190 Bài tập Lượng tử ánh sáng cơ bản, nâng cao cực hay có lời giải (P5)
30 câu hỏi
Hiệu điện thế giữa hai điện cực của ống Cu-lít-giơ (ống tia X) là UAK = 2.104 V, bỏ qua động năng ban đầu của êlectron khi bứt ra khỏi catốt. Tần số lớn nhất của tia X mà ống có thể phát ra xấp xỉ bằng
4,83.1017 Hz.
4,83.1021 Hz.
4,83.1018 Hz.
4,83.1019 Hz.
Hz. Chọn C
Nguyên tử hiđrô chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng eV sang trạng thái dừng có năng lượng Em = ‒3,4 eV. Bước sóng của bức xạ mà nguyên tử hiđrô phát ra xấp xỉ bằng
0,654.10‒5 m.
0,654.10‒6 m.
0,654.10‒4 m.
0,654.10‒7 m
ĐÁP ÁN B
Trong các nguồn bức xạ đang hoạt động: hồ quang điện, màn hình máy vô tuyến, lò sưởi điện, lò vi sóng; nguồn phát ra tia tử ngoại mạnh nhất là
hồ quang điện.
lò vi sóng.
màn hình máy vô tuyến.
lò sưởi điện
ĐÁP ÁN A
Hiện tượng nào sau đây khẳng định ánh sáng có tính chất sóng?
Hiện tượng quang điện trong.
Hiện tượng quang điện ngoài.
Hiện tượng quang phát quang.
Hiện tượng giao thoa ánh sáng
ĐÁP ÁN D
Phôtôn của một bức xạ có năng lượng 6,625.10‒19 J. Bức xạ này thuộc miền
sóng vô tuyến
tử ngoại
ánh sáng nhìn thấy.
hồng ngoại
ĐÁP ÁN B
Một đám nguyên tử hiđrô đang ở trạng thái dừng ứng với êlectron chuyển động trên quỹ đạo có bán kính lớn gấp 16 lần so với bán kính Bo. Khi chuyển về các trạng thái dừng có năng lượng thấp hơn thì đám nguyên tử sẽ phát ra tối đa số loại bức xạ là?
4.
8.
3.
6
đám nguyên tử H đang có e nằm trên quỹ đạo
.
số loại bức xạ tối đa phát ra là:
.
Chọn D
Tia laze có tính đơn sắc rất cao vì các phôtôn do laze phát ra có
độ sai lệch tần số là rất nhỏ.
độ sai lệch năng lượng là rất lớn.
độ sai lệch bước sóng là rất lớn.
độ sai lệch tần số là rất lớn
ĐÁP ÁN A
Theo thuyết lượng tử ánh sáng, để phát ánh sáng huỳnh quang, mỗi nguyên tử hay phân tử của chất phát quang hấp thụ hoàn toàn một phôtôn của ánh sáng kích thích có năng lượng để chuyển sang trạng thái kích thích, sau đó
giải phóng một êlectron tự do có năng lượng nhỏ hơn do có mất mát năng lượng
phát ra một phôtôn khác có năng lượng lớn hơn do có bổ sung năng lượng.
giải phóng một êlectron tự do có năng lượng lớn hơn do có bổ sung năng lượng.
phát ra một phôtôn khác có năng lượng nhỏ hơn do có mất mát năng lượng
ĐÁP ÁN D
Khi nói về thuyết lượng tử ánh sáng, phát biểu nào dưới đây không đúng?
Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là các phôtôn.
Khi nguyên tử phát xạ hoặc hấp thụ ánh sáng thì chúng phát ra hay hấp thụ phôtôn.
Các phôtôn có thể tồn tại trong trạng thái chuyển động hay đứng yên.
Mỗi phôtôn ánh sáng mang một năng lượng xác định tỉ lệ với tần số của ánh sáng
+ Các photon chỉ tồn tại ở trạng thái chuyển động.
Đáp án C
Công thoát electron của một kim loại là 2,40 eV. Xét các chùm sáng đơn sắc: chùm I có tần số f1 = 7.1014 Hz, chùm II có tần số f2 = 5,5.1014 Hz, chùm III có bước sóng . Chùm có thể gây ra hiện tượng quang điện khi chiếu vào kim loại nói trên là
chùm I và chùm II.
chùm I và chùm III.
chùm II và chùm III.
chỉ chùm I
+ Hz
+ Hz
+ Để xảy ra hiện tượng quang điện thì λ < λ0 hay f > f0
Vậy chùm I và chùm III đủ điều kiện.
Đáp án B
Phát biểu nào sau đây là sai về bán dẫn
Trong bán dẫn loại n, phần tử điện cơ bản là electron tự do.
Trong bán dẫn loại p, phần tử tải điện cơ bản là lỗ trống.
Trong bán dẫn loại n, mật độ eletron tự do lớn hơn mật độ lỗ trống
Trong bán dẫn loại p, mật độ lỗ trống nhỏ hơn mật độ electron tự do
+ Trong chất bán dẫn loại p, mật độ lỗ trống lớn hơn mật độ electron → D sai.
Đáp án D
Khi nói về photon phát biểu nào dưới đây đúng
Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số xác định, các photon đều mang năng lượng như nhau
Photon có thể tồn tại trong trạng thái đứng yên.
Năng lượng của photon càng lớn khi bước sóng ánh sáng ứng với photon đó càng lớn.
Năng lượng của photon ánh sáng tím nhỏ hơn năng lượng của photon ánh sáng đỏ
+ Với mỗi ánh sáng đơn sắc xác định thì các photon có năng lượng như nhau.
Đáp án A
Ánh sáng nhìn thấy có thể gây ra hiện tượng quang điện ngoài với
kim loại bạc
kim loại kẽm.
kim loại xesi.
kim loại đồng
+ Ánh sáng nhìn thấy có thể gây ra hiệu ứng quang điện với xesi.
Đáp án C
Khi êlectron ở quỹ đạo dừng thứ n thì năng lượng của nguyên tử hiđrô được xác định bởi công thức (với n = 1, 2, 3,...). Khi êlectron trong nguyên tử hiđrô chuyển từ quỹ đạo N về quỹ đạo K thì nguyên tử phát ra phôtôn có bước sóng
. Khi êlectron chuyển từ quỹ đạo P về quỹ đạo M thì nguyên tử phát ra phôtôn có bước sóng
. Mối liên hệ giữa hai bước sóng
và
+ Ở quỹ đạo N có n = 4, quỹ đạo K có n = 1
→
+ Ở quỹ đạo P có n = 6, quỹ đạo M có n = 3
→
+
Đáp án C
Gọi là năng lượng của photon ánh sáng đỏ,
là năng lượng của photon ánh sáng lục,
là năng lượng của photon ánh sáng vàng. Sắp xếp nào sau đây đúng.
+ Ta có:
+ Mà λđỏ > λvàng > λlục
→ εđỏ < εvàng < εlục
Đáp án B
Biết công thoát êlectron của các kim loại. canxi, kali, bạc và đồng lần lượt là. 2,89 eV; 2,26eV; 4,78 eV và 4,14 eV. Chiếu ánh sáng có bước sóng 0,33 μm vào bề mặt các kim loại trên. Hiện tượng quang điện không xảy ra với các kim loại nào sau đây?
Kali và đồng.
Canxi và bạc.
Bạc và đồng.
Kali và canxi.
+ Áp dụng:
+ Ta có: λ0Ca = 0,43 μm; λ0K = 0,55 μm; λ0Ag = 0,26μm; λ0Cu = 0,3 μm
+ Để xảy ra hiện tượng quang điện thì λ < λ0.
Vậy chỉ có Canxi và Kali đủ điều kiện.
Đáp án D
Đối với nguyên tử hiđrô, khi êlectron chuyển từ quỹ đạo L về quỹ đạo K thì nguyên tử phát ra phôtôn ứng với bước sóng 121,8 nm. Khi êlectron chuyển từ quỹ đạo M về quỹ đạo L. nguyên tử phát ra phôtôn ứng với bước sóng 656,3 nm. Khi êlectron chuyển từ quỹ đạo M về quỹ đạo K, nguyên tử phát ra phôtôn ứng với bước sóng
534,5 nm.
95,7 nm.
102,7 nm.
309,1 nm.
+
+ Cộng 2 phương trình trên
→
→ nm
Đáp án C
Hai tấm kim loại A, B hình tròn được đặt gần nhau, đối diện nhau (trong chân không). A được nối với cực âm và B được nối với cực dương của nguồn điện một chiều. Để làm bứt các electron từ mặt trong của tấm A người ta chiếu một chùm ánh sáng đơn sắc công suất 4,9 mW mà mỗi photon có năng lượng 9,8.10‒19 J vào mặt trong của tấm A thì cứ 100 phôton chiếu vào có một electron quang điện bứt ra. Một trong số những electron bứt ra chuyển động đến B để tạo ra dòng điện có cường độ 1,6 μA. Tỉ lệ phần trăm electron quang điện bứt ra khỏi A không đến được B là
30%.
20%.
70%.
80%
+ Số photon phát ra trong một đơn vị thời gian tương ứng với công suất của nguồn:
P = nɛ → .
→ Số electron bức ra tương ứng ne = 0,01n = 5.1013.
+ Số lượng electron tạo thành dòng điện tương ứng trong một đơn vị thời gian .
→ Tỉ lệ số e không đến được B là
Đáp án D
heo thuyết lượng tử ánh sáng, để phát ánh sáng huỳnh quang, mỗi nguyên tử hay phân tử của chất phát quang hấp thụ hoàn toàn một phôtôn của ánh sáng kích thích có năng lượng để chuyển sang trạng thái kích thích, sau đó
giải phóng một êlectron tự do có năng lượng nhỏ hơn do có mất mát năng lượng
phát ra một phôtôn khác có năng lượng lớn hơn do có bổ sung năng lượng.
giải phóng một êlectron tự do có năng lượng lớn hơn do có bổ sung năng lượng.
phát ra một phôtôn khác có năng lượng nhỏ hơn do có mất mát năng lượng.
+ Ánh sáng huỳnh quang phát ra có λ > λkt nên nó phát ra một photon có ε < εkt.
Đáp án D
Một nguồn sáng chỉ phát ra ánh sáng đơn sắc có tần số 5.1014 Hz. Công suất bức xạ điện từ của nguồn là 10 W. Số phôtôn mà nguồn phát ra trong một giây xấp xỉ bằng
+ Công suất bức xạ là: P = Nε = N.h.f
Đáp án A
Các hạt nhân đơteri; triti
và heli
có năng lượng liên kết lần lượt là 2,22 MeV; 8,49 MeV và 28,16 MeV. Các hạt nhân trên được sắp xếp theo thứ tự giảm dần về độ bền vững của hạt nhân là
+ Độ bền vững của hạt nhân được xét dựa trên năng lượng liên kết riêng:
+ có Wlkr = 1,11 MeV;
có Wlkr = 2,83 MeV;
có Wlkr = 7,04 MeV.
→ Độ bền vững hạt nhân sắp xếp theo thứ tự giảm dần là:
Đáp án C
Một đám nguyên tử hiđrô đang ở trạng thái cơ bản. Khi chiếu bức xạ có tần số f1 vào đám nguyên tử này thì chúng phát ra tối đa 3 bức xạ. Khi chiếu bức xạ có tần số f2 vào đám nguyên tử này thì chúng phát ra tối đa 10 bức xạ. Biết năng lượng ứng với các trạng thái dừng của nguyên tử hiđrô được tính theo biểu thức (E0 là hằng số dương, n = 1, 2, 3,...). Tỉ số
là
+ Số bức xạ điện từ được tính là:
+ Khi chiếu bức xạ f1 thì phát ra 3 bức xạ → n = 3 (tức là chuyển từ n = 1 lên n = 3)
+ Khi chiếu bức xạ f2 thì phát ra 10 bức xạ → n = 5 (tức là chuyển từ n = 1 lên n = 5)
Đáp án C
Bắn hạt prôtôn có động năng 5,5 MeV vào hạt nhân đang đứng yên, gây ra phản ứng hạt nhân
. Hai hạt
có cùng động năng và bay theo hai hướng tạo với nhau góc 160°. Coi khối lượng của mỗi hạt tính theo đơn vị u gần đúng bằng số khối của nó. Năng lượng mà phản ứng tỏa ra là
14,6 MeV.
10,2 MeV.
17,3 MeV.
20,4 MeV
+ Ta có:
→
+ Năng lượng tỏa ra là:
MeV
Đáp án C
Theo quan điệm của thuyết lượng tử ánh sáng, phát biểu nào sau đây là sai?
Các phôtôn của cùng một ánh sáng đơn sắc đều mang năng lượng như nhau.
Khi ánh sáng truyền đi xa, năng lượng của phôtôn giảm dần.
Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động
Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn
+ Mỗi 1 photon mang 1 năng lượng nhất định và năng lượng của photon không phụ thuộc vào khoảng cách nguồn sáng → Câu B sai.
Đáp án B
Nguyên tắc hoạt động của pin quang điện dựa vào hiện tượng
cảm ứng điện từ.
quang điện trong.
phát xạ nhiệt êlectron.
quang - phát quang
+ Pin quang điện hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện trong.
Đáp án C
Khi truyền trong chân không, ánh sáng đỏ có bước sóng = 720 nm, ánh sáng tím có bước sóng
= 400 nm. Cho hai ánh sáng này truyền trong một môi trường trong suốt thì chiết suất tuyệt đối của môi trường đó đối với hai ánh sáng này lần lượt là n1 = 1,33 và n2 = 1,34. Khi truyền trong môi trường trong suốt trên, tỉ số năng lượng của phôtôn có bước sóng
so với năng lượng của phôtôn có bước sóng
bằng
+ Khi truyền từ môi trường này sang môi trường kia thì tần số của photon không đổi.
Mà ε = hf nên tỉ số năng lượng trong các môi trường cũng chính là tỉ số năng lượng trong chân không.
+
→
Đáp án A
Công thoát của êlectron khỏi một kim loại là 3,68.10‒19 J. Khi chiếu vào tấm kim loại đó lần lượt hai bức xạ. bức xạ (I) có tần số 5.1014 Hz và bức xạ (II) có bước sóng 0,25 μm thì
bức xạ (II) không gây ra hiện tượng quang điện, bức xạ (I) gây ra hiện tượng quang điện.
cả hai bức xạ (I) và (II) đều không gây ra hiện tượng quang điện.
cả hai bức xạ (I) và (II) đều gây ra hiện tượng quang điện.
bức xạ (I) không gây ra hiện tượng quang điện, bức xạ (II) gây ra hiện tượng quang điện
+ Hz
+ Hz
+ Để xảy ra hiện tượng quang điện thì λ < λ0 hay f > f0
Vậy chỉ có f2 là đủ điều kiện.
Đáp án D
Một chất phát quang được kích thích bằng ánh sáng có bước sóng 0,26 μm thì phát ra ánh sáng có bước sóng 0,52 μm. Giả sử công suất của chùm sáng phát quang bằng 20% công suất của chùm sáng kích thích. Tỉ số giữa số phôtôn ánh sáng phát quang và số phôtôn ánh sáng kích thích trong cùng một khoảng thời gian là
+
⇔
→
Đáp án D
Năng lượng ứng với các trạng thái dừng của nguyên tử hiđrô được tính theo biểu thức (E0 là hằng số dương, n = 1, 2, 3,...). Một đám nguyên tử hiđrô đang ở trạng thái cơ bản khi bị kích thích bởi điện trường mạnh thì có thể phát ra tối đa 10 bức xạ. Trong các bức xạ có thể phát ra đó, tỉ số về bước sóng giữa bức xạ dài nhất và ngắn nhất là
+ Vì phát ra 10 bức xạ nên:
Vậy nguyên tử chuyển từ tạng thái có n = 1 lên n = 5.
+ Bước sóng dài nhất ứng với n = 4 lên n = 5
+ Bước sóng ngắn nhất ứng với n =1 lên n = 5
Đáp án B
Chiếu một bức xạ có bước sóng 0,533 μm lên tấm kim loại có công thoát 3.10‒19 J. Năng lượng photon chiếu tới một phần để thắng công thoát, phần còn lại chuyển thành động năng của electron quang điện. Người ta dùng màn chắn tách một chùm tia hẹp của electron quang điện và cho chúng bay vào từ trường đều với phương bay vuông góc với các đường cảm ứng từ. Biết bán kính quỹ đạo của các electron quang điện là 22,75 mm. Bỏ qua tương tác giữa các electron. Độ lớn cảm ứng từ B của từ trường là
T
T
T
T
+ Ta có:
+ Lực từ tác dụng lên electron là
Đáp án B








