Các dạng toán cơ bản Sóng ánh sáng và Lượng tử ánh sáng

Có thể nói phân dạng trong các chương của sách vật lý 12 đã được khá nhiều tác giả biên soạn vì nó thiết thực và giúp được nhiều cho học sinh để tham khảo dùng làm tài liệu quí để ôn thi tốt nghiệp thi cao đẳng, đại học. Việc phân dạng bài tập trong từng chương đòi hỏi người giáo viên phải có kiến thức tổng hợp xuyên suốt của chương đó và điều đó đã làm cụ thể hóa lượng kiến thức trong chương đó giúp học sinh tiếp cận nhanh và nhớ được lâu lượng  kiến thức này.

Đối với học viên bổ túc thì việc phân dạng bài tập từ những bài đơn giản chỉ qua một bước biến đổi đến những bài phức tạp có nhiều bước biến đổi sử dụng nhiều phép tính sẽ giúp ích rất nhiều cho việc học của các học viên, qua thực tế dạy dỗ tôi thấy rằng nếu chỉ dạy kiến thức trong nội dung sách giáo khoa thì không đủ thời gian  để  các học viên tự làm được và làm hết bài tập. Với mong mõi học viên học được kiến thức gì vận dụng làm được bài tập của kiến thức đó nên tôi đã chọn đề tài “Các dạng toán cơ bản Sóng ánh sáng và Lượng tử ánh sáng” để làm đề tài cho bài nghiên cứu của mình.



Phần I: SÓNG ÁNH SÁNG

I. SỰ TÁN SẮC CỦA ÁNH SÁNG:

Song ánh sáng lượng tử anh sáng

 1. Áp dụng công thức về lăng kính

Song ánh sáng lượng tử anh sáng                                                     

 2. Góc lệch cực tiểu:   D = D min

Khi i1 = i2 = i    và    r1 = r2 = r = Song ánh sáng lượng tử anh sáng

Ta có: Dmin = 2i –A; sini  = nsinSong ánh sáng lượng tử anh sáng;   sin( Dmin + A ) = nsin Song ánh sáng lượng tử anh sáng

3. Nguyên nhân của hiện tượng tán sắc:

Song ánh sáng lượng tử anh sángtímSong ánh sáng lượng tử anh sáng đỏ . n = f (Song ánh sáng lượng tử anh sáng);        ntím Song ánh sáng lượng tử anh sáng nSong ánh sáng lượng tử anh sángSong ánh sáng lượng tử anh sáng

Bài 1.1: Một lăng kính thủy tinh góc chiết quang A= 50. Chiếu một chùm ánh sáng trắng vào mặt bên dưới góc tới rât nhỏ . Tính góc tạo bỡi hai tia ló màu đỏ và màu tím qua lăng kính . Cho biết chiết suất của lăng kính ứng với ánh sáng màu đỏ là nđ = 1,5 ;với ánh sáng tím nt = 1,68.

Giải: Khi góc tới i1 rất nhỏ ta có:

i1  = nr1             i2 = nr2    A = r1+ r2   D =i1+i2 –A = (n-1)A

Góc lệch đối với tia đỏ:  Dđ = (nđ-1) A

Góc lệch đối với tia tím:  Dt = (nt -1) A

Góc lệch giữa chùm tia ló màu đỏ và tia ló màu tím là:

Song ánh sáng lượng tử anh sáng = (1,68 -1,5).50 = 0,9 Độ

Vậy :   Song ánh sáng lượng tử anh sáng

Song ánh sáng lượng tử anh sáng

Bài 1.2:  Một chùm ánh sáng trắng hẹp chiếu vào lăng kinh thủy tinh có tiết diện thẳng là tam giác đều trong điều kiện góc lệch của tia sáng vàng cực tiểu .Tính góc tạo bởi tia đỏ và tia tím trong chùm ánh sáng ló . Cho biết chiết suất của lâng kính ứng vơí ánh sáng màu đỏ, vàng, tím lần lượt là: nđ=1,5; nv = 1,51; nt=1,52.

Giải:

Khi  biết được ánh sáng vàng có góc lệch cực tiểu ta tính được góc tới i1của chùm ánh sáng trắng:

Song ánh sáng lượng tử anh sáng

* Đối với ánh sáng màu đỏ ta có:   sini1 = nđsinr1đ

Song ánh sáng lượng tử anh sáng   sinr1đ =Song ánh sáng lượng tử anh sáng  Song ánh sáng lượng tử anh sáng

Mặt khác A =r1đ + r2đ  Song ánh sáng lượng tử anh sáng  r2đ = A - r1đ

r2đ =60 – 30,71 =29,29

mà:  sini2đ =nđsinr2đ = 1,5.sin29,290Song ánh sáng lượng tử anh sáng0,74        i2đ =47,73140

Góc lệch của tia đỏ: Dđ=i1đ + i2đ - A  (1)

* Đối ánh sáng tím ta có:

sini1­= ntsinr1t   Song ánh sáng lượng tử anh sángr1t  =Song ánh sáng lượng tử anh sáng   và  r1t= 29,78 Độ

Mà:  A = r1t + r2t Song ánh sáng lượng tử anh sáng r2 t= A - r1t = 600 - 29,78Độ

Mặt khác:   sini2t = nt.sinr2t =1,52.sin29,78 Độ Song ánh sáng lượng tử anh sáng i2t= 49.025 Độ

Mặt khác:   Dt = i1 + i2t – A

Góc tạo bỡi giữa tia ló màu tím và tia ló màu đỏ:

Song ánh sáng lượng tử anh sáng

II. GIAO THOA ÁNH SÁNG TRẮNG

Thí nghiệm Iâng:

1.Vị trí vân sáng:

Song ánh sáng lượng tử anh sáng       Song ánh sáng lượng tử anh sángvới   Song ánh sáng lượng tử anh sáng

 k=0: vân sáng trung tâm.

Song ánh sáng lượng tử anh sáng: vân sáng bậc một (đối xứng qua vân trung tâm)

 Song ánh sáng lượng tử anh sáng: vân sáng bậc hai

2.Vị trí vân tối:

Song ánh sáng lượng tử anh sáng  với   Song ánh sáng lượng tử anh sáng

Vân tối bậc một:  phần dương k=0 ; phần âm k=-1

                          (đối xứng qua vân sáng trung tâm)

Vân tối bậc hai: phần dương k=1; phần âm k=-2

3. Khoảng vân: Khoảng cách giữa hai vân sáng (hoặc hai vân tối )liên tiếp .        Song ánh sáng lượng tử anh sáng    Hệ quả:      xs= ki  ; Song ánh sáng lượng tử anh sáng

4. Giao thoa với ánh sáng trắng:

Ánh sáng trắng có bước sóng ngắn trong giới hạn:

                        Song ánh sáng lượng tử anh sáng

- Ánh sáng đơn sắc có vân sáng tại vị trí x được xác định:

                        Song ánh sáng lượng tử anh sáng

- Ánh sáng đơn sắc có vân tối tại vị trí x được xác định:

                      Song ánh sáng lượng tử anh sáng

Dạng 1:  THOA GIAO VỚI ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC

Xác định vị trí vân sáng, vân tối . tính khoảng vân hoặc bước sóng ánh sáng. Tìm số vân. Tính khoảng cách .

* Phương pháp giải :

1. Vị trí vân:

a. Vân sáng:    Song ánh sáng lượng tử anh sáng

b. Vân tối:   Song ánh sáng lượng tử anh sáng  

2. Khoảng vân hoặc bước sóng ánh sáng:

Ap dụng công thức: Song ánh sáng lượng tử anh sáng

3. Số vân trong khoảng x1, x2:

- Số vân sáng:   x1 < xs < x2  Song ánh sáng lượng tử anh sáng      (1)

Giải bất phương trình (1) ta tìm được sô giá trị của k chính là số vân sáng .

Số vân tối:   x1< xt < x2      Song ánh sáng lượng tử anh sáng    (2)

Giải bất phương trình (2) tìm số giá trị của k chính là số vân tối

* Chú ý: Nếu trong đoạn x1,x2  thì ta lấy dấu  “Song ánh sáng lượng tử anh sáng

4. Xác định tại vị trí xM có mấy vân sáng hay mấy vân tối?  Bậc mấy?

Song ánh sáng lượng tử anh sáng Song ánh sáng lượng tử anh sáng


Bài 1.1:  Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng các kheS1,S2 được chiếu bỡi ánh sáng có bước sóng Song ánh sáng lượng tử anh sáng . Biếtkhoảng cách giữa hai khe là S1S2=a=2mm. Khoảng cách từ hai khe đến màn là D= 1,5 m .

a. Tính khoảng vân?

b. Xác định vị trí vân sáng bậc 5 và vân tối bậc 7?

Giải:   

a. Khoảng vân:    Song ánh sáng lượng tử anh sáng.

b.Vị trí vân sáng bậc 5:   Song ánh sáng lượng tử anh sáng

Vân sáng bậc 5 ứng với Song ánh sáng lượng tử anh sáng: Song ánh sáng lượng tử anh sáng

Vị trí vân tối được xác định:Song ánh sáng lượng tử anh sáng

Phần dương cuả trục Ox thì vân tối bậc 7 ứng với k=6,do đó :

Song ánh sáng lượng tử anh sáng

Phần âm của trục Ox thì vân tối bậc 7 ứng với k=-7,do đó:

Song ánh sáng lượng tử anh sáng

Vậy vân tối bậc 7:    Song ánh sáng lượng tử anh sáng

Bài 1.2: Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng đơn sắc có bước sóng Song ánh sáng lượng tử anh sáng . Khoảng cách giữa hai khe sáng S1S2=a=1mm.

a. Tính khoảng cách giữa hai khe đến màn ảnh . Biết khoảng cách giữa 5 vân sáng liên tiếp là 4,8 mm.

b. Tại vị trí M cách vân trung tâm OM =4,2mm,ta có vân sáng hay vân tối? Bậc mấy?

Song ánh sáng lượng tử anh sángTrong khoảng OM có bao nhiêu vân sáng và bao nhiêu vân tối ?

Giải:

a. Khoảng cách giữa 5 vân sáng liên tiếp

có 4 khoảng vân ,nên: Song ánh sáng lượng tử anh sáng

Khoảng cách từ hai khe đến màn ảnh:

Song ánh sáng lượng tử anh sáng;       Song ánh sáng lượng tử anh sáng

b. Ta có:  Song ánh sáng lượng tử anh sáng  Vậy tại M có vân tối bậc 4.

Có thể kiểm tra lại bằng công thức vị trí vân tối:

Song ánh sáng lượng tử anh sáng   ( về phía dương ứng với vân tối bậc4)

·    Số vân sáng trong khoảng OM:

  Song ánh sáng lượng tử anh sáng

Vậy:    k=1; 2: 3    Song ánh sáng lượng tử anh sáng Có ba vân sáng

·    Số vân tối trong khoảng OM:

Song ánh sáng lượng tử anh sáng

Vậy có ba vân tối .

Dạng 2:  GIAO THOA VỚI ÁNH SÁNG PHỨC TẠP GỒM NHIỀU THÀNH PHẦN ĐƠN SẮC HOẶC ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC.

·    Anh sáng phức tạp gồm nhiều thành phần đơn sắc:

-   Ap dụng công thức về vị trí vân sáng và khoảng vân đối với thành phần đơn sắc .

-   Hiện tượng chập các vân sáng xảy ra ở  những vị trí xác định bỡi:

x = k1i1 = k2i2 = …….= knin

·  Anh sáng trắng:

-   Giá trị của Song ánh sáng lượng tử anh sáng  : Song ánh sáng lượng tử anh sáng

-   Sự chênh lệch của khoảnh vân i:Song ánh sáng lượng tử anh sáng

-     Anh sáng đơn sắc có vân sáng tại vị trí x được xác định: Song ánh sáng lượng tử anh sáng

-     Anh sáng đơn sắc có vân tối tại vị trí x: Song ánh sáng lượng tử anh sáng

Bài 2.1: Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng . Khoảng cách giữa hai khe là        a= 1mm . Khoảng cách từ hai khe đến màn là D =2m .Người ta chiếu đồng thời hai bức xạ đơn sắc có bước sóngSong ánh sáng lượng tử anh sáng  và Song ánh sáng lượng tử anh sáng .Xác định hai vị trí đầu tiên trên màn (kể từ vân trung tâm ) tại đó hai vân sáng trùng nhau .

Giải:

Vị trí hai vân sáng ứng với hai bưcá xạ Song ánh sáng lượng tử anh sáng và  Song ánh sáng lượng tử anh sáng trên màn là:

Song ánh sáng lượng tử anh sáng  (1)

Hai vân sáng trên trùng nhau khi:   x1=x2

Song ánh sáng lượng tử anh sáng

k1 và k2 là hai số nguyên nên (2) thoả mãn khi k1 là bội số của 4,tức là k1 = 8 ; k2 = 10 .

a có:   Song ánh sáng lượng tử anh sáng

(2)

Với k1= 4 ta được x1=4 mm ;k2 =8 ta được x2 =8 mm

Vậy hai vị trí đầu tiên (kể từ vân sáng trung tâm O) để có hai vân sáng trùng nhau cách O lần lượt 4 mm và 8 mm.

Bài 2.2: Trong thí nghiệm Iâng, các khe sáng được chiếu sáng bằng ánh sáng trắng . Khoảng cách giữa hai khe là 0,3 mm,khoảng cách từ hai khe đến màn ảnh là D= 2m.

a. Tính bề rộng quang phổ bậc một và quang phổ bậc hai trên màn .Biết bước sóng ánh sáng đỏ là Song ánh sáng lượng tử anh sáng ánh sáng tím là Song ánh sáng lượng tử anh sáng

b. Tại vị trí M trên màn cách vân trung tâm OM =20 mm có những bức xạ nào cho vân sáng ?

Giải:

a. Vị trí vân sáng đỏ : Song ánh sáng lượng tử anh sáng

 Vị trí vân sáng tím:    Song ánh sáng lượng tử anh sáng

Bề rộng quang phổ là khoảng cách giữa vân sáng đỏ và vân sáng tím cùng bậc: Song ánh sáng lượng tử anh sáng

·    Bề rộng quang phổ bậc hai (k=2):

  Song ánh sáng lượng tử anh sáng

b. Gọi Song ánh sáng lượng tử anh sáng là các bức xạ cho vân sáng tại M:

Song ánh sáng lượng tử anh sángSong ánh sáng lượng tử anh sáng

Với    Song ánh sáng lượng tử anh sáng;   Song ánh sáng lượng tử anh sáng

Song ánh sáng lượng tử anh sáng  à Song ánh sáng lượng tử anh sáng

Vậy k= 4 ; 5 ; 6 ; 7 thay vào phương trình Song ánh sáng lượng tử anh sáng

Ta tìm thấy được các bước sóng:  Song ánh sáng lượng tử anh sángSong ánh sáng lượng tử anh sáng

Song ánh sáng lượng tử anh sáng   Song ánh sáng lượng tử anh sáng

Dạng 3: TRẮC NGHIỆM VỀ GIAO THOA ÁNH SÁNG.

Câu 1: Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng đơn sắc. Khoảng cách hai khe a = 0,5 mm, khoảng cách D = 2m, khoảng vân i = 2mm. Bước sóng của ánh sáng tới là:

A. 5 nm  B. 0,5 cm          C. 0,5 mm            D. 50 nm

Giải:

Song ánh sáng lượng tử anh sáng

Câu 2: Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng đơn sắc có bước sóng 600 nm, khoảng cách hai khe là a = 1,5 mm, khoảng cách D = 3 m. Khoảng cách giữa vân sáng với vân tối liên tiếp là:

A. 0,6 mm        B. 6mm            C. 1,2 mm        D. 0,12 mm

Giải:  Khoảng cách giữa vân sáng và vân tối bằng nửa khoảng vân.Song ánh sáng lượng tử anh sáng

Câu 3: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Iâng, người ta dùng ánh sáng có bước sóng 0,5mm, a=0,5 mm. D = 2m. Miền vân giao thoa trên màn có bề rộng l = 32 mm. Số vân quan sát được trên màn là:

A. 15      B. 16                C. 17       D. 18

Giải:  Khoảng vân Song ánh sáng lượng tử anh sáng

Số khoảng vân: Song ánh sáng lượng tử anh sáng khoảng vân

Số vân trên màn bằng số khoảng vân + 1 vân trung tâm = 17 vân.

Phần II: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG

I. LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG

1. Thuyết lượng tử ánh sáng: Song ánh sáng lượng tử anh sáng = hf = hSong ánh sáng lượng tử anh sáng

   +  Năng lượng của phô tôn.

f ( Hz): Tần số bức xạ .                 Song ánh sáng lượng tử anh sáng [m]: Bước sóng của ánh sáng .

C = 3.108 (m/s): Vận tốc ánh sáng trong chân không.

h: 6,625.10-34 [J/s]: Hằng số Plăng. Song ánh sáng lượng tử anh sáng [J]: Năng lượng của phô tôn.

2. Phương trình Anhxtanh: Song ánh sáng lượng tử anh sáng = A + Song ánh sáng lượng tử anh sángmV02

      A: Công thoát của electron khỏi kim loại. ; V0  : Vận tốc ban đầu cực đại của các electron .;    m = 9,1.10-31  (Kg): khối lượng electron.

3. Điều kiện xảy ra hiện tượng quang điện.

      Song ánh sáng lượng tử anh sáng Song ánh sáng lượng tử anh sáng Song ánh sáng lượng tử anh sáng0 ;  với Song ánh sáng lượng tử anh sáng0 = Song ánh sáng lượng tử anh sáng : gới hạn quang điện của kim loại làm catốt.

4. Hiệu điện thế hãm. eUh =  Song ánh sáng lượng tử anh sángmV02   

5. Công suất của nguồn sáng

      P = Song ánh sáng lượng tử anh sáng.Song ánh sáng lượng tử anh sáng ; Song ánh sáng lượng tử anh sáng: là số phô tôn ứng với bức xạ Song ánh sáng lượng tử anh sáng phát ra trong 1s.

6. Cường độ dòng điện bão hoà.

      Ibh = nee             ; ne: số electron đến anôt trong 1s.

7. Hiệu suất lượng tử:  H = Song ánh sáng lượng tử anh sáng

ne  : số electron bức ra khỏi catot trong 1s.

Song ánh sáng lượng tử anh sáng: số electron đập vào catot trong 1s.

II. BÀI TẬP CƠ BẢN.

Dạng 1: Áp dụng định lý động năng

    Cơ sở lý thuyết: Song ánh sáng lượng tử anh sáng

      A > 0  à Vt > V0: công dương.

      A < 0  à Vt < V0: công âm.

* Công của lực điện trường: khi điện tích q di chuyển giữa hai điểm có hiệu điện thế U12 thì công của điện trường là: A = q.U12 ( q và U12 có thể dương hoặc âm).

Bài 1.1: Tìm động năng của electron khi tới đối âm cực của ống Rơnghen      ( bỏ qua electron vừa bức khỏi catot).

giải:

Áp dụng định về động năng: Song ánh sáng lượng tử anh sáng    (1) Theo đề V0 = 0

A = qe.UKA  mà qe = -e  còn  UKA = - UAK

Thay vào  (1) ta có: Song ánh sáng lượng tử anh sáng= (-e).(- UAK) = eUAK vậy Song ánh sáng lượng tử anh sáng= eUAK

Bài 1.2: Tìm hiệu điện thế hãm để cho dòng quang điện của tế bào quang điện bị triệt tiêu.

Giải:

Áp dụng định lý về động năng: Song ánh sáng lượng tử anh sángqe.UKA  (1)

Với Vt = 0, mà qe = -e còn UKA = - UAK

mặt khác  UAK = Uh < 0 thay vào một ta có:  -Song ánh sáng lượng tử anh sáng= - eUh óSong ánh sáng lượng tử anh sáng= eUh.

Bài 1.3: Một quả cầu cô lập về điện: khi chiếu bức xạ Song ánh sáng lượng tử anh sáng vào quả cầu. Tìm điện thế cực đại của quả cầu.

giải:

Áp dụng định về động năng:   Song ánh sáng lượng tử anh sángqe  ( Vmax - VSong ánh sáng lượng tử anh sáng)   (1)

với Vt = 0; qe = -e; VSong ánh sáng lượng tử anh sáng = 0.        thay vào (1) ta có:  Song ánh sáng lượng tử anh sáng= eVmax    è Vmax

Bài 1.4: Hiệu điện giữa Anốt và Catốt của 1 ống Rơnghen là U = 2.104(v). Tìm bước sóng nhỏ nhất của tia rơnghen mà ống có thể phát ra. Bỏ qua động năng của electron lúc bức ra khỏi Catốt. Biết e = 1,6.10-9(C) ; C = 3.108 m/s ; h = 6,625.10-34 J(s).

Giải:

Động năng của electron lúc đến đập vào đối âm cực. Song ánh sáng lượng tử anh sángqe.UKA

với Vt = 0; qe = -e ; UKA = - UAK = U;      Vậy: Song ánh sáng lượng tử anh sáng= eU

  - Động năng này 1 phần biến thành nhiệt năng Q làm nóng đối âm cực và phần còn lại biến thành nl của tia X.

      Ta có:    eU = Q + hSong ánh sáng lượng tử anh sáng  è eU Song ánh sáng lượng tử anh sáng hSong ánh sáng lượng tử anh sáng   è Song ánh sáng lượng tử anh sáng Song ánh sáng lượng tử anh sáng Song ánh sáng lượng tử anh sáng  

      Song ánh sáng lượng tử anh sáng= Song ánh sáng lượng tử anh sáng = Song ánh sáng lượng tử anh sáng    (m).

Dạng 2: XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG

Kim loại: Song ánh sáng lượng tử anh sáng0, A;                                      Electron quang điện: E0đ ; V0.

Dòng quang điện: Ibh ; Uh

 * Áp dụng các công thức liên quan đến hiện tượng quang điện:

Lượng tử ánh sáng: Song ánh sáng lượng tử anh sáng  = hf = hSong ánh sáng lượng tử anh sáng           Giới hạn quang điện: Song ánh sáng lượng tử anh sáng0 = hSong ánh sáng lượng tử anh sáng

Phương trình Anh Xtanh: Song ánh sáng lượng tử anh sáng = A + Song ánh sáng lượng tử anh sáng

Hiệu điện thế hãm:     eUh = Song ánh sáng lượng tử anh sáng

Cường độ dòng quang điện bão hoà:      Ibh = n.e

Bài 2.1: Khi chiếu 1 bức xạ điện từ có bước sóng Song ánh sáng lượng tử anh sáng = 0,5 Song ánh sáng lượng tử anh sáng vào bề mặt catốt của 1 tế bào quang điện tạo ra dòng điện bảo hoà  Ibh = 0,32 (A) công suất bức xạ đập vào catốt là P = 1,5 w. Tính hiệu suất lượng tử ( là tỉ số giữa e thoát ra catốt và số phô tôn rọi lên nó). Biết: h = 6,625.10-34 Js ; C = 3.108 m/s ;      e = 1,6.10-19 C.

Giải:

Năng lượng của mỗi phô tôn: Song ánh sáng lượng tử anh sáng = hSong ánh sáng lượng tử anh sáng = 6,625.10-34 Song ánh sáng lượng tử anh sáng= 39,75.10-20 J

Năng lượng bức xạ đập vào catốt trong 1s. W = P.t = 1,5.1= 1,5 (J)

Số phô tôn đến đập vào catốt trong 1s:                                                            Song ánh sáng lượng tử anh sáng = Song ánh sáng lượng tử anh sáng = Song ánh sáng lượng tử anh sáng= 3,77.10-18    (hạt).

Điện lượng đến anốt trong 1s .Q = I.t = 0,32.1=0,32 ( C).

Số electron đến anốt trong 1s. ne = Song ánh sáng lượng tử anh sáng= Song ánh sáng lượng tử anh sáng  (e)

Hiệu suất lượng tử:  H = Song ánh sáng lượng tử anh sáng= Song ánh sáng lượng tử anh sáng

Bài 2.2: Công tối thiểu để bức 1 electron ra khỏi mặt kim loại là 1,88 eV. Dùng kl đó để làm catốt của 1 tế bào quang điện. Hãy xđ:

a. Giới hạn quang điện của kl đã cho.

b.Vận tốc cực đại của electron bắn ra khỏi mặt kl khi chiếu vào đó ánh sáng có bước sóng Song ánh sáng lượng tử anh sáng=0,489 Song ánh sáng lượng tử anh sáng .

c. Số electron tách ra khỏi bề mặt kl trong 1 phút. Giả thiết rằng tất cả electron tách ra đều bị hút về anốt và cường dòng quang điện đo được là I = 0,26.

d. Hiệu điện thế giữa hai cực của tế bào quang điện sao cho dòng điện triệt tiêu.

Giải:

a. Giới hạn quang điện. Song ánh sáng lượng tử anh sáng0 = Song ánh sáng lượng tử anh sáng= Song ánh sáng lượng tử anh sáng

b. Vận tốc cực đại của electron . hSong ánh sáng lượng tử anh sáng= A + E0đ

E0đ = hSong ánh sáng lượng tử anh sáng- A = Song ánh sáng lượng tử anh sáng J

mà     E0đ = Song ánh sáng lượng tử anh sáng è V0 =Song ánh sáng lượng tử anh sáng= Song ánh sáng lượng tử anh sáng= 0,48.1016  m/s

c. Số e tách ra khỏi mặt kim loại trong 1 phút.

Điện lượng qua mạch trong 1s  Q = T.t = 0,26.10-3   ( C)

Số electron qua mạch trong 1s. Song ánh sáng lượng tử anh sáng hạt

N = n.60 = 9,5.1016 hạt

d. Hiệu điện thế hãm. eUh = Song ánh sáng lượng tử anh sáng= E0đ    è Uh = Song ánh sáng lượng tử anh sáng = Song ánh sáng lượng tử anh sáng   (v).

Bài 2.3: Khi rọi ánh sáng có bước sóng Song ánh sáng lượng tử anh sáng = 300 nm vào catốt của 1 tế bào quang điện thì các electron quang điện bức ra có động năng cực đại là 2,03 eV.

a. Tính công thoát electron của kim loại làm catốt.

b. Tính hiệu điện thế hãm nếu ánh sáng tạo thành có bước sóng Song ánh sáng lượng tử anh sáng’ = 400 nm.

Giải:

a. Công thoát của electron:

hSong ánh sáng lượng tử anh sáng= A + E0đ  è   A = hSong ánh sáng lượng tử anh sáng - E0đ =Song ánh sáng lượng tử anh sáng

b, Ta có:  hSong ánh sáng lượng tử anh sáng= A + Song ánh sáng lượng tử anh sáng   mà  Song ánh sáng lượng tử anh sáng = eUh    è hSong ánh sáng lượng tử anh sáng =  A + eUh

eUh  = hSong ánh sáng lượng tử anh sáng - A   è Uh = ( hSong ánh sáng lượng tử anh sáng - A ).Song ánh sáng lượng tử anh sáng = 1  V

Bài 2.4: Công thoát của electron khỏi lim loại đồng là 4,47 ev.

a. Tính giới hạn quang điện của đồng.

b. Khi chiếu bức xạ điện từ có bước sóng Song ánh sáng lượng tử anh sáng = 0,14 Song ánh sáng lượng tử anh sáng vào một quả cầu bằng đồng đặt cách li các vật khác, thì quả cầu được tích điện đến điện thế cực đại bằng bao nhiêu.

giải:

a, Gới hạn quang điện của đồng.

Song ánh sáng lượng tử anh sáng0 = Song ánh sáng lượng tử anh sáng Song ánh sáng lượng tử anh sáng = Song ánh sáng lượng tử anh sáng nm = 0,277 Song ánh sáng lượng tử anh sáng

b, Động năng ban đầu cực đại của electron quang điện bức xạ khỏi quả cầu.

 hSong ánh sáng lượng tử anh sáng= A + Song ánh sáng lượng tử anh sángè  Song ánh sáng lượng tử anh sáng=  hSong ánh sáng lượng tử anh sáng - A    (1)

Áp dụng định lý về động năng:

Song ánh sáng lượng tử anh sángqe ( VM – VSong ánh sáng lượng tử anh sáng ).   với Vt = 0; qe = -e; VSong ánh sáng lượng tử anh sáng  = 0

Ta có:  Song ánh sáng lượng tử anh sáng= eVM  è  VM = Song ánh sáng lượng tử anh sáng.e    ( 2)

Từ ( 1) và (2 ) ta có:

VM = ( hSong ánh sáng lượng tử anh sáng- A)Song ánh sáng lượng tử anh sáng = Song ánh sáng lượng tử anh sáng   (V)

Dạng 3:  ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN VÀO VIỆC ĐO CÁC HẮNG SỐ VẬT LÝ.

Áp dụng:

Công thức lượng tử ánh sáng: Song ánh sáng lượng tử anh sáng = hf = hSong ánh sáng lượng tử anh sáng.

Phương trình Anhxtanh: Song ánh sáng lượng tử anh sáng = A + Song ánh sáng lượng tử anh sángmV02

Phương trình về hiệu điện thế hãm. Song ánh sáng lượng tử anh sángUh = Song ánh sáng lượng tử anh sángmV02 ( Uh = Song ánh sáng lượng tử anh sáng ).

Bài 3.1: Khi chiếu bức xạ tần số f = 2,2.1015  Hz vào kim loại thì có hiện tượng quang điện và các electron bắn ra đều bị giữ lại bởi hiệu điện thế hãm U1 = 6,6  (V). Còn khi chiếu vào bức xạ f2 = 2,538.1015 Hz vào kim loại đó thì các electron quang điện bắn ra đều bị giữ lại hiệu điện thế hãm U2  = 8 ( V).

a, Xác định hằng số plăng.

b, Xác định giới hạn quang điện của kim loại này. Cho e = 1,6.10-19 ( C); C = 3.108 m/s

Giải:

 a, Xác định hằng số Plăng: Ta có: hf1 = A + Song ánh sáng lượng tử anh sáng

  Vì electron bị giữ lại bởi hiệu điện thế hãm U1 nên: Song ánh sáng lượng tử anh sáng= eU1

Ta có::   hf1 = A + eU1.    (1)

Tương tự:    hf2 = A + eU2 (2)

  lấy (1) trừ (2) ta có:

       h( f1 – f2) = e( U1 – U2)

      è h = Song ánh sáng lượng tử anh sáng= Song ánh sáng lượng tử anh sáng  (Js)

b, giới hạn quang điện của kim loại.

      eh1 = Song ánh sáng lượng tử anh sáng  

  Song ánh sáng lượng tử anh sáng m = 0,4945 Song ánh sáng lượng tử anh sáng

 

Dạng 5: MẪU NGUYÊN TỬ BO – NGUYÊN TỬ HIĐRO

* Mẫu nguyên tử BO.

-     Hai tiêu đề của BO:       Song ánh sáng lượng tử anh sáng = hfmn = Em - En

* Hệ quả của 2 tiêu đề:

  - Năng lượng của nguyên tử Hiđrô. En = Song ánh sáng lượng tử anh sáng  (eV)

Với n là các số nguyên dương.

Bán kính của các quỹ đạo dừng:     r = n2r0       với  r0 = 5,3.10-11  m

* Quang phổ vạch của nguyên tử hiđrô:

  - Dãy Ly man: ứng với chuyển động từ các mức L, M, N, O, P về mức K: nằm trong vùng tử ngoại.

  - Dãy Ban me: nằm trong vùng ánh sáng nhìn thấy: ứng với nguyên tử chuyển từ các mức: M, N, O, P về mức L.

  - Dãy Pa Sen: nằm trong vùng hồng ngoại, ứng với nguyên tử chuyển từ các mức: N,O,P về mức N.

Bài 5.1:   Electron tong nguyên tử hiđrô chuyển từ quỹ đạo có năng lượng   Em = - 0,544 (eV) xuống quỹ đạo có năng lượng En = -3,4  (eV ). Hãy tính bước sóng của vạch quang phổ phát ra. Đó là vạch trong dãy nào của quang phổ vạch phát xạ của nguyên tử hiđrô? Cho h = 6,625.10-34  (Js);                     C = 3.108  m/s.

Giải:

Từ tiêu đề về sự bức xạ, ta có:

Song ánh sáng lượng tử anh sáng    è  Song ánh sáng lượng tử anh sáng= Song ánh sáng lượng tử anh sáng  (m)

Đó là vạch chùm H8 trong dãy Ban me.

III. TRẮC NGHIỆM

Câu 1: Giới hạn quang điện của Na là 500 nm. Công thoát của kẽm lớn hơn của Na là 1,4 lần. Giới hạn quang điện của kẽm là:

A. 700 nm        B. 360 nm        C. 720 nm        D. 900 nm

Giải: Ta có: Song ánh sáng lượng tử anh sáng;Song ánh sáng lượng tử anh sángÞSong ánh sáng lượng tử anh sáng

      Suy ra: Song ánh sáng lượng tử anh sángmm

Câu 2: Cường độ dòng quang điện bão hoà giữa catôt và anôt trong tế bào quang điện là 8mA. Cho điện tích của electron là   e = 1,6.10-19 C. Số electron đến được Anôt trong thời gian 1 giây là

A. 5.1019           B. 2.1016                    C.  2.1014          D.  5.1013

Giải: Số electron đến được anôt trong 1s là: Song ánh sáng lượng tử anh sáng

Câu 3: Biết rằng để triệt tiêu dòng quang điện ta phải dùng hiệu điện thế hãm 3V. Vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện bằng

A. 1,03.106 m/s    B. 1,03.105 m/s    C. 2,03.106 m/s    D. 2,03.105 m/s

Giải: Theo công thức, suy ra

      Song ánh sáng lượng tử anh sángm/s = 1030 km/s

Câu 4: Công thoát của electron ra khỏi bề mặt một kim loại là A = 2eV. Bước sóng giới hạn quang điện của kim loại là

A. 621 nm        B. 625nm         C. 675nm         D. 585nm

Giải: Bước sóng giới hạn quang điện của kim loại là:

      Song ánh sáng lượng tử anh sáng= 0,621.10-6 m = 0,621 mm = 621 nm.

Câu 5: Cho h = 6,625.10-34 Js; bước sóng giới hạn quang điện của kim loại là l0 = 0,6 mm. Công thoát của kim loại đó là

A. 3,3125.10-20 J        B. 3,3125.10-19 J        C. 3,3125.10-18 J  D. 3,3125.10-17 J

Giải: Công thoát:Song ánh sáng lượng tử anh sáng= 33,125.10-20J

Câu 6: Khi chiếu ánh sáng có bước sóng 300 nm lên tấm kim loại hiện tượng quang điện xảy ra. Để triệt tiêu dòng quang điện phải đặt hiệu điện thế hãm 1,4 V. Bước sóng giới hạn quang điện của kim loại này là:

A 753 nm         B. 653 nm        C. 553 nm        D. 453 nm

Giải: Ta có:, thế vào công thức Anhxtanh ta có:

Song ánh sáng lượng tử anh sáng

Song ánh sáng lượng tử anh sáng m = 453 nm.

Phần III: Kết luận

Với việc thực hiện nội dung “Các dạng toán cơ bản Sóng ánh sáng và Lượng tử ánh sáng” về bản thân tôi cũng đã rõ hơn về kiến thức về ý đồ của tác giả viết sách. Về phía học viên các học viên có thêm một tài liệu gần gũi để học tập và để trao đổi với các tác giả khác.

Thư Viện Vật Lý trích đăng File Các dạng toán cơ bản Sóng ánh sáng và Lượng tử ánh sáng

Giáo Viên Lê Văn Thuận

Trung tâm giáo dục thường xuyên Gia Lai

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Downlaod video thí nghiệm

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Bạn có thể nhìn thấy hơi nước không?
22/10/2014
Hầu như mọi người đều “biết” rằng hơi nước là có thể nhìn thấy được. Nói chung, người ta có thể nhìn thấy đám
Hành trình tìm kiếm hằng số hấp dẫn G – Phần 5
20/10/2014
Các thí nghiệm khác ngoài cân xoắn Kể từ thập niên 1990, một vài nhóm đã phát triển các thí nghiệm thành công khác ngoài cân
Diode phát quang và giải Nobel Vật lí 2014 – Phần 3
13/10/2014
Cấu trúc dị thể kép và giếng lượng tử Sự phát triển của LED hồng ngoại và diode laser chứng tỏ rằng các lớp tiếp xúc
Diode phát quang và giải Nobel Vật lí 2014 – Phần 2
10/10/2014
Nghiên cứu ban đầu về LED lam Con đường đưa đến sự phát xạ ánh sáng lam tỏ ra khó khăn hơn nhiều. Những nỗ lực ban đầu
Diode phát quang và giải Nobel Vật lí 2014 – Phần 1
08/10/2014
Diode phát quang (LED) là những nguồn sáng dải hẹp hoạt động dựa trên các bộ phận bán dẫn, với bước sóng biến thiên từ
Giải Nobel Hóa học 2014 thuộc về ba nhà vật lí Mĩ và Đức
08/10/2014
Theo tin từ trang chủ NobelPrize.org, Giải thưởng Nobel Hóa học 2014 đã thuộc về ba nhà khoa học: Eric Betzig, người Mĩ Stefan W.
Giải Nobel Vật Lý 2014 cho phát minh về đèn LED
07/10/2014
Ủy ban giải Nobel 2014 đã quyết định trao giải Nobel Vật lý năm 2014 cho Isamu AkasakiĐại học Meijo, Đại học Japan & Nagoya,
Hạt mới vừa là vật chất vừa là phản vật chất
07/10/2014
Kể từ thập niên 1930, các nhà khoa học đã và đang sốt sắng tìm kiếm các hạt đồng thời là vật chất và phản vật chất.

Liên kết hữu ích

Diễn Đàn Vật Lý | Phương pháp dạy & học | Tin Tức Vật Lý | Giáo án điện tử  | Văn phòng phẩm giá rẻ 

Vui Lòng Đợi

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com