Giao diện mới của VnDoc Pro: Dễ sử dụng hơn - chỉ tập trung vào lớp bạn quan tâm. Vui lòng chọn lớp mà bạn quan tâm: Lưu và trải nghiệm

Đóng

Điểm danh hàng ngày

Hôm nay +3
Ngày 2 +3
Ngày 3 +3
Ngày 4 +3
Ngày 5 +3
Ngày 6 +3
Ngày 7 +5

Bạn đã điểm danh Hôm nay và nhận 3 điểm! Đăng nhập ngay để nhận điểm

Nhắn tin Zalo VNDOC để nhận tư vấn mua gói Thành viên hoặc tải tài liệu Hotline hỗ trợ: 0936 120 169

VnDoc.com

Cách tính hiệu suất lượng tử

Ôn thi THPT Quốc gia môn Vật lý

Bài trước

Tải về

Bài sau

Lớp: Lớp 12

Môn: Toán

Dạng tài liệu: Lý thuyết

Loại File: Word

Phân loại: Tài liệu Tính phí

Bài tập hiệu suất lượng tử có lời giải vật lý 12

Hiệu suất lượng tử là một khái niệm quan trọng trong chương trình Vật lý 12, đặc biệt trong phần quang điện. Việc hiểu rõ cách tính và bản chất của đại lượng này giúp học sinh giải nhanh các bài tập và nâng cao điểm số trong kỳ thi THPT Quốc gia.

A. Hướng dẫn tính hiệu suất lượng tử

Tìm số electron bay ra khỏi catot là số electron tạo ra dòng quang điện do vậy ta vận dụng công thức:

$q= I_{bh}.t = n_e.e.t$ => $n_{e} = \frac{q}{e.t} = \frac{I_{bh.}t}{e.t} = \frac{I_{bh}}{e}$

Gọi ne là số e quang điện bật ra ở Catôt (ne ≤n_λ);

Gọi n là số e quang điện đến được Anốt (n≤n_e, khi I = I_bh thì n=n_e)

Tìm số photon đập vào anot

Ta tìm năng lượng của chùm photon và lấy năng lượng của chùm photon chia cho năng lượng của một photon thì ta có số photon cần tìm. Với bài toán này đề thường cho công suất bức xạ P nên ta có:

n_p = Ap/ε = P.t/hf

Hiệu suất lượng tử của tế bào quang điện là đại lượng được tính bằng tỉ số giữa số e quang điện bật ra khỏi Catot với số photon đập vào Catot:

$H = \frac{n_{e}}{n_{\lambda}} = > \ H = \frac{I_{bh}.\ hc}{e.\ P.\ \lambda}$

Lưu ý: Nếu đề không cho rõ % e quang điện bật ra về được Anot thì lúc đó ta có thể cho n = ne = n_λ.

B. Bài tập ví dụ minh họa tính hiệu suất lượng tử

Ví dụ 1: Một tế bào quang điện có catôt làm bằng asen có công thoát electron bằng 5,15 eV. Chiếu chùm sáng đơn sắc có bước sóng 0,20 μm vào catôt của tế bào quang điện thì thấy cường độ dòng quang điện bảo hòa là 4,5 μA. Biết công suất chùm bức xạ là 3 mW. Xác định vận tốc cực đại của electron khi nó vừa bị bật ra khỏi catôt và hiệu suất lượng tử.

Hướng dẫn giải

Ta có:

$W_{đ} = \frac{hc}{\lambda} - A =$ 1,7.10-19 J; $v = \sqrt{\frac{2W_{đ}}{m}} =$ 0,6.106 m/s

$n_{e} = \frac{I_{bh}}{e} =$ 2,8.1013; $n_{\lambda} = \frac{P}{\frac{hc}{\lambda}} = \frac{P\lambda}{hc} =$ 3.1015

$= > \ H = \frac{n_{e}}{n_{\lambda}} =$ $9,3.10-3 =0,93\%$ .

Ví dụ 2. Nguồn sáng thứ nhất có công suất P1 phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng 450nm. Nguồn sáng thứ hai có công suất P2 phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0, 60μm. Trong cùng một khoảng thời gian, tỉ số giữa photon mà nguồn thứ nhất phát ra so với số photon mà nguồn thứ hai phát ra là 3:1. Tỉ số P₁ và P₂ là?

Hướng dẫn giải

Ta có:

$P_{1} = \frac{N_{1}hc}{t\lambda_{1}}$ ; $P_{2} = \frac{N_{2}hc}{t\lambda_{2}}$ => $\frac{P_{1}}{P_{2}} = \frac{N_{1}}{N_{2}}\frac{\lambda_{2}}{\lambda_{1}} = 4$ .

Ví dụ 3: Tính năng lượng, động lượng và khối lượng của photon ứng với các bức xạ điện từ sau đây:

a) Bức xạ đỏ có λ = 0,76 μm.

b) Sóng vô tuyến có λ = 500 m.

c) Tia phóng xạ γ có f = 4.1017 KHz. Cho biết c = 3.108 m/s; h = 6,625.10^-34 J.s

Hướng dẫn giải

Bức xạ đỏ có λ = 0,76 μm.

Năng lượng: ε = hf = 6,625.10⁻³⁴.3.108 0,76.10⁻⁶ = 26,15.10−20 (J)

Động lượng: ρ = $\frac{\varepsilon}{c}$ = 8,72.10⁻²⁸ (kg.m / s) - Khối lượng: m = $\frac{\varepsilon}{c^{2}}$ = 2,9.10^-36 (kg).

Tương tự áp dụng công thức cho phần b, c.

C. Bài tập tự rèn luyện tính hiệu suất lượng tử có đáp án

Bài 1. Cho cường độ dòng quang điện bão hoà là 0,32mA. Tính số e tách ra khỏi Katot của tế bào quang điện trong thời gian 20s biết chỉ 80% số e tách ra về được Anot.

Bài 2. Giả sử một nguồn sáng chỉ phát ra ánh sáng đơn sắc có tần số 7.5.1014Hz. Công suất phát xạ của nguồn là 10W. Số photon mà nguồn sáng phát ra trong một giây xấp xỉ bằng?

Bài 3. Một nguồn sáng điểm phát ánh sáng đơn sắc bước sóng λ = 0,56 μm, theo mọi hướng như nhau, với công suất phát sáng P = 1000 W. Bỏ qua sự hấp thụ ánh sáng của môi trường. Trên mặt cầu có tâm tại vị trí nguồn sáng, bán kính R (m), số phôtôn chuyển qua diện tích ∆S = 2 m² trong thời gian 1 s là n. Trên mặt cầu khác đồng tâm, bán kính R - 50 (m), số phôtôn chuyển qua diện tích ∆S trong thời gian 1 s là 2,25n. Giá trị của n có giá trị bằng bao nhiêu?

Bài 4. Công thoát electron khỏi kim loại natri là 2,48 eV. Một tế bào quang điện có catot làm bằng natri, khi được chiếu sáng bằng chùm bức xạ có bước sóng 0,36 $\mu$ m thì cho một dòng quang điện có cường độ bảo hòa là 3μA. Tính vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện và số electron bứt ra khỏi catôt trong 1 giây.

Bài 5. Công thoát của êlectron đối với Natri là 2,48 (eV). Catot của tế bào quang điện làm bằng Natri được chiếu sáng bởi bức xạ có bước sóng λ = 0,36 (μm) thì có dòng quang điện bão hoà Ibh = 50 (mA).Cho biết:h = 6,625.10^-34(J.s); c = 3.10 (m/s) ; me = 9,1.10^-31 (kg); e = 1,6.10^-19 (C).

a) Tính giới hạn quang điện của Natri.

b) Tính vận tốc ban đầu cực đại của êlectron quang điện.

c) Hiệu suất quang điện bằng 60%, tính công suất của nguồn bức xạ chiếu vào catôt.

✨ Bài viết chỉ trích dẫn một phần nội dung, mời bạn tải tài liệu đầy đủ để nắm trọn kiến thức.

-----------------------------------------

Thành thạo cách tính hiệu suất lượng tử không chỉ giúp bạn xử lý nhanh các bài tập quang điện mà còn tạo lợi thế lớn trong kỳ thi THPT Quốc gia môn Vật lý. Đừng quên luyện tập đa dạng dạng bài để đạt hiệu quả cao nhất.

Tải về

Chọn file muốn tải về: