Lý thuyết, bài tập mẫu về Lượng tử ánh sáng

Blog Góc Vật lí chia sẻ bài viết "Lý thuyết, bài tập mẫu về Lượng tử ánh sáng" thuộc chủ đề Vật lí 12, LTĐH. Bạn có thể tìm đọc lại bài này bởi từ khóa: Blog Góc Vật lí, bloggocvatli, LTĐH, Tóm tắt Lý thuyết bài tập mẫu về Lượng tử ánh sáng. 

I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN

Để hiểu về hiện tượng quang điện, ta cần xét thí nghiệm Hecxơ về hiện tượng quang điện.

Ban đầu, 2 lá nhôm mỏng xòe ra vì cùng tiếp xúc với quả cầu Zn tích điện âm.

Dưới tác dụng của nguồn Hồ quang điện, một số electron đã bứt ra khỏi bề mặt kim loại Zn, làm cho điện tích quả cầu giảm đi, kết quả làm 2 lá nhôm mỏng bị cụp lại.

Điều đó chứng tỏ: dưới tác dụng của nguồn sáng kích thích làm cho các e nhận thêm năng lượng và chuyển động mạnh đến mức thắng lực liên kết với hạt nhân để trở thành e tự do ! (mà có  dòng các e- chuyển động là có dòng điện nha). Đây chính là hiện tượng quang - điện em nhé.

Đồng thời cho thấy, nguồn sáng có năng lượng để có thể truyền cho  electron.

Thí nghiệm của Héc cũng cho thấy với nguồn sáng yếu hơn, các e không đủ sức để bứt ra khỏi bề mặt kim loại. Điều này cho thấy có một giới hạn để xảy ra hiện tượng quang điện

- Hiện tượng quang điện có hiện tượng quang điện ngoài và hiện tượng quang điện trong

+ Quang điện ngoài: Hiện tượng ánh sáng làm bật các electron ra khỏi mặt kim loại.

+ Quang điện trong: Hiện tượng ánh sáng giải phóng các electron liên kết để trở thành các electron dẫn.

- Giới hạn quang điện:

Bảng giới hạn quang điện 1 số kim loại

-  Ánh sáng được tạo bởi các hạt gọi là phôtôn, mỗi phôtôn mang năng lượng là:

- Cường độ của 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 = 3.108 m/s trong chân không.

- Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động. Không có phôtôn đứng yên.

- Công thức Anhxtanh về hiện tượng quang điện

- Giới hạn quang điện của kim loại



- Công thoát của e ra khỏi kim loại



- Để dòng quang điện triệt tiêu

UAK ≤ Uh (Uh < 0), Uh gọi là hiệu điện thế hãm.

- Hiệu suất lượng tử (hiệu suất quang điện)

(với n và n0 là số electron quang điện bứt khỏi catốt và số phôtôn đập vào catốt trong cùng một khoảng thời gian t)

- Công suất của nguồn sáng (nguồn bức xạ)

- Cường độ dòng quang điện bão hòa: Ibh = n.|e|

- Lưỡng tính sóng – hạt của ánh sáng

+ Ánh sáng có tính chất sóng và có tính chất hạt.

+ Sóng có bước sóng càng ngắn, phôtôn ứng với nó có năng lượng càng lớn thì tính chất hạt thể hiện càng rõ và ngược lại.

- Mẫu nguyên tử Bo

+ Quang phổ vạch của nguyên tử hyđrô

+ Bán kính quỹ đạo dừng thứ n của electron trong nguyên tử hyđrô: rn = n2r0; với r0 = 0,53.10-11m là bán kính Bo (ở quỹ đạo K)

+ Năng lượng của electron trong nguyên tử hyđrô

Các thông số cần nhớ: 

h = 6,625.10–34J.s ; c = 3.108 m/s ; me = 9,1.10–31kg; 

e = –1,6.10–19 C ; 1eV = 1,6.10–19J

II. CÁC DẠNG BÀI TẬP

1. Tính giới hạn quang điện, công thoát 

Phương pháp giải

- Giới hạn quang điện

- Công thoát

- Phương trình Anhxtanh

Đáp án: B

Giải chi tiết

Từ công thức

Đáp án: A

Giải chi tiết

Công thoát

Đáp án: C

Giải chi tiết

- Từ công thức

Đáp án: C

Giải chi tiết

Giới hạn quang điện

Đáp án: A = 3,088. 10–19J

Giải chi tiết

Theo công thức Anhtanh

2. Tìm động năng và vận tốc cực đại của electron quang điện

Phương pháp giải

- Tính động năng cực đại từ công thức Anhtanh

- Vận tốc ban đầu cực đại của electron

- Vận tốc cực đại của electron khi đập vào catot

từ đó suy ra được v

Đáp án: B

Giải chi tiết

Theo công thức Anhtanh

Đáp án: A

Giải chi tiết

Tính động năng cực đại từ công thức Anhxtanh

Đáp án: A

Giải chi tiết

Tính động năng

Động năng cực đại

Đáp án: A

Giải chi tiết

Tính động năng cực đại từ công thức Anhxtanh

Đáp án: D

Giải chi tiết

Theo công thức Anhxtanh

3. Tìm hiệu điện thế hãm

Phương pháp giải

- Hiện tượng các electron không về được anot là do điện trường sinh công cản.

- Công cản điện trường có giá trị nhỏ nhất bằng động năng ban đầu cực đại của các electron quang điện

- Lưu ý: Khi chọn kết quả thì Uh < 0. Trong bài toán trắc nghiệm nếu không có giá trị âm thì chọn giá trị độ lớn.

Đáp án: B

Giải chi tiết

Từ công thức tính hiệu điện thế hãm:

Đáp án: D

Giải chi tiết

Từ công thức

Đáp án: A

Giải chi tiết

- Giới hạn quang điện của đồng:

 

Vậy chỉ có bức xạ điện từ thứ nhất mới gây ra hiện tượng quang điện

- Từ công thức:

Để triệt tiêu hoàn toàn dòng quang điện thì:

4. Tìm số electron, số photon và hiệu suất quang điện

Phương pháp giải

Cần nhớ các công thức sau:
- Số photon đập vào Catot trong khoảng thời gian t

- Công suất của nguồn sáng (nguồn bức xạ)

- Cường độ dòng quang điện bão hòa:

- Hiệu suất lượng tử (hiệu suất quang điện)

(với n và n0 là số electron quang điện bứt khỏi Catot và số phôtôn đập vào Catot trong cùng một khoảng thời gian t).

Đáp án: A

Giải chi tiết

- Số photon đập vào Catot trong khoảng thời gian t 

Trong thời gian 10s, số photon tính được là:

Đáp án: B

Giải chi tiết

- Gọi số photon trong mỗi xung là N. Năng lượng của mỗi xung Laser là:

- Số photon trong mỗi bức xạ là:

Đáp án: C

Giải chi tiết

- Từ công thức tính hiệu suất, ta có:

- Số lượng e bật ra khỏi Catot là:

Đáp án: C

Giải chi tiết

- Tính số electron quang điện bứt khỏi Catot

- Tính số phôtôn đập vào Catot

- Hiệu suất của tế bào quang điện là:

Bạn có thể tải về free tại đây nhé.

Bài viết Lý thuyết, bài tập mẫu về Lượng tử ánh sáng này thuộc chủ đề Vật lí 12, bạn có đóng góp về nội dung bài viết này xin hãy để lại nhận xét cuối bài viết hoặc liên hệ với Admin Góc Vật lí: Bùi Công Thắng nha. Chúc bạn thành công!

Click đây để xem các bài viết cùng tác giả

Bạn muốn tìm kiếm gì không?

>