GV: Đòan Văn Lượng Email: doanvluong@gmail.com ; doanvluong@yahoo.com Trang 1 CHƯƠNG . LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT I. Hiện tượng quang điện(ngoài) - Thuyết lượng tử ánh sáng. a. Hiện tượng quang điện Hiện tượng ánh sáng làm bật các electron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện ngoài (gọi tắt là hiện tượng quang điện). b. Các định luật quang điện + Định luật quang điện thứ nhất (định luật về giới hạn quang điện): Đối với mỗi kim loại ánh sáng kích thích phải có bước sóng λ ngắn hơn hay bằng giới hạn quang điện λ 0 của kim loại đó, mới gây ra được hiện tượng quang điện: λ ≤ λ 0 . + Định luật quang điện thứ hai (định luật về cường độ dòng quang điện bảo hòa): Đối với mỗi ánh sáng thích hợp (có λ ≤ λ 0 ), cường độ dòng quang điện bảo hòa tỉ lệ thuận với cường độ chùm ánh sáng kích thích. + Định luật quang điện thứ ba (định luật về động năng cực đại của quang electron): Động năng ban đầu cực đại của quang electron không phụ thuộc vào cường độ của chùm sáng kích thích, mà chỉ phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng kích thích và bản chất kim loại. c. Thuyết lượng tử ánh sáng + Chùm ánh sáng là chùm các phôtôn (các lượng tử ánh sáng). Mỗi phôtôn có năng lượng xác định (năng lượng của 1 phô tôn ε = hf (J). Nếu trong chân không thì λ ε ch fh . . == f là tần số của sóng ánh sáng đơn sắc tương ứng. h=6,625.10 -34 J.s : hằng số Plank; c =3.10 8 m/s : vận tốc ánh sáng trong chân không. + Cường độ chùm sáng tỉ lệ với số phôtôn phát ra trong 1 giây. + Phân tử, nguyên tử, electron… phát xạ hay hấp thụ ánh sáng, nghĩa là chúng phát xạ hay hấp thụ phôtôn. + Các phôtôn bay dọc theo tia sáng với tốc độ c = 3.10 8 m/s trong chân không. + Năng lượng của mỗi phôtôn rất nhỏ. Một chùm sáng dù yếu cũng chứa rất nhiều phôtôn do rất nhiều nguyên tử, phân tử phát ra. Vì vậy ta nhìn thấy chùm sáng liên tục. +Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động. Không có phôtôn đứng yên. d. Giải thích các định luật quang điện + Công thức Anhxtanh về hiện tượng quang điện: hf = λ hc = A + 2 1 mv 2 max0 . + Gi ả i thích đị nh lu ậ t th ứ nh ấ t: Để có hi ệ n t ượ ng quang đ i ệ n thì n ă ng l ượ ng c ủ a phôtôn ph ả i l ớ n h ơ n ho ặ c b ằ ng công thoát: hf = λ hc ≥ A = 0 λ hc  λ ≤ λ 0 ; -v ớ i λ 0 là gi ớ i h ạ n quang đ i ệ n c ủ a kim lo ạ i: λ 0 = A hc -Công thoát c ủ a e ra kh ỏ i kim lo ạ i : 0 . λ ch A = -T ầ n s ố sóng ánh sáng gi ớ i h ạ n quang đ i ệ n : 0 0 λ c f = v ớ i : V 0 là v ậ n t ố c ban đầ u c ự c đạ i c ủ a quang e ( Đơ n v ị c ủ a V 0 là m/s) 0 λ là gi ớ i h ạ n quang đ i ệ n c ủ a kim lo ạ i làm catot ( Đơ n v ị c ủ a λ 0 là m; µ m; nm;pm) m (hay m e ) = 9,1.10 -31 kg là kh ố i l ượ ng c ủ a e; e = 1,6.10 -19 C là đ i ệ n tích nguyên t ố ; 1eV=1,6.10 -19 J. +Bảng giá trị giới hạn quang điện Chất kim loại λ o (µm) Chất kim loại λ o (µm) Chất bán dẫn λ o (µm) Bạc 0,26 Natri 0,50 Ge 1,88 Đồng 0,30 Kali 0,55 Si 1,11 Kẽm 0,35 Xesi 0,66 PbS 4,14 Nhôm 0,36 Canxi 0,75 CdS 0,90 I b ảo h òa I O U h U GV: Đòan Văn Lượng Email: doanvluong@gmail.com ; doanvluong@yahoo.com Trang 2 e. Lưỡng tính sóng - hạt của ánh sáng +Ánh sáng v ừ a có tính ch ấ t sóng, v ừ a có tính ch ấ t h ạ t. Ta nói ánh sáng có l ưỡ ng tính sóng - h ạ t. +Trong m ỗ i hi ệ n t ượ ng quang h ọ c, ánh sáng th ườ ng th ể hi ệ n r ỏ m ộ t trong hai tính ch ấ t trên. Khi tính ch ấ t sóng th ể hi ệ n r ỏ thì tính ch ấ t h ạ t l ạ i m ờ nh ạ t, và ng ượ c l ạ i. +Sóng đ i ệ n t ừ có b ướ c sóng càng ng ắ n, phôtôn có n ă ng l ượ ng càng l ớ n thì tính ch ấ t h ạ t th ể hi ệ n càng rõ, nh ư ở hi ệ n t ượ ng quang đ i ệ n, ở kh ả n ă ng đ âm xuyên, kh ả n ă ng phát quang…,còn tính ch ấ t sóng càng m ờ nh ạ t. +Trái l ạ i sóng đ i ệ n t ừ có b ướ c sóng càng dài, phôtôn ứ ng v ớ i nó có n ă ng l ượ ng càng nh ỏ , thì tính ch ấ t sóng l ạ i th ể hi ệ n r ỏ h ơ n nh ư ở hi ệ n t ượ ng giao thoa, nhi ễ u x ạ , tán s ắ c, …, còn tính ch ấ t h ạ t thì m ờ nh ạ t. II. Hiện tượng quang điện trong. a. Chất quang dẫn Ch ấ t quang d ẫ n là nh ữ ng ch ấ t bán d ẫ n, d ẫ n đ i ệ n kém khi không b ị chi ế u sáng và d ẫ n đ i ệ n t ố t khi b ị chi ế u ánh sáng thích h ợ p. b. Hiện tượng quang điện trong Hi ệ n t ượ ng ánh sáng gi ả i phóng các electron liên k ế t để chúng tr ở thành các electron d ẫ n đồ ng th ờ i t ạ o ra các l ỗ tr ố ng cùng tham gia vào quá trình d ẫ n đ i ệ n, g ọ i là hi ệ n t ượ ng quang đ i ệ n trong. c. Quang điện trở Đượ c ch ế t ạ o d ự a trên hi ệ u ứ ng quang đ i ệ n trong. Đ ó là m ộ t t ấ m bán d ẫ n có giá tr ị đ i ệ n tr ở thay đổ i khi c ườ ng độ chùm ánh sáng chi ế u vào nó thích h ợ p. d. Pin quang điện Pin quang đ i ệ n là ngu ồ n đ i ệ n trong đ ó quang n ă ng đượ c bi ế n đổ i tr ự c ti ế p thành đ i ệ n n ă ng. Ho ạ t độ ng c ủ a pin d ự a trên hi ệ n t ượ ng quang đ i ệ n trong c ủ a m ộ t s ố ch ấ t bán d ẫ n ( đồ ng ôxit, sêlen, silic, ). Su ấ t đ i ệ n độ ng c ủ a pin th ườ ng có giá tr ị t ừ 0,5 V đế n 0,8 V Pin quang đ i ệ n (pin m ặ t tr ờ i) đ ã tr ở thành ngu ồ n cung c ấ p đ i ệ n cho các vùng sâu vùng xa, trên các v ệ tinh nhân t ạ o, con tàu v ũ tr ụ , trong các máy đ o ánh sáng, máy tính b ỏ túi. … III. Hiện tượng quang–Phát quang. a. Sự phát quang + Có m ộ t s ố ch ấ t khi h ấ p th ụ n ă ng l ượ ng d ướ i m ộ t d ạ ng nào đ ó, thì có kh ả n ă ng phát ra các b ứ c x ạ đ i ệ n t ừ trong mi ề n ánh sáng nhìn th ấ y. Các hi ệ n t ượ ng đ ó g ọ i là s ự phát quang. + M ỗ i ch ấ t phát quang có m ộ t quang ph ổ đặ c tr ư ng cho nó. b.Huỳnh quang và lân quang + S ự hu ỳ nh quang là s ự phát quang có th ờ i gian phát quang ng ắ n (d ướ i 10 -8 s), ngh ĩ a là ánh sáng phát quang h ầ u nh ư t ắ t ngay sau khi t ắ t ánh sáng kích thích. Nó th ườ ng x ả y ra v ớ i ch ấ t l ỏ ng và ch ấ t khí. + S ự lân quang là s ự phát quang có th ờ i gian phát quang dài (t ừ 10 -8 s tr ở lên); th ườ ng x ả y ra v ớ i ch ấ t r ắ n. Các ch ấ t r ắ n phát lân quang g ọ i là ch ấ t lân quang. c. Định luật Xtốc về sự phát quang( Đặc điểm của ánh sáng huỳnh quang ) Ánh sáng phát quang có b ướ c sóng λ hq dài h ơ n b ướ c sóng c ủ a ánh sáng kích thích λ kt : hf hq < hf kt => λ hq > λ kt . d.Ứng dụng của hiện tượng phát quang S ử d ụ ng trong các đ èn ố ng để th ắ p sáng, trong các màn hình c ủ a dao độ ng kí đ i ệ n t ử , tivi, máy tính. S ử d ụ ng s ơ n phát quang quét trên các bi ể n báo giao thông. IV. Mẫu nguyên tử Bo. a. Mẫu nguyên tử của Bo +Tiên đề v ề tr ạ ng thái d ừ ng -Nguyên t ử ch ỉ t ồ n t ạ i trong m ộ t s ố tr ạ ng thái có n ă ng l ượ ng xác đị nh E n , g ọ i là các tr ạ ng thái d ừ ng. Khi ở tr ạ ng thái d ừ ng, nguyên t ử không b ứ c x ạ . -Trong các tr ạ ng thái d ừ ng c ủ a nguyên t ử , electron chuy ể n độ ng quanh h ạ t nhân trên nh ữ ng qu ỹ đạ o có bán kính hoàn toàn xác đị nh g ọ i là qu ỹ đạ o d ừ ng. -Công th ứ c tính qu ỹ đạ o d ừ ng c ủ a electron trong nguyên t ử hy đ rô: r n = n 2 r 0 , v ớ i n là s ố nguyên và r 0 = 5,3.10 -11 m, g ọ i là bán kính Bo (e ở qu ỹ đạ o K) Tr ạ ng thái d ừ ng n 1 2 3 4 5 6 Tên qu ỹ đạ o d ừ ng K L M N O P Bán kính: r n = n 2 r 0 r 0 4r 0 9r 0 16r 0 25r 0 36r 0 N ă ng l ượ ng e Hidro 2 13,6 ( ) n E eV n =− 2 13,6 1 − 2 13,6 2 − 2 13,6 3 − 2 13,6 4 − 2 13,6 5 − 2 13,6 6 − GV: Đòan Văn Lượng Email: doanvluong@gmail.com ; doanvluong@yahoo.com Trang 3 N ă ng l ượ ng electron trong nguyên t ử hi đ rô: 2 13,6 ( ) n E eV n = − V ớ i n ∈ N * . -Bình th ườ ng, nguyên t ử ở tr ạ ng thái d ừ ng có n ă ng l ượ ng th ấ p nh ấ t g ọ i là tr ạ ng thái c ơ b ả n. Khi h ấ p th ụ n ă ng l ượ ng thì nguyên t ử chuy ể n lên tr ạ ng thái d ừ ng có n ă ng l ượ ng cao h ơ n, g ọ i là tr ạ ng thái kích thích. Th ờ i gian nguyên t ử ở tr ạ ng thái kích thích r ấ t ng ắ n (c ỡ 10 -8 s). Sau đ ó nguyên t ử chuy ể n v ề tr ạ ng thái d ừ ng có n ă ng l ượ ng th ấ p h ơ n và cu ố i cùng v ề tr ạ ng thái c ơ b ả n. + Tiên đề v ề s ự b ứ c x ạ và h ấ p th ụ n ă ng l ượ ng c ủ a nguyên t ử -Khi nguyên t ử chuy ể n t ừ tr ạ ng thái d ừ ng có n ă ng l ượ ng E n sang tr ạ ng thái d ừ ng có n ă ng l ượ ng E m nh ỏ h ơ n thì nguyên t ử phát ra m ộ t phôtôn có n ă ng l ượ ng: ε εε ε = hf nm = E n – E m . -Ng ượ c l ạ i, n ế u nguyên t ử ở tr ạ ng thái d ừ ng có n ă ng l ượ ng E m mà h ấ p th ụ đượ c m ộ t phôtôn có n ă ng l ượ ng hf đ úng b ằ ng hi ệ u E n – E m thì nó chuy ể n sang tr ạ ng thái d ừ ng có n ă ng l ượ ng E n l ớ n h ơ n. -S ự chuy ể n t ừ tr ạ ng thái d ừ ng E m sang tr ạ ng thái d ừ ng E n ứ ng v ớ i s ự nh ả y c ủ a electron t ừ qu ỹ đạ o d ừ ng có bán kính r m sang qu ỹ đạ o d ừ ng có bán kính r n và ng ượ c l ạ i. b. Quang phổ phát xạ và hấp thụ của nguyên tử hidrô -Nguyên t ử hi đ rô có các tr ạ ng thái d ừ ng khác nhau E K , E L , E M , . Khi đ ó electron chuy ể n độ ng trên các qu ỹ đạ o d ừ ng K, L, M, -Khi electron chuy ể n t ừ m ứ c n ă ng l ượ ng cao (E cao ) xu ố ng m ứ c n ă ng l ượ ng th ấ p h ơ n (E thấp ) thì nó phát ra m ộ t phôtôn có n ă ng l ượ ng xác đị nh: hf = E cao – E thấp . -M ỗ i phôtôn có t ầ n s ố f ứ ng v ớ i m ộ t sóng ánh sáng đơ n s ắ c có b ướ c sóng λ = f c , t ứ c là m ộ t v ạ ch quang ph ổ có m ộ t màu (hay m ộ t v ị trí) nh ấ t đị nh. Đ i ề u đ ó lí gi ả i quang phổ phát xạ của hiđrô là quang phổ vạch. -Ng ượ c l ạ i n ế u m ộ t nguyên t ử hi đ rô đ ang ở m ộ t m ứ c n ă ng l ượ ng E thấp nào đ ó mà n ằ m trong m ộ t chùm ánh sáng tr ắ ng, trong đ ó có t ấ t c ả các phôtôn có n ă ng l ượ ng t ừ l ớ n đế n nh ỏ khác nhau, thì l ậ p t ứ c nguyên t ử đ ó s ẽ h ấ p th ụ m ộ t phôtôn có n ă ng l ượ ng phù h ợ p ε εε ε = E cao – E thấp để chuy ể n lên m ứ c n ă ng l ượ ng E cao . Nh ư v ậ y, m ộ t sóng ánh sáng đơ n s ắ c đ ã b ị h ấ p th ụ , làm cho trên quang ph ổ liên t ụ c xu ấ t hi ệ n m ộ t v ạ ch t ố i. Do đ ó quang phổ hấp thụ của nguyên tử hiđrô c ũ ng là quang phổ vạch. V. Tia Rơnghen (tia X) B ướ c sóng nh ỏ nh ấ t c ủ a tia R ơ nghen: đ Min hc E λ = Trong đ ó 2 2 0 đ 2 2 mv mv W e U = = + là độ ng n ă ng c ủ a electron khi đậ p vào đố i cat ố t ( đố i âm c ự c) U là hi ệ u đ i ệ n th ế gi ữ a an ố t và cat ố t; v là v ậ n t ố c electron khi đậ p vào đố i cat ố t v 0 là v ậ n t ố c c ủ a electron khi r ờ i cat ố t (th ườ ng v 0 = 0) m = 9,1.10 -31 kg là kh ố i l ượ ng electron VI. Sơ lược về laze. Laze là m ộ t ngu ồ n sáng phát ra m ộ t chùm sáng c ườ ng độ l ớ n d ự a trên vi ệ c ứ ng d ụ ng hi ệ n t ượ ng phát x ạ c ả m ứ ng. a Đặc điểm của laze + Laze có tính đơ n s ắ c r ấ t cao. + Tia laze là chùm sáng k ế t h ợ p (các phôtôn trong chùm có cùng t ầ n s ố và cùng pha). + Tia laze là chùm sáng song song (có tính đị nh h ướ ng cao). + Tia laze có c ườ ng độ l ớ n. Ch ẵ ng h ạ n laze rubi (h ồ ng ng ọ c) có c ườ ng độ t ớ i 10 6 W/cm 2 . b. Một số ứng dụng của laze + Tia laze đượ c dùng nh ư dao m ổ trong ph ẩ u thu ậ t m ắ t, để ch ữ a m ộ t s ố b ệ nh ngoài da (nh ờ tác d ụ ng nhi ệ t), . + Tia laze dùng truy ề n thông thông tin b ằ ng cáp quang, vô tuy ế n đị nh v ị , đ i ề u khi ể n con tàu v ũ tr ụ , + Tia laze dùng trong các đầ u đọ c đĩ a CD, bút ch ỉ b ả ng, b ả n đồ , thí nghi ệ m quang h ọ c ở tr ườ ng ph ổ thông, + Tia laze đượ c dùng trong đ o đạ c , ng ắ m đưở ng th ẳ ng + Ngoài ra tia laze còn đượ c dùng để khoan, c ắ t, tôi, chính xác các v ậ t li ệ u trong công nghi ệ p. h ấp thụ b ức xạ hf mn E n E m hf nm GV: Đòan Văn Lượng Email: doanvluong@gmail.com ; doanvluong@yahoo.com Trang 4 B. CÁC DẠNG BÀI TẬP I. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN: 1. Các công thức: +N ă ng l ượ ng c ủ a phôtôn ánh sáng: ε = hf . Trong chân không: ε = λ hc . +Công th ứ c Anhxtanh: hf = λ hc = A + 2 1 mv 2 max0 = 0 λ hc + W dmax ; +Gi ớ i h ạ n quang đ i ệ n : λ 0 = A hc ; + Công thoát c ủ a e ra kh ỏ i kim lo ạ i : 0 . λ ch A = v 0Max là v ậ n t ố c ban đầ u c ủ a electron quang đ i ệ n khi thoát kh ỏ i cat ố t f, λ là t ầ n s ố , b ướ c sóng c ủ a ánh sáng kích thích + Để dòng quang đ i ệ n tri ệ t tiêu thì U AK ≤ U h (U h < 0): 2 0 ax 2 M h mv eU = U h g ọ i là hi ệ u đ i ệ n th ế hãm Lưu ý: Trong m ộ t s ố bài toán ng ườ i ta l ấ y U h > 0 thì đ ó là độ l ớ n. + Xét v ậ t cô l ậ p v ề đ i ệ n, có đ i ệ n th ế c ự c đạ i V Max và kho ả ng cách c ự c đạ i d Max mà electron chuy ể n độ ng trong đ i ệ n tr ườ ng c ả n có c ườ ng độ E đượ c tính theo công th ứ c: 2 ax 0 ax ax 1 2 M M M e V mv e Ed = = + V ớ i U là hi ệ u đ i ệ n th ế gi ữ a anot và catot, v A là v ậ n t ố c c ự c đạ i c ủ a electron khi đậ p vào an ố t, v K = v 0Max là v ậ n t ố c ban đầ u c ự c đạ i c ủ a electron khi r ờ i cat ố t thì: 2 2 1 1 2 2 A K e U mv mv = − +S ố h ạ t photôn đậ p vào: λ pt pt λ N = = ε hc +Công su ấ t c ủ a ngu ồ n sáng: ε λ nP = λ n là s ố photon phát ra trong m ỗ i giây. ε là l ượ ng t ử ánh sáng. +C ườ ng độ dòng quang đ i ệ n bão hòa: enI ebh = (Gi ả s ử n= n e , v ớ i n là s ố electron đế n đượ c An ố t) e n là s ố quang electron b ứ c ra kh ỏ i catot m ỗ i giây = n s ố electron t ớ i anot m ỗ i giây e là đ i ệ n tích nguyên t ố . +Hi ệ u đ i ệ n th ế hãm: 2 0 1 / / 2 h e eU m v = +Hi ệ u su ấ t l ượ ng t ử : λ n n H e = Hay : bh I hc H = p λ e e n là s ố electron b ứ c ra kh ỏ i catot kim lo ạ i m ỗ i giây. λ n là s ố photon đậ p vào catot trong m ỗ i giây. 2. Các hằng số VẬT LÝ và ĐỔI ĐƠN VỊ VẬT LÝ : +H ằ ng s ố Plank: h = 6,625.10 -34 J.s +V ậ n t ố c ánh sáng trong chân không: c = 3.10 8 m/s + Đ i ệ n tích nguyên t ố : |e| = 1,6.10 -19 C; hay e = 1,6.10 -19 C +Kh ố i l ượ ng c ủ a e : m (hay m e ) = 9,1.10 -31 kg + Đổ i đơ n v ị : 1eV=1,6.10 -19 J. 1MeV=1,6.10 -13 J. + Các h ằ ng s ố đượ c cài s ẵ n trong máy tinh c ầ m tay Fx570MS; Fx570ES; 570ES Plus: b ằ ng các l ệ nh: [CONST] Number [0 ∼ ∼∼ ∼40] ( xem trên n ắ p c ủ a máy tính) . +Lưu ý : Khi tính toán dùng máy tính c ầ m tay, tùy theo đề bài yêu c ầ u, n ế u mu ố n k ế t qu ả chính xác h ơ n, nên nh ậ p các h ằ ng s ố đượ c cài đặ t s ẵ n trong máy tính thông qua các l ệ nh CONST [0∼ ∼∼ ∼ 40] , không nên nh ậ p tr ự c ti ế p các s ố t ừ bàn phím!!!.( xem thêm bảng HẰNG SỐ VẬT LÍ dưới đây ) GV: Đòan Văn Lượng Email: doanvluong@gmail.com ; doanvluong@yahoo.com Trang 5 *HẰNG SỐ VẬT LÍ - ĐỔI ĐƠN VỊ VẬT LÍ TRONG MÁY TÍNH CẦM TAY. a.Các hằng số vật lí : Với máy tính cầm tay, ngoài các tiện ích như tính toán thuận lợi, thực hiện các phép tính nhanh, đơn giản và chính xác thì phải kể tới tiện ích tra cứu một số hằng số vật lí và đổi một số đơn vị trong vật lí. Các hằng số vật lí đã được cài sẫn trong bộ nhớ của máy tính với đơn vị trong hệ đơn vị SI. Các hằng số thường dùng là: Hằng số vật lí Mã số Cách nhập máy : Máy 570MS bấm: CONST 0∼ ∼∼ ∼ 40 = Máy 570ES bấm: SHIFT 7 0∼ ∼∼ ∼ 40 = Giá trị hiển thị Khối lượng prôton (m p ) 01 Const [01] = 1,67262158.10 -27 (kg) Khối lượng nơtron (m n ) 02 Const [02] = 1,67492716.10 -27 (kg) Khối lượng êlectron (m e ) 03 Const [03] = 9,10938188.10 -31 (kg) Bán kính Bo (a 0 ) 05 Const [05] = 5,291772083.10 -11 (m) Hằng số Plăng (h) 06 Const [06] = 6,62606876.10 -34 (Js) Khối lượng 1u (u) 17 Const [17] = 1,66053873.10 -27 (kg) Hằng số Farađây (F) 22 Const [22] = 96485,3415 (mol/C) Điện tích êlectron (e) 23 Const [23] = 1,602176462.10 -19 (C) Số Avôgađrô (N A ) 24 Const [24] = 6,02214199.10 23 (mol -1 ) Hằng số Bônzơman (k) 25 Const [25] = 1,3806503.10 -23 (SI) Thể tích mol khí ở điều kiện tiêu chuẩn (V m ) 26 Const [26] = 0,022413996 (m 3 ) Hằng số khí lí tưởng (R) 27 Const [27] = 8,314472 (J/mol.K) Tốc độ ánh sáng trong chân không (C 0 ) hay c 28 Const [28] = 299792458 (m/s) Hằng số điện môi của chân không (ε 0 ) 32 Const [32] = 8,854187817.10 -12 (SI) Hằng số từ môi của chân không (µ 0 ) 33 Const [33] = 1,256637061.10 -6 (SI) Gia tốc trọng trường tại mặt đất (g) 35 Const [35] = 9,80665 (m/s 2 ) Hằng số Rydberg R H (R∞) 16 Const [16] = 1,097373157.10 7 (m -1 ) Hằng số hấp dẫn (G) 39 Const [39] = 6,673.10 -11 (Nm 2 /kg 2 ) -Ví dụ1: Máy 570ES: Các hàng số Thao tác bấm máy Fx 570ES Kết quả hiện thị màn hình Ghi chú Hằng số Plăng (h) SHIFT 7 CONST 06 = 6.62606876 .10 -34 J.s Tốc độ ánh sáng trong chân không (C 0 ) hay c SHIFT 7 CONST 28 = 299792458 m/s Điện tích êlectron (e) SHIFT 7 CONST 23 = 1.602176462 10 -19 C Khối lượng êlectron (m e ) SHIFT 7 CONST 03 = 9.10938188 .10 -31 Kg Hằng số Rydberg R H (R∞) SHIFT 7 CONST 16 = 1,097373157.10 7 (m -1 ) b. Đổi đơn vị ( không cần thiết lắm): Với các mã lệnh ta có thể tra bảng in ở nắp của máy tính. - Máy 570ES bấm Shift 8 Conv [mã số] = -Ví dụ 2: T ừ 36 km/h sang ? m/s , b ấ m: 36 Shift 8 [Conv] 19 = Hiển thị màn hình : 10m/s Máy 570MS bấm Shift Const Conv [mã số] = GV: Đòan Văn Lượng Email: doanvluong@gmail.com ; doanvluong@yahoo.com Trang 6 3. Các dạng bài tập: Dạng 1: Tính giới hạn quang điện, công thoát và vận tốc cực đại ban đầu của e quang điện khi bật ra khỏi Katot. a.PPG: -Gi ớ i h ạ n quang đ i ệ n: λ 0 = A hc ; Công thoát 0 . λ ch A = ; A: J ho ặ c eV; 1eV =1,6.10 -19 J -Ph ươ ng trình Anhxtanh:hf = λ hc = A + 2 1 mv 2 max0 - Độ ng n ă ng c ự c đạ i: max 0 1 1 ( ) d W hc λ λ = − <=> 2 0 0 1 2 hc hc mv λ λ = + => 0 0 2 1 1 ( ) e hc v m λ λ = − -Các h ằ ng s ố : 34 8 19 6,625.10 ; 3.10 / ; 1,6.10 h c m s e C − − = = = ; 31 9,1.10 e m kg − = b.Các Ví dụ : Ví dụ 1: Gi ớ i h ạ n quang đ i ệ n c ủ a k ẽ m là λ o = 0,35µm. Tính công thoát c ủ a êlectron kh ỏ i k ẽ m? HD giải:T ừ công th ứ c: 0 hc hc A 0 A λ λ = => = 34 8 6,625.10 .3.10 6 0,35.10 − = − =5,67857.10 -19 J =3,549eV B ấ m máy tính: phân s ố SHIFT 7 06 h X SHIFT 7 28 Co ↓ 0,35 X10x -6 = 5.6755584x10 -19 J Đổ i sang eV: Chia ti ế p cho e: B ấ m chia ÷ SHIFT 7 23 = Hiển thị: 3,5424 eV Nhận xét: Hai kết quả trên khác nhau là do thao tác cách nhập các hắng số !!! Ví dụ 2: (TN-2008): Gi ớ i h ạ n quang đ i ệ n c ủ a đồ ng (Cu) là λ 0 = 0,30 µ m. Bi ế t h ằ ng s ố h = 6,625.10 -34 J.s và v ậ n t ố c truy ề n ánh sáng trong chân không c = 3.10 8 m/s. Công thoát c ủ a êlectrôn kh ỏ i b ề m ặ t c ủ a đồ ng là A.6,625.10 -19 J. B. 6,265.10 -19 J. C. 8,526.10 -19 J. D. 8,625.10 -19 J. HD Giải: Công thoát: .J 6,625.10 10.3,0 10.3.10.625,6 19- 6 834 0 === − − λ hc A Đ áp án A Ví dụ 3: G ớ i h ạ n quang đ i ệ n c ủ a Ge là λ o = 1,88µm. Tính n ă ng l ượ ng kích h ọ at (n ă ng l ượ ng c ầ n thi ế t để gi ả i phóng m ộ t êlectron liên k ế t thành êlectron d ẫ n) c ủ a Ge? HD giải: T ừ công th ứ c: 0 hc hc A 0 A λ λ = => = 34 8 6,625.10 .3.10 6 1,88.10 − = − =1,057.10 -19 J = 0,66eV Ví dụ 4: Một kim loại có công thoát là 2,5eV. Tính giới hạn quang điện của kim loại đó : A. 0,4969 µ m B. 0,649 µ m C. 0,325 µ m D. 0,229 µ m HD Giải: Giới hạn quang điện 34 8 19 hc 6.625.10 .3.10 0 A 2.5.1,6.10 λ − − = = =4,96875.10 -7 m = 0,4969µm . Đ áp án A Ví dụ 5: Gi ớ i h ạ n quang đ i ệ n c ủ a KL dùng làm Kotot là 0,66µm. Tính: 1. Công thoát c ủ a KL dùng làm K theo đơ n v ị J và eV. 2. Tính độ ng n ă ng c ự c đạ i ban đầ u và v ậ n t ố c c ự c đạ i c ủ a e quang đ i ệ n khi b ứ t ra kh ỏ i K, bi ế t ánh sáng chi ế u vào có b ướ c sóng là 0,5µm . HD giải: 1. 0 hc hc A 0 A λ λ = => = =1,875eV=3.10 -19 J . 2. max 0 1 1 ( d W hc λ λ = − ) = 9,63.10 -20 J => 0 0 2 1 1 ( ) e hc v m λ λ = − Th ế s ố : 34 8 0 31 6 2.6,625.10 .3.10 1 1 ( ) 9,1.10 .10 0,5 0,66 v − − − = − = 460204,5326 = 4,6.10 5 m/s Ví dụ 6: Cat ố t c ủ a m ộ t t ế bào quang đ i ệ n có công thoát b ằ ng 3,5eV. a. Tìm t ầ n s ố gi ớ i h ạ n và gi ớ i h ạ n quang đ i ệ n c ủ a kim lo ạ i ấ y. b. Khi chi ế u vào cat ố t m ộ t b ứ c x ạ có b ướ c sóng 250 nm có x ả y ra hi ệ n t ượ ng quang đ i ệ n không? GV: Đòan Văn Lượng Email: doanvluong@gmail.com ; doanvluong@yahoo.com Trang 7 -Tìm hiệu điện thế giữa A và K để dòng quang điện bằng 0. -Tìm động năng ban đầu cực đại của các êlectron quang điện. -Tìm vận tốc của các êlectron quang điện khi bật ra khỏi K. HD giải: a.T ầ n s ố gi ớ i h ạ n quang đ i ệ n: f = c/λ 0 = A/h = 3,5.1,6.10 -19 /6,625.10 -34 = 0,845.10 15 Hz. Gi ớ i h ạ n quang đ i ệ n λ o = hc/A = 6,625.10 -34 .3.10 8 /3,5.1,6.10 -19 = 3,55.10 -7 m. =0,355 µm b. Vì λ = 250 nm =0,250µm < λ o = 0,355 µm nên x ả y ra hi ệ n t ượ ng quang đ i ệ n -Để dòng quang điện triệt tiêu thì công của điện trường phải triệt tiêu động năng ban đầu cực đại của êlectron quang. 2 2 34 8 19 0 0 19 8 1 1 6,625.10 .3.10 ( ) ( 3,5.1,6.10 ) 2 2. 1,6.10 25.10 h h mv mv hc eU U A e e λ − − − − = ⇒ = = − = − − => U h = - 1,47 V -Động năng ban đầu cực đại 2 0 / / 1,47 2 h mv eU eV = = = 1,47.1,6.10 -19 = 2,35.10 -19 J = 0,235.10 -18 J Hay : W đ =       −=         λ − λ = −− − 88 834 0 2 0 10.5,35 1 10.25 1 10.3.10.625,6 11 hc 2 mv = 0,235.10 -18 J -Vận tốc của êlectron 5 31 18 0 10.19,7 10.1,9 10.235,0.2 2 === − − m W v đ m/s. Dạng 2: Liên hệ giữa động năng ban đầu( vận tốc ban đầu)và hiệu điện thế hãm giữa 2 cực của A và K để triệt tiêu dòng quang điện. PPG . -PT Anhxtanh: hf = λ hc = A + 2 1 mv 2 max0 . - Định lý động năng: max . d eUh W= => 0 1 1 ( ) h hc U e λ λ = − Ví dụ 1: Ta chiếu ánh sáng có bước sóng0,42 µm vào K của một tbqđ. Công thoát của KL làm K là 2eV. Để triệt tiêu dòng quang điện thì phải duy trì một hiệu điện thế hãmU AK bằng bao nhiêu? HD Giải: 0 1 1 ( ) h hc U e λ λ = − Tính được Uh= - 0,95V Ví dụ 2: Chiếu chùm bức xạ điện từ có tần số f = 5,76.10 14 Hz vào một miếng kim loại thì các quang electron có vận tốc ban đầu cực đại là v = 0,4.10 6 m/s. Tính công thoát electron và bước sóng giới hạn quang điện của kim loại đó. HD Giải . Ta có: A = hf - 2 0 2 1 mv = 3,088.10 -19 J; λ 0 = A hc = 0,64.10 -6 m. Ví dụ 3: Công thoát electron khỏi kim loại natri là 2,48 eV. Một tế bào quang điện có catôt làm bằng natri, khi được chiếu sáng bằng chùm bức xạ có λ = 0,36 µm 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. HD Giải . Ta có: W d0 = λ hc - A = 1,55.10 -19 J; v 0 = m W d 0 2 = 0,58.10 6 m/s; n e = e I bh = 1,875.10 13 . Ví dụ 4: Chiếu bức xạ có bước sóng λ = 0,438 µm vào catôt của một tế bào quang điện. Biết kim loại làm catôt của tế bào quang điện có giới hạn quang điện là λ 0 = 0,62 µm. Tìm điện áp hãm làm triệt tiêu dòng quang điện. HD Giải . Ta có: W d0 = λ hc - 0 λ hc = 1,33.10 -19 J; U h = - e W d 0 = - 0,83 V. Ví dụ 5: Chiếu một bức xạ điện từ có bước sóng λ vào catôt của một tế bào quang điện. Biết công thoát electron của kim loại làm catôt là 3eV và các electron bắn ra với vận tốc ban đầu cực đại là 7.10 5 m/s. Xác định bước sóng của bức xạ điện từ đó và cho biết bức xạ điện từ đó thuộc vùng nào trong thang sóng điện từ. HD Giải . Ta có: λ = 2 0 2 1 mvA hc + = 0,215.10 -6 m; b ứ c x ạ đ ó thu ộ c vùng t ử ngo ạ i. GV: Đòan Văn Lượng Email: doanvluong@gmail.com ; doanvluong@yahoo.com Trang 8 Ví dụ 6: Chi ế u b ứ c x ạ có b ướ c sóng 0,405µm vào m ộ t t ấ m kim lo ạ i thì các quang electron có v ậ n t ố c ban đầ u c ự c đạ i là v 1 . Thay b ứ c x ạ khác có t ầ n s ố 16.10 14 Hz thì v ậ n t ố c ban đầ u c ự c đạ i c ủ a các quang electron l à v 2 = 2v 1 . Tìm công thoát electron c ủ a kim lo ạ i. HD Giải. Ta có: f 1 = 1 λ c = 7,4.10 14 Hz; 2 1 2 1 mv = hf 1 – A; 2 2 2 1 mv = 4 2 1 2 1 mv = hf 2 – A  4 = Ahf Ahf − − 1 2  A = 3 4 21 hfhf − = 3.10 -19 J. Ví dụ 7: Chi ế u b ứ c x ạ có b ướ c sóng λ = 0,4 µm vào catôt c ủ a m ộ t t ế bào quang đ i ệ n. Bi ế t công thoát electron c ủ a kim lo ạ i làm catôt là A = 2 eV, đ i ệ n áp gi ữ a anôt và catôt là U AK = 5 V. Tính độ ng n ă ng c ự c đạ i c ủ a các quang electron khi t ớ i anôt. HD Giải . Ta có: W đ0 = λ hc - A = 8,17.10 -19 J; W đmax = W đ0 + |e|U AK = 16,17.10 -19 J = 10,1 eV. Ví dụ 8: Catot c ủ a t ế bào quang đ i ệ n làm b ằ ng đồ ng, công thoát kh ỏ i đồ ng là 4,47eV. Cho bi ế t: h = 6,625.10 -34 (J.s) ; c = 3.10 8 (m/s) ; e = 1,6.10 -19 (C). a. Tính gi ớ i h ạ n quang đ i ệ n c ủ a đồ ng. b. Chi ế u đồ ng th ờ i 2 b ứ c x ạ đ i ệ n t ừ có b ướ c sóng λ 1 = 0,210 ( µ m) và λ 2 = 0,320 ( µ m) vào catot c ủ a t ế bào quang đ i ệ n trên, ph ả i đặ t hi ệ u th ế hãm b ằ ng bao nhiêu để tri ệ t tiêu hoàn toàn dòng quang đ i ệ n. HD Giải : a. Tính λ 0 .Gi ớ i h ạ n quang đ i ệ n c ủ a đồ ng: λ 0 = (278,0 10.6,1.47,4 10.3.10.625,6 19 834 == − − A hc µ m). b. Tính U h : λ 1 < λ 0 < λ 2 do đ ó ch ỉ có λ 1 gây ra hi ệ n t ượ ng quang đ i ệ n. Đ i ề u ki ệ n để dòng quang đ i ệ n tri ệ t tiêu: maxđhAK WeUUe >= . )(446,1 1 max VA hc ee W U đ h =       −=> λ Ví dụ 9: Tính n ă ng l ượ ng, độ ng l ượ ng và kh ố i l ượ ng c ủ a photôn ứ ng v ớ i các b ứ c x ạ đ i ệ n t ừ sau đ ây: a. B ứ c x ạ đỏ có λ = 0,76 µ m. b. Sóng vô tuy ế n có λ = 500 m. c. Tia phóng x ạ γ có f = 4.10 17 KHz. Cho bi ế t c = 3.10 8 m/s ; h = 6,625.10 -34 J.s HD Giải : a. B ứ c x ạ đỏ có λ = 0,76 µ m. - N ă ng l ượ ng: ε = hf = )(10.15,26 10.76,0 10.3.10.625,6 20 6 834 J − − − = - Độ ng l ượ ng: ρ = )/.(10.72,8 28 smkg c − = ε . - Kh ố i l ượ ng: m = 2 c ε = 2,9.10 -36 (kg). b. Sóng vô tuy ế n có λ = 500 m. T ươ ng t ự , ta có: - N ă ng l ượ ng: ε = hf = )(10.975,3 28 J − - Độ ng l ượ ng: ρ = )/.(10.325,1 36 smkg c − = ε . - Kh ố i l ượ ng: m = 2 c ε = 4,42.10 -45 (kg). c. T ươ ng t ự :- N ă ng l ượ ng: ε = hf = 26,5.10 -14 (J). - Độ ng l ượ ng: ρ = )/.(10.8,8 22 smkg c − = ε . - Kh ố i l ượ ng: m = 2 c ε = 0,94.10 -31 (kg). Dạng 3: Cho U AK > 0 hãy tính vận tốc của e khi đập vào Anot. PPG: G ọ i v là v ậ n t ố c c ủ a e khi đậ p vào Anot. Áp d ụ ng đị nh lí độ ng n ă ng: 2 2 0 1 1 2 2 AK mv mv eU − = => 2 2 0 1 1 2 2 AK mv mv eU = + => 2 1 2 AK mv A eU ε = + − + 2 0 1 1 1 ( ) 2 AK mv hc eU λ λ = − + => v Dạng 4: Cho công suất của nguồn bức xạ. Tính số Phôton đập vào Katot sau thời gian t PPG: N ă ng l ượ ng c ủ a chùm photon r ọ i vào Katot sau kho ả ng th ờ i gian t: W = P.t -S ố photon đậ p vào Katot: . . . W P t n h c λ λ ε = = GV: Đòan Văn Lượng Email: doanvluong@gmail.com ; doanvluong@yahoo.com Trang 9 -Công su ấ t c ủ a ngu ồ n : P = n λ . ε . (n λ là s ố photon t ươ ng ứ ng v ớ i b ứ c x ạ λ phát ra trong 1 giây). -C ườ ng độ dòng đ i ệ n bão hoà : I bh = n e .e .(n e là s ố electron quang đ i ệ n t ừ catot đế n anot trong 1 giây). -Hi ệ u su ấ t quang đ i ệ n : H = λ n n e Ví dụ 1: M ộ t ng ọ n đ èn phát ra ánh sáng đơ n s ắ c có λ=0,6µm s ẽ phát ra bao nhiêu photon trong 10s n ế u công su ấ t đ èn là P = 10W.Gi ả i: 6 20 34 8 . . 10.0, 6.10 .10 3,0189.10 . 6.625.10 .3.10 W P t n h c λ λ ε − − = = = = = 3,02 .10 20 photon Ví dụ 2: Nguồn Laser mạnh phát ra những xung bức xạ có năng lượng 3000 W J = . Bức xạ phát ra có bước sóng nm480 = λ . Tính số photon trong mỗi bức xạ đó? HD Giải : Gọi số photon trong mỗi xung là n . Năng lượng của mỗi xung Laser: W n ε = ( ε là năng lượng của một photon) 9 21 34 8 . 3000.480.10 7,25.10 . 6,625.10 .3.10 W W n h c λ ε − − ⇒ = = = = photon Dạng 5: Cho cường độ dòng quang điện bão hoà. Tính số e quang điện bật ra khỏi Katot sau khoảng thời gian t. PPG: Đ i ệ n l ượ ng chuy ể n t ừ K → A : q= I bh .t = n e .e => . bh e I t q n e e = = G ọ i n e là s ố e quang đ i ệ n b ậ t ra ở Kaot ( n e ≤ n λ ); G ọ i n là s ố e quang đế n đượ c An ố t ( n ≤ n e , Khi I = I bh . Thì n = n e ) Lưu ý: N ế u đề không cho rõ % e quang đ i ệ n b ậ t ra v ề đượ c Anot thì lúc đ ó ta có th ể cho n= n e = n λ Ví dụ 1: Cho c ườ ng độ dòng quang đ i ệ n bão bào là 0,32mA. Tính s ố e tách ra kh ỏ i Katot c ủ a t ế bào quang đ i ệ n trong th ờ i gian 20s bi ế t ch ỉ 80% s ố e tách ra v ề đượ c Anot. HD Giải: H = λ n n e = 0,8 => n λ = e n H Hay: . . bh I t n e H λ = .Th ế s ố : 3 16 19 0, 32.10 .20 5.10 1, 6.10 .0, 8 n hat λ − − = = Ví dụ 2: M ộ t t ế bào quang đ i ệ n có catôt làm b ằ ng Asen có công thoát electron b ằ ng 5,15 eV. Chi ế u chùm sáng đơ n s ắ c có b ướ c sóng 0,20 µm vào catôt c ủ a t ế bào quang đ i ệ n thì th ấ y c ườ ng độ dòng quang đ i ệ n b ả o hòa là 4,5 µA. Bi ế t công su ấ t chùm b ứ c x ạ là 3 mW . Xác đị nh v ậ n t ố c c ự c đạ i c ủ a electron khi nó v ừ a b ị b ậ t ra kh ỏ i catôt và hi ệ u su ấ t l ượ ng t ử . HD Giải . Ta có: W d0 = λ hc - A = 1,7.10 -19 J; v 0 = m W d 0 2 = 0,6.10 6 m/s. n e = e I bh = 2,8.10 13 ; n λ = hc P hc P λ λ = = 3.10 15  H = λ n n e = 9,3.10 -3 = 0,93%. Dạng 6: Tính hiệu suất lượng tử của tế bào quang điện. PPG: Hi ệ u su ấ t l ượ ng t ử c ủ a t ế bào quang đ i ệ n là đạ i l ượ ng đượ c tính b ằ ng t ỉ s ố gi ữ a s ố e quang đ i ệ n b ậ t ra kh ỏ i Katot v ớ i s ố photon đậ p vào Katot. H = λ n n e => . . . . b h b h I t I h c e H P t e P h c λ λ = = . Ví dụ 1: Khi chi ế u 1 b ứ c x ạ đ i ệ n t ừ có b ướ c sóng 0,5 micromet vào b ề m ặ t c ủ a t ế bào quang đ i ệ n t ạ o ra dòng đ i ệ n bão hòa là 0,32A. Công su ấ t b ứ c x ạ đậ p vào Katot là P=1,5W. tính hi ệ u su ấ t c ủ a t ế bào quang đ i ệ n. HD Giải: 34 8 19 6 . . 0,32.6,625.10 .3.10 .100% 53% . . 1,6.10 .1,5.0,5.10 bh I h c H e P λ − − − = = = GV: Đòan Văn Lượng Email: doanvluong@gmail.com ; doanvluong@yahoo.com Trang 10 Ví dụ 2: Kim lo ạ i làm catot c ủ a t ế bào quang đ i ệ n có gi ớ i h ạ n quang đ i ệ n 0,32 ( µ m). Chi ế u ánh sáng có b ướ c sóng 0,25 ( µ m) vào catot c ủ a t ế bào quang đ i ệ n trên. Cho bi ế t : h = 6,625.10 -34 (J.s) ; c = 3.10 8 (m/s) ; m e = 9,1.10 -31 (kg) ; -e = -1,6.10 -19 (C). a) Tính v ậ n t ố c ban đầ u c ự c đạ i c ủ a electron quang đ i ệ n. b) Bi ế t r ằ ng các electron thoát ra đề u b ị hút v ề anot, c ườ ng độ dòng quang đ i ệ n bão hoà b ằ ng 0,7 mA. Tính s ố electron thoát ra kh ỏ i catot trong m ỗ i giây. HD Giải: Ta có: 2 max0 2 1 mvUe AK = . Ph ươ ng trình Anh-xtanh : λ hc = 2 2 max0 mv A + = A + eU h . Theo đ i ề u ki ệ n bài toán, ta có: ( ) sJ c UUe h eUA hc eUA hc hh h h .10.433,6 11 )( 34 12 12 2 2 1 1 − =         − − =⇔        += += λλ λ λ . Ví dụ 3: Công thoát c ủ a êlectron đố i v ớ i Natri là 2,48 (eV). Catot c ủ a t ế bào quang đ i ệ n làm b ằ ng Natri đượ c chi ế u sáng b ở i b ứ c x ạ có b ướ c sóng λ = 0,36 ( µ m) thì có dòng quang đ i ệ n bão hoà I bh = 50 (mA).Cho bi ế t:h = 6,625.10 -34 (J.s); c = 3.10 (m/s) ; m e = 9,1.10 -31 (kg); - e = - 1,6.10 -19 (C). a) Tính gi ớ i h ạ n quang đ i ệ n c ủ a Natri. b) Tính v ậ n t ố c ban đầ u c ự c đạ i c ủ a êlectron quang đ i ệ n. c) Hi ệ u su ấ t quang đ i ệ n b ằ ng 60%, tính công su ấ t c ủ a ngu ồ n b ứ c x ạ chi ế u vào catôt. HD Giải: a) Tính λ 0 . Gi ớ i h ạ n quang đ i ệ n : λ 0 = (5,0= A hc µ m). b) Tính v 0 . Ph ươ ng trình Anh-xtanh: λ hc = 2 2 max0 mv A + . Suy ra: ( ) smA hc m v e /10.84,5 2 5 max0 =       −= λ c) Tính P. Ta có I bh = n e .e suy ra n e = e I bh . P = n λ . ε suy ra n λ = ε P . λ n n H e = do đ ó 29,0 . ≈= λ He hcI P bh (W). Dạng 7: Ứng dụng của hiện tượng quang điện để tính các hằng số h, e, A. Áp d ụ ng các công th ứ c: - N ă ng l ượ ng c ủ a phôtôn : ε = hf = h λ c . - Ph ươ ng trình Anh-xtanh : ε = 2 2 max0 mv A + . - Hi ệ u đ i ệ n th ế hãm : 2 max0 2 1 mveUUe hAK == . Ví dụ 1: Khi chi ế u m ộ t chùm sáng vào m ộ t kim lo ạ i thì có hi ệ n t ượ ng quang đ i ệ n x ả y ra. N ế u dùng hi ệ u đ i ệ n th ế hãm b ằ ng 3 (V) thì các êlectron quang đ i ệ n b ị gi ữ l ạ i không bay sang anot đượ c. Cho bi ế t gi ớ i h ạ n quang đ i ệ n c ủ a kim lo ạ i đ ó là : λ 0 = 0,5 ( µ m) ; h = 6,625.10 -34 (J.s) ; c = 3.10 8 (m/s) ; -e = -1,6.10 -19 (C). Tính t ầ n s ố c ủ a chùm ánh sáng t ớ i kim lo ạ i. HD Giải : Các êlectron quang đ i ệ n b ị gi ữ l ạ i hoàn toàn không qua đượ c anot nên : 2 max0 2 1 mveUUe hAK == Ph ươ ng trình Anh-xtanh : hf = A + 2 max0 2 1 mv . [...]... su t n = 4 thì năng lư ng c a nó thay 3 i th nào? HD Gi i : a Năng lư ng c a photon tương ng: ε = hc 6,625.10 −34.3.10 8 = = 4,97.10 −19 J −6 λ min 0,4.10 b Năng lư ng c a photon tương ng: ε = hc 6,625.10 −34.3.108 = = 12,1 eV λ 1,6.10−19 0,1026.10−6.1, 6.10−19 T n s c a ánh sáng s không thay i khi truy n qua các môi trư ng khác nhau nên năng lư ng c a nó cũng không thay i khi truy n t không khí vào... trong kho ng 0,78µm < λ < 0,83µm nên nó thu c vùng h ng ngo i GV: òan Văn Lư ng Email: doanvluong@gmail.com ; doanvluong@yahoo.com Trang 20 3.Các d ng bài t p: Cho 1 eV = 1,6.10-19 J ; h = 6,625.10-34 Js ; c = 3.108 m/s; me = 9,1.10-31 kg D NG 1: Tìm năng lư ng c a m t photon, t n s hay bư c sóng: hc Hư ng d n: Áp d ng công th c ε = hf = Hay Ecao − Ethâp = hf suy ra các i lư ng chưa bi t λ Ví d 1: Chi... ×10 G i N là s phôtôn p vào cat t trong 1s: N = b.S electron thoát ra kh i cat t trong 1s là: V y I bh = n.e = Thay s : I bh = Ne Pλ e = 1000 hc.1000 n= N 1000 0,5 × 10−3 × 0, 497 × 10−6 × 1, 6 ×10−19 3 10 × 6, 625 × 10 −34 P Pλ = ε hc 8 × 3 ×10 = 0, 2 × 10−6 A Hay Ibh = 0,2 µA GV: òan Văn Lư ng Email: doanvluong@gmail.com ; doanvluong@yahoo.com Trang 33 Bài 7 ( H-C -2006): Ba v ch có bư c sóng dài.. .Hay hf = eUh + A = eUh + hc λ0 ; Suy ra: f = eU h c + λ0 h 1,6.10 −19.3 3.10 8 + = 13,245.1014 ( Hz ) − 34 −6 6,625.10 0,5.10 Ví d 2: Chi u b c x có bư c sóng 0,35 (µm) vào m t kim lo i, các êlectron kim quang i n b n ra u b gi l i b i m t hi u i n th hãm Khi thay chùm b c x có bư c sóng gi m 0,05 (µm) thì hi u i n th hãm tăng 0,59... ng công th c : I=q/t=ne|e|/t ta tìm ư c ne; công th c np=Ap/ ε =P.t/hf ta tìm ư c np và công th c H=ne/np tìm H Lưu ý:H tính ra % GV: òan Văn Lư ng Email: doanvluong@gmail.com ; doanvluong@yahoo.com Trang 21 D NG 5: Tìm hi u i n th hãm không m t electron bay v anot (hay dòng quang i n tri t tiêu) Hư ng d n: - Hi n tư ng các electron không v ư c anot do i n trư ng sinh công c n c n tr chúng -Mu n v y... tìm ư c Uh=-0,76V 2 2|e| D NG 6: Xác nh bư c sóng ánh sáng (hay t n s ) mà photon phát ra trong quá trình nguyên t chuy n t qu o có năng lư ng cao v qu o có m c năng lư ng th p hơn Hư ng d n: - Khi chuy n t m c năng lư ng cao v m c th p thì nguyên t phát ra photon có năng lư ng: hc ε = hf nm = = En − Em (En>Em) (10) t ó suy ra ư c: Bư c sóng hay t n s λnm - Lưu ý: thư ng ta lên v bi u m c lư ng gi i... có: V i v ch cu i cùng c a dãy banme ta có: Năng lư ng ion hóa nguyên t hidro: T (1) và (2) ta có E= hc λ21 + hc λ∞ 2 hc λ21 hc λ∞ 2 = EL − EK = E∞ − EL (1) (2) E = E∞ - EK Thay s và i ơn v ta s có k t qu E = 13,6eV GV: òan Văn Lư ng Email: doanvluong@gmail.com ; doanvluong@yahoo.com Trang 25 5 Luy n t p tr c nghi m: Câu 1: Trong nguyên t hy rô, xét các m c năng lư ng t K n P có bao nhiêu kh năng... (lít/phút) ph i dung gi cho nhi t catot không thay i Bi t khi ra kh i ng Rơn-ghen thì nhi t c a nư c là J t 2 = 250 C Nhi t dung riêng c a nư c là c = 4200 Kh i lư ng riêng c a nư c là 1000kg/m3 kg.K S: a P = 250 W b S photon do tia X sinh ra trong 1 giây: N = 4,2.1014 (photon/s) c Ph n năng lư ng bi n thành nhi t trong 1 giây: Q = 0,99.UI m = 0,23 (lít/phút) GV: òan Văn Lư ng Email: doanvluong@gmail.com... 1 e Uh -T công th c Anhxtanh v hi n tư ng quang i n: = + e Uh ⇒ = − λ λ0 λ0 λ hc -Thay s : - 1 1 1.6 × 10−19 × 2.124 = − ⇒ λ 0 = 0.26 ×10−6 m = 0.26µm −6 −34 8 λ 0 0.18 × 10 6.625 × 10 × 3 × 10 ng năng c c i c a quang i n electron: K max = e ( U h + U AK ) = 1.6 × 10−19 (2.124 + 8) = 1.62 ×10−8 J = 10.124 MeV GV: òan Văn Lư ng Email: doanvluong@gmail.com ; doanvluong@yahoo.com Trang 32 Bài 4 ( d b H-C... qu c u u b i n trư ng + + kéo tr l i ( Hình 11) v0 hc + + −A 1 2 hc + + nh lý ng năng: mv0 = eVmaxhay − A = eVmax => Vmax = λ = 4,402(V ) 2 λ e hc ' Hình 11 b Tính λ' và v'0 Tương t : − A = eVmax = V0'2 λ' 2eV ' max hc Suy ra: λ ' = = 0,166( µm) Và: v'0 = = 1,027.10 6 (m / s ) me A + eV ' max GV: òan Văn Lư ng Email: doanvluong@gmail.com ; doanvluong@yahoo.com Trang 14 5.Tr c nghi m: Câu 1 Ánh sáng . năng của nó bằng năng lượng của một photon ánh sáng có bước sóng 0 5200A= λ ? b. Năng lượng của photon phải bằng bao nhiêu để khối lượng của nó bằng năng lượng nghỉ của electron? Cho khối lượng. 3.10 8 m/s. Năng lượng của phôtôn này bằng bao nhiêu? Nếu photon này truyền vào nước có chiết suất 3 4 = n thì năng lượng của nó thay đổi thế nào? HD Giải : a. Năng lượng của photon tương. và bản chất kim loại. c. Thuyết lượng tử ánh sáng + Chùm ánh sáng là chùm các phôtôn (các lượng tử ánh sáng). Mỗi phôtôn có năng lượng xác định (năng lượng của 1 phô tôn ε = hf (J). Nếu trong