Luyện thi THPT quốc gia 2016 chương 6 lượng tử ánh sáng

Lượng tử ánh sáng - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: - phone: 0948249333

Chương VI. LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG
Bài 30. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN. THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG
I.Hiện tượng quang điện.
1.Thí nghiệm của Héc về hiện tượng quang điện (năm 1887).
Bố trí thí nghiệm như hình 30.1 (Sgk).
Chiếu một chùm sáng do hồ quang phát ra vào tấm kẽm tích điện âm gắn vào
cần của một tĩnh điện kế, thì góc lệch của kim tĩnh điện kế giảm đi. Thay kẽm bằng
kim loại khác, hiện tượng xảy ra tương tự.
Kết quả: Ánh sáng hồ quang đã làm bật êlectron ra khỏi bề mặt tấm kẽm tích
điện âm.
2.Định nghĩa.
Hiện tượng ánh sáng làm bật các êlectron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện (ngoài).
3.Trong thí nghiệm trên chính bức xạ tử ngoại trong chùm tia hồ quang đã gây ra hiện tượng quang điện
ở tấm kẽm. Các êlectron bị bật ra gọi là các êlectron quang điện hay quang êlectron.
II.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  o của kim loại đó     o  , mới gây ra được hiện tượng quang điện.
Dùng thuyết sóng điện từ về ánh sáng, ta không giải thích được định luật về giới hạn quang điện.
III.Thuyết lượng tử ánh sáng.
1.Giả thuyết Plăng (năm 1900).
Lượng năng lượng mà mỗi lần một nguyên tử hay phân tử hấp thụ hoặc phát xạ có giá trị hoàn toàn
xác định và bằng h. f ; trong đó f là tần số của ánh sáng bị hấp thụ hoặc được phát xạ ; còn h là một
hằng số.
2.Lượng tử năng lượng.
Lượng năng lượng nói trong giả thuyết Plăng ở trên gọi là lượng tử năng lượng và được kí hiệu
bằng chữ  :
  hf
h gọi là hằng số Plăng và được xác định bằng thực nghiệm: h  6,625.1034 J .s
3.Thuyết lượng tử ánh sáng (thuyết phôtôn) của Anh-xtanh (1905).

a.Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn.
b.Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f , các phôtôn đều giống nhau, mỗi phôtôn mang năng lượng
hc
  hf  .



c.Trong chân không, phôtôn bay với tốc độ c  3.108 m / s dọc theo các tia sáng.
d.Mỗi lần một nguyên tử hay phân tử phát xạ hoặc hấp thụ ánh sáng thì chúng phát ra hoặc hấp
thụ một phôtôn.
Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động. Không có phôtôn đứng yên.
4.Giải thích định luật về giới hạn quang điện bằng thuyết lượng tử ánh sáng.
Anh-xtanh cho rằng, trong hiện tượng quang điện có sự hấp thụ hoàn toàn phôtôn chiếu tới. Mỗi
phôtôn bị hấp thụ sẽ truyền toàn bộ năng lượng của nó cho một êlectron. Muốn cho êlectron bứt ra khỏi
mặt kim loại phải cung cấp cho nố một công để « thắng » các liên kết. Công này gọi là công thoát A. Như
vậy, muốn cho hiện tượng quang điện xảy ra thì năng lượng của phô tôn ánh sáng kích thích phải lớn hơn
hoặc bằng công thoát :
hc
hc
 A 
  A  hf  A hay

A
hc
Đặt: 0 
A
Ta có   0 với 0 Chính là giới hạn quang điện của kim loại.
IV.Lưỡng tính sóng - hạt của ánh sáng.
Ánh sáng vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạt, ta nói ánh sáng có lưỡng tính sóng - hạt. Dù
tính chất nào của ánh sáng thể hiện ra thì ánh sáng vẫn có bẩn chất điện từ.

Trang 1


Lượng tử ánh sáng - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: - phone: 0948249333

Bài 31. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG
I.Chất quang dẫn và hiện tượng quang điện trong.
1.Chất quang dẫn.
Chất quang đẫn là chất bán dẫn có tính dẫn điện kém khi không bị chiếu sáng và trở thành dẫn điện
tốt khi bị chiếu ánh sáng thích hợp.
2.Hiện tượng quang điện trong.
a.Định nghĩa:
Hiện tượng ánh sáng giải phóng các êlectron liên kết để cho chúng trở thành các êlectron dẫn đồng
thời tạo ra các lỗ trống cùng tham gia vào quá trình dẫn điện, gọi là hiện tượng quang điện trong.
b.Năng lượng kích hoạt:
Năng lượng kích hoạt là năng lượng cần thiết để giải phóng một êlectron liên kết thành êlectron
dẫn. Năng lượng kích hoạt có giá trị nhỏ hơn công thoát electron ra khỏi mặt kim loại nhiều, nên ngay cả
phôtôn trong vùng hồng ngoại cũng có thể gây ra được hiện tượng quang điện trong.
II.Quang điện trở.
-Quang điện trở là một điện trở làm bằng chất quang dẫn. Nó có cấu tạo gồm một sợi dây bằng chất
quang dẫn gắn trên một đế cách điện.
-Điện trở của quang trở có thể thay đổi từ vài mêgaôm khi không được chiếu sáng xuống đến vài
chục ôm khi được chiếu ánh sáng thích hợp.
III.Pin quang điện.
1.Pin quang điện (còn gọi là pin Mặt Trời) là nguồn điện chạy bằng năng lượng ánh sáng. Nó biến đổi trực
tiếp quang năng thành điện năng.
2.Hiệu suất của các pin quang điện vào khoảng trên dưới 10%.
3.Cấu tạo của một pin quang điện.
-Pin có một tấm bán dẫn loại n, bên trên có phủ một lớp mỏng bán dẫn
loại p. Trên cùng là một lớp kim loại mỏng, dưới cùng là một đế kim loại. Các

kim loại này đóng vai trò các điện cực trơ. Lớp tiếp xúc p-n gọi là lớp chặn,
ngăn không cho êlectron khuếch tán từ n sang p và lỗ trống từ p sang n.
-Hoạt động: Khi được chiếu sáng bởi ánh sáng có bước sóng thích hợp, sẽ gây ra hiện tượng quang
điện trong ở lớp bán dẫn loại p, giải phóng ra các cặp êlectron và lỗ trống. Êlectron dễ dàng đi qua lớp chặn
xuống bán dẫn loại n, còn lỗ trống thì bị giữ lại trong lớp p. Kết quả lớp kim loại mỏng phía trên trở thành
điện cực dương, đế kim loại là điện cực âm. Suất điện động của pin vào khoảng 0,5 V đến 0,8 V.
4.Ứng dụng: Pin quang điện được ứng dụng trong các máy đo ánh sáng, vệ tinh nhân tạo, máy tính bỏ túi,…
Ngày nay, người ta đã chế tạo thử thành công ô tô và cả máy bay chạy bằng pin quang điện.

BÀI TOÁN
Dạng 1. Tính toán về hiện tượng quang điện ngoài.
I.Phương pháp.
1.Sự truyền phôtôn.
-Năng lượng của một phôtôn ứng với bước sóng  hay tần số f :   hf 

hc



. Trong đó

h  6,625.1034 ( J .s); c  3.108 (m / s)  hc  19,875.1026 ( J .m) và  là bước sóng của ánh sáng trong chân
không.
hc 
  hf  
 hf
h
-Khối lượng của phôtôn:
 m 2  2 
c

c
c

  mc 2

hc
hc

-Khi ánh sáng truyền trong môi trường có chiết suất n thì   nmt    hf 
 nmt

Trang 2


Lượng tử ánh sáng - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: - phone: 0948249333

-Gọi N là số phôtôn chiếu vào hay phát ra trong một giây thì công suất của
hc
P P P
chùm sáng: P  N   Nhf  N
N 


 hf hc
-Nếu nguồn sáng phát ra từ O với công suất P (số phôtôn phát ra trong một
P
giây là N  ) phân bố đều theo mọi hướng thì số phôtôn đập vào diện tích S đặt

R
O

S



N
S . Nếu S có dạng hình tròn bán kính r hoặc
4 R 2
d2
đường kính d thì S   r 2 
4
-Cường độ sáng I (đơn vị W / m2 ) là năng lượng được ánh sáng truyền trong một đơn vị thời gian,
A( J )
P
qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền: I 
  P  IS  N   IS
2
S (m ).t (s) S
2.Điều kiện để xảy ra hiện tượng quang điện.
-Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi:   0    A với 0 là giới hạn quang điện còn A là công
thoát electron của kim loại.
hc
hc
-Giới hạn quang điện của kim loại: 0 
 A
A
0

cách O một khoảng R là n 

1

19
1
eV

1,
6.10
J

1
J

J

1, 6.1019
-Đổi đơn vị: 
1
1MeV  1, 6.1013 J  1J 
J

1, 6.1013
3.Liên hệ giữa năng lượng của phôtôn chiếu tới kim loại và động năng ban đầu cực đại của các electron
quang điện.
Vì chương trình cơ bản không học công thức Anhxtanh nên đề ra bao giờ cũng kèm theo giả thiết “năng
lượng của phôtôn tới = công thoát + động năng ban đầu cực đại của electron quang điện” hay “động năng
ban đầu cực đại của electron quang điện = năng lượng của phôtôn tới - công thoát”. Khi đó ta có:
1 2
  A  W0d max với W0 d max  eU h  mv0max
trong đó U h là hiệu điện thế hãm để triệt tiêu dòng quang

2
điện (do electron quang điện chuyển động từ tấm kim loại bứt ra đến cực dương - anot).
Vì chương trình cơ bản không học tế bào quang điện nên trong đề bài thường dùng cụm từ “hai điện cực
kim loại A và K đặt trong chân không được nối kín bằng nguồn điện một chiều, chùm ánh sáng chiếu vào
K làm bứt các electron, các electron bay về phía A”. Khi đó ta có:
-Cường độ dòng quang điện: I  n ' e với n’ là số electron quang điện đến A mỗi giây.

q ne
n0 e với n là số electron quang điện bứt ra
t
t
trong thời gian t và n0 là số electron quang điện bứt ra trong 1 giây.
n
-Hiệu suất lượng tử: H  0 với N là số phôtôn chiếu vào K trong một giây.
N
-Cường độ dòng quang điện bão hoà: I bh

-Phần trăm electron quang điện đến được A: h 
-Khi dòng quang điện triệt tiêu thì U AK  U h

Trang 3

n'
n0


Lượng tử ánh sáng - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: - phone: 0948249333

-Từ:   A  W0 d max 

hc





hc

1
 mv02Max
0 2


2eU h
2hc  1 1 
v0 max 
  
m   0 
m


 A  hc  1 mv 2  hc  hc  eU
h

 2 0 max 0 

2
U  mv0 Max  hc  1  1 



 h
2e
e   0 

2
2

m  v02
e U h 2  U h1 
Max  v01Max 
h 

2  f 2  f1 
 f 2  f1 


Lưu ý:
Trong một số bài toán người ta lấy U h  0 thì đó là độ lớn.
Hiện tượng quang điện xảy ra khi được chiếu đồng thời nhiều bức xạ thì khi tính các đại lượng:
Vận tốc ban đầu cực đại v0Max, hiệu điện thế hãm Uh, điện thế cực đại VMax, … đều được tính ứng với bức
xạ có Min (hoặc fMax)
-.Xét vật cô lập về điện, có điện thế cực đại Vmax và khoảng cách cực đại d max mà electron chuyển
động trong điện trường cản có cường độ điện trường E được tính theo công thức:
1 1 
mv 2
1
hc  1 1 
e VMax  mv02Max  e Ed Max  hc     VMax  0 Max    
2
2e

e   0 
  0 
-Khi nối vật dẫn cô lập có điện thế cực đại Vmax với đất bằng một dây dẫn có điện trở R thì dòng
V
điện cực đại và điện lượng cực đại chuyển qua R trong thời gian t là: I max  max  qmax  I max .t
R
-Với U AK là hiệu điện thế giữa A và K, v A là vận tốc cực đại của electron khi đập vào A, vK  v0max
1 2 1 2
là vận tốc ban đầu cực đại của electron khi rời catốt thì: e U AK
mvA
mvK
2
2
4.Chuyển động của electron quang điện trong điện trường và từ trường đều.
a.Chuyển động trong từ trường đều theo phương vuông góc với đường sức từ
-Quỹ đạo chuyển động của electron là một đường tròn. Lúc này lực Lorentz đóng vai trò là lực
mv 2
hướng tâm làm cho hạt chuyển động tròn đều: Fht  FLorentz  e vB 
R
mv
-Bán kính quỹ đạo của electron khi đó là: R
.Xét electron vừa rời khỏi catốt thì v  v0max
eB
b.Chuyển động trong điện trường đều dọc theo đường sức điện.
-Khi electron chuyển động trong một điện trường đều có cường độ E dọc theo mộ đường sức điện
mv 2 mv 2
từ điểm M đến điểm N thì Wd( N )  Wd(M)  e E.MN  Wd(M)  e U NM  N  M  e U NM
2
2
eE eU

-Chuyển động của electron là chuyển động biến đổi đều có gia tốc bằng a 

m md
-Nếu electron chuyển động cùng chiều đường sức điện thì lực điện cản trở chuyển động nên nó
chuyển động chậm dần.
1
+Quãng đường đi được: S  v0t  at 2
2
v  v0  at
+Vận tốc tại thời điểm t: 
2
v  v0  2as
-Nếu electron chuyển động ngược chiều đường sức điện thì lực điện cùng với chiều chuyển động
nên nó chuyển động nhanh dần.

Trang 4


Lượng tử ánh sáng - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: - phone: 0948249333

1
+Quãng đường đi được: S  v0t  at 2
2
v  v0  at
+Vận tốc tại thời điểm t: 
2
v  v0  2as
c.Trong một vùng không gian tồn tại đồng thời một điện trường đầu và từ trường đều mà véc tơ cường độ
điện trường E song song cùng chiều với trục Ox và véc tơ cảm ứng từ song song cùng chiều với trục Oy
của hệ trục tọa độ Đề-các vuông góc Oxyz . Một electron quang điện chuyển động vào không gian đó theo

hướng Oz thì nó chịu tác dụng đồng thời của hai lực: Lực điện ngược hướng với Ox và có độ lớn Fd  e E

; lực Lorentz cùng hướng với Ox và có độ lớn FLorentz  e vB . Nếu electron chuyển động thẳng theo hướng
ban đầu ( Oz ) thì lực điện cân bằng với lực Lorentz: e E  e vB  E  vB .
5.Hiện tượng quang điện trong. Quang trở. Pin quang điện.
-Hiện tượng ánh sáng (bức xạ điện từ) giải phóng các electron liên kết để cho chúng trở thành các
electron dẫn đồng thời tạo ra các lỗ trống cùng tham gia vào quá trình dẫn điện, gọi là hiện tượng quang
điện trong.
-Điều kiện để xảy ra hiện tượng quang điện trong:   0     0 với  0 là năng lượng kích hoạt.
E
-Quang trở khi để trong bóng tối thì dòng điện qua mạch: I 0 
với R0 là điện trở của quang
r  R0
điện khi ở trong bóng tối, r là điện trở trong của nguồn điện.
E
-Quang trở khi chiếu sáng thì dòng điện qua mạch: I 
với R0 là điện trở của quang điện khi
rR
được chiếu sáng.
UI
UI

-Hiệu suất của pin quang điện: H 
với I là cường độ dòng điện do pin cung cấp và
Psang I sang S
U là điện áp ở hai cực của pin.
II.Bài tập.
1.Sự truyền phôtôn.
Bài 1. Năng lượng của photon ứng với ánh sáng có bước sóng 768nm là
A.1,61eV

B.16,1eV
C.1,61.10-2eV
D.0,16eV
Bài 2. Trong chân không bức xạ đơn sắc vàng có bước sóng là 0,589µm. Lấy
h  6,625.10 34 J. s; c 3.10 8 m/ s và e  1,6.1019 C . Năng lượng của photon ứng với bức xạ này có giá trị
A.2,11eV
B.4,22eV
C.0,42eV
D.0,21eV
Bài 3. Với 1 ,  2 ,  3 lần lượt là năng lượng của photon ứng vớ các bức xạ màu vàng, bức xạ tử ngoại và bức
xạ hồng ngoại thì
A. 1   2   3
B.  2  1   3
C.  2   3  1
D.  3  1   2
Bài 4. Khi truyền trong chân không ánh sáng đỏ có bước sóng 1  720nm , ánh sáng tím có bước sóng

2  400nm . Cho hai ánh sáng này truyền trong một môi trường trong suốt mà chiết suất tuyệt đối của nó
đối với từng ánh sáng lần lượtlà n1  1,33 và n1  1,34 . Trong môi trường này tỉ số năng lượng giữa photon
ánh sáng đỏ với photon ánh sáng tím bằng
134
133
5
9
A.
B.
C.
D.
133
134

9
5
Bài 5. Một bức xạ hồng ngoại truyền trong một môi trường có chiết suất 1,4 thì có bước sóng 3 m và một
bức xạ tử ngoại truyền trong môi trường có chiết suất 1,5 có bước sóng là 0,14 m . Tỉ số năng lượng photon
2 và photon 1 là
A.24
B.50
C.20
D.230
Bài 6. Một nguồn laze phát ra ánh sáng đỏ bước sóng bằng 630nm với công suất 40mW. Số photon bức xạ
ra trong thời gian 10 giây là
A.126,8.1016
B.126,5.1016
C.126,6.1016
D.126,4.1016
Trang 5


Lượng tử ánh sáng - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: - phone: 0948249333

Bài 7. Một nguồn phát ánh sáng có bước sóng 662,5nm với công suất phát sáng là 1,5.10-4W. Lấy
h  6,625.10 34 J.s; c  3.10 8 m / s . Số photon được nguồn phát ra trong một giây là
A.5.1014
B.6.1014
C.4.1014
D. 3.1014
14
Bài 8. Một nguồn sáng chỉ phát ánh sáng đơn sắc có tần số 5.10 Hz. Công suất bức xạ điện từ của nguồn
là 10W. Số photon mà nguồn phát ra trong một giây xấp xỉ bằng
A.3,02.1019

B.0,33.1019
C.3,02.1020
D.3,24.1019
Bài 9. Độ nhạy của võng mạc của con mắt đối với ánh sáng vàng (tính ở bước sóng 600nm) là 1,99.1018 W
. Phải có ít nhất bao nhiêu phôtôn ánh sáng vàng đập vào võng mạc trong một giây mới có thể gây ra cảm
giác sáng?
A.6 phôtôn/s
B.60 phôtôn/s
C.600 phôtôn/s
D.6000 phôtôn/s
29
Bài 10. Công suất bức xạ của mặt trời là 3,9.10 W. Năng lượng mặt trời đã tỏa ra trong một ngày là
A. 3,3696.1030 J
B. 3,3696.1031 J
C. 3,3696.1033 J
D. 3,3696.1034 J
Bài 11. Một nguồn sáng có công suất 3,58W, phát ra ánh sáng tỏa đều theo mọi hướng mà mỗi phôtôn có
năng lượng 3,975.1019 J . Một người quan sát đứng cách nguồn sáng 300km, bỏ qua sự hấp thụ ánh sáng
bởi khí quyển. Tính số phôtôn lọt vào mắt người quan sát trong mỗi giây. Coi bán kính con ngươi là 2mm.
A.70
B.80
C.90
D.100
Bài 12. Một nguồn sáng có công suất 2,4W, phát ra ánh sáng có bước sóng 0, 6 m tỏa đều theo mọi hướng.
Hãy xác định khoảng cách xa nhất người còn trông thấy nguồn sáng này. Biết rằng mắt còn cảm nhận được
ánh sáng khi có ít nhất 100 phôtôn lọt vào trong mắt mỗi giây. Coi đường kính con người vòa khoảng 4mm.
Bỏ qua sự hấp thụ ánh sáng bởi khí quyển.
A.470km
B.274km
C.220km

D.269km
2.Điều kiện để xảy ra hiện tượng quang điện.
Bài 1. Công thoát electron ra khỏi bề mặt một kim loại là 3,3.10-19J. Giới hạn quang điện của kim loại là
A.0,46µm
B.0,52µm
C.0,6µm
D.0,7µm
0

Bài 2. Giới hạn quang điện của một kim loại là 5200 A . Công thoát của kim loại này là
A.0,38.10-19J
B.0,38.10-18J
C.0,38.10-17J
D.0,38.10-17J
Bài 3. Kim loại canxi là catốt của một bình chân không có hai điện cực A và K, có giới hạn quang điện
0  750nm . Công thoát của kim loại này là
A.2,000eV
B.1,656eV
C.0,7500eV
D.1,528eV
Bài 4. Giới hạn quang điện của kẽm là 0,36µm, công thoát electron của kẽm lớn hơn của natri 1,4 lần. Giới
hạn quạng điện của natri bằng
A.257nm
B.504nm
C.1760nm
D.1040nm
-19
Bài 5. Một kim loại có công thoát electron là 7,2.10 J. Chiếu lần lượt vào kim loại này các bức xạ có bước
sóng 1  0,18 m; 2  0, 21 m; 3  0,32 m và 4  0,35 m . Những bức xạ có thể gây ra hiện tượng
quang điện ở kim loại này có bước sóng là

A. 1 , 2 , 3
B. 1 , 2
C. 3 , 4
D. 2 , 3 , 4
Bài 6. Lần lượt chiếu vào bề mặt một tấm kim loại có công thoát 2eV các ánh sáng có bước sóng
1  500nm và 2  650nm . Ánh sáng đơn sắc nào có thể làm electron trong kim loại đó bứt ra ngoài?
A.cả 1 , 2
B. 2
C. 1
D.không có bức xạ nào kể trên
Bài 7. Công thoát của electron ra khỏi vonfram là 4,5eV. Cần chiếu ánh sáng có bước sóng dài nhất là bao
nhiêu để gây ra hiện tượng quang điện trên mặt lớp vonfram?
A.0,276µm
B.2,76µm
C.0,207µm
D.0,138µm
Bài 8. Biết công thoát electron của các kim loại: canxi, kali, bạc và đồng lần lượt là: 2,89eV; 2,26eV;
4,78eV và 4,14eV. Chiếu ánh sáng có bước sóng 0,33 m vào bề mặt các kim loại trên. Hiện tượng quang
điện không xảy ra đối với các kim loại nào sau đây?
A.kali và đồng.
B.canxi và bạc.
C.bạc và đồng.
D.kali và canxi.
3.Liên hệ giữa năng lượng của phô tôn tới và động năng ban đầu cực đại của các quang electron.
Bài 1. Chiếu chùm phôtôn có năng lượng 5,678.1019 J vào tấm kim loại có công thoát 3,975.1019 J thì
động năng ban đầu cực đại của electron quang điện bằng
A. 1,703.1019 J
B. 17,00.1019 J
C. 0,76.1019 J
D. 70,03.1019 J

Trang 6


Lượng tử ánh sáng - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: - phone: 0948249333

Bài 2. Chiếu chùm phô tôn có năng lượng 9,9375.1019 J vào một tấm kim loại có công thoát 8, 24.1019 J
. Biết động năng ban đầu cực đại của electron bằng hiệu năng lượng của phô tôn tới và công thoát, khối
lượng của electron là 9,1.1031 kg . Tốc độ cục đại của electron khi vừa bứt ra khỏi bề mặt là
A. 0, 4.106 m / s
B. 0,8.10 6 m / s
C. 0, 6.106 m / s
D. 0,9.106 m / s
Bài 3. Chiếu vào một tấm kim loại có công thoát electron là 1,88eV, ánh sáng có bước sóng 0, 489 m .
Cho rằng năng lượng mà electron hấp thụ một phần dùng để giải phóng nó, phần còn lại hoàn toàn biến
thành động năng của nó. Động năng đó bằng
A. 3,927.1019 J
B. 1,056.1019 J
C. 2,715.1019 J
D. 1.128.1019 J
Bài 4. Kim loại dùng làm ca tốt của một bình chân không có hai điện cực A và K nối với nguồn điện một
chiều có công thoát electron là 2,5eV. Chiếu vào ca tốt bức xạ có tần số 1,5.1015Hz. Động năng ban đầu
cực đại của các electron quang điện là
A.7,4eV
B.9,7eV
C.3,7eV
D.6,0eV
Bài 5. Giới hạn quang điện của một kim loại là ca tốt của một bình chân không có hai điện cực A và K nối
với nguồn điện một chiều là 500nm. Biết tốc độ truyền sáng trong chân không và hằng số Planck là
h  6,625.1034 J .s; c  3.108 m / s . Chiếu vào ca tốt của tế bào quang điện này bức xạ có bước sóng 350nm
thì động năng ban đầu cực đại của các electron quang điện là

A.1,70.10-19J
B.70,00.10-19J
C.0,70.10-19J
D.17,00.10-19J
Bài 6. Một tấm kim loại có giới hạn quang điện là 275nm được đặt cô lập về điện. Người ta chiếu sáng nó
bằng bức xạ có bước sóng  thì thấy điện thế cực đại của tấm kim loại này là 2,4V. Bước sóng  của ánh
sáng kích thích là
A.273,8nm
B.179,5nm
C.456,5nm
D.3259nm
Bài 7. Khi chiếu lần lượt hai bức xạ có tần số f1; f2 (với f1  f 2 ) vào một quả cầu kim loại đặt cô lập thì
đều xảy ra hiện tượng quang điện với điện thế cực đại V1, V2. Nếu chiếu đồng thời hai bức xạ trên vào quả
cầu này thì điện thế cực đại của nó là
A. V1  V2
B. V1  V2 
C.V2
D.V1
Bài 8. Tính vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện biết hiệu điện thế hãm là 12V.
A.1,03.105m/s
B.1,45.106m/s
C.2,89.105m/s
D.2,05.106m/s
Bài 9. Hai tấm kim loại A và K đặt song song, đối diện nhau và nối với nguồn điện một chiều. Tấm kim
loại K có công thoát là 2,26eV, được chiếu đồng thời hai bức xạ đơn sắc có bước sóng lần lượt là 0, 45 m
và 0, 25 m làm bứt các electon bay về phía tấm A. Hiệu điện thế U AK đủ để không có electron đến được
tấm A là
A. 2,5V
B. 2,7V
C. 2, 4V

D. 2,3V
Bài 10.Chiếu ánh sáng đơn sắc vào ca tốt của một bình chân không có hai điện cực A và K nối với nguồn
điện một chiều thì có hiện tượng quang điện xảy ra. Dòng quang điện này triệt tiêu nhờ một hiệu điện thế
hãm có giá trị 1,9V. Vận tốc ban đầu cực đại của các electron quang điện là
A.5,2.105m/s
B.6,2.105m/s
C.7,2.105m/s
D.8,2.105m/s
Bài 11. Chiếu ánh sáng có bước sóng 660nm vào ca tốt của một bình chân không có hai điện cực A và K
nối với nguồn điện một chiều thì phải đặt hiệu điện thế hãm 0,69V để vừa đủ triệt tiêu dòng quang điện.
Công thoát của kim loại làm ca tốt là
A.2,5.10-20J
B.2,3eV
C.1,19eV
D.2,5.10-18J
Bài 12. Khi chiếu vào ca tốt bằng natri của một bình chân không có hai điện cực A và K nối với nguồn điện
một chiều một bức xạ có bước sóng  

0
2

thì hiệu điện thế hãm là 2,48V. Giới hạn quang điện của natri

bằng
A.300nm
B.400nm
C.500nm
D.600nm
Bài 13. Ca tốt của một bình chân không có hai điện cực A và K nối với nguồn điện một chiều có công thoát
là 4,5eV. Chiếu bức xạ có bước sóng 1 thì electron bận ra có vận tốc ban đầu cực đại là v01 . Nếu chiếu

bức xạ cso bước sóng 2 bằng nửa 1 thì vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện tăng gấp đôi.
Bước sóng 1 là
A.450nm
B.650nm
C.370nm
D.540nm
Trang 7


Lượng tử ánh sáng - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: - phone: 0948249333

Bài 14. Chiếu lần lượt hai bức xạ có bước sóng 1  0,35 m & 2  0,54 m vào tấm kim loại thì thấy vận
tốc ban đầu cực đại của các điện tử bật ra ứng với hai bức xạ trên gấp hai lần nhau. Giới hạn quang điện
của kim loại trên là
A.459,3nm
B.559,3nm
C.659,3nm
D.759,3nm
Bài 15. Lần lượt chiếu vào ca tốt của một bình chân không có hai điện cực A và K nối với nguồn điện một
chiều các bức xạ điện từ có bước sóng lần lượt là 1  260nm và 2  1, 21 thì vận tốc ban đầu cực đại của
3v
các electron quang điện bứt ra từ ca tốt lần lượt là v1 và v2 với v2  1 . Giới hạn quang điện của kim loại
4
này là
A.1450nm
B.900nm
C.420nm
D.1000nm
Bài 16. Chiếu lần lượt hai bức xạ 600nm và 250nm và ca tốt của một bình chân không có hai điện cực A
và K nối với nguồn điện một chiều. Hiệu điện thế hãm có độ lớn gấp đôi nhau. Cho

h  6,625.1034 J .s; c  3.108 m / s . Giới hạn quang điện của kim loại đó
A.555nm
B.500nm
C.600nm
D.1500nm
Bài 17. Giới hạn quang điện của một kim loại là 0  0, 45 m . Chiếu vào kim loại đó chùm sáng có bước
sóng 1  400nm thì vận tốc ban đầu cực đại của quang electron là v1. Nếu thay bằng chùm sáng có bước
v
sóng 2  0,3 m thì vận tốc ban đầu cực đại của quang electron là v2. Tỉ số 2 là
v1
A.1,33
B.0,75
C.2
D.0,5
Bài 18. Chiếu lần lượt ba bức xạ có bước sóng theo tỉ lệ 1 : 2 : 3  6 : 3: 4 vào một tấm kim loại thì nhận
được vận tốc ban đầu cực đại của quang electron theo tỉ lệ v1 : v2 : v3  1: 3: k . Trong đó k bằng
A. 2
B. 3
C.2
D. 5
Bài 19. Chiếu ánh sáng có bước sóng   0, 40 m vào ca tốt của một bình chân không có hai điện cực A
và K nối với nguồn điện một chiều làm bằng kim loại có công thoát 2,48eV. Nếu hiệu điện thế giữa anot
và catot là U AK  4V thì động năng lớn nhất của quang electron khi đập vào anot là
A.52,12.10-19J
B.6,4.10-19J
C.64.10-19J
D.45,72.10-19J
Bài 20. Khi chiếu vào catot của một bình chân không có hai điện cực A và K nối với nguồn điện một chiều
bằng xêri một bức xạ , người ta thấy vận tốc của quang electrong cực đại tại anot là 8.105m/s nếu hiệu
điện thế giữa anot và catot là 12V. Hiệu điện thế hãm đối với bức xạ trên là

A.0,62V
B.1,2V
C.-1,2V
D.3,02V
Bài 21. Công thoát electron của một kim loại dùng làm catot của một bình chân không có hai điện cực A
và K nối với nguồn điện một chiều là 3,5eV. Chiếu vào catot chùm sáng có bước sóng biên thiên từ 250nm
đến 680nm. Tính hiệu điện thế cần đặt vào giữa anot và catot để dòng quang điện triệt tiêu?
A. U AK  1, 2V
B. U AK  1, 47V
C. U AK  1, 47V
D. U AK  1, 2V
Bài 22. Chiếu đồng thời hai bức xạ có bước sóng 452nm và 243nm vào catot của một bình chân không có
hai điện cực A và K nối với nguồn điện một chiều. Kim loại làm catot có giới hạn quang điện là 500nm.
34
8
31
Lấy h  6,625.10 J. s; c 3.10 m/ s; m e 9,1.10 kg . Vận tốc ban đầu cực đại của các electron quang
điện bằng
A.2,29.104m/s
B.9,24.103m/s
C.9,61.105m/s
D.1,34.106m/s
Bài 23. Chiếu ánh sáng có bước sóng 300nm vào của một bình chân không có hai điện cực A và K nối với
nguồn điện một chiều, dòng quang điện bão hòa có giá trị 1,8mA. Biết hiệu suất lượng tử của hiện tượng
quang điện là 1%. Công suất bức xạ mà catot nhận được là
A.1,49W
B.0,149W
C.0,745W
D.7,45W
Bài 24. Một bình chân không có hai điện cực A và K nối với nguồn điện một chiều, có catot làm bằng xêdi

có giới hạn quang điện 650nm. Chiếu vào catot ánh sáng với công suất 1mW. Khi đó hiệu điện thế hãm đối
với tế bào quang điện là 0,07V. Biết rằng cứ mỗi photon đến catot sẽ giải phóng 1 electron ra khỏi bề mặt
catot. Cường độ dòng quang điện bão hòa bằng
A.2,3.10-4A
B.3,2.10-4A
C.4,6.10-4A
D.5,1.10-4A

Trang 8


Lượng tử ánh sáng - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: - phone: 0948249333

Bài 25. Chiếu vào catot của một bình chân không có hai điện cực A và K nối với nguồn điện một chiều một
bức xạ có bước sóng  với công suất P, ta thấy cường độ dòng quang điện bão hòa có giá trị I. Nếu tăng
công suất bức xạ này thêm 20% thì thấy cường độ dòng quang điện bão hòa tăng 10%. Hiệu suất lượng tử
sẽ
A.tăng 8,3%
B.giảm 8,3%
C.tăng 15%
D.giảm 15%
Bài 26. Một bình chân không có hai điện cực bằng kim loại A và K nối với nguồn điện một chiều, khi chiếu
bức xạ thích hợp và điện cực K và điện áp giữa A và K có một giá trị nhất định thì chie có 30% quang
electron bứt ra khỏi K đến được điện cực A. Người ta đo được cường độ dòng điện khi đó là 3mA . Cường
độ dòng quang điện bão hòa có giá trị
A. 6mA
B. 1mA
C. 9mA
D. 10mA
Bài 27. Hai tấm kim loại phẳng A và K đặt song song, đối diện nhau và được nối kín với một nguồn điện

một chiều và ampe kế. Chiếu chùm bức xạ vào tấm kim loại K thì thấy các electron bứt ra khỏi tấm K và
chỉ có 25% electron bứt ra bay về tấm A. Nếu số chỉ của ampe kế là 1, 4 A thid số electron bứt ra khỏi tấm
K trong một giây là
A. 1, 25.1012
B. 35.1011
C. 35.1012
D. 35.1013
Bài 28. Hai tấm kim loại phẳng A và K đặt song song, đối diện nhau và được nối kín với một nguồn điện
một chiều và ampe kế. Chiếu chùm bức xạ có công suất là 3mW mà mỗi phôtôn có năng lượng 9,9.1019 J
vào tấn kim loại K thì thấy electron bứt ra khỏi tấm K. Cứ 10000 phôtôn chiếu vào K thì có 94 electron bị
bứt ra và chỉ một số đến được bản A. Nếu số chỉ của ampe kế là 3,375 A thì có bao nhiêu phần trăm
electron không đến được bản A?
A.74%
B.30%
C.26%
D.19%
19
Bài 29.Một điện cực phẳng làm bằng kim loại có công thoát 3, 2.10 J được chiếu bởi bức xạ mà phôtôn
có năng lượng 4,8.1019 J . Hỏi electron quang điện có thể rời xa bề mặt điện cực một khoảng tối đa bao
nhiêu nếu bên ngoài điện cực có một điện trường cản có cường độ là 5V / m .
A.0,2m
B.0,4m
C.0,1m
D.0,3m
Bài 30. Một quả cầu bằng nhôm được chiếu bởi bức xạ tử ngoại có bước sóng 83nm thì xảy ra hiện tượng
quang điện. Biết giới hạn quang điện của nhôm là 332nm. Hỏi electron quang điện có thể rời xa bề mặt một
khoảng tối đa là bao nhiêu nếu bên ngoài quả cầu có một điện trường cản là 75V / cm .
A.0,018m
B.1,5m
C.0,2245m

D.0,015m
4.Chuyển động của electron quang điện trong điện trường và từ trường.
Bài 1. Chiếu bức xạ có bước sóng   0,546 m lên một tấm kim loại có giới hạn quang điện 0 . Dùng
màn chắn tách ra một chùm hẹp các electron quang điện và cho chúng bay vào từ trường đều theo hướng
vuông góc với các đường cảm ứng từ có B  104 T . Biết bán kính cực đại của electron là 23,32mm. Giới
hạn quang điện 0 là
A.760nm
B.600nm
C.690nm
D.120nm
Bài 2. Chiếu bức xạ vào catot của một tế bào quang điện có electron quang điện bật ra. Muốn triệt tiêu dòng
quang điện cần một hiệu điện thế hãm 1,3V. Nếu cho electron bay vào vùng từ trường đều có cảm ứng từ
B  6.105 T theo phương vuông góc với các đường sức từ thì electron chuyển động tròn đều với bán kính
là
A.0,64m
C.0,064m
C.0,64cm
D.0,064cm
Bài 3. Chiếu một bức xạ điện từ có bước sóng 0,546μm lên mặt kim loại dùng catốt của một bình chân
không có hai điện cực A và K nối với nguồn điện một chiều thì thu được dòng bão hòa có cường độ 2mA.
Công suất của bức xạ điện từ là 1,515W. Giả sử các electron đó được tách ra bằng màn chắn để lấy một
chùm hẹp hướng vào một từ trường đều có cảm ứng từ B  104 T , sao cho B vuông góc với phương ban
đầu của vận tốc electron. Biết quỹ đạo của các electron có bán kính cực đại là 23,32 mm thì vận tốc ban
đầu cực đại của các electron quang điện.
A.1,25.105 m/s
B.2,36.105 m/s
C.3,5.105 m/s
D.4,1.105 m/s
Bài 4. Chiếu bức xạ đơn sắc bước sóng 0,533μm vào một tấm kim loại có công thoát electron 3,0.1019 J
. Dùng màn chắn tách ra một chùm hẹp electron quang điện và cho chúng bay vào một miền từ trường đều

có cảm ứng từ B . Hướng chuyển động của electron quang điện vuông góc với B . Biết bán kính cực đại
của quỹ đạo các electron là 22,75 mm. Tìm độ lớn cảm ứng từ B của từ trường.
Trang 9


Lượng tử ánh sáng - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: - phone: 0948249333

A. 2.104 T
B. 104 T
C. 1, 2.104 T
D. 0,92.104 T
Bài 5. Cho một chùm hẹp các electron quang điện và hướng nó vào một từ trường đều có cảm ứng từ
B  104 T theo phương vuông góc với các đường sức từ. Biết khối lượng và điện tích của electron lần lượt
là 9,1.1031 kg và 1,6.1019 C . Tính chu kì quay của electron trong từ trường.
A. 1 s
B. 2 s
C. 0, 26 s
D. 0,36 s
Bài 6. Chiếu một phô tôn có năng lượng 5,5eV vào tấm kim loại có công thoát electron là 2eV. Cho rằng
năng lượng mà electron hấp thụ một phần dùng để giải phóng nó, phần còn lại hoàn toàn biến thành động
năng của nó. Tách ra một electron rồi cho bay từ M đến N trong một điện trường đều mà hiệu điện thế
U NM  2V . Động năng của electron tại điểm N là
A.1,5eV
B.2,5eV
C.5,5eV
D.3,5eV
Bài 7. Khi chiếu một bức xạ có bước sóng 400nm vào bề mặt catot của một bình chân không có hai điện
cực A và K nối với nguồn điện một chiều có công thoát electron là 2eV. Dùng màn chắn tách ra một chùm
hẹp các electron quang điện có tốc độ lớn nhất rồi cho bau từ M đến N trong một điện trường đều mà hiệu
điện thế U MN  5V . Tính tốc độ của electron tại điểm N.

A. 1, 245.106 m / s

B. 1, 236.10 6 m / s

C. 1, 465.106 m / s

D. 2,125.106 m / s

Bài 8. Cho một chùm hẹp các electron quang điện có tốc độ 106 m / s bay dọc theo đường sức của một điện
trường đều có E  9,1V / m sao cho hướng của vận tốc ngược với hướng của điện trường. Tính quãng
đường electron đi được sau thời gian 1000ns. Biết khối lượng và điện tích của electron lần lượt là
9,1.1031 kg và 1,6.1019 C .
A.1,6m
B.1,8m
C.0,2m
D.2,5m
5.Hiện tượng quang điện trong. Pin quang điện.
Bài 1. Một chất bán dẫn có giới hạn quang dẫn là 5 m . Biết tốc độ ánh sáng trong chân không là 3.108 m / s
và hằng số Plank là 6,625.1034 J .s . Tính năng lượng kích hoạt của chất đó
A. 4.1019 J
B. 3,97eV
C. 0,35eV
D. 0, 25eV
Bài 2. Một mạch điện gồm một bộ pin có suất điện động 12V và điện trở trong 4 mắc nối tiếp với quang
điện trở thành mạch kín. Khi không được chiếu sáng thì cường độ dòng điện qua mạch chỉ vào khoảng
1, 2 A . Khi quang trở được chiếu sáng thì cường độ dòng điện trong mạch là 0,5A . Điện trở của quang
điện trở khi không bị chiếu sáng và khi bị chiếu sáng bằng
A. 10M;20
B. 106 ;20
C. 10M;10

D. 1000;20
Bài 3. Một bộ pin quang điện gồm nhiều pin mắc nối tiếp. Diện tích tổng cộng của các pin là 0, 4m2 . Dòng
ánh sáng chiếu vào bộ pin có cường độ 1000W / m2 . Khi cường độ dòng điện mà bộ pin cung cấp cho mạch
ngoài là 2,5A thì điện áp đo được hai cực của bộ pin là 20V. Hiệu suất của bộ pin là
A.43,6%
B.14,25%
C.12,5%
D.28,5%
Bài 4. Một mạch điện xoay chiều nối tiếp gồm quang điện trở, cuộn dây có cảm kháng 20 , điện trở hoạt
động 30 và tụ điện có dung kháng 60 . Chiếu sáng quang trở với một cường độ sáng nhất định thì công
suất tiêu thụ trên quang trở là cực đại. Xác định điện trở của quang trở khi đó.
A. 40
B. 20
C. 50
D. 10

Bài 32. HIỆN TƯỢNG QUANG - PHÁT QUANG
I.Hiện tượng quang - phát quang.
1.Khái niệm về sự phát quang.
-Một số chất có khả năng hấp thụ ánh sáng có bước sóng này để phát ra ánh sáng có bước sóng
khác. Hiện tượng đó gọi là hiện tượng quang - phát quang. Chất có khả năng phát quang gọi là chất phát
quang.
-Một đặc điểm quan trọng của sự phát quang là nó còn kéo dài một thời gian sau khi tắt ánh sáng
kích thích. Thời gian này dài ngắn khác nhau phụ thuộc vào chất phát quang.
2.Huỳnh quang và lân quang.
-Sự phát quang của các chất lỏng và chất khí có đặc điểm là ánh sáng phát quang bị tắt nhanh sau
khi tắt ánh sáng kích thích. Sự phát quang này gọi là sự huỳnh quang.

Trang 10

Lượng tử ánh sáng - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: - phone: 0948249333

-Sự phát quang của nhiều chất rắn lại có đặc điểm là ánh sáng phát quang có thể kéo dài một khoảng
thời gian nào đó sau khi tắt ánh sáng kích thích. Sự phát quang này gọi là sự lân quang. Các chất rắn phát
quang này gọi là chất lân quang.
II.Đặc điểm của ánh sáng huỳnh quang.
-Ánh sáng huỳnh quang có bước sóng dài hơn bước sóng của ánh sáng kích thích: hq  kt
-Giải thích bằng thuyết lượng tử: Mỗi nguyên tử hay phân tử của chất huỳnh quang hấp thụ hoàn
toàn một phôtôn của ánh sáng kích thích có năng lượng hf kt để chuyển sang trạng thái kích thích. Khi ở
trong trạng thái kích thích, nguyên tử hay phân tử có thể va chạm với các nguyên tử hay phân tử khác và
mất đi một phần năng lượng. Khi trở về trạng thái bình thường nó sẽ phát ra một phôtôn hfhq có năng lượng
nhỏ hơn: hf hq  hf kt  hq  kt

Bài 33. MẪU NGUYÊN TỬ BO
I.Mô hình hành tinh nguyên tử.
-Theo Rơ-dơ-pho nguyên tử được cấu tạo bởi hạt nhân mang tích điện dương nằm ở chính giữa,
xung quanh có các electron mang điện tích âm chuyển động trên các quỹ đạo tròn hay elíp giống như hệ
Mặt Trời nên gọi là mẫu hành tinh nguyên tử.
-Mẫu hành tinh nguyên tử của Rơ-dơ-pho gặp phải khó khăn là không giải thích được tính bền vững
của các nguyên tử và sự tao thành quang phổ vạch của các nguyên tử.
-Mẫu nguyên tử của Bo bao gồm mô hình hành tinh nguyên tử và hai tiên đề của Bo.
II.Các tiên dề của Bo về cấu tạo nguyên tử.
1.Tiên đề về các trạng thái dừng.
-Nguyên tử chỉ tồn tại trong một 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.
-Trong các trạng thái dừng của nguyên tử, electron chỉ chuyển động quanh hạt nhân trên những quỹ
đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là quỹ đạo dừng.
-Đối với nguyên tử Hidro, bán kính các quỹ đạo dừng tăng tỉ lệ với bình phương với các số nguyên liên
tiếp:

n
1
2
3
4
5
6
Bán kính
r0
16r0
4r0
9r0
25r0
36r0
Tên quỹ đạo
K
L
M
N
O
P
11
Với r0  5,3.10 m gọi là ván kính Bo.
-Bình thường, nguyên tử ở trạng thái dừng có năng lượng thấp nhất gọi là trạng thái cơ bản. Khi
hấp thụ năng lượng thì nguyên tử chuyển lên trạng thái dừng có năng lượng cao hơn, gọi là trạng thái kích
thích. Thời gian nguyên tử ở trạng thái kích thích rất ngắn (chỉ cỡ 108 s ). Sau đó nguyên tử chuyển về
trạng thái dừng có năng lượng thấp hơn và cuối cùng về trạng thái cơ bản.
2.Tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử .
-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 :

  hf nm  En  Em
-Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lượng
Em mà hấp thụ được một phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu En  Em
thì nó chuyển lên trạng thái dừng có năng lượng cao En .
III.Quang phổ phát xạ và hấp thụ của nguyên tử hyđrô.
Dựa vào tiên đề về các trạng thái dừng và số liệu đo được từ thực nghiệm, người ta đã xác định
được năng lượng của nguyên tử hiđrô ở các trạng thái dừng khác nhau. Năng lượng của electron trong
nguyên tử hyđrô ở các trạng thái dừng khác nhau là: EK , EL , EM , EN , EO , EP ,
Dựa vào tiên đề thứ hai, khi nguyên tử hiđrô chuyển từ mức năng lượng cao xuống mức năng lượng
thấp hơn thì nó phát ra một phôtôn có năng lượng hoàn toàn xác định:   hf  Ecao  Ethap .

Trang 11


Lượng tử ánh sáng - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: - phone: 0948249333

c
, tức là ứng với
f
một vạch quang phổ có một màu nhất định. Vì thế, quang phổ phát xạ của nguyên tử hiđrô là quang phổ
vạch.
Ngược lại, nếu nguyên tử hiđrô đang ở một mức năng lượng thấp mà nằm trong một chùm ánh sáng
trắng, thì lập tức nguyên tử đó sẽ hấp thụ ngay một phôtôn có năng lượng phù hợp   hf  Ecao  Ethap để
chuyển lên trạng thái có mức năng lượng cao hơn. Như vậy, một sóng ánh sáng đơn sắc đã bị hấp thụ, làm
cho trên quang phổ liên tục xuất hiện một vạch tối. Do đó quang phổ hấp thụ của nguyên tử hiđrô cũng là
quang phổ vạch.
Mỗi phôtôn có tần số f ứng với một sóng ánh sáng đơn sắc có bước sóng  

Bài 34. SƠ LƯỢC VỀ LAZE
I.Cấu tạo và hoạt động của laze.

1.Laze là gì?
-Laze là một nguồn sáng phát ra một chùm sáng cường độ lớn dựa trên việc ứng dụng hiện tượng
phát xạ cảm ứng.
-Tia laze các đặc điểm: có tính đơn sắc, tính định hướng, tính kết hợp rất cao và cường độ lớn.
2.Sự phát xạ cảm ứng.
Nếu một nguyên tử đang ở trong trạng thái kích thích, sẵn sàng phát ra một phôtôn có năng lượng
  hf , bắt gặp một phôtôn có năng lượng  ' đúng bằng hf , bay lướt qua nó, thì lập tức nguyên tử này
cũng phát ra phôtôn  . Phôtôn  có cùng năng lượng và bay cùng phương với phôtôn  ' . Ngoài ra, sóng
điện từ ứng với phôtôn  hoàn toàn cùng pha và dao động trong một mặt phẳng song
song với mặt phẳng dao động của sóng điện từ ứng với phôtôn  ' .
-Nếu có một phôtôn ban đầu bay qua một loạt nguyên tử đang ở trong trạng thái
kích thích thì số phôtôn sẽ tăng lên theo cấp số nhân.
-Các phôtôn này có cùng năng lượng (ứng với sóng điện từ có cùng bước sóng;
do đó tính đơn sắc của chùm rất cao); chúng bay theo cùng một phương (tính định hướng của chùm sáng
rất cao); tất cả các sóng điện từ trong chùm sáng do các nguyên tử phát ra đều cùng pha (tính kết hợp của
chùm sáng rất cao). Ngoài ra, vì số phôtôn bay theo cùng một hướng rất lớn nên cường độ của chùm sáng
rất lớn.
3.Cấu tạo của laze.
-Tùy vào vật liệu phát xạ, người ta đã tạo ra laze khí, laze rắn và laze bán dẫn.
-Xét một Laze rubi (hồng ngọc) gồm một thanh rubi hình trụ, hai mặt được mài nhẵn vuông góc với
trục của thanh. Mặt 1 mạ bạc trở thành một gương phẳng có mặt phản xạ quay vào
trong. Mặt 2 là mặt bán mạ (phản xạ 50% cường độ chùm sáng) có mặt phản xạ
quay vào trong (Hình 34.4 SGK).
II.Một vài ứng dụng của laze.
-Trong y học, laze dùng như một dao mổ trong các phẩu thuật tinh vi như mắt, mạch máu,… Ngoài
ra laze dùng để chữa một số bệnh ngoài da nhờ vào tác dụng nhiệt.
-Trong thông tin liên lạc, laze dùng trong liên lạc vô tuyến, điều khiển các con tàu vũ trụ, truyền
thông tin bằng cáp quang,…
-Trong công nghiệp, laze dùng để cắt, khoan, tôi,…rất chính xác.
-Trong trắc địa, laze dùng trong các công việc đo khoảng cách, tam giác đạc, ngắm đường thẳng,…

-Laze còn được dùng trong các đầu đọc đĩa CD, bút chỉ bảng, bản đồ, trong thí nghiệm về quang
học ở trường phổ thông,… Các laze này thuộc lạo laze bán dẫn.

BÀI TOÁN
Dạng 2. Mẫu BO và quang phổ của nguyên tử HIĐRÔ.
I.Phương pháp.
1.Các tiên đề của BO.
a.Các trạng thái dừng.
Bán kính quỹ đạo dừng thứ n của electron trong nguyên tử hidro: rn  n2 r0 , với: n  1, 2,3, 4,
r0  5,3.1011 m là bán kính BO (ở quỹ đạo K)
n
1
2
Tên quỹ đạo
K
L

3
M
Trang 12

4
N

5
O

6
P

;


Lượng tử ánh sáng - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: - phone: 0948249333

Bán kính

r0

4r0

16r0

9r0

25r0

36r0


r1  n12 r0 
r n 
Khi tìm quỹ đạo có thể dùng hệ thức:
 1  1 
2 
r2  n2 r0 
 r2  n2 
Tìm tốc độ của electron trên quỹ đạo dừng:
-Khi electron chuyển động trên quỹ đạo dừng thứ n thì lực hút tĩnh điện Cu-lông với hạt nhân đóng
 Nm2 

ke2 mv 2
ke2
ke2
 mvn2  vn 
vai trò là lực hướng tâm: FCulong  Fht  2  n 
với k  9.109  2 
rn
rn
rn
mrn
 C 
2

-Từ công thức trên ta suy ra:

vn2
vn1



rn1
rn2



n1
n2

-Năng lượng ở trạng thái dừng bao gồm thế năng tương tác và động năng của electron:
mvn2

2 En
ke2 mvn2
En  Wt  Wd  


 vn 
rn
2
2
m
-Khi electron quay trên quỹ đạo dừng thứ n thì nó tạo ra dòng điện có cường độ:
2

T  
q 1, 6.1019 
I 
ke 2

t
T

mrn
v
ke2 1
  n 

rn
rn
m rn3


b.Sự hấp thụ và phát xạ năng lượng.
hc
Tiên đề Bo:   hf 
 Ecao  Ethap

13, 6
Năng lượng electron trong nguyên tử hiđrô: En
(eV ) Với n  1 cho lớp K; n  2 cho lớp L;
n2
n  3 cho lớp M; . . .
n=6
P
n=5
Năng lượng ion hóa là năng lượng cần thiết để đưa electron từ O
n=4
quỹ đạo dừng ở trạng thái cơ bản ra xa vô cùng: N
n=3
hc
M
 K 
 E  EK . Suy ra năng lượng cần cung cấp để ion hóa

K

nguyên

Pasen

tử

hidro

là

Wcc   K 

hc

K

 E  EK ,

L

vì

H H H H

n=2

Banme

E  0  Wcc   EK
n=1
c.Sơ đồ mức năng lượng.
K
Dãy Laiman: Nằm trong vùng tử ngoại, ứng với electron
Laiman
chuyển từ quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo K. Vạch dài nhất ứng với
hc

electron chuyển từ quỹ đạo L về quỹ đạo K:  LK  hf LK 
 EL  EK . Vạch ngắn nhất ứng với electron

LK

chuyển từ  về quỹ đạo K:  K  hf K 

hc

K

 E  EK

Dãy Banme: Một phần nằm trong vùng tử ngoại, một phần nằm trong vùng ánh sáng nhìn thấy;
ứng với electron chuyển từ quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo L.
-Trong vùng ánh sáng nhìn thấy có 4 vạch đặc trưng là:
+Vạch đỏ H ứng với e: M  L
+Vạch lam H ứng với e: N  L
+Vạch chàm H ứng với e: O  L
+Vạch tím H ứng với e: P  L
Trang 13


Lượng tử ánh sáng - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: - phone: 0948249333

-Vạch dài nhất ứng với electron chuyển từ quỹ đạo M về quỹ đạo L (vạch đỏ H ):
hc
quỹ đạo L:
  hf 
 EM  EL . Vạch ngắn nhất ứng với electron chuyển từ  về



 L  hf L 

hc

L

 E  EL

Dãy Pasen: Nằm trong vùng hồng ngoại, ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo M.
hc
Vạch dài nhất ứng với electron chuyển từ quỹ đạo N về quỹ đạo M:  NM  hf NM 
 EN  EM . Vạch

NM

ngắn nhất ứng với electron chuyển từ  về quỹ đạo M:  M  hf M 

hc

M

 E  EM

Mối liên hệ giữa các bước sóng và tần số của các vạch quang phổ của nguyên từ hiđrô: f31  f32  f 21 và

1

31



1

32



1

21

(như cộng véctơ) tương tự f 41  f 43  f32  f31 

1

41



1

43



1

32



1

21

Khi electron chuyển lên trạng thái dừng thứ n, tìm số vạch quang phổ có thể phát ra:
Cách 1: Vẽ sơ đồ mức năng lượng, vẽ các vạch có thể phát xạ rồi đếm.
Cách 2: Tính tổng các số nguyên có từ 0 đến  n  1 .

n  n  1
2
2.Kích thích nguyên tử hidro.
a.Kích thích nguyên tử hidro bằng cách cho hấp thụ phôtôn.
Giả sử nguyên tử hidro đang ở trạng thái cơ bản E1 , nếu hấp thụ được một phôtôn có năng lượng
13, 6
 thì nó sẽ chuyển lên trạng thái dừng En sao cho: En  E1   . Nếu En   2  eV  thì ta có:
n
13, 6
13, 6
. Nếu n  N * thì có sự hấp thụ phôtôn  , còn nếu n  N * thì không
 2  13, 6    n 
n
13, 6  
có sự hấp thụ phô tôn  .
b.Kích thích nguyên tử hidro bằng cách va chạm.
-Nếu nguyên tử hidro đang ở trạng thái cơ bản va chạm với một electron có động năng W0 , trong
Cách 3: Tính N 

quá trình tương tác giả sử nguyên tử đứng yên và chuyển lên trạng thái dừng En thì động năng còn lại của
electron sau va chạm là W  W0   En  E1  .

-Nếu dùng chùm electron mà mỗi electron cóa động năng W0 để bắn phá khối hidro đang ở trạng
thái cơ bản muốn nó chỉ chuyển lên trạng thái En mà không lên được trạng thái En 1 thì

En  E1  W0  En1  E1 . Sau đó khối khí hidro sẽ phát ra tối đa

n  n  1
vạch quang phổ.
2

II.Bài tập.
1.Tiên đề về các trạng thái dừng.
Bài 1. Một đám nguyên tử hidro đang ở trạng thái kích thích mà electtron chuyển động trên quỹ đạo dừng
N. Khi electron chuyển về các quỹ đạo dừng bên trong thì quang phổ vạch phát xạ của đám nguyên tử đó
có bao nhiêu vạch?
A.3
B.1
C.6
D.4
Bài 2. Trong quang phổ phát xạ của nguyên tử Hidro chỉ thu được 9 vạch. Trong các trạng thái sau đây,
trạng thái kích thích cao nhất của nguyên tử Hidro có thể là
A.N
B.O
C.M
D.L

Trang 14

Lượng tử ánh sáng - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: - phone: 0948249333

Bài 3. Các mức năng lượng của nguyên tử Hidro ở trạng thái dừng được xác định bằng công thức
13, 6
En   2 (eV ) với n là số nguyên; n  1 ứng với mức cơ bản K; n  2,3, 4, ứng với các mức kích
n
thích. Tính tốc độ của electron trên quỹ đạo dừng Bo thứ hai.
A. 1,1.106 m / s
B. 1, 2.10 6 m / s
C. 1, 2.105 m / s
D. 1,1.105 m / s
Bài 4. Theo mẫu nguyên tử Bo, trong nguyên tử Hidro, chuyển động của electron quang hạt nhân là chuyển
động tròn đều. Tỉ số giữa tốc độ của electron trên quỹ đạo K và tốc độ của electron trên quỹ đạo M bằng
A.9
B.2
C.3
D.4
Bài 5. Ở trạng thái cơ bản electron trong nguyên tử Hidro chuyển động trên quỹ đạo K có bán kính
r0  5,3.1011 m . Tính cường độ dòng điện do chuyển động đó gây ra.
A.0,05mA
B.0,95mA
C.1,05mA
D.1,55mA
11
Bài 6. Trong nguyên tử Hidro, bán kính Bo là r0  5,3.10 m . Bán kính quỹ đạo dừng N là
A.47,7.10-11m
B.21,2.10-11m
C.84,8.10-11m

D.132,5.10-11m
Bài 7. Theo mẫu nguyên tử Bo, bán kính quỹ đạo K của electron trong nguyên tử Hidro là r0. Khi electron
chuyển từ quỹ đạo N về quỹ đạo L thì bán kính quỹ đạo giảm bớt
A.12r0
B.4r0
C.9r0
D.16r0
Bài 8. Nguyên tử Hidro gồm một hạt nhân và một electron quay xung quanh nó. Lực tương tác giữa electron
2
và hạt nhân là lực tương tác điện. Biết các hằng số k  9.109 Nm 2 ; e  1,6.1019 C và khối lượng của
C
31
electron là me  9,1.10 kg . Vận tốc của electron khi nó chuyển động trên quỹ đạo có bán kính
r0  5,3.1011 m và số vòng quay của electron trong một giây lần lượt là

A. v  1, 2.105 m / s; f  5,6.1014 Hz
B. v  3, 2.106 m / s; f  6,5.1015 Hz
C. v  2, 2.106 m / s; f  6,6.1015 Hz
D. v  4, 2.106 m / s; f  7,6.1015 Hz
2.Tiên đề về sự phát xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử.
Bài 1. Trong quang phổ của nguyên tử Hidro, biết bước sóng của các vạch đầu tiên trong dãy Laiman là
21  0,1216 m , dãy Banme là 32  0,6563 m . Bước sóng của vạch thứ hai trong quang phổ của dãy
Laiman là
A.0,2643µm
B.0,1026µm
C.0,1346µm
D.0,3185µm
Bài 2. Theo tiên đề của Bo, khi electron trong nguyên tử Hidro chuyển từ quỹ đạo L sang quỹ đạo K thì
nguyên tử phát ra photon có bước sóng 21 , khi electron chuyển từ quỹ đạo M sang L thì nguyên tử phát ra
photon có bước sóng 32 và khi electron chuyển từ quỹ đạo M sang quỹ đạo K thì nguyên tử phát ra photon

có bước sóng 31 . Biểu thức xác định 31 là
A. 31 

3121
21  32

B. 31 

3121
32  21

C. 31  32  21

D. 31  32  21

Bài 3. Trong quang phổ của nguyên tử Hidro, vạch thứ nhất và vạch thứ tư của dãy Banme có bước sóng
tương ứng là   656,3nm và   410, 2nm . Bước sóng của vạch thứ ba trong dãy Pasen là
A.1,0939µm
B.987,9nm
C.1,6364µm
D.1,0862µm
Bài 4. Trong quang phổ của nguyên tử Hidro, nếu biết bước sóng dài nhất của vạch quang phổ trong dãy
Laiman là 1 và bước sóng của vạch kề với nó trong dãy này là 2 thì bước sóng của vạch quang phổ H
trong dãy Banme là
A.  1  2 

B.

12
1  2

C.  1  2 

D

12
1  2

Bài 5. Đối với nguyên tử Hidro, các mức năng lượng ứng với các quỹ đạo dừng K, M có giá trị lần luwotj
là: -13,6eV; -1,51eV. Cho h  6,625.1034 J .s; c  3.108 m / s; e  1,6.1019 C . Khi electron chuyển từ quỹ
đạo dừng M về quỹ đạo dừng K, thì nguyên tử Hidro có thể phát ra bức xạ có bước sóng
A.102,7µm
B.102,7mm
C.102,7nm
D.102,7pm
Bài 6. Cho biết tần số sóng của hai vạch đầu tiên trong dãy Liman là f1 và f2. Tần số sóng f của vạch đầu
tiên trong dãy Banme là
Trang 15


Lượng tử ánh sáng - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: - phone: 0948249333

A. f  f 2  f1

B. f 

f1 f 2
f1  f 2

C. f  f1  f 2

D. f  f1  f 2

Bài 7. Biết h  6,625.1034 J .s; c  3.108 m / s; e  1,6.1019 C . Khi nguyên tử Hidro chuyển từ trạng thái
dừng có năng lượng -1,514eV sang trạng thái dừng có năng lượng -3,407eV thì nguyên tử phát ra bức xạ
có tần số
A.2,571.1013Hz
B.4,572.1014Hz
C.3,879.1014Hz
D.6,542.1012Hz
13, 6
Bài 8. Biết mức năng lượng ứng với quỹ đạo dừng n trong nguyên tử Hidro: En 
(eV ); n  1, 2,3,...
n2
Khi Hidro ở trạng thái cơ bản được kích thích chuyển lên trạng thái có bán kính quỹ đạo tăng lên 9 lần. Khi
chuyển dời về mức cơ bản thì phát ra bước sóng của bức xạ có năng lượng lớn nhất là
A.103nm
B.203nm
C.130nm
D.230nm
Bài 9. Nguyên tử Hidro ở trạng thái cơ bản có mức năng lượng bằng -13,6eV. Để chuyển lên trạng thái có
mức năng lượng -3.4eV thì nguyên tử Hidro phải hấp thụ một photon có năng lượng
A.10,2eV
B.-10,2eV
C.17eV
D.4eV
Bài 10. Hai vạch quang phổ ứng với các dịch chuyển từ quỹ đạo L về K và từ M về L của nguyên tử hidro
0

0

có bước sóng lần lượt là 1  1216 A và 2  6563 A . Biết mức năng lượng của nguyên tử Hidro ở trạng
thái kích thích thứ hai là 1,51eV . Tính mức năng lượng của nguyên tử hidro ở trạng thái cơ bản theo đơn
vị electron-volt (eV).
A. 13,6eV
B. 13,62eV
C. 13,64eV
D. 13, 43eV
Bài 11. Khi electron ở quỹ đạo dừng thứ n thì năng lượng của nguyên tử hidro được xác định bởi công thức
13, 6
En   2 (eV ) với n  1, 2,3, . Khi electron trong nguyên tử hidro chuyển từ quỹ đạo dừng N về quỹ
n
đạo dừng L thì nguyên tử phát ra một phôtôn có bước sóng 1 . Khi electron chuyển từ quỹ đạo O về quỹ
đạo M thì nguyên tử phát ra phôtôn có bước sóng 2 . Mối liên hệ giữa hai bước sóng 1 và 2 là
A. 252  361
B. 62  51
C. 2562  6751
D. 6752  2561
13, 6
Bài 12. Mức năng lượng trong nguyên tử hidro được xác định bằng En   2 (eV ) với n  1, 2,3, ,
n
trạng thái cơ bản ứng với n  1 . Khi nguyên tử chuyển từ mức năng lượng O về mức N thì phát ra một
phôtôn có bước sóng 0 . Khi nguyên tử hấp thụ một phôtôn có bước sóng  nó chuyển từ mức năng lượng
K lên mức năng lượng M. So với 0 thì 
3200
81
A.nhỏ hơn
lần.
B.lớn hơn
lần.

81
1600
C.nhỏ hơn 50 lần.
D.lớn hơn 25 lần.
Bài 13. Trong quang phổ của nguyên tử hidro, ba vạch ứng với các sự dịch chuyển từ L về K; M về L và
N về M có bước sóng lần lượt là 0,1216 m;0,6563 m và 1,875 m . Cho biết năng lượng cần thiết tối
thiểu để bứt electron ra khỏi nguyên tử hidro từ trạng thái cơ bản là 13,6eV. Tính bước sóng ứng với sự
dịch chuyển từ vô cùng về M.
A. 0,77  m
B. 0,81 m
C. 0,87 m
D. 0,83 m
Bài 14.Trong quang phổ Hidro, bước sóng dài nhất của dãy Laiman là 121,6nm, bước sóng ngắn nhất của
dãy Banme là 365nm. Khi nguyên tử Hidro đang ở trạng thái cơ bản, để ion hóa nguyên tử Hidro cần phải
cung cấp một năng lượng là
A.21,79.10-19J
B.13,6.10-19J
C.6,625.10-34J
D.2,18.10-19J
Bài 15. Bước sóng ngắn nhất của vạch quang phổ có thể có được của dãy Laiman là 91,34nm. Nguyên tử
hidro đang ở trạng thái cơ bản, để ion hóa nguyên tử hidro cần phải cung cấp năng lượng bằng
A. 0,136.1014 eV
B. 0, 2176.1017 J
C. 0,136.1013 eV
D. 0,136.1014 J
13, 6
Bài 16. Mức năng lượng trong nguyên tử hidro được xác định bằng En   2 (eV ) với n  1, 2,3, ,
n
trạng thái cơ bản ứng với n  1 . Khi nguyên tử hidro đang ở mức năng lượng M, để ion hóa nguyên tử hidro
cần phải cung cấp một năng lượng là

Trang 16


Lượng tử ánh sáng - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: - phone: 0948249333

A.13,6eV
B.1,51eV
C.0,85eV
D.0,54eV
3.Kích thích nguyên tử hidro.
Bài 1. Khi chiếu lần lượt các bức xạ mà phôtôn có năng lượng 9eV; 10,2eV; 16eV vào nguyên tử hidro
đang ở trạng thái cơ bản. Hãy cho biết trong các bức xạ trên thì phô tôn của bức xạ nào bị nguyên tử hidro
13, 6
hấp thụ? Biết mức năng lượng trong nguyên tử hidro ở trạng thái dừng được xác định bằng En   2 (eV )
n
với n  1, 2,3, .
A.Không hấp thụ phôtôn nào.
B.Hấp thụ hai phôtôn.
C.Hấp thụ 3 phôtôn.
D.Chỉ hấp thụ 1 phôtôn.
Bài 2. Khi kích thích nguyên tử hidro ở trạng thái cơ bản bằng cách cho nó hấp thụ phôtôn có năng lượng
thích hợp thì bán kính quỹ đạo dừng của các electron tăng lên 9 lần. Biết các mức năng lượng của nguyên
13, 6
tử hidro ở các trạng thái dừng được xác định bằng công thức: En   2 (eV ) với n  1, 2,3, . Tính năng
n
lượng của phôtôn đó.
A.12,1eV
B.12,2eV
C.12,3eV
D.12,4eV

Bài 3. Các mức năng lượng của các trạng thái dừng của nguyên tử hidro được xác định bằng biểu thức
13,6
En   2 (eV ) với n  1, 2,3, . Nếu nguyên tử hidro hấp thụ một phô tôn có năng lượng 2,55eV thì
n
bươc sóng nhỏ nhất của bức xạ mà nguyên tử hidro có thể phát ra là
A. 9,74.108 m
B. 1, 46.10 8 m
C. 1, 22.108 m
D. 4,87.108 m
Bài 4. Nguyên tử hidro ở trạng thái cơ bản va chạm với một electron có năng lượng 13,2eV. Trong quá
trình tương tác, giả sử nguyên tử đứng yên và chuyển lên trạng thái kích thích thứ hai. Tìm động năng còn
lại của electron sau va chạm. Biết các mức năng lượng của các trạng thái dừng của nguyên tử hidro được
13,6
xác định bằng biểu thức En   2 (eV ) với n là số nguyên.
n
A.0,42eV
B.0,51eV
C.1,11eV
D.0,16eV
Bài 5. Dùng chùm electron (mỗi electron có động năng W) bắn phá khối khí hidro ở trạng thái cơ bản thì
electron trong các nguyên tử chỉ có thể chuyển ra quỹ đạo dừng xa nhất là quỹ đạo N. Biết các mức năng
13,6
lượng của các trạng thái dừng của nguyên tử hidro được xác định bằng biểu thức En   2 (eV ) với n là
n
số nguyên. Giá trị của W có thể là
A.12,74eV
B.12,2eV
C.13,056eV
D.12,85eV
Dạng 3. Bài toán về tia X

I.Phương pháp.
1.Tần số lớn nhất và bước sóng nhỏ nhất trong chùm tia X.
-Cơ chế phát tia X: Các electron thoát khỏi catốt (nhờ hiện tượng
phát xạ nhiệt electron) bị điện trường mạnh tác dụng, tăng tốc chuyển động
nhanh về anốt, đập vào đối âm cực (anốt), một phần tương tác với các nguyên
tử của cực này làm phát ra tia X hay còn gọi là tia Rơnghen.
-Theo định lí về độ biến thiên động năng, độ biến thiên động năng
của electron bằng công của lực điện trường nên ta có: We  W0  e U AK  We  W0  e U AK . Với W0 là
động năng ban đầu của các electron khi vừa thoát ra khỏi mặt catốt nhờ hiện tượng phát xạ nhiệt electron,
giá trị của động năng này rất nhỏ ( W0  0 )
-Mặt khác theo định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng, động năng của electron khi đến đối
catot (anot) sẽ chuyển thành năng lượng của tia X và làm nóng đối catot, nên:
hc
We   X  Q  hf X  Q 
Q.

X

-Nếu toàn bộ động năng We này chuyển hóa thành năng lượng của tia X (không có phần nhiệt lượng
làm nóng đối catot, Q = 0) thì lúc đos năng lượng của tia X là lớn nhất:  X max  We

Trang 17


Lượng tử ánh sáng - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: - phone: 0948249333

-Hay:  X max  W0  e U AK  hf max 

hc

min

 W0  e U AK

-Nếu bỏ qua động ngăng ban đầu của các electron khi bứt ra khỏi catốt ( W0  0 ) thì ta có:

min 

e U AK
hc
; f max 
e U AK
h

2.Nhiệt lượng anốt nhận được.
-Nếu trong một giây số electron đập vào anốt là n thì cường độ dòng điện chạy qua ống Cu-lít-giơ
I
là I  e n  n 
.
e
-Nếu chỉ có a phần trăm electron đập vào anốt là bức xạ tia X thì số phôtôn tia X phát ra trong một
giây là n p  a.n .
-Tổng động năng đập vào anốt trong một giây là W  nWe với We   X max .
-Nếu có H phần trăm động năng đập vào anốt chuyển thành nhiệt thì nhiệt lượng anốt nhận được
trong một giây là: Q0  H .W và nhiệt lượng nhận được sau thời gian t là Q  t.Q0

-Nhiệt lượng mà một vật thu vào hay tỏa ra là: Q  mc  t2  t1   mc.t trong đó: m là khối lượng

của vật (kg); c là nhiệt dung riêng của chất làm vật ( J / kg.K ); t1 , t2 là nhiệt độ đầu và nhiệt độ cuối của
quá trình truyền nhiệt.

II.Bài tập.
Bài 1. Hiệu điện thế giữa anot và catot của một ống Cu-lít-giơ là 12kV. Coi động năng ban đầu của các
electron bật ra tại catot là vô cùng nhỏ. Bước sóng ngắn nhất của tia X mà ống phát ra là
A.1,035.10-8m
B.1,035.10-9m
C.1,035.10-10m
D.1,035.10-11m
Bài 2. Một ống Cu-lít-giơ được đặt dưới hiệu điện thế U AK  19995V , biết động năng ban đầu của các
electron khi bứt khỏi catốt là 8.1019 J . Bước sóng ngắn nhất của tia X mà ống ó thể phát ra là
A.101,42pm
B.66,25pm
C.82,81pm
D.62,11pm
Bài 3. Hiệu điện thế giữa anot và catot của một ống Cu-lít-giơ là 18,75kV. Biết
h  6,625.1034 J .s; c  3.108 m / s; e  1,6.1019 C . Bỏ qua động năng ban đầu của electron. Bước sóng ngắn
nhất của tia X mà ông phát ra là
A.0,4625.10-9m
B.0,6625.10-10m
C.0,5625.10-10-m
D.0,6625.10-9m
Bài 4. Hiệu điện thế giữa anot và catot của một ống Cu-lít-giơ là 25kV. Coi vận tốc ban đầu của chùm
electron phát ra tùa catot bằng không. Biết h  6,625.1034 J .s; c  3.108 m / s; e  1,6.1019 C . Tần số lớn
nhất của tia X mà ống phát ra là
A.60,380.1018Hz
B.6,038.1015hz
C.60,380.1015Hz
D.6,038.1018Hz
Bài 5. Trong một ống Cu-lít-giơ, tốc độ của mỗi hạt electron đập vào anốt là 8.107 m / s . Biết khối lượng
của electron là 9,1.1031 kg , tốc độ truyền ánh sáng trong chân không là 3.108 m / s và hằng số Plăng là
6,625.1034 J .s . Bước sóng nhỏ nhất trong chùm tia X do ống phát ra là

0

0

0

0

A. 0, 6827 A
B. 0,6826 A
C. 0, 6824 A
D. 0, 6825 A
Bài 6. Một ống Cu-lít-giơ phát ra bức xạ có bước sóng ngắn nhất là 6, 21.1011 m . Biết độ lớn điện tích của
electron là 1,6.1019 C , tốc độ truyền ánh sáng trong chân không là 3.108 m / s và hằng số Plăng là
6,625.1034 J .s . Bỏ qua động năng ban đầu của electron. Hiệu điện thế giữa anốt và catốt của ống là
A.2,00kV
B.2,15kV
C.20,00kV
D.21,15kV
Bài 7. Tốc độ của electron khi đập vào anốt của một ống Cu-lít-giơ là 45.106 m / s . Để tăng tốc độ thêm
5.106 m / s thì phải tăng hiệu điện thế đặt vào ống một lượng
A.1,45kV
B.4,5kV
C.1,35kV
D.6,2kV
Bài 8. Một ống Cu-lít-giơ có hiệu điện thế giữa anot và catot là 12kV. Để có tia X cứng, cụ thể là làm bước
sóng ngắn nhất giảm đi 1,5 lần thì hiệu điện thế giữa anot và catot lúc đó phải là
A.12kV
B.15kV
C.16kV

D.18kV
Trang 18


Lượng tử ánh sáng - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: - phone: 0948249333

Bài 9. Một ống Cu-lít-giơ phát được bức xạ có bước sóng nhỏ nhất là 5.1011 m . Để tăng thêm độ cứng của
tia X, người ta cho hiệu điện thế giữa hai cực của ống tăng thêm U  500V . Biết độ lớn điện tích của
electron là 1,6.1019 C , tốc độ truyền ánh sáng trong chân không là 3.108 m / s và hằng số Plăng là
6,625.1034 J .s . Bỏ qua động năng ban đầu của các electron. Bước sóng ngắn nhất của tia đó là
A. 3,13.109 m
B. 4,16.1010 m
C. 3,13.1010 m
D. 4,16.109 m
Bài 10. Cường độ dòng điện qua một ống Cu-lít-giơ là 0, 01A , biết rằng chỉ có 0,8% electron đập vào anốt
là làm bức xạ ra phôtôn tia X. Số phôtôn tia X phát ra trong một giây là
A. 2,3.1017
B. 2, 4.1017
C. 5.1014
D. 625.1014
Bài 11. Một ống Cu-lít-giơ trong mỗi giây bức xạ ra 3.1014 phôtôn tia X. Những phôtôn có năng lượng
trung bình ứng với bước sóng 1010 m . Hiệu điện thế đặt vào hai đầu ống là 50kV, cường độ dòng điện qua
ống là 1,5.103 A . Người ta gọi tỉ số giữa năng lượng bức xạ dưới dạng tia X và năng lượng tiêu thụ của
ống Cu-lít-giơ là hiệu suất của ống. Hiệu suất trong trường họp này là
A.0,2%
B.0,8%
C.3%
D.60%
Bài 12. Để tạo tia X, người ta dùng ống Cu-lít-giơ. Khi đặt một hiệu điện thế vào anốt và catốt của ống Culít-giơ thì cường độ dòng điện chạy qua ống này là 40mA và tốc độ của electron khi tới anốt là 8.107 m / s .
Bỏ qua tốc độ ban đầu của electron khi bật ra khỏi catốt. Cho điện tích và khối lượng của electron lần lượt

là e  1,6.1019 C; me  9,1.1031 kg . Công suất trung bình của ống Cu-lít-giơ là
A.728W
B.730W
C.732W
D.734W
Bài 13. Hiệu điện thế giữa anot và catot của một ống Cu-lít-giơ là 15kV, dòng tia âm cực có cường độ
5mA. Bỏ qua động năng của electron khi bứt ra khỏi catot, giả sử 99% động năng của electron đập vào anot
chuyển thành nhiệt năng làm nóng anot và bỏ qua bức xạ nhiệt. Nhiệt lượng mà anot nhận được trong một
giây là
A.45,75J
B.72,25J
C.74,25J
D.74,5J
10
Bài 14. Một ống Cu-lít-giơ phát tia X có bước sóng ngắn nhất là 5.10 m . Bỏ qua động năng ban đầu của
các electron khi bứt ra khỏi catot. Giả sử 98% động năng của các electron khi đập vào anot chuyển thành
nhiệt làm nóng anot và cường độ dòng điện chạy qua ống là 2mA. Biết độ lớn điện tích của electron là
1,6.1019 C , tốc độ truyền ánh sáng trong chân không là 3.108 m / s và hằng số Plăng là 6,625.1034 J .s .
Nhiệt lượng tỏa ra trên anot trong một phút là
A.298,125J
B.29,813J
C.292,1625J
D.92,813J
Bài 15. Trong mỗi giây tổng động năng của electron đập vào anot là 10J, anot có khối lượng 0,33kg, có
nhiệt dung riêng là 120 J / kg.0 C . Giả sử 99% động năng đập vào anot chuyển thành nhiệt năng làm nóng
anot và bỏ qua bức xạ nhiệt. Hỏi sau bao lâu nhiệt độ của anot tăng thêm 10000C?
A.4900s
B.4000s
C.53,3 phút
D.53,4 phút

Bài 16. Trong một ống Cu-lít-giơ, khi hiệu điện thế giữa anot và catot là 1,2kV thì cường độ dòng điện qua
ống là 0,8mA. Biết anot làm bằng platin có diện tích 1cm2 , dày 2mm, có khối lượng riêng 21.103 kg / m3
và nhiệt dung riêng 0,12kJ / kg.K . Nhiệt độ của bản platin tăng thêm khoảng 5000C sau khoảng thời gian
là
A.162,6s
B.242,6s
C.222,6s
D.262,6s
Bài 17. Một ống Cu-lít-giơ có điện áp giữa hai đầu ống là 10kV với dòng điện trong ống là 1mA. Coi rằng
chỉ có 99% số electron đập vào anot chuyển thành nhiệt năng làm nóng anot. Cho khối lượng của anot là
100g và nhiệt dung riêng là 120J/kg.độ. Sau một phút hoạt động thì anot nóng thêm bao nhiêu độ?
A.4,60C
B.4,950C
C.460C
D.49,50C
Bài 18. Hiệu điện thế giữa hai cực của một ống Cu-lít-giơ là 16,6kV, cường độ dòng điện qua ống là 20mA.
Coi electron thoát ra khỏi catot có tốc độ ban đầu bằng không. Biết anot được làm nguội bằng dòng nước
chảy luồn bên trong. Nhiệt độ nước ở lối ra cao hơn lối vào 200C. Giả sử có 99% động năng của electron
đập vào anot chuyển thành nhiệt năng làm nóng anot. Cho nhiệt dung riêng của nước là 4186 J / kg.K . Tính
lưu lượng dòng nước đó theo đơn vị gam/giây.
A,3,6g/s
B.3,8g/s
C.3,9g/s
D.3,7g/s
Dạng 5. Bài toán liên quan đến sự phát quang và laze.
I.Phương pháp.
Trang 19


Lượng tử ánh sáng - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: - phone: 0948249333

1.Hiện tượng quang - phát quang.
a.Khái niệm về sự phát quang.
-Một số chất có khả năng hấp thụ ánh sáng có bước sóng này để phát ra ánh sáng có bước sóng
khác. Hiện tượng đó gọi là hiện tượng quang - phát quang. Chất có khả năng phát quang gọi là chất phát
quang.
-Một đặc điểm quan trọng của sự phát quang là nó còn kéo dài một thời gian sau khi tắt ánh sáng
kích thích. Thời gian này dài ngắn khác nhau phụ thuộc vào chất phát quang.
b.Huỳnh quang và lân quang.
-Sự phát quang của các chất lỏng và chất khí có đặc điểm là ánh sáng phát quang bị tắt nhanh sau
khi tắt ánh sáng kích thích. Sự phát quang này gọi là sự huỳnh quang.
-Sự phát quang của nhiều chất rắn lại có đặc điểm là ánh sáng phát quang có thể kéo dài một khoảng
thời gian nào đó sau khi tắt ánh sáng kích thích. Sự phát quang này gọi là sự lân quang. Các chất rắn phát
quang này gọi là chất lân quang.
c.Đặc điểm của ánh sáng huỳnh quang.
-Ánh sáng huỳnh quang có bước sóng dài hơn bước sóng của ánh sáng kích thích:

hq  kt
 hq   kt  

 f hq  f kt
-Gọi N , N ' lần lượt là số phô tôn kích thích chiếu vào chất phát quang trong một giây và số phô
tôn phát quang ra trong một giây. Công suất của chùm sáng kích thích và chùm sáng phát quang lần lượt
là:
hc

 P  N  kt  Nhf kt  N 
P ' N '  hq N ' kt

kt





P
N  kt
N hq
 P '  N  hq  Nhf hq  N hc

hq
2.Laze.
a.Laze là gì?
-Laze là một nguồn sáng phát ra một chùm sáng cường độ lớn dựa trên việc ứng dụng hiện tượng
phát xạ cảm ứng.
b.Đặc điểm.
-Tia laze các đặc điểm: có tính đơn sắc, tính định hướng, tính kết hợp rất cao và cường độ lớn.
c.Một vài ứng dụng của laze.
-Trong y học, laze dùng như một dao mổ trong các phẩu thuật tinh vi như mắt, mạch máu,… Ngoài
ra laze dùng để chữa một số bệnh ngoài da nhờ vào tác dụng nhiệt.
-Trong thông tin liên lạc, laze dùng trong liên lạc vô tuyến, điều khiển các con tàu vũ trụ, truyền
thông tin bằng cáp quang,…
-Trong công nghiệp, laze dùng để cắt, khoan, tôi,…rất chính xác.
-Trong trắc địa, laze dùng trong các công việc đo khoảng cách, tam giác đạc, ngắm đường thẳng,…
-Laze còn được dùng trong các đầu đọc đĩa CD, bút chỉ bảng, bản đồ, trong thí nghiệm về quang
học ở trường phổ thông,… Các laze này thuộc lạo laze bán dẫn.
-Nhiệt lượng cần cung cấp cho một khối kim loại có khối lượng m và nhiệt dung riêng c để đưa khối
kim loại lên điểm nóng chảy là: Q1  mc  tnc  t0 
-Nhiệt lượng cần thiết để chuyển khối kim loại có khối lượng m, có nhiệt nóng chảy L từ thể rắn
sang thể lỏng là: Q2  L.m
-Tổng nhiệt lượng cần cung cấp cho khối kim loại để nấu chảy hoàn toàn khối kim loại là:

Q  Q1  Q2
Q
-Nếu công suất của chùm laze là P thì thời gian cần để nấu chảy là: t 
P
II.Bài tập.
Bài 1. Chọn câu đúng: Ánh sáng huỳnh quang
A.tồn tại một thời gian sau khi tắt ánh sáng kích thích.
Trang 20


Lượng tử ánh sáng - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: - phone: 0948249333

B.hầu như tắt ngay sau khi tắt ánh sáng kích thích.
C.có bước sóng nhỏ hơn bước sóng ánh sáng kích thích.
D.do các tinh thể phát ra sau khi được kích thích bằng ánh sáng thích hợp.
Bài 2. Chọn câu đúng. Ánh sáng lân quang
A.được phát ra bởi các chất rắn, chất lỏng và chất khí.
B.hầu như tắt ngay sau khi tắt ánh sáng kích thích.
C.có thể tồn tại một thời gian nào đó sau khi tắt ánh sáng kích thích.
D.có bước sóng nhỏ hơn bước sóng ánh sáng kích thích.
Bài 3. Một chất phát quang có khả năng phát ra ánh sáng màu lục khi được kích thích phát sáng. Hỏi khi
chiếu ánh sáng đơn sắc nào dưới đây thì chất đó sẽ phát quang?
A.Đỏ sẫm.
B.Đỏ tươi.
C.Vàng.
D.Tím.
Bài 4. Khi chiếu chùm tia tử ngoại vào một ống nghiệm đựng dung dịch fluorexerin thì thấy dung dịch này
phát ánh sáng màu lục. Đó là hiện tượng
A.phản xạ ánh sáng.
B.quang - phát quang.

C.hóa - phát quang.
D.Tán sắc ánh sáng.
Bài 5. Một chất có khả năng phát ánh sáng phát quang với tần số 6.1014Hz. Khi dùng ánh sáng có bước
sóng nào dưới đây để kích thích thì chất này không thể phát quang?
A. 0,55 m .
B. 0, 45 m .
C. 0,38 m .
D. 0, 40 m .
Bài 6: Chất fluorexerin hấp thụ ánh sáng kích thích có bước sóng   0, 48 m và phát ánh sáng có bước
sóng  '  0,64 m . Biết hiệu suất của sự phát quang này là 90%. Số phô tôn của ánh sáng kích thích chiếu
đến trong 1s là 2012.1010 hạt. Số photon của của chùm sáng pahts quang phát ra trong 1s là:
A.2,6827.1012
B.2,4144.1013
C.1,3581.1013
D.2,9807.1011
Bài 7. Một chất phát quang được kích thích bằng ánh sáng có bước sóng 0, 26 m thì phát ra ánh sáng có
bước sóng 0,52 m . Giả sử công suất của chùm phát quang bằng 20% công suất của chùm ánh 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:
4
1
1
2
A.
B.
C.
D.
5
10
5

5
Bài 8. Chiếu một ánh sáng có bước sóng 300nm vào một chất thì chất đó phát quang ánh sáng có bước sóng
500nm. Cho rằng công suất của ánh sáng phát quang chỉ bằng 0,01 công suất của chùm sáng kích thích. Để
có một phôtôn ánh sáng phát quang thì số phôtôn ánh sáng kích thích chiếu vào là
A.600
B.60
C.25
D.133
Bài 9. Chiếu một búc xạ đơn sắc có bước sóng  vào một chất thì chất đó phát quang ánh sáng có bước
sóng 500nm. Cho rằng công suất của ánh sáng phát quang chỉ bằng 0,01 công suất của chùm sáng kích
thích và nếu có 3000 phôtôn ánh sáng kích thích chiếu vào thì có 75 phôtôn ánh sáng phát quang phát ra.
Giá trị của  là
A. 0,18 m
B. 0, 25 m
C. 0, 2 m
D. 0,3 m
Bài 10. Chiếu ánh sáng có bước sóng 260nm vào một chất thì chất đó phát quang ánh sáng có bước sóng
520nm. Nếu số phôtôn ánh sáng kích thích chiếu vào là 100 thì số phôtôn ánh sáng phát quang phát ra là 4.
Hỏi công suất của ánh sáng phát quang bằng bao nhiêu phần trăm công suất của chùm sáng kích thích?
A.10%
B.60%
C.4%
D.2%
Bài 11. Tia laze không có đặc điểm nào dưới đây?
A.Tính đơn sắc cao.
B.Tính định hướng cao.
C.Cường độ lớn.
D.Công suất lớn.
Bài 12. Trong laze rubi có sự biến đổi của dạng năng lượng nào dưới đây thành quang năng?
A.Điện năng.

B.Cơ năng.
C.Nhiệt năng.
D.Quang năng.
Bài 13. Chùm sáng laze rubi phát ra có màu
A.trắng.
B.xanh.
C.đỏ.
D.vàng.
Bài 14. Màu đỏ của laze rubi do ion nào phát ra?
A.nhôm.
B.ô xi.
C.crôm.
D.ion khác.
Bài 15. Nguồn laze mạnh phát ra những xung có năng lượng 3000J. Bức xạ phát ra có bước sóng
  480nm. Số photon trong mỗi bức xạ là
A.7,25.1021
B.7,45.1021
C.7,25.1023
D.8,25.1021
Trang 21


Lượng tử ánh sáng - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: - phone: 0948249333

Bài 16. Người ta dùng một thiết bị laze để đo khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trăng. Chiếu tia laze dưới
dạng xung ánh sáng về phía Mặt Trăng thì người ta đo được khoảng thời gian giữa thời điểm phát và thời
điểm nhận xung phản xạ ở một máy thu đặt ở Trái Đất là 2,667s. Khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trăng
là
A.4,55.105 km
B.4,0.105km

C.4,0.104km
D.4,25.105km
Bài 17. Laze A phát ra chùm bức xạ có bước sóng 0, 45 m với công suất 0,8W. Laze B phát ra chùm bức
xạ có bước sóng 0,60 m với công suất 0,6W. Tỉ số giữa photon của laze B và laze A phát ra trong mỗi
giây là:
A.1
B.20/9
C.2
D.3/4
Bài 18. Dùng chùm laze có công suất 10W để nấu chảy khối thép có khối lượng 1kg. Nhiệt độ ban đầu của
khối thép là 300C, nhiệt dung riêng của thép là 448J / kg.0 C , nhiệt nóng chảy của thép L  270kJ / kg ,
nhiệt độ nóng chảy của thép là tnc  15350 C . Coi rằng không bị mất nhiệt lượng ra môi trường. Thời gian
làm nóng chảy toàn bộ khối thép là
A.26h
B.0,94h
C.100h
D.94h
Bài 19. Người ta dùng một laze hoạt động dưới chế độ liên tục để khoan một tấm thép. Công suất chùm là
10W. Đường kính của chùm sáng là d  1mm , bề dày tấm thép là e  2mm . Nhiệt độ ban đầu là t1  300 C
. Khối lượng riêng của thép là   7800kg / m3 ; nhiệt dung riêng của thép là c  448J / kg.0 C ; nhiệt nóng
chảy của thép là L  270kJ / kg ; điểm nóng chảy của thép là tnc  15350 C . Thời gian tối thiểu để khoan là
A.1,16s
B.2,12s
C.2,15s
D.2,275s
Bài 20. Người ta dùng một loại laze CO2 có công suất P  10W để làm dao mổ. Tia laze chiếu vào chỗ mổ
sẽ làm cho nước ở phần mô chỗ đó bốc hơi và mô bị cắt. Chùm laze có đường kính 0,1mm và di chuyển
với vận tốc 0,5cm/s trên bề mặt của mô mềm. Nhiệt dung riêng của nước là c  448J / kg.0 C ; nhiệt hoá hơi
của nước là L  2260 J / kg ; nhiệt độ cơ thể là 370C. Thể tích nước mà tia laze làm bốc hơi trong 1s là
A.2,892 mm3

B.3,963mm3
C.4,01mm3
D.2,55mm3
Bài 21. Người ta dùng một loại laze CO2 có công suất P  10W để làm dao mổ. Tia laze chiếu vào chỗ mổ
sẽ làm cho nước ở phần mô chỗ đó bốc hơi và mô bị cắt. Chùm laze có đường kính 0,1mm và di chuyển
với vận tốc 0,5cm/s trên bề mặt của mô mềm. Nhiệt dung riêng của nước là c  448J / kg.0 C ; nhiệt hoá hơi
của nước là L  2260 J / kg ; nhiệt độ cơ thể là 370C. Chiều sâu cực đại của vết cắt là
A.1mm
B.2mm
C.3mm
D.4mm

Trang 22