Lý thuyết và bài tập Vật lý 12: Lượng tử ánh sáng

Lý thuyết và bài tập lượng tử ánh sáng

Với mong muốn cung cấp đến quý thầy cô giáo và các bạn học sinh lớp 12 nhiều tài liệu tham khảo hay phục vụ quá trình giảng dạy và học tập môn Vật lý, TimDapAnđã sưu tầm và xin giới thiệu tới bạn: Lý thuyết và bài tập Vật lý 12: Lượng tử ánh sáng

CHUYÊN ĐỀ LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG

A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT

NHỮNG NỘI DUNG CHÍNH CỦA CHƯƠNG

Hiện tượng quang điện (ngoài)

Lượng tử ánh sáng + Hiện tượng ánh sáng làm bật các êlectron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện

+ Điều kiện xảy ra hiện tượng quang điện: λ_kt ≤ λ_o

λ_o gọi là giới hạn quang điện

Hiện tượng quang điện trong

+ Hiện tượng giải phóng các êlectron liên kết trong chất bán dẫn để tạo nên các êlectron dẫn và lỗ trống đồng thời tham gia vào quá trình dẫn điện gọi là hiện tượng quang điện trong.

+ Các ứng dụng quan trọng:

- Quang điện trở

- Pin quang điện

ly-thuyet-va-bai-tap-vat-ly-12-luong-tu-anh-sang-1

Thuyết lượng tử ánh sáng.

Hạt phô tôn.

+ Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là hạt phôtôn

+ Trong chân không các phôtôn bay với tốc độ c = 3.10⁸ m/s.

+ Năng lượng phôtôn:

Ánh sáng có bước sóng càng ngắn, năng lượng phôtôn càng lớn, tính hạt càng rõ.

Mẫu nguyên tử Bo

Hai tiên đề:

- Nguyên tử chỉ tồn tại trong 1 số trạng thái có năng lượng xác định, gọi là các trạng thái dừng. Khi ở trong các trạng thái dừng thì nguyên tử không bức xạ.

- Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng (E_n) sang trạng thái dừng có năng lượng thấp hơn (E_m) thì nó phát ra một phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu E_n - E_m:

ε = hf_nm = E_n - E_m

Ngược lại

Hiện tượng quang – phát quang

+ Một số chât có khả năng hấp thụ ánh sáng có bước sóng này để phát ra ánh sáng (thường là nhìn thấy) có bước sóng khác gọi là hiện tượng quang – phát quang.

+ Ánh sáng huỳnh quang λ’ có bước sóng dài hơn bước sóng λ của ánh sáng kích thích λ’ > λ

Tia La-ze

Hiện tượng phát xạ cảm ứng

Lượng tử ánh sáng

Đặc điểm của tia Laze: có tính đơn sắc, tính định hướng, tính kết hợp rất cao và cường độ lớn.

Lượng tử ánh sáng

Ánh sáng là gì? Có những bằng chứng thực nghiệm (giao thoa, nhiễu xạ ….) cho thấy ánh sáng có tính chất sóng và là sóng điện từ, cũng có những bằng chứng (quang điện, quang – phát quang …) cho thấy ánh sáng có tính chất hạt và là hạt phô tôn

Kết luận: Ánh sáng có lưỡng tính sóng – hạt và có bản chất điện từ.

B. BÀI TẬP

Cho h = 6,625.10^-34J.s; c = 3.10⁸m/s; 1 eV = 1,6.10^-19J, e = 1,6.10^-19J; m (êlectron) = 9,1.10^-31kg; k = 9.10⁹N.m²/C². Bán kính Bo: R_o = 5,3.10^-11m.

Câu 1. Chiếu chùm tia màu lục vào tấm kẽm tích điện âm. Hiện tượng nào sẽ xảy ra?

A. Tấm kẽm mất dần điện tích dương.

B. Tấm kẽm mất dần điện tích âm.

C. Tấm kẽm trở nên trung hòa điện.

D. Điện tích âm của tấm kẽm không đổi.

Câu 2. Hãy chọn ý đúng để điền vào chỗ trống: Giới hạn quang điện đối với một kim loại là . . . . . . . của chùm sáng có thể gây ra hiện tượng quang điện.

A. bước sóng lớn nhất. B. bước sóng nhỏ nhất.

C. cường độ lớn nhất. D. cường độ nhỏ nhất.

Câu 3. Trong các phát biểu về hiện tượng quang điện sau đây, phát biểu nào luôn đúng?

A. Hiện tượng quang điện không xảy ra nếu cường độ chùm sáng kích thích rất yếu.

B. Mỗi kim loại cho trước có một tần số tối thiểu sao cho nếu tần số của bức xạ kích thích nhỏ hơn giá trị này thì không xảy ra hiện tượng quang điện.

C. Vận tốc của các quang electron được bứt ra tỉ lệ với cường độ của bức xạ kích thích.

D. Số quang êlectron bị bứt ra trong một giây không phụ thuộc vào cường độ của bức xạ kích thích.

Câu 4. Một kim loại có giới hạn quang điện là 0,5 μm. Công thoát êlectron của kim loại đó là

A. 2,48 eV. B. 3 eV. C. 1,2 eV. D. 4,8 eV.

Câu 5. Kim loại có công thoát êlectrôn là A = 2,62 eV. Khi chiếu vào kim loại này hai bức xạ có bước sóng λ₁ = 0,4 μm và λ₂ = 0,2 μm thì hiện tượng quang điện

A. xảy ra với cả hai bức xạ.

B. không xảy ra với cả hai bức xạ.

C. xảy ra với bức xạ λ₁, không xảy ra với bức xạ λ₂.

D. xảy ra với bức xạ λ₂, không xảy ra với bức xạ λ₁.

Dữ kiện sau đây dùng cho các câu 6, 7, 8, 9 và 10

Trong hiện tượng quang điện ngoài, êlectron ở bề mặt kim loại hấp thụ toàn bộ năng lượng của phôtôn ánh sáng kích thích, một phần năng lượng này dùng để giải phóng nó, phần còn lại hoàn toàn biến thành động năng của nó.

Câu 6. Chiếu một chùm phôtôn có năng lượng 5,6 eV vào tấm kim loại có công thoát êlectron là 2 eV. Tính động năng ban đầu cực đại của các quang êlectron bắn ra khỏi mặt kim loại.

A. 9,6 eV. B. 1,6.10^-19 J. C. 5,76.10^-19 J. D. 2,56 eV.

Câu 7. Chiếu một chùm phôtôn có năng lượng 5,5 eV vào tấm kim loại có công thoát êlectron là 2 eV. Các quang êlectron bứt ra từ bề mặt kim loại được cho bay từ M đến N trong điện trường với điện áp U_NM = -2V. Động năng cực đại của quang êlectron khi đến N là

A. 1,5 eV. B. 2,5 eV. C. 5,5 eV. D. 3,5 eV.

Câu 8. Chiếu ánh sáng kích thích có bước sóng 0,3 μm vào một quả cầu kim loại cô lập về điện có công thoát êlectron là 2,36 eV. Quả cầu có điện thế cực đại bằng

A. 1,78 V. B. 1,5 V. C. 1,3 V. D. 1,1 V.

Câu 9. Khi chiếu bức xạ có tần số f₁ vào một quả cầu kim loại cô lập và trung hòa về điện thì xảy ra hiện tượng quang điện với điện thế cực đại của quả cầu là V₁ và động năng ban đầu cực đại của các quang êlectron đúng bằng công thoát êlectron của kim loại. Chiếu tiếp bức xạ có tần số f₂ = f₁ + f thì điện thế cực đại của nó là 5V₁. Hỏi chiếu riêng bức xạ có tần số f vào quả cầu đang trung hòa điện nói trên thì điện thế cực đại của quả cầu là

A. 4V₁. B. 2,5V₁. C. 2V₁. D. 3V₁.

Câu 10. Một quả cầu kim loại cô lập, sau khi được chiếu liên tục bởi một nguồn sáng đơn sắc có công suất P và bước sóng λ (với cả P và λ đều có thể điều chỉnh được) thì sau thời gian xác định, quả cầu đạt điện thế cực đại và có điện tích Q. Hỏi để làm tăng điện tích của quả cầu nên dùng cách nào sau đây?

A. Tăng P. B. Tăng λ. C. Tăng cả P và λ. D. Giảm λ

Câu 11. Cường độ dòng điện chạy qua một ống rơn-ghen bằng 0,32 mA. Tính số êlectron đập vào đối catốt trong 1 phút.

A. 2.10¹⁵ hạt.

B. 1,2.10¹⁷ hạt.

C. 0,5.10¹⁹ hạt.

D. 2.10¹⁸ hạt.

Câu 12. Khi tăng hiệu điện thế giữa Anốt và Catốt của ống Rơn-ghen lên 2 lần thì động năng của electron khi đập vào đối catốt tăng thêm 8.10-16 J. Tính hiệu điện thế lúc đầu đặt vào Anốt và Catốt của ống.

A. 2500 V.

B. 5000 V.

C. 7500 V.

D. 10000 V.

Câu 13. Hiệu điện thế giữa Anốt và Catốt của ống Rơnghen là 12 kV. Bước sóng nhỏ nhất của tia Rơnghen đó bằng

A. 1,035.10^-8 m

B. 1,035.10^-9 m

C. 1,035.10^-10 m

D. 1,035.10^-11 m

Câu 14. Cho hai tấm kim loại phẳng A và B đặt song song đối diện nhau. Đặt một hiệu điện thế xoay chiều U_AB = 3cos(10 $\pi t$ + $\frac{\pi}{3}$ ) (V) vào hai bản. Chiếu ánh sáng vào tấm B sao cho hiện tượng quang điện xảy ra. Biết hiệu điện thế hãm chùm quang êlectron này là U = -1,5 V (hiệu điện thế ngăn không cho quang êlectron tới bản A để gây ra dòng quang điện). Kể từ lúc đặt điện áp xoay chiều, trong thời gian t = 3,25T (T là chu kì dao động của điện áp uAB) thời gian dòng điện không chạy qua hai bản A và B là

A. 13/60 s.

B. 15/60 s.

C. 17/60 s.

D. 19/60 s.

Câu 15. Một hợp kim gồm có 3 kim loại có giới hạn quang điện lần lượt là λ01, λ02, λ03 sao cho λ01 > λ02 > λ03. Giới hạn quang điện của hợp kim là

A. λ₀₁.

B. λ₀₂.

C. λ₀₃.

D. λ₀₁ + λ₀₂ + λ₀₃ /3

Câu 16. Hiện tượng quang điện trong là hiện tượng

A. bứt electron ra khỏi bề mặt kim loại khi bị chiếu sáng.

B. giải phóng electron ra khỏi mối liên kết trong chất bán dẫn khi bị chiếu sáng.

C. giải phóng electron ra khỏi kim loại khi bị đốt nóng.

D. giải phóng electron ra khỏi mối liên kết trong kim loại khi bị chiếu sáng.

Tài liệu vẫn còn, mời các bạn tải về

Trên đây Tìm Đáp Án vừa giới thiệu tới các bạn Lý thuyết và bài tập Vật lý 12: Lượng tử ánh sáng. Mong rằng qua bài viết này các bạn có thể học tập tốt hơn môn Vật lý lớp 12. Mời các bạn cùng tham khảo thêm các môn Toán 12, Ngữ văn 12, tiếng Anh 12, đề thi học kì 1 lớp 12, đề thi học kì 2 lớp 12...

Nếu bạn không thấy đề thi được hiển thị. Vui lòng tải về để xem. Nếu thấy hay thì các bạn đừng quên chia sẻ cho bạn bè nhé!

Tải về