ĐGTD ĐH Bách khoa - Vấn đề thuộc lĩnh vực vật lí - Hiện tượng quang điên - Thuyết lượng tử ánh sáng
12 câu hỏi
Trong thí nghiệm Hec-xơ, nếu sử dụng ánh sáng hồ quang điện sau khi đi qua tấm kính thủy tinh dày thì
Hiệu ứng quang điện chỉ xảy ra khi cường độ của chùm sáng kích thích đủ lớn
Hiệu ứng quang điện vẫn xảy ra vì giới hạn quang điện của kẽm là ánh sáng nhìn thấy.
Hiệu ứng quang điện không xảy ra vì thủy tinh hấp thụ hết tia tử ngoại.
Hiệu ứng quang điện vẫn xảy ra vì thủy tinh hấp thụ hết tia tử ngoại
Trả lời:
Hiện tượng electron bị bật ra khỏi bề mặt kim loại khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào gọi là hiện tượng quang điện ngoài.
Tia tử ngoại bị nước và thuỷ tinh hấp thụ mạnh.
Đáp án cần chọn là: C
Cho biết công thoát của Kali là A = 3,6.10-19J . Chiếu vào Kali lần lượt bốn bức xạ λ1 = 0,4μm; λ2 = 0,5μm ; λ3 = 0,6μm; λ4 = 0,7μm. Những bức xạ nào có thể gây ra hiện tượng quang điện đối với Kali?
ʎ3 và λ4
ʎ1 và λ2
chỉ có λ1
λ1,λ2và λ3
Trả lời:
Ta có :
\[A = \frac{{hc}}{{{\lambda _0}}}\]
\[ \to {\lambda _0} = \frac{{hc}}{A} = 0,552\mu m\]
Để gây ra hiện tượng quang điện thì bức xạ chiếu đến có bước sóng nhỏ hơn λ0 =>bức xạ nào có thể gây ra hiện tượng quang điện là λ1 và λ2
Đáp án cần chọn là: B
Chọn câu phát biểu sai về photon:
Ánh sáng tím có photon giống hệt nhau
Năng lượng của mỗi photon không đổi trong quá trình lan truyền
Photon chuyển động dọc theo tia sáng
Trong chân không photon chuyển động với tốc độ c = 3.108m/s
Trả lời:
Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các photon đều giống nhau
Nhận thấy ánh sáng tím có bước sóng nằm trong khoảng từ 0,38μm−0,42μm
=>Phương án A: Ánh sáng tím có photon giống hệt nhau là sai
Đáp án cần chọn là: A
Gọi năng lượng của phôtôn ánh sáng đỏ, ánh sáng lục và ánh sáng vàng lần lượt là: εĐ, εL và εV. Sắp xếp chúng theo thứ tự năng lượng giảm dần là:
εL >εV>εĐ
εV >εL >εĐ
εL >εĐ >εV
εĐ >εV >εL.
Trả lời:
Ta có:
\[\left. {\begin{array}{*{20}{c}}{\varepsilon = hf = \frac{{hc}}{\lambda }}\\{{\lambda _D} >{\lambda _V} >{\lambda _L}}\end{array}} \right\}\]
\[ \Rightarrow {\varepsilon _D} < {\varepsilon _V} < {\varepsilon _L}\]
Đáp án cần chọn là: A
>
Biết công thoát 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 bức xạ có bước sóng 0,33 μm vào bề mặt các kim loại trên. Hiện tượng quang điện ngoài xảy ra với các kim loại nào sau đây ?
Kali và đồng
Kali và canxi
Bạc và đồng
Canxi và bạc
Trả lời:
Năng lượng của bức xạ chiếu vào bề mặt tấm kim loại
\[\varepsilon = \frac{{hc}}{\lambda } = 3,76eV\]
Để xảy ra hiện tượng quang điện thì
ε ⩾ A
Nhận thấy năng lượng photon của ánh sáng chiếu vào tấm kim loại lớn hơn công thoát của Kali và canxi. Do đó hiện tượng quang điện xảy ra đối với hai kim loại này.
Đáp án cần chọn là: B
Một chất quang dẫn có giới hạn quang điện là 1,88μm . Lấy c = 3.108m/s. Hiện tượng quang điện trong xảy ra khi chiếu vào chất này ánh sáng có tần số nhỏ nhất là
1,452.1014 Hz
1,596.1014Hz
1,875.1014Hz
1,956.1014Hz
Trả lời:
Giới hạn quang điện của chất quang dẫn:
λ0 = 1,88μm = 1,88.10-6m
Tần số giới hạn quang điện của chất quang dẫn:
\[{f_0} = \frac{c}{{{\lambda _0}}} = 1,{596.10^{14}}Hz\]
Điều kiện xảy ra hiện tượng quang điện trong:
λ⩽ λ0
⇒ f ⩾ f0 = 1,596.1014Hz
⇒ fmin= 1,596.1014Hz
Đáp án cần chọn là: B
Một tấm kim loại có công thoát A, người ta chiếu vào kim loại chùm sáng có năng lượng của photon là hf thì các electron quang điện được phóng ra có động năng ban đầu cực đại là K. Nếu tần số của bức xạ chiếu tới tăng gấp đôi thì động năng ban đầu cực đại của các electron quang điện là:
K + hf
K + A
2K
K + A + hf
Trả lời:
Với tần số f thì: hf = A + K (1)
Với tần số 2f thì: 2hf = A + K′ (2)
(2) – (1) ta được: K′ = K + hf
Đáp án cần chọn là: A
Lần lượt chiếu vào catốt của một tế bào quang điện các bức xạ điện từ gồm các bức xạ có bước sóng λ1 = 0,26μm và bức xạ có bước sóng λ2 = 1,2λ1 thì vận tốc ban đầu cực đại của các electron quang điện bứt ra từ catốt lần lượt là v1 và v2 với v2 = 3v1/4 . Giới hạn quang điện λ0 của kim loại làm catốt nay là
0,42μm
1,00 μm
0,90 μm
1,45 μm
Trả lời:
Ta giải hệ phương trình sau:
\[\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{\frac{{hc}}{{{\lambda _1}}} = A + \frac{1}{2}mv_1^2}\\{\frac{{hc}}{{{\lambda _2}}} = A + \frac{1}{2}mv_2^2}\end{array}} \right.\]
\[\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{\frac{{hc}}{{{\lambda _1}}} = \frac{{hc}}{{{\lambda _0}}} + {K_1}}\\{\frac{{hc}}{{1,2{\lambda _1}}} = \frac{{hc}}{{{\lambda _0}}} + \frac{9}{{16}}{K_1}}\end{array}} \right.\]
\[ = 0,42\mu m\]
Đáp án cần chọn là; A
Xét nguyên tử Hidro theo mẫu nguyên từ Bo. Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có mức năng lượng -5,44.10-19 J sang trang thái dừng có mức năng lượng -21,76.10-19 J thì phát ra photon tương ứng với ánh sáng có tần số f. Lấy h = 6,625.10-34 J.s. Giá trị của f là
1,64.1015 Hz.
4,11.1015 Hz.
2,05.1015 Hz.
2,46.1015 Hz.
Trả lời:
Năng lượng photon phát ra là:
\[\varepsilon = h{f_{nm}} = {E_n} - {E_m}\]
\[ \Rightarrow \varepsilon = \left( { - 5,{{44.10}^{ - 19}}} \right) - \left( { - 21,{{76.10}^{ - 19}}} \right)\]
\[ \Rightarrow \varepsilon = 16,{32.10^{ - 19}}J\]
\[ \Rightarrow f = \frac{{{E_n} - {E_m}}}{h}\]
\[ \Rightarrow f = \frac{{16,{{32.10}^{ - 19}}}}{{6,{{625.10}^{ - 34}}}} = 2,{46.10^{15}}\left( {Hz} \right)\]
Đáp án cần chọn là: D
Đồ thị dưới đây biểu diễn động năng cực đại E của êlectron thoát ra khỏi bề mặt của một tấm kali thay đổi theo tần số f của bức xạ điện từ tới tấm. Từ đồ thị, giá trị của hằng số Plăng có giá trị gần nhất với giá trị nào sau đây?
6,2.10-34 J.s.
6,6.10-34 J.s.
6,2.104 J.s.
1,6.1033 J.s.
Trả lời:
Từ đồ thị, lấy hai điểm ứng với E1 = 0 có f1 = 0,5.1015 Hz và E2 = 4.10-19 J có f2 = 1,15.1015 Hz, ta có:
\[\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{h{f_1} = h{f_0} + {E_1} \Rightarrow h{f_1} = h{f_0} \Rightarrow {f_0} = {f_1} = 0,{{5.10}^{15}}}\\{h{f_2} = h{f_0} + {E_2} \Rightarrow h = \frac{{{E_2}}}{{f - {f_0}_2}} = \frac{{{{4.10}^{ - 19}}}}{{\left( {1,15 - 0,5} \right){{.10}^{15}}}} \approx 6,{{2.10}^{ - 34}}\left( {J/s} \right)}\end{array}} \right.\]
Đáp án cần chọn là: A
Tia X có bước sóng 71pm làm bật ra các quang – electron từ một lá vàng. Các electron này bắt nguồn từ sâu trong các nguyên tử vàng. Các electron bắn ra chuyển động theo các quỹ đạo tròn có bán kính rr trong một từ trường đều, có cảm ứng từ là B. Thực nghiệm cho B.r = 1,88.10-4(T.m). Tính công thoát của vàng?
14,4MeV
2,3J
2,3keV
14,4keV
Trả lời:
Electron chuyển động trong từ trường với quỹ đạo tròn có bán kính là:
\[r = \frac{{mv}}{{eB}}\]
\[ \Rightarrow v = \frac{{e.Br}}{m} = \frac{{1,{{6.10}^{ - 19}}.1,{{88.10}^{ - 4}}}}{{9,{{1.10}^{ - 31}}}}\]
\[ \Rightarrow v \approx {33.10^6}\left( {m/s} \right)\]
Áp dụng công thức Anh—xtanh về hiện tượng quang điện, ta có:
\[\frac{{hc}}{\lambda } = A + \frac{1}{2}m{v_{0\max }}^2\]
\[ \Rightarrow \frac{{6,{{625.10}^{ - 34}}{{.3.10}^8}}}{{{{71.10}^{ - 12}}}} = A + \frac{1}{2}.9,{1.10^{ - 31}}.{\left( {{{33.10}^6}} \right)^2}\]
⇒ A = 2,3.10-15(J) = 14,4(keV)
Đáp án cần chọn là: D
Trong y học, người ta dùng một máy laze phát ra chùm laze có bước sóng λ để đốt các mô mềm. Biết rằng để đốt được phần mô mềm có thể tích 4mm3 thì phần mô này cần hấp thụ hoàn toàn năng lượng của 30.1018photon của chùm laze trên. Coi năng lượng trung bình để đốt hoàn toàn 1mm3 mô là 2,53J. Biết hằng số Plăng h = 6,625.10-34J.s, tốc độ ánh sáng trong chân không c = 3.108m/s. Giá trị của λ là
683nm
485nm
489nm
589nm
Trả lời:
+ Năng lượng của 1 photon:
\[\varepsilon = \frac{{hc}}{\lambda }\]
⇒ Năng lượng của 30.1018photon là:
\[A = {30.10^{18}}.\varepsilon = {30.10^{18}}.\frac{{hc}}{\lambda }\] (J)
+ Năng lượng trung bình để đốt hoàn toàn 1mm3 mô là 2,53J⇒ Năng lượng cần thiết để đốt phần mô mềm có thể tích 4mm3 là:
A′ = 4.2,53 = 10,12J
+ Để đốt được phần mô mềm có thể tích 4mm3 thì phần mô này cần hấp thụ hoàn toàn năng lượng của 30.1018photon nên ta có:
\[A = A' \Leftrightarrow 10,12 = {30.10^8}.\frac{{hc}}{\lambda }\]
\[ \Leftrightarrow 10,12 = {30.10^8}.\frac{{6,{{625.10}^{ - 34}}{{.3.10}^8}}}{\lambda }\]
⇒ λ = 5,89.10-7(m) = 589(nm)
Đáp án cần chọn là: D
