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

1 811

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, VnDoc đã 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: λkt ≤ λo

λo 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:

ly-thuyet-va-bai-tap-vat-ly-12-luong-tu-anh-sang-1Ánh 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 (En) sang trạng thái dừng có năng lượng thấp hơn (Em) thì nó phát ra một phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu En - Em:

ε = hfnm = En - Em

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: Ro = 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 UNM = -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

Tài liệu vẫn còn, mời các bạn tải về

Đánh giá bài viết
1 811
Lý thuyết Vật lí 12 Xem thêm