Tài liệu Bài tập tự luận phần Lượng tử áng sáng

BÀI TẬP
CHƯƠNG VI: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG
1. Công thoát electron khỏi đồng là 4,57 eV.
a) Tính giới hạn quang điện của đồng.
b) Khi chiếu bức xạ có bước sóng λ = 0,14 µm vào một quả cầu bằng đồng đặt xa các vật khác thì quả cầu
được tích điện đến điện thế cực đại là bao nhiêuλ Vận tốc ban đầu cực đại của quang electron là bao nhiêuλ
c) Chiếu bức xạ điện từ vào một quả cầu bằng đồng đặt xa các vật khác thì quả cầu đạt được điện thế cực
đại 3 V. Tính bước sóng của bức xạ và vận tốc ban đầu cực đại của các quang electron.
2. Chiếu chùm bức xạ điện từ có tần số f = 5,76.10
14
Hz vào một miếng kim loại cô lập thì các quang
electron có vận tốc ban đầu cực đại là v = 0,4.10
6
m/s.
a) Tính công thoát electron và bước sóng giới hạn quang điện của kim loại.
b) Tìm bước sóng của bức xạ điện từ chiếu vào miếng kim loại để điện thế cực đại của nó là 3 V. Cho h =
6,625.10
-34
Js; c = 3.10
8
m/s; |e| = 1,6.10
-19
C.
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 bước sóng 0,36 µm thì cho một dòng quang điện có cường độ bảo
hòa là 3 µA. Tính:
a) Giới hạn quang điện của natri.
b) Vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện.
c) Số electron bứt ra khỏi catôt trong 1 giây.
d) Điện áp hãm để làm triệt tiêu dòng quang điện.
4. 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 3 eV 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.
5. 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.
a) Xác định vận tốc ban đầu cực đại của các electron quang điện.
b) Tìm điện áp hãm để làm triệt tiêu dòng quang điện.
c) Biết cường độ dòng quang điện bảo hòa là 3,2 mA. Tính số electron bứt ra khỏi catôt trong 1 giây.
6. Chiếu bức xạ có bước sóng 0,405 µm vào một tấm kim loại thì các quang electron có vận tốc ban đầu cực
đại là v
1
. Thay bức xạ khác có tần số 16.10
14
Hz thì vận tốc ban đầu cực đại của các quang electron là v
2
=
2v
1
. Tìm công thoát electron của kim loại.
7. Một tế bào quang điện có catôt làm bằng asen có công thoát electron bằng 5,15 eV.
a) Nếu chiếu chùm sáng đơn sắc có tần số f = 10
15
Hz vào tế bào quang điện đó thì có xảy ra hiện tượng
quang điện khôngλ Tại saoλ
b) Thay chùm sáng trên bằng chùm sáng đơn sắc khác có bước sóng 0,20 µm. Xác định vận tốc cực đại của
electron khi nó vừa bị bật ra khỏi catôt.
c) Biết cường độ dòng quang điện bảo hòa là 4,5 µA, công suất chùm bức xạ là 3 mW. Tính hiệu suất lượng

tử.
8. Trong một ống Rơn-ghen người ta tạo ra một hiệu điện thế không đổi U = 2.10
4
V giữa hai cực.
a) Tính động năng của electron đến đối catôt (bỏ qua động năng ban đầu của electron khi bật ra khỏi catôt).
b) Tính tần số cực đại của tia Rơn-ghen.
c) Trong một phút người ta đếm được 6.10
18
electron đập vào catôt. Tính cường độ dòng điện qua ống Rơn-
ghen.
9. Bước sóng của vạch quang phổ đầu tiên trong dãy Laiman là λ
0
= 122 nm, của hai vạch H
α
và H
β
trong
dãy Banme lần lượt là λ
1
= 656nm và λ
2
= 486 nm. Hãy tính bước sóng của vạch quang phổ thứ hai trong
dãy Laiman và vạch đầu tiên trong dãy Pasen.
10. Trong quang phổ vạch của nguyên tử hiđrô, vạch ứng với bước sóng dài nhất trong dãy Laiman là λ
1
=
0,1216 µm và vạch ứng với sự chuyển của electron từ quỹ đạo M về quỹ đạo K có bước sóng λ
2
= 0,1026
µm. Hãy tính bước sóng dài nhất λ

3
trong dãy Banme.
11. Các mức năng lượng của nguyên tử hiđrô ở trạng thái dừng được xác định bằng công thức: E
n
= -
2
6,13
n
eV với n là số nguyên; n = 1 ứng với mức cơ bản K; n = 2, 3, 4, …ứng với các mức kích thích L, M, N,…
a) Tính ra Jun năng lượng iôn hoá của nguyên tử hiđrô.
b) Tính ra mét bước sóng của vạch đỏ H
α
trong dãy Banme.
Cho 1 eV = 1,6.10
-19
J ; h = 6,625.10
-34
Js ; c = 3.10
8
m/s.
12. Khi êlectron ở quỹ đạo dừng thứ n thì năng lượng của nguyên tử hiđrô được tính theo công thức E
n
= -
2
6,13
n
(eV) (n = 1, 2, 3,…). Tính bước sóng của bức xạ do nguyên tử hiđrô phát ra khi êlectron trong nguyên tử
hiđrô chuyển từ quỹ đạo dừng n = 3 sang quỹ đạo dừng n = 2.
13. Năng lượng của các trạng thái dừng trong nguyên tử hiđrô lần lượt là E
K

= -13,60 eV; E
L
= -3,40 eV; E
M
= - 1,51 eV; E
N
= - 0,85 eV; E
O
= - 0,54 eV. Hãy tìm bước sóng của các bức xạ tử ngoại do nguyên tử hiđrô
phát rA.
14. Biết bước sóng của hai vạch đầu tiên trong dãy Laiman của nguyên tử hiđrô là λ
L1
= 0,122 µm và λ
L2
=
103,3 nm. Biết mức năng lượng ở trạng thái kích thích thứ hai là -1,51 eV. Tìm bước sóng của vạch H
α
trong quang phổ nhìn thấy của nguyên tử hiđrô, mức năng lượng của trạng thái cơ bản và trạng thái kích
thích thứ nhất.
15. Chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,30 µm vào một chất thì thấy chất đó phát ra ánh sáng có bước
sóng 0,50 µm. Cho rằng công suất của chùm sáng phát quang chỉ bằng 0,01 công suất của chùm sáng kích
thích. Hãy tính tỉ số giữa số phôtôn ánh sáng phát quang và số phôtôn ánh sáng kích thích phát trong cùng
một khoảng thời gian.
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. 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 2,667 s. Thời gian kéo dài của mỗi xung là t
0
= 10
-7
s.

a) Tính khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trăng.
b) Tính công suất của chùm laze, biết năng lượng của mỗi xung ánh sáng là W
0
= 10 kJ.
17. Electron trong nguyên tử Hiđrô chuyển từ quỹ đạo L ứng với mức năng lượng E2 = - 3,4eV về quỹ đạo
K ứng với mức năng lượng E1 = -13,6eV. Cho biết 1eV = 1,6.10
-19
J, c = 3.10
8
m/s, h = 6,625.10
-34
J.s.
a) Tính bước sóng
λ
của bức xạ phát rA.
b) Chiếu bức xạ có bước sóng
λ
nói trên vào Katôt của một tế bào quang điện làm bằng kim loại có công
thoát electron là A = 2eV. Tính động năng ban đầu cực đại W
đ
của quang điện tử và hiệu điện thế hãm dòng
quang điện đó U
h
.
18. Năng lượng trạng thái dừng trong nguyên tử Hiđrô lần lượt là E
k
= -13,6eV; E
L
= -3,4eV; E
M

= -1,51eV;
E
N
= -0,85eV; E
O
= -0,54eV. Hãy tìm bước sóng của các bức xạ tử ngoại do nguyên tử Hiđrô phát rA.
Cho biết 1eV = 1,6.10
-19
J, c = 3.10
8
m/s, h = 6,625.10
-34
J.s.
19. Biết rằng vạch đầu tiên trong dãy Laiman có bước sóng
m
µλ
1216,0
1
=
, vạch đầu tiên và vạch cuối của
dãy Banme có bước sóng lần lượt là
m
µλ
6563,0
2
=
và
m
µλ
3653,0

3
=
. Cho biết c = 3.10
8
m/s, h =
6,625.10
-34
J.s.
a) Xác định các bước sóng của vạch thứ hai của dãy Laiman và vạch cuối cùng của dãy Laiman.
b) Tính năng lượng ion hoá của nguyên tử Hiđrô ở trạng thái cơ bản. Tính năng lượng này ra đơn vị eV.
20. Cho biết vạch đầu tiên của dãy Laiman có tần số là 24,53.10
14
Hz và năng lượng ion hoá của nguyên tử
hiđrô ở trạng thái cơ bản là 13,6eV. Cho biết c = 3.10
8
m/s, h = 6,625.10
-34
J.s.
a) Tính bước sóng của vạch cuối cùng của dãy Banme.
b) Cho biết vạch đầu tiên của dãy Banme có bước sóng bằng 0,6563
m
µ
. Hỏi có thể tính được bước sóng
của những vạch nào trong quang phổ hiđrô.
21. ánh sáng đỏ và ánh sáng vàng có bước sóng lần lượt là
D
λ
=0,768
m
µ

và
λ
=0,589
m
µ
. Năng lượng
phooton tương ứng của hai ánh sáng trên là
22. Một phooton ánh sáng có năng lượng là 1, 75ev bước sóng của ánh sáng trên là
23. Một ngọn đèn phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,3975
m
µ
với công suất phát xạ là 10 w . Số
phooton ngọn đèn phát ra trong một giây là
24. Công thoát của nhôm là 3, 7eV.Giới hạn quang điện của nó là:
25. Giới hạn quang điện của Kali là 0,578
m
µ
.Công thoát của nó là:
26. Chiếu lần lượt hai ánh sáng có bước sóng
1
λ
=0,35
m
µ

2
λ
=0,54
m
µ

vào một tấm kim loại ta thấy tỉ
số các vận tốc ban đầu cực đại của các quang electron bằng hai.Công thoát electron của kim loại là
27. Chiếu ánh sáng tím có bước song 0,44
m
µ
vào katoots của tế bào quang điện ta thấy hiệu điện thế hãm
là0, 76V .Công thoát electron của katots lµ
28. Hiệu điện thế giữa anod và katod của ống Rơn –ghen là 25 kV. Bước sóng nhỏ nhất của tia Rơn-ghen
phát ra là :
29. Một tế bào quang điện có catốt bằng Na, công thoát của electron của Na bằng 2,1eV. Chiếu vào
tế bào quang điện bức xạ đơn sắc có bước sóng 0,42μm. Giới hạn quang điện của Na là:
30. Giới hạn quang điện của Canxi là μ0 = 0,45μm thì công thoát của electron ra khỏi bề mặt lớp
Canxi là:
31. Câu 32 Giới hạn quang điện của Natri là 0,50μm. Chiếu vào Natri tia tử ngoại có bước sóng 0,25µm.
Vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện là:
32. Câu 33 Kim loại dùng làm catôt của một tế bào quang điện có công thốt electron A = 6,625eV . Lần
lượt chiếu vào catôt các bước sóng : λ1 = 0,1875(μm) ; λ2 = 0,1925(μm) ; λ3 = 0,1685(μm) . Hỏi bước
sóng nào gây ra hiện tượng quang điện λ
33. Câu 34 Kim loại dùng làm catôt của một tế bào quang điện có công thốt electron A=2,27eV.Tính giới
hạn quang điện λ0 của kim loại này.
34. Câu 35 Catốt của một tế bào quang điện làm bằng Xeđi là kim loại có công thốt electron A=2eV được
chiếu bởi bức xạ có λ=0,3975μm. Hiệu điện thế UAK đủ hãm dòng quang điện là:
35. Câu 36 Catốt của một tế bào quang điện làm bằng xê đi có giới hạn quang điện là 0,66μm. Chiếu vào
Catốt ánh sáng tử ngoại có bước sóng 0,33μm. Động năng ban đầu cực đại của quang electron l
36. Chiếu bức xạ điện từ có bước sóng
λ
vào catot của tế bào quang điện thì êlectron quang điện bị bứt ra
có động năng ban đầu cực đại bằng 2,43.10
-19
J. Cho biết công thoát của kim lại làm catôt là 5,52.10

-19
J.
1. Tính giới hạn quang điện của kim loại làm catôt
2. Tính vận tốc ban đầu cực đại của êlectron quang điện và bước sóng
λ
.
3. Chiếu đồng thời 2 bức xạ điện từ có bước sóng
λ
1
= 0,5
µ
m và
λ
2
= 0,4
µ
m vào catôt của tế bào
quang điện trên, phải đặt hiệu điện thế hãm bằng bao nhiêu để triệt tiêu dòng quang điện. Cho h = 6,625.10
-34
J.s; c = 3.10
8
m/s.
37. Chiếu chìm bức xạ có bước sóng
λ
= 0,2
µ
m vào một tấm km loại, các êlectron quang điện bắn ra có
động năng cực đại bằng 5eV. Khi chiếu vào tấm kim loại đó 2 bức xạ có bước sóng
λ
1

= 1,6
µ
m và
λ
2
= 0,1
µ
m thì có hiện tượng quang điện xảy ra không: Nếu có tính động năng cực đại của các êlectron
quang điện bắn rA. Cho h = 6,625.10
-34
J.s; c = 3.10
8
m/s.
38. Chiếu một chùm ánh sáng có tần số f = 7.10
8
Hz lần lượt vào hai bản kim loại nhôm và ka li. Giới hạn
quang điện của nhóm
λ
01
= 0,36
µ
m, của kali
λ
02
= 0,55
µ
m.Hiện tượng gì sẽ xảy ra khi chiếu chùm ánh
sáng đó vào bản nhôm và bản kali. Tính vận tốc ban đầu cực đại cua êlectron quang điện khi bứt ra khỏi bản
kim loại. Cho biết: h = 6,625.10
34

J.s; c =3.10
8
m/s, m
e
= 9,1.10
-31
kg.
39. Một ống Rơn-ghen phát ra bức xạ có bước sóng nhỏ nhất là 5.10
-11
m, cường độ dóng điện qua ống là
10mA.
1. Tính năng lượng của phôton Rơn-ghen tương ứng, hiệu điện thế đặt vào hai cực của ống Rơn- Ghen, vận
tốc của êlectron tới đập vào đối catôt.
2. Tính số êlectron đập vào đối catôt trong 1 phút.