang điện xảy ra. Tìm vận tốc ban đầu cực đại của quang electron. 31. Tế bào quang điện có catốt làm bằng Kali có công thoát là 2,2eV, được chiếu bằng ngu ồn phát b ức xạ λ1=0,75µm, λ2=0,6; λ3=0,5µm. a.Tìm giới hạn quang điện . b. Bức xạ nào trong nguồn có hiện tượng quanh điện xảy ra. c. Tính vận tốc ban đầu cực đại của quang electron và hiệu điện thế hãm là triệt tiêu dòng quang điện. 32. Một tấm kim loại được chiếu bằng bức xạ a 1=325nm thì động năng ban đầu cực đại của electron bức ra là 5,3eV, khi chiếu bằng bức xạ λ2=300nm thì động năng ban đầu cực đại là 1,14eV. a.Tìm hằng số Planck và giới hạn quang điện của kim loại này. b. Chiếu tới kim loại hai bức xạ có bước sóng và 400nm. Tính hiệu điện thế hãm. 33. Giới hạn quang điện của kim loại dùng làm catốt của tế bào quang điện là λ0=,35µm. a.Tính công thoát của electron của kim loại ra đơn vị eV. b.Tính vận tốc ban đầu cực đại của electron khi chiếu ánh sáng có bước sóng λ=0,3µm. c.Biết công suất của nguồn sáng là P=1W và giả thiết cứ 100 phôtôn đập vào catốt thì có 1 electron đến được anốt. Tính cường độ dòng điện bão hoà ? 34. Công thoát của Cêsi là 1,6.10-19J. a.Tìm giới hạn quang điện của Cêsi. b. Nếu chiếu ánh sáng vàng có bước sóng 4890A0 thì quang electron thát ra khỏi Cêsi với vận tốc ban đầu cực đại là bao nhiêu? 35. Khi chiếu một bức xạ điện từ có bước sóng λ=0,405µm vào bề mặt catốt của một tế bào quang điện, tạo ra một dòng điện bão hoà có c ường độ. Biết gi ới hạn quang đi ện c ủa kim lo ại làm cat ốt là λ0=0,686µm. a. Tìm công thoát . b. Tính vận tốc ban đầu cực đại của quang electron ? c. Giả sử rằng trong trường hợp lí tưởng cứ mỗi phôtôn đập vào m ặt cat ốt làm b ứt ra 1 electron. Tìm giá trị của cường độ dòng điên bão hoà i, biết công suất của bức xạ trên là 1,5W. ̣ 36. Catốt của tế bào quang điện làm bằng Kali có giới hạn quang điện là λ0=0,55µm. Tính: a. Công thoát của electron khỏi Kali. 9
b. Động năng ban đầu cực đại của electron bắn ra từ catốt khi chiếu ánh sáng có bước sóng λ=0,5µm. 37. Công thoát của electron của kim loại dùng làm catốt của t ế bào quang đi ện là A=2,588eV. H ỏi khi chiếu vào catốt 2 bức xạ có tần số lần lượt là f 1=7,5.1014Hz và f2 =5.1014Hz thì có xảy ra hiện tượng quang điện không? Nếu có thì tính vận tốc ban đầu cực đại của các quang electron bức ra khỏi catốt . 38. Công tối thiểu để làm bức electron ra khỏi bề mặt của kim loại là 1,88eV. a. Tìm giới hạn quang điện của kim loại đó. b.Tính vận tốc ban đầu cực đại của electron bức ra kh ỏi b ề m ặt kim lo ại khi chi ếu l ần l ượt các ánh sáng có bước sóng là λ1=0,489µm và λ2=0,750µm 39. Công tối thiểu để bứt 1 electron ra khỏi bề mặt kim lo ại là 2eV. Người ta chiếu ánh sáng có b ước sóng 0,42µm vào tấm kim loại ấy được dùng làm catốt của một tế bào quang điện. Để dòng quang điện triệt tiêu ta phải ta phải đặt vào tế bào một hiệu điện thế hãm là bao nhiêu? 40. Khi chiếu một bức xạ có tấn số f1=2,2.1015Hz vào một kim loại thì có hiện tượng quang điện và các quang electron bắn ra đều bị giữ lại bởi hiệu điện thế hãm U h1=6,6V, còn khi chiếu bức xạ f2=2,538.1015Hz vào kim loại đó thì các quang electron bắn ra đều bị giữ lại bởi hiệu điện thế hãm Uh2=8V. a. Xác định hàm số Planck. b. Xác định giới hạn quang điện của kim loại đó. c. Khi chiếu đồng thời hai bức xạ có bước sóng là λ1=0,4µm và λ2=0,56µm vào kim loại trên thì hiện tượng quang điện có xảy ra không ?Tìm hiệu điện thế hãm của chúng. 41. Công tối thiểu để bức một electron ra khỏi bề m ặt c ủa kim lo ại là 1,88eV. Dùng lá kim lo ại đó làm catốt trong một tế bào quang điện. Hãy xác định : a. Giới hạn quang điện của kim loại đã cho . b. Vận tốc cực đại của electron bắn ra khỏi m ặt kim lo ại khi chi ếu vào đó ánh sáng có b ước sóng λ=0,489µm? c. Số electron tách ra khỏi mặt kim loại trong 1 phút với giả thi ết rằng tất c ả các electron tách ra đ ều b ị hút về anốt và cường độ dòng quang điện đo được là I=0,26mA. d. Hiệu điện thế giữa anốt và catốt của tế bào quang điện sao cho dòng quang điện triệt tiêu. 42. Một tế bào quang điện có anốt làm bằng Cêsi công thoát của electron là A=1.93eV. a. Tính giới hạn quang điện của Cêsi. b. Chiếu vào tế bào quang điện một ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ=0,489µm. Tính vận tốc ban đầu cực đại của electron khi rời khỏi mặt catốt . c. Phải đặt vào giữa anốt và catốt một hiệu điện thế như thế nào để làm triệt tiêu dòng quang điện . 43. Xác định bước sóng của bức xạ do nguyên tử hyđro phát ra khi nó chuy ển t ừ tr ạng thái d ừng ứng với n=4 về trạng thái dừng ứng với n=2 . 44. Bước sóng của 4vạch Hα ,Hβ, Hγ , Hδ trong dãy Banme là:λα=0,656µm,λβ=0,486µm, λγ =0,434µm , λδ=0,410µm.Hãy tính bước sóng của 3 vạch quang phổ đầu tiên trong dãy Pasen. 45. Ba vạch quang phổ đầu tiên trong dãy Lyman của nguyên tử hyđto có b ước sóng lần l ượt là λ1=1216A0; λ2=1016A0; λ3=973A0. Hỏi nếu nguyên tử hyđro bị kích thích sao cho electron chuyển lên quỹ đạo N thì nguyên tử có thể phát ra những vạch nào trong dãy Banme? Tính bước sóng c ủa các vạch đó . 46. Vạch quang phổ đầu tiên (có bước sóng dài nhất) của các dãy Laiman, Banme và Pasen trong quang phổ của nguyên tử H có bước sóng lần lượt là 0,122 µ 0,656µ và 1,875µ Xác định bước sóng của m; m m. vạch quang phổ thứ 2 của dãy Laiman và dãy Banme. Các v ạch đó thu ộc mi ền nào c ủa thang sóng đi ện từ? λ31 = 0,103µ vùng tử ngoại. ĐS : m λ42 = 0,486µ vùng ánh sáng thấy được m 47. Ba vạch quang phổ đầu tiên trong dãy Laimain của nguyên tử hiđrô có b ước sóng λ1 = 1216A0, λ2 =1016A0, λ3 = 973A0. Hỏi nếu nguyên tử hiđrô bị kích thích sao cho electron chuyển lên vị trí N thì nguyên tử có thể phát ra những vạch nào trong dãy Banme? Tính bước sóng λ của các vạch đó. ĐS : λ32 = 6566,4A0 ; λ42 = 4869A0 48. Trong quang phổ của hyđro ,bước sóng của các vạch quang ph ổ nh ư sau V ạch th ứ 1 c ủa dãy lyman:λ21=0,121568.Vạch Hα của dãy Banme :λ32=0,656279µm. Ba vạch đầu tiên của dãy Pasen : 10
λ43=1,8751µm ;λ53=1,2818µm ;λ63=1,0938µm. a.Tính bước sóng của hai vạch quang phổ thứ hai và thứ ba của dãy Lyman b.Tính bước sóng của ba vạch Hβ, Hγ ,Hδ của dãy Banme 49. Bước sóng của vạch phổ thứ nhất trong dãy Lyman của quang ph ổ hyđrô là λ0=0,122µm.Bước sóng của ba vạch phổ Hα ,Hδ ,Hγ trong dãy Banme lần lượt là λ1=0,656µm ,λ2=0,486µm; λ3=0,434µm. a.Tính tần số của bốn bức xạ kể trên ? b.Tính bước sóng của hai vạch tiếp theo trong dãy Lyman và hai vạch đầu tiên trong dãy Pasen 50. Vạch thứ hai trong dãy Lyman có bước sóng là λ31=0,103µm a.Vạch thứ nhất trong dãy Lyman có bước sóng λ21=0,122µm.Chứng tỏ trong dãy Banme có một vạch quang phổ có bước sóng có quan hệ với hai bước sóng nói trên .Tìm bước sóng đó. b.Vạch thứ 3 trong dãy Lyman có bước sóng λ41=0,097µm. Chứng tỏ trong dãy Pasen có một vạch quang phổ có bước sóng quan hệ với hai bước sóng λ31 và λ41 đã cho . Tính bước sóng đó . 11