Blog Góc Vật Lí: Dạng bài tính năng lượng của phôtôn là câu hỏi "dễ thở" nhất trong chương Lượng tử ánh sáng – Vật lí 12. Chỉ cần thuộc một công thức và biết cách đổi đơn vị Jun sang eV là bạn đã "ăn trọn" điểm.
👉 Mấu chốt: $\varepsilon = hf = \dfrac{hc}{\lambda}$. Nhớ hằng số $h = 6,625 \times 10^{-34} \, \text{J.s}$, $c = 3 \times 10^8 \, \text{m/s}$ và $1 \, \text{eV} = 1,6 \times 10^{-19} \, \text{J}$.
Tính Năng Lượng Của Phôtôn: Công Thức, Cách Đổi Jun Sang eV Và Bài Tập Có Lời Giải
Hình 1: Công thức tính năng lượng của phôtôn
🧠 Đề bài
Một phôtôn có bước sóng $\lambda = 0,406 \, \mu\text{m}$. Cho $h = 6,625 \times 10^{-34} \, \text{J.s}$, $c = 3 \times 10^8 \, \text{m/s}$. Năng lượng của phôtôn này là
- A. $3,05 \, \text{eV}$
- B. $30,6 \, \text{eV}$
- C. $30,6 \, \text{J}$
- D. $3,05 \, \text{J}$
⚡ Công thức "bỏ túi"
- Năng lượng phôtôn: $\varepsilon = hf = \dfrac{hc}{\lambda}$
- Đổi đơn vị bước sóng: $1 \, \mu\text{m} = 10^{-6} \, \text{m}$
- Đổi Jun sang eV: $1 \, \text{eV} = 1,6 \times 10^{-19} \, \text{J}$
Hình 2: Công thức đầy đủ và cách đổi đơn vị năng lượng phôtôn
🎯 Ý nghĩa bài toán
- Củng cố công thức tính năng lượng phôtôn – kiến thức nền tảng của chương Lượng tử ánh sáng.
- Rèn kỹ năng đổi đơn vị bước sóng ($\mu\text{m} \to \text{m}$) và năng lượng ($\text{J} \to \text{eV}$).
- Tránh nhầm lẫn giữa giá trị năng lượng tính bằng Jun và eV – bẫy phổ biến trong đề thi.
✅ Lời giải chi tiết
👉 Click để xem lời giải
Bước 1: Đổi đơn vị bước sóng
$\lambda = 0,406 \, \mu\text{m} = 0,406 \times 10^{-6} \, \text{m} = 4,06 \times 10^{-7} \, \text{m}$.
Bước 2: Áp dụng công thức tính năng lượng phôtôn
$\varepsilon = \dfrac{hc}{\lambda} = \dfrac{6,625 \times 10^{-34} \times 3 \times 10^8}{4,06 \times 10^{-7}}$.
Bước 3: Tính toán
Tử số: $6,625 \times 10^{-34} \times 3 \times 10^8 = 19,875 \times 10^{-26} = 1,9875 \times 10^{-25}$.
$\varepsilon = \dfrac{1,9875 \times 10^{-25}}{4,06 \times 10^{-7}} \approx 4,895 \times 10^{-19} \, \text{J}$.
Bước 4: Đổi sang eV
$\varepsilon = \dfrac{4,895 \times 10^{-19}}{1,6 \times 10^{-19}} \approx 3,06 \, \text{eV}$.
✅ Chọn đáp án A: $3,05 \, \text{eV}$ (giá trị gần đúng).
⚠️ Bẫy thường gặp
- ❌ Không đổi bước sóng sang mét: Để nguyên $0,406$ và tính ra kết quả sai bậc $10^6$.
- ❌ Nhầm đơn vị đáp án: Tính ra $4,895 \times 10^{-19} \, \text{J}$ xong vội chọn đáp án $30,6 \, \text{J}$ hoặc $3,05 \, \text{J}$ (sai).
- ❌ Nhầm công thức: Dùng $\varepsilon = \dfrac{h}{\lambda}$ (thiếu $c$) hoặc $\varepsilon = hc\lambda$ (sai hoàn toàn).
- ❌ Quên giá trị $1 \, \text{eV} = 1,6 \times 10^{-19} \, \text{J}$: Không đổi được sang eV để so sánh với đáp án.
🔥 Mẹo làm nhanh (30 giây)
- Nhớ công thức "vàng": $\varepsilon = \dfrac{hc}{\lambda}$.
- Với $\lambda$ cho bằng $\mu\text{m}$, nhớ đổi ngay: nhân với $10^{-6}$.
- Muốn có kết quả eV ngay, dùng công thức rút gọn: $\varepsilon (\text{eV}) \approx \dfrac{1,24}{\lambda (\mu\text{m})}$.
- Thử: $\dfrac{1,24}{0,406} \approx 3,05 \, \text{eV}$ → chọn A.
🧪 Bài tập mở rộng
Bài 1: Một ống phát tia Rơnghen phát ra bức xạ có bước sóng nhỏ nhất là $5 \times 10^{-10} \, \text{m}$. Tính năng lượng của phôtôn tương ứng (theo đơn vị J).
Đáp án: $\varepsilon = \dfrac{hc}{\lambda} = \dfrac{6,625 \times 10^{-34} \times 3 \times 10^8}{5 \times 10^{-10}} = 3,975 \times 10^{-19} \, \text{J}$.
Bài 2: Một phôtôn có năng lượng $2,48 \, \text{eV}$. Bước sóng của ánh sáng này là bao nhiêu $\mu\text{m}$?
Hướng dẫn: Dùng $\lambda (\mu\text{m}) = \dfrac{1,24}{\varepsilon (\text{eV})} = \dfrac{1,24}{2,48} = 0,5 \, \mu\text{m}$.
❓ Câu hỏi thường gặp (FAQ)
1. Tại sao có công thức rút gọn $\varepsilon (\text{eV}) = 1,24 / \lambda (\mu\text{m})$?
Xuất phát từ $\varepsilon = hc/\lambda$. Thay $h = 6,625 \times 10^{-34}$, $c = 3 \times 10^8$, đổi $\lambda$ sang mét và $\varepsilon$ sang eV, ta được hằng số $hc/e \approx 1,24 \times 10^{-6} \, \text{eV.m} = 1,24 \, \text{eV.}\mu\text{m}$. Do đó, $\varepsilon (\text{eV}) = 1,24 / \lambda (\mu\text{m})$. Công thức này cực kỳ hữu ích khi làm trắc nghiệm.
2. Làm sao nhớ nhanh $1 \, \text{eV} = 1,6 \times 10^{-19} \, \text{J}$?
Hãy liên tưởng: electron (e) và volt (V) – điện tích nguyên tố $e = 1,6 \times 10^{-19} \, \text{C}$ nhân với hiệu điện thế $1 \, \text{V}$ cho ra $1 \, \text{eV} = 1,6 \times 10^{-19} \, \text{J}$. Một cách nhớ vui: "1 eV là năng lượng của 1 electron khi bay qua 1 V".
🔗 Khám phá thêm
👉 Blog Góc Vật Lí – Luyện đề nhanh, tăng điểm rõ rệt
