Bài tập trắc nghiệm chương lượng tử ánh sáng (4)

Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng)
Các dng bài tp v LTAS – P1.

Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit
Tng đài t vn: 1900 58-58-12
- Trang | 1 -



DNG 1.
TệNH TOÁN CÁC I LNG LIÊN QUAN TRONG H THC ANHXTANH
Cách gii:

H thc Anhxtanh:
2 2 2
omax omax omax
o
mv mv mv
hc hc hc
hf A A
2  2   2
       

 Tính 
o
: Có th tính t h thc Anhxtanh hoc công thc
o
hc
.
A


 Tính v
omax
: Có th tính t h thc hoc tính theo phng trình
2
h
omax
h omax
2 eU
mv
eU v .
2m
  

 Tính |U
h
|μ Tính theo phng trình
22
omax omax
hh
mv mv
eU U
2 2 e
  


Chú ý: U
AK
= –U
h

thì cng đ dòng quang đin trit tiêu (I = 0).
 Tính :
2
omax o
2
o o omax
hc hc c
h.f
f
mv 2hc
hc hc
2 2hc mv
     


   
   

 Tính nng lng :
2
omax
h
o
hc
 h.f

mv
hc
 A eU
2


   


Chú ý: (Cách chuyn đi đn v)
Ta bit rng công ca lc đin trng A = q.U, nên đn v ca công ngoài đn v J còn có th tính theo đn v eV.
1eV = 1,6.10
–19
J và


19
1
1J (eV ).
1,6.10

Ví d 1.
Chiu ánh sáng có bc sóng  = 0,5 (m) vào mt tm kim loi dùng làm Catot ca t bào quang đin
có công thoát A = 2,27 (eV).
a) Hin tng quang đin có xy ra không?
b) Tính vn tc ban đu cc đi ca electrong quang đin.
c) Tính hiu đin th hãm cn đt vào đ làm dòng quang đin b trit tiêu.
Hng dn gii:
a)  kim tra hin tng quang đin có xy ra hay không ta kim tra điu kin   
o

Ta có
26
oo
19

hc 19,875,10
 0,547(m)  
A 2,27.1,6.10


    

Vy hin tng quang đin có xy ra.
b) Theo h thc Anhxtanh:
2
5
0max
omax
hc
2A
mv
hc
A v 1,94.10 (m/s).
2m





    


CÁC DNG BÀI TP V LNG T ÁNH SÁNG ậ PHN 1
(TÀI LIU BÀI GING)
GIÁO VIÊNμ NG VIT HÙNG

ây là tài liu tóm lc các kin thc đi kèm theo bài ging “Các dng bài tp v lng t ánh sáng - phn 1
“ thuc khóa
hc LTH KIT-1 : Môn Vt lí(Thy ng Vit Hùng) ti website Hocmai.vn.  có th nm vng kin thc phn “Các
dng bài tp v lng t ánh sáng - phn 1”, Bn cn kt hp theo dõi bài ging vi tài liu này.

Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng)
Các dng bài tp v LTAS – P1.

Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit
Tng đài t vn: 1900 58-58-12
- Trang | 2 -


c) T h thc Anhxtanh:
hh
hc
A
hc
A eU U 0,463(V).
e





    


Ví d 2.
Chiu bc x có bc sóng  = 0,56 (m) vào catôt ca mt t bào quang đin, electron thoát ra t

catôt có đng nng ban đu thay đi t 0 đn 5,38.10
ậ20
(J).
a) Nu thay bc x khác có bc sóng 
1
= 0,75 (m) thì có xy ra hin tng quang đin không ?
b) Nu dùng bc x có bc sóng 
2
= 0,405 (m) thì hiu đin th hãm làm trit tiêu dòng quang đin bng
bao nhiêu ?
Hng dn gii:
a) T gi thit ta có W
đ.max
= 5,38.10
ậ20
(J).
Theo h thc Anhxtanh:
26
7
d.max o
26
20
o
d.max
6
hc hc hc 19,875.10
W  6,6.10 0,66(m).
hc
19,875.10


W
5,38.10

0,56.10





      



Khi thay bng bc x có 
1
= 0,75 (m) thì hin tng quang đin không xy ra do 
1
> 
o

b) Khi dùng bc x có 
2
= 0,405 (m) thì có dòng quang đin.  trit tiêu dòng quang đin thì cn đt vào Anot và
Catot hiu đin th hãm có đ ln tha mãn
hh
o
hc hc
hc hc
eU U 1,18 (V).
e






    

Vy |U
h
| = 1,18 (V).
Ví d 3.
Mt kim loi có gii hn quang đin 
o
= 0,6 (µm), nhn mt chùm sáng đn sc có bc sóng
 = 0,4 (µm).
a) Hi có xy ra hin tng quang đin hay không?
b) Tính công thoát ca electron khi b mt kim loi ra Jun và eV.
c) Tính vn tc ban đu cc đi ca các electron quang đin.
Hng dn gii:
a) Do  < 
o
nên có hin tng quang đin xy ra.
b) Công thoát A tha mãn h thc
26 19
19
6 19
o
hc 19,875.10 3,3125.10
A 3,3125.10 (J) 2,07(eV).
0,6.10 1,6.10




    


c) Vn tc ban đu cc đi ca electron:
2
5
0max
omax
hc
2A
mv
hc
A v 6,06.10 (m/s).
2m





    


Ví d 4.
Dùng ánh sáng đn sc có bc sóng 
1
= 0,4 (m) chiu vào catôt ca mt t bào quang đin. Khi đt
vào anôt và catôt ca t bào quang đin này mt hiu đin th hãm U

h1
= 2 (V) thì dòng quang đin trit tiêu.
Hi dùng ánh sáng đn sc có bc sóng 
2
= 0,2 (m) thì hiu đin th hãm U
h2
có giá tr bng bao nhiêu?
Tính t s vn tc ban đu cc đi ca electron quang đin trên hai trng hp trên.
Hng dn gii:
T h thc Anhxtanh:
h1
h1
1
21
h2 h1 h2
21
h2
2
hc
hc hc
A eU
eU


hc hc
eU eU U 5,1 (V).
hc
  e
A eU







      






Li có
19
h1 h1
11
hc hc
A eU A eU 1,768.10 J.


     

Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng)
Các dng bài tp v LTAS – P1.

Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit
Tng đài t vn: 1900 58-58-12
- Trang | 3 -

Theo h thc Anhxtanh
22
11
2
11
1 1 1
22
22
22
2
22
mv mv
hc hc
hc
AA
A
22
vv
0,367 0,6
hc
vv
mv mv
hc hc
A
AA
22

   







     





   





Ví d 5.
Cho gii hn quang đin ca nhôm là 0,36 (m). Chiu ti tm nhôm mt bc x có bc sóng là 0,3 (m).
Tìm công thoát ra đn v eV, hiu đin th hãm, vn tc ban đu cc đi ca quang electron bc ra khi catt.




Ví d 6.
Mt tm kim loi đc chiu sáng bng 1 bc x có bc sóng  thì hiu đin th hãm là 4 V, khi chiu bng
bc x có bc 2 thì hiu đin th hãm là 0,855 (V).
a) Tính ?
b) Tính công thoát và gii hn quang đin ?
c) Tính vn tc ban đu cc đi ca quang electron khi chiu bng bc x .

Ví d 7.
T bào quang đin có catt làm bng Kali có công thoát là 2,2 (eV), đc chiu bng ngun phát các bc x

1
= 0,75 (m), 
2
= 0,6 (m); 
3
= 0,5 (m).
a) Tìm gii hn quang đin .
b) Bc x nào trong ngun có hin tng quang đin xy ra.
c) Tính vn tc ban đu cc đi ca quang electron và hiu đin th hãm là trit tiêu dòng quang đin.




Ví d 8.
Mt t bào quang đin có Catot làm bng Xêsi công thoát ca electron là A = 1,93 (eV).
a) Tính gii hn quang đin ca Xêsi.
b) Chiu vào t bào quang đin mt ánh sáng đn sc có bc sóng  = 0,489 (m). Tính vn tc ban đu cc đi ca
electron khi ri khi mt Catot.
c) Phi đt vào gia Anot và Catot mt hiu đin th nh th nào đ làm trit tiêu dòng quang đin.

Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng)
Các dng bài tp v LTAS – P1.

Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit
Tng đài t vn: 1900 58-58-12
- Trang | 4 -


Ví d 9.
Chiu mt chùm ánh sáng có bc sóng  = 0,48λ (m) vào mt tm kim loi Kali dùng làm catt ca mt t
bào quang đin. Bit công thoát ca electron ca Kali là 2,15 (eV).
a) Tính gii hn quang đin.
b) Tính vn tc ban đu cc đi ca electron bn ra t catt.
c) Tính hiu đin th hãm đ dòng quang đin trit tiêu hoàn toàn.






/S: a)  = 0,578 (m). b) v
max
= 3,7.10
5
(m/s). c) U
h
= –0,39 (V).
DNG 2. HIU SUT LNG T ÁNH SÁNG

Cách gii:
 Cng đ dòng quang đin bão hòa
bh
n. e
q
I
tt

, vi n là s electron bt ra khi Catot đ đn Anot và t là thi
gian mà s electron di chuyn. Khi t = 1 (s) thì ta có I
bh
= n.|e|
T đó ta tính đc s electron bt ra sau khong thi gian t là
bh bh
19
II
n
e 1,6.10



 Chiu chùm sáng có bc sóng  vào Catot ca t bào quang đin thì sau khong thi gian t công sut phát x P ca
chùm sáng là
hc
N.
W N. N.hc

P
t t t t.
   

, vi N là s phôtôn đp vào Catot trong thi gian t, và W là nng lng
ca chùm photon chiu vào Catot.
T đó ta tính đc s phôtôn đp vào Catot trong thi gian t là
P. .t
N
hc



Khi t = 1 (s) thì
P.
N
hc


 Hiu sut lng t:
Là t s gia s electron bt ra và s phô tôn đp vào Catot trong khong thi gian t.
Ta có công thc tính toán hiu sut:
bh
bh
I
e
I .hc
n
H
P.

N P.. e
hc
  

Ví d 1.
Mt ngn đèn phát ra ánh sáng đn sc có bc sóng  = 0,6 m s phát ra bao nhiêu phôtôn trong 30
(s) nu công sut phát x ca đèn là 10 (W)?
Hng dn gii:
Theo bài ta có
6
20
26
hc
N.
W N. N.hc P.t. 10.30.0,6.10
P N 9.10
t t t t. hc 19,875.10




       

(phôtôn)
Ví d 2.
Chùm sáng chiu đn catt ca t bào quang đin có công sut 1 (W) và bc sóng 0,4 (m).
a) Tính nng lng ca mt phôtôn ra đn v eV?
b) Tìm s phôtôn đp vào catt trong mt giây .
c) Tìm cng đ dòng quang đin bưo hoà, bit hiu sut lng t là 10%.
Hng dn gii:
Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng)
Các dng bài tp v LTAS – P1.

Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit
Tng đài t vn: 1900 58-58-12
- Trang | 5 -


a) Nng lng ca mt phôtônμ
19
hc
 4,λ7.10 (J) 3,1(eV).


  

b) T công thc tính công sut phát x (công sut chiu sáng) ta có
18
19
P1
P N. N 2.10
 4,λ7.10

    
(phôtôn)
c) Hiu sut lng t là 10% nên
18 17
n
H 0,1 n 0,1.N 0,1.2.10 2.10 (electron).
N
     

Khi đó cng đ dòng quang đin bão hòa I

bh
= n.|e| = 2.10
17
.1,6.10
–19
= 0,032 (A).
Ví d 3. Khi chiu chùm ánh sáng có công sut 1,5 (W) vào Catot ca t bào quang đin có hin tng quang
đin xy ra, cng đ dòng quang điê n bưo hoà là 80 (mA). Cho hiu sut lng t là 2%.
a) Tính s electron bc ra khi catt va s phôtôn ti catt trong mt giây .
b) Tính bc sóng chùm ánh sáng.
Hng dn gii:
a) S electron bt ra khi Catot tính t biu thcμ
3
17
bh
bh
19
I
80.10
I n. e n 5.10 (electron).
e 1,6.10


    

Hiu sut lng t là 20% nên có
17
19
n n 5.10
H 0,02 N 2,5.10

N 0,02 0,02
     
(phôtôn)
b) T công sut phát x:
19 26
N.hc N.hc 2,5.10 .19,875.10
P N.  0,33125 (m).
 P 1,5

     

Ví d 4.
Chiu mt chùm ánh sáng có bc sóng 0,48λ (m) vào kim loi K dùng làm catôt ca mt t bào
quang đin. Bit công thoát ca electron là 2,15 (eV).
a) Tính gii hn quang đin.
b) Tính vn tc ban đu cc đi ca electron.
c) Tính hiu đin th hãm.
d) Bit cng đ dòng quang đin bão hoà là 5 (mA) và công sut ca chùm ánh sáng chiu vào catôt là P =
1,25 (W). Tính hiu sut lng t.
Hng dn gii:
a) Gii hn quang đin
26
o
16
hc 19,875.10
 0,578 (m).
A
2,15.10



  

b) Vn tc electron cc đi đc tính t phng trình Anhxtanhμ
26
16
6
2
5
0max
0max
31
19,875.10
hc
2 2,15.10
2A
0,489.10
mv
hc

A v 3,7.10 (m/s).
 2 m
9,1.10











   
     


c) Ta có
 
2
31 5
22
0max 0max
h h h
19
9,1.10 . 3,7.10
mv mv
eU U 0,39 (V) U 0,39 (V).
2 2 e
2.1,6.10


       

d) Hiu sut lng t đc tính bi công thc
26
bh
3
6
bh
bh

19
I
19,875.10
hc
5.10 .
I.
e
I.
n
0,489.10

H 0,01 1%.
P
N P. e P. e
1,25.1,6.10





      

Vy H = 1%.

Ví d 5.
Gii hn quang đin ca kim loi dùng làm Catot ca t bào quang đin là 
o
= 0,35 (m).
a) Tính công thoát ca electron ca kim loi ra đn v eV.
b) Tính vn tc ban đu cc đi ca electron khi chiu ánh sáng có bc sóng  = 0,3 (m).

c) Bit công sut ca ngun sáng là P = 1 (W) và gi thit c 100 phôtôn đp vào Catot thì có 1 electron đn đc
Anot. Tính cng đ dòng đin bão hoà ?
Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng)
Các dng bài tp v LTAS – P1.

Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit
Tng đài t vn: 1900 58-58-12
- Trang | 6 -







Ví d 6.
Khi chiu mt bc x đin t có bc sóng  = 0,405 (m) vào b mt Catot ca mt t bào quang đin, to
ra mt dòng đin bão hoà có cng đ. Bit gii hn quang đin ca kim loi làm catt là 
o
= 0,686 (m).
a) Tìm công thoát A ca kim loi.
b) Tính vn tc ban đu cc đi ca quang electron.
c) Gi s rng trong trng hp lí tng c mi phôtôn đp vào mt Catot làm bt ra 1 electron. Tìm giá tr ca
cng đ dòng điê n bão hoà I, bit công sut ca bc x trên là 1,5 (W).





Ví d 7.

Công ti thiu đ bc mt electron ra khi b mt ca kim loi là 1,88 (eV). Dùng lá kim loi đó làm catt
trong mt t bào quang đin. Hãy xác đnh
a) gii hn quang đin ca kim loi đã cho.
b) vn tc cc đi ca electron bn ra khi mt kim loi khi chiu vào đó ánh sáng có bc sóng  = 0,48λ (m).
c) s electron tách ra khi mt kim loi trong 1 phút vi gi thit rng tt c các electron tách ra đu b hút v Anot và
cng đ dòng quang đin đo đc là I = 0,26 (mA).
d) hiu đin th gia Anot và Catot ca t bào quang đin sao cho dòng quang đin trit tiêu.







Ví d 8.
Chiu bc x có bc sóng  = 0,405 (m) vào b mt cu catt ca mt t bào quang đin, ta đc dòng
quang đin bão hoà có cng đ I
bh
. Có th trit tiêu dòng quang đin bão hoà này bng hiu đin th hãm U
h
= 1,26
V.
a) Tìm vn tc ban đu cc đi ca electron quang đin.
b) Tìm công thoát ca electron đi vi kim loi làm catt.
c) Gi s mi phôtôn đp vào catt làm bt ra mt electron. Ta đo đc dòng quang đin I
bh
= 49 (mA). Tính s
phôtôn đp vào catt sau mi giây. Suy ra công sut bc x ca chùm sáng.

Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng)
Các dng bài tp v LTAS – P1.

Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit
Tng đài t vn: 1900 58-58-12
- Trang | 7 -


Ví d 9.
Ln lt chiu vào Catot ca mt t bào quang đin có gii hn quang đin 
o
các bc x 
1
= 0,4 (m) và 
2

= 0,8 (m) thì vn tc ban đu cc đi ca electron khi thoát ra khi catt là v
1
và v
2
hn kém nhau hai ln.
a) Tìm 
o
, v
1
và v
2

.
b) Chiu vào Catot ca t bào quang đin trên mt bc x đin t có  = 1 (m) vi công sut bng 2,4 (W).
c) Hi hiu đin th gia Anot và Catot phi tho mãn điu kin gì đ trit tiêu hoàn toàn dòng quang đin?
d) Tính cng đ dòng quan đin bão hoà, bit hiu sut lng t H = 0,5%.








Giáo viên: ng Vit Hùng
Ngun :
Hocmai.vn