Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng tốn Sóng ánh sáng Lượng tử ánh sáng A Phần thứ : Đặt vấn đề I Lí chọn đề tài : Có thể nói phân dạng chương sách vật lý 12 nhiều tác giả biên soạn thiết thực giúp nhiều cho học sinh để tham khảo dùng làm tài liệu q để ơn thi tốt nghiệp thi cao đẳng, đại học Việc phân dạng tập chương địi hỏi người giáo viên phải có kiến thức tổng hợp xuyên suốt chương điều làm cụ thể hóa lượng kiến thức chương giúp học sinh tiếp cận nhanh nhớ lâu lượng kiến thức Đối với học viên bổ túc việc phân dạng tập từ đơn giản qua bước biến đổi đến phức tạp có nhiều bước biến đổi sử dụng nhiều phép tính giúp ích nhiều cho việc học học viên, qua thực tế dạy dỗ thấy dạy kiến thức nội dung sách giáo khoa khơng đủ thời gian để học viên tự làm làm hết tập Với mong mõi học viên học kiến thức vận dụng làm tập kiến thức nên tơi chọn đề tài “ Các dạng tốn Sóng ánh sáng Lượng tử ánh sáng” để làm đề tài cho nghiên cứu B Phần thứ hai: Những biện pháp giải vấn đề Phần I: SÓNG ÁNH SÁNG I.SỰ TÁN SẮC CỦA ÁNH SÁNG : Mặt Trời M F’ A Đỏ Da cam Vng Lục Lam Chm Tím F P G Áp dụng cơng thức lăng kính sini1 = nsinr1 sini2 = nsinr2 A = r1 + r2 D = i1 + i2 - A Góc nhỏ (i, A) Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận B C i1 = nr1 i2 = nr2 A = r1 + r2 D = ( n – )A Trang Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng tốn Sóng ánh sáng Lượng tử ánh sáng Góc lệch cực tiểu : D = D Khi i1 = i2 = i A r1 = r2 = r = Ta có : Dmin = 2i –A; sini = nsin A A ; sin( Dmin + A ) = nsin 2 Nguyên nhân tượng tán sắc :  tím   đỏ n = f (  ); ntím  n  nđ Bài 1.1 :Một lăng kính thủy tinh góc chiết quang A= Chiếu chùm ánh sáng trắng vào mặt bên góc tới rât nhỏ Tính góc tạo bỡi hai tia ló màu đỏ màu tím qua lăng kính Cho biết chiết suất lăng kính ứng với ánh sáng màu đỏ nđ = 1,5 ;với ánh sáng tím nt = 1,68 Giải : Khi góc tới i1 nhỏ ta có : i1 = nr1 i2 = nr2 A = r1+ r2 D =i1+i2 –A = (n-1)A Góc lệch tia đỏ : Dđ = (nđ-1) A Góc lệch tia tím: Dt = (nt -1) A Góc lệch chùm tia ló màu đỏ tia ló màu tím là: D D t  Dd  n t  nd A =( 1,68 -1,5).50 = 0,90 Vậy : D 0,9   Bài 1.2: Một chùm ánh sáng trắng hẹp chiếu vào lăng kinh thủy tinh có tiết diện thẳng tam giác điều kiện góc lệch tia sáng vàng cực tiểu Tính góc tạo tia đỏ tia tím chùm ánh sáng ló Cho biết chiết suất lâng kính ứng vơí ánh sáng màu đỏ ,vàng ,tím :n đ=1,5; nv = 1,51; nt=1,52 Giải: k=2 Khi biết ánh sáng vàng có góc lệch k=1 cực tiểu ta tính góc tới i1của chùm k=0 ánh sáng trắng : sin i1 n v sin A 1,51.sin 30 0, 755 Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận k=-1 k=-2 k=1 k=0 k=-1 k=-2 Trang Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng tốn Sóng ánh sáng Lượng tử ánh sáng *Đối với ánh sáng màu đỏ ta có: sini1 =nđsỉn1đ  sỉn1đ = sin i1 nd  0, 755  r1d 30, 710 1, Mặt khác A =r1đ + r2đ  r2đ = A - r1đ r2đ =60 – 30,71 =29,29 mà: sini2đ =nđsinr2đ = 1,5.sin29,290 0,74 Góc lệch tia đỏ : Dđ=i1đ + i2đ - A i2đ =47,73140 (1) *Đối ánh sáng tím ta có : sini1= ntsỉn1t  sin r1t = sin i1 nt  0, 755 1, 52  r1t= 29,780 Mà: A = r1t + r2t  r2 t= A - r1t = 600 - 29,780 Mặt khác : sini2t = nt.sỉn2t =1,52.sin29,780  i2 t= 49.0250 Mặt khác : Dt = i1 + i2t – A Góc tạo bỡi tia ló màu tím tia ló màu đỏ : D Dt  Dd i2t  i2d 49, 025 47, 7314 1,29 II GIAO THOA ÁNH SÁNG TRẮNG : Thí nghiệm Iâng: 1.Vị trí vân sáng : xs k k=0 : D a với k 0; 1; 2; 3 vân sáng trung tâm k 1 : vân sáng bậc (đối xứng qua vân trung tâm) k 2 : vân sáng bậc hai 2.Vị trí vân tối : x t  2k 1 D 2a với k 0; 1; 2; 3 Vân tối bậc : phần dương k=0 ; phần âm k=-1 Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận Trang Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng toán Sóng ánh sáng Lượng tử ánh sáng (đối xứng qua vân sáng trung tâm) Vân tối bậc hai : phần dương k=1; phần âm k=-2 3.Khoảng vân: Khoảng cách hai vân sáng (hoặc hai vân tối )liên tiếp i D a Hệ : xs= ki i ; x t (2k  1) Giao thoa với ánh sáng trắng : Anh sáng trắng có bước sóng ngắn giới hạn : 0, 40m  0, 76m - Anh sáng đơn sắc có vân sáng vị trí x xác định : 0, 40m  ax kD 0, 76m - Anh sáng đơn sắc có vân tối vị trí x xác định : 0, 40m  2ax (2k  1)D 0, 76m Dạng : THOA GIAO VỚI ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC Xác định vị trí vân sáng ,vân tối tính khoảng vân bước sóng ánh sáng Tìm số vân Tính khoảng cách * Phương pháp giải : Vị trí vân : D a Vân sáng : xs  k b Vân tối : x t  2k  1 a ki D 2a  2k  1 i 2 Khoảng vân bước sóng ánh sáng : Ap dụng cơng thức : i  D a Số vân khoảng x1, x2 : Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận Trang Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng tốn Sóng ánh sáng Lượng tử ánh sáng D  x2 - Số vân sáng : x1 < xs < x2  x1  k a (1) Giải bất phương trình (1) ta tìm sơ giá trị k số Số vân tối : vân sáng D  x1  (2k  1)  x2 2a (2) x1< xt < x2 Giải bất phương trình (2) tìm số giá trị k số vân tối * Chú ý : Nếu đoạn x1 ,x2 ta lấy dấu “ ” Xác định vị trí xM có vân sáng hay vân tối ? Bậc ? x Ta có : M  i K : có vân sáng bậc k K,5 : có vân tối bậc (k+1) K,2 : khơng có vân sáng hay vân tối Bài 1.1: Trong thí nghiệm Iâng giao thoa ánh sáng kheS 1,S2 chiếu bỡi ánh sáng có bước sóng  0,65m Biếtkhoảng cách hai khe S1S2=a=2mm Khoảng cách từ hai khe đến D= 1,5 m a Tính khoảng vân ? b Xác định vị trí vân sáng bậc vân tối bậc ? Giải : a Khoảng vân: x D a  0, 65.10  3.1, 5.103 b.Vị trí vân sáng bậc 5: xs k D Vân sáng bậc ứng với k 5 : a 0.4875mm ki x 5i 2, 4375(mm) Vị trí vân tối xác định : x t (2k  1) D 2a (2k  1) i Phần dương cuả trục Ox vân tối bậc ứng với k=6 ,do : x t7 (2.6  1) 0,8475 3,16875mm Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận Trang Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng tốn Sóng ánh sáng Lượng tử ánh sáng Phần âm trục Ox vân tối bậc ứng với k=-7 ,do : x t7 (2.( 7)  1) 0, 4875 Vậy vân tối bậc :  3,16875mm x t7 3,16875mm Bài 1.2:Trong thí nghiệm Iâng giao thoa ánh sáng đơn sắc có bước sóng  0,5m Khoảng cách hai khe sáng S1S2=a=1mm a Tính khoảng cách hai khe đến ảnh Biết khoảng cách vân sáng liên tiếp 4,8 mm b Tại vị trí M cách vân trung tâm OM =4,2mm ,ta có vân sáng hay vân tối ? Bậc ? Trong khoảng OM có vân sáng vân tối ? M Giải : K=3 a Khoảng cách vân sáng liên tiếp có khoảng vân ,nên : i  4,8 1,2mm D a  D b Ta có : ia  OM i D ; 3, K=2 K=1 K=1 K=0 Khoảng cách từ hai khe đến ảnh : i K=3 K=2 O K=0 1, 2.1 2, 4.103 mm 2, 4m 0, 5.10  Vậy M có vân tối bậc Có thể kiểm tra lại cơng thức vị trí vân tối : x M (2k  1) i  k 3 ( phía dương ứng với vân tối bậc4)  Số vân sáng khoảng OM:  xs  4,   k.i  4,   k  3, Vậy: k=1; 2:  Có ba vân sáng  Số vân tối khoảng OM: Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận Trang Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng tốn Sóng ánh sáng Lượng tử ánh sáng  x t  4,   (2k  1) i  4,    k   k 0;1; Vậy có ba vân tối Dạng 2: GIAO THOA VỚI ÁNH SÁNG PHỨC TẠP GỒM NHIỀU THÀNH PHẦN ĐƠN SẮC HOẶC ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC  Anh sáng phức tạp gồm nhiều thành phần đơn sắc : - Ap dụng cơng thức vị trí vân sáng khoảng vân thành phần đơn sắc - Hiện tượng chập vân sáng xảy vị trí xác định bỡi : x = k1i1 = k2i2 = …….= knin  Anh sáng trắng : - Giá trị  : 0.40m  0,76m - Sự chênh lệch khoảnh vân i: i t i i d - Anh sáng đơn sắc có vân sáng vị trí x xác định : 0, 40m  ax kD 0, 76m - Anh sáng đơn sắc có vân tối vị trí x : 0, 40m  2ax (2k  1)D 0, 76m Bài 2.1: Trong thí nghiệm Iâng giao thoa ánh sáng Khoảng cách hai khe a= 1mm Khoảng cách từ hai khe đến D =2m Người ta chiếu đồng thời hai xạ đơn sắc có bước sóng 1 0,5m  0, 4m Xác định hai vị trí (kể từ vân trung tâm ) hai vân sáng trùng Giải : Vị trí hai vân sáng ứng với hai bưcá xạ 1  :  D x1  k1 a ; x2  k 2 D a Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận (1) Trang Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng tốn Sóng ánh sáng Lượng tử ánh sáng Hai vân sáng trùng : x1=x2  D  D   k1  k 2  k11  k   k  k1  k1 a a 2 k1 k2 hai số nguyên nên (2) thoả mãn k1 bội số 4,tức k1 = ; k2 = 10 1D 0.5.10  3.2.103 Ta có : x k 1.k1(mm) 1 a k1 Với k1= ta x1=4 mm (2) ;k2 =8 ta x2 =8 mm Vậy hai vị trí (kể từ vân sáng trung tâm O) để có hai vân sáng trùng cách O mm mm Bài 2.2: Trong thí nghiệm Iâng , khe sáng chiếu sáng ánh sáng trắng Khoảng cách hai khe 0,3 mm ,khoảng cách từ hai khe đến ảnh D= 2m a Tính bề rộng quang phổ bậc quang phổ bậc hai Biết bước sóng ánh sáng đỏ  d 0,76m ánh sáng tím  t 0,40m b Tại vị trí M cách vân trung tâm OM =20 mm có xạ cho vân sáng ? Giải: x d k a Vị trí vân sáng đỏ : Vị trí vân sáng tím : d D a x t k t D a Bề rộng quang phổ khoảng cách vân sáng đỏ vân sáng tím bậc D 2.103  2, 4mm : x  (   t )  (0, 76  0, 40).10 a d 0,3  Bề rộng quang phổ bậc hai (k=2): Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận Trang Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng tốn Sóng ánh sáng Lượng tử ánh sáng x2  D a ( d   t ) 2.x1 4,8mm b Gọi  xạ cho vân sáng M : x OM  k Với  D a   ax kD  0,3.10  3.20.10  0, 40m  0, 76m ; 0, 76 k  0, Vậy k= ; ; ; k.2  3.10  k m  (m) k 0, 40m  0, 76m k  3,95 k 7, thay vào phương trình Ta tìm thấy bước sóng : 1  1  0.50m   m k 3 0.75m ; 1  0.60m 1  0.34m Dạng 3: TRẮC NGHIỆM VỀ GIAO THOA ÁNH SÁNG Câu 1:Trong thí nghiệm Iâng giao thoa ánh sáng đơn sắc Khoảng cách hai khe a = 0,5 mm, khoảng cách D = 2m, khoảng vân i = 2mm Bước sóng ánh sáng tới là: A nm B 0,5 cm C 0,5 m D 50 nm -3 -3 Giải: i = λDa.i0,5.10.2.10D  λDa.i0,5.10.2.10 = a.i = 0,5.10 2.10 = 0,5.10-6 m = 0,5μmm a D Câu 2:Trong thí nghiệm Iâng giao thoa ánh sáng đơn sắc có bước sóng 600 nm, khoảng cách hai khe a = 1,5 mm, khoảng cách D = m Khoảng cách vân sáng với vân tối liên tiếp là: A 0,6 mm B 6mm Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận C 1,2 mm D 0,12 mm Trang Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng toán Sóng ánh sáng Lượng tử ánh sáng Giải: Khoảng cách vân sáng vân tối nửa khoảng vân i D 6.10  7.3   6.10  m 0,6mm 3 2a 2.1,5.10 Câu 3: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Iâng, người ta dùng ánh sáng có bước sóng 0,5m, a=0,5 mm D = 2m Miền vân giao thoa có bề rộng l = 32 mm Số vân quan sát là: A 15 B 16 C 17 Giải: Khoảng vân i  l i D 18 D 0,5.10  6.2  2.10  m 2mm 3 a 0,5.10 Số khoảng vân: n   32 16 khoảng vân Số vân số khoảng vân + vân trung tâm = 17 vân Phần II: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG I LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG C 1, Thuyết lượng tử ánh sáng:  = hf = h  + Năng lượng phô tôn f ( Hz): Tần số xạ  [m] : Bước sóng ánh sáng C = 3.108 (m/s) : Vận tốc ánh sáng chân không h : 6,625.10-34 [J/s] : Hằng số Plăng  [J] : Năng lượng phơ tơn 2, Phương trình Anhxtanh  = A + mV02 A : Cơng electron khỏi kim loại đại electron ; ; V0 : Vận tốc ban đầu cực m = 9,1.10-31 (Kg) : khối lượng electron 3, Điều kiện xảy tượng quang điện    ; với  = hc : gới hạn quang điện kim loại làm catốt A 4, Hiệu điện hãm eUh = mV02 5, Công suất nguồn sáng Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận 10 Trang Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng tốn Sóng ánh sáng Lượng tử ánh sáng P = n  ; n : số phô tôn ứng với xạ  phát 1s 6, Cường độ dịng điện bão hồ Ibh = nee ; ne : số electron đến anôt 1s ne 7, Hiệu suất lượng tử: H = n  ne : số electron khỏi catot 1s n  : số electron đập vào catot 1s II.BÀI TẬP CƠ BẢN Dạng 1: p dụng định lý động Cơ sở lý thuyết: mV  mV  A t 2 A >  Vt > V0 : công dương A <  Vt < V0 : công âm * Công lực điện trường: điện tích q di chuyển hai điểm có hiệu điện U12 cơng điện trường là: A = q.U 12 ( q U12 dương âm) Bài 1.1: Tìm động electron tới đối âm cực ống Rơnghen ( bỏ qua electron vừa khỏi catot) Bài giải: Áp dụng định động năng: A = qe.UKA mVt mV0  A 2 (1) Theo đề V0 = mà qe = -e UKA = - UAK mVt Thay vào (1) ta có: = (-e).(- UAK) = eUAK 2 mVt = eUAK Bài 1.2: Tìm hiệu điện hãm dịng quang điện tế bào quang điện bị triệt tiêu Giải: 2 mVt mV0 Áp dụng định lý động :  qe.UKA 2 (1) Với Vt = 0, mà qe = -e UKA = - UAK Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận 11 Trang Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng tốn Sóng ánh sáng Lượng tử ánh sáng mặt khác UAK = Uh < thay vào ta có: - mV0 mV = - eUh  = eUh 2 Bài 1.3: Một cầu cô lập điện: chiếu xạ  vào cầu Tìm điện cực đại cầu Bài giải: 2 mVt mV0  qe ( Vmax - V  ) (1) 2 Áp dụng định động năng: với Vt = 0; qe = -e; V  = mV0 = eVmax thay vào (1) ta có:  Vmax Bài 1.4: Hiệu điện Anốt Catốt ống Rơnghen U = 2.10 4(v) Tìm bước sóng nhỏ tia rơnghen mà ống phát Bỏ qua động electron lúc khỏi Catốt Biết e = 1,6.10 -9(C) ; C = 3.108 m/s ; h = 6,625.10-34 J(s) Giải: Động electron lúc đến đập vào đối âm cực mVt mV0  qe.UKA 2 mVt với Vt = 0; qe = -e ; UKA = - UAK = U; Vậy : = eU - Động phần biến thành nhiệt Q làm nóng đối âm cực phần cịn lại biến thành nl tia X C C  eU  h   Ta có : eU = Q + h   max = hC 6,625.10  34.3.10 6,2.10  11 =  19 eU 1,6.10 2.10    hC eU (m) Dạng 2: XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG Kim loại:  , A; Electron quang điện : E0đ ; V0 Dòng quang điện: Ibh ; Uh * Áp dụng công thức liên quan đến tượng quang điện: C Lượng tử ánh sáng:  = hf = h  Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận 12 Giới hạn quang điện:  = h C  Trang Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng tốn Sóng ánh sáng Lượng tử ánh sáng mV0 Phương trình Anh Xtanh:  = A + Hiệu điện hãm: mV0 eUh = 2 Cường độ dòng quang điện bão hoà: Ibh = n.e Bài 2.1: Khi chiếu xạ điện từ có bước sóng  = 0,5 m vào bề mặt catốt tế bào quang điện tạo dịng điện bảo hồ I bh = 0,32 (A) công suất xạ đập vào catốt P = 1,5 w.Tính hiệu suất lượng tử ( tỉ số e catốt số phơ tơn rọi lên nó) Biết : h = 6,625.10 -34 Js ; C = 3.108 m/s ; e = 1,6.10-19 C Giải: Năng lượng phô tôn:  = h C 3.10 -34 -20 = 6,625.10 J  = 39,75.10  0,5.10 Năng lượng xạ đập vào catốt 1s W = P.t = 1,5.1= 1,5 (J) Số phô tôn đến đập vào catốt 1s: n = 1,5 W = 39,75.10  20 = 3,77.10-18  (hạt) Điện lượng đến anốt 1s Q = I.t = 0,32.1=0,32 ( C) Số electron đến anốt 1s ne = n 0,32 q 18 = 1,6.10  19 2.10 (e) e 2.1018 e 0,53 53% Hiệu suất lượng tử: H = n = 3,77.10  Bài 2.2 : Công tối thiểu để electron khỏi mặt kim loại 1,88 eV Dùng kl để làm catốt tế bào quang điện Hãy xđ: a Giới hạn quang điện kl cho b.Vận tốc cực đại electron bắn khỏi mặt kl chiếu vào ánh sáng có bước sóng  =0,489 m Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận 13 Trang Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng toán Sóng ánh sáng Lượng tử ánh sáng c Số electron tách khỏi bề mặt kl phút Giả thiết tất electron tách bị hút anốt cường dòng quang điện đo I = 0,26 d Hiệu điện hai cực tế bào quang điện cho dòng điện triệt tiêu Giải: a Giới hạn quang điện  = hC 6,625.10  34.3.10 6,6.10  m 0,66m =  19 A 1,88.1,6.10 C  b Vận tốc cực đại electron h = A + E0đ  6,625.10  34.3.108  1,88.1,6.10  19 1,0584.10  19 J 6 0,489.10 C  E0đ = h - A = mà E0đ = mV0 2 2.1,0584.10  19 = 0,48.1016 m/s 9,1.10  31 2E = m  V0 = c Số e tách khỏi mặt kim loại phút Điện lượng qua mạch 1s Q = T.t = 0,26.10-3 ( C) q 0,26.10  n   0,1625.1016 hạt Số electron qua mạch 1s e 1,6.10  19 N = n.60 = 9,5.1016 hạt d Hiệu điện hãm eUh = mV0 = E0đ  Uh = 1,584.10  19 E0 0,66 = 1,6.10  19 e (v) Bài 2.3: Khi rọi ánh sáng có bước sóng  = 300 nm vào catốt tế bào quang điện electron quang điện có động cực đại 2,03 eV a Tính cơng electron kim loại làm catốt b Tính hiệu điện hãm ánh sáng tạo thành có bước sóng  ’ = 400 nm Giải: a Cơng electron : C  h = A + E0đ  A=h C 6,625.10  34.3.10  2,03.1,6.10  19 3,377.10  19 - E0đ =  300.10  Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận 14 Trang Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng tốn Sóng ánh sáng Lượng tử ánh sáng b, Ta có: h  eUh = h C mV0 =A+ ' mà mV0 2 = eUh  h C = A + eUh ' C C - A  Uh = ( h - A ) = V ' ' e Bài 2.4: Cơng electron khỏi lim loại đồng 4,47 ev a Tính giới hạn quang điện đồng b Khi chiếu xạ điện từ có bước sóng  = 0,14 m vào cầu đồng đặt cách li vật khác, cầu tích điện đến điện cực đại Bài giải: a, Gới hạn quang điện đồng 0= hC 6,625.10  34 3.10 0,277.10  nm = 0,277 m =  19 A 4,47.1,6.10 b, Động ban đầu cực đại electron quang điện xạ khỏi cầu 2 C C mV0 mV0 h =A+  = h -A   2 (1) Áp dụng định lý động năng: 2 mVt mV0  qe ( VM – V  ) với Vt = 0; qe = -e; V  = 2 2 mV0 mV0 Ta có: = eVM  VM = e 2 ( 2) Từ ( 1) (2 ) ta có:  6,625.10  34  C  4,47.1,6.10  19  4,47 VM = ( h - A) =  6  19  e  0,.14.10  1,6.10 (V) Dạng 3: ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN VÀO VIỆC ĐO CÁC HẮNG SỐ VẬT LÝ Áp dụng: C Công thức lượng tử ánh sáng:  = hf = h  Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận 15 Trang Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng tốn Sóng ánh sáng Lượng tử ánh sáng Phương trình Anhxtanh:  = A + mV02 Phương trình hiệu điện hãm  Uh = mV02 ( Uh = U AK ) Bài 3.1: Khi chiếu xạ tần số f = 2,2.1015 Hz vào kim loại có tượng quang điện electron bắn bị giữ lại hiệu điện hãm U1 = 6,6 (V) Còn chiếu vào xạ f = 2,538.1015 Hz vào kim loại electron quang điện bắn bị giữ lại hiệu điện hãm U2 = ( V) a, Xác định số plăng b, Xác định giới hạn quang điện kim loại Cho e = 1,6.10 -19 ( C); C = 3.108 m/s Giải: a, Xác định số Plăng: Ta có : hf1 = A + mV 01 Vì electron bị giữ lại hiệu điện hãm U1 nên: Ta có: : hf1 = A + eU1 Tương tự: hf2 = A + eU2 mV 21 = eU1 (1) (2) lấy (1) trừ (2) ta có: h( f1 – f2) = e( U1 – U2) e(U  U ) 1,6.10  19 (6,6  8) 6,627.10  34 (Js) h= = 15 f1  f ( 2,2  2,538).10 b, giới hạn quang điện kim loại hC mV 01 hC    eU eh1 = 0 0 hC 6,627.10  34.3.10 0   0,4945.10  m = 0,4945 m  34 15  19 hf  eU 6,627.10 2,2.10  1,6.10 6,6 Dạng 5: MẪU NGUYÊN TỬ BO – NGUYÊN TỬ HIĐRO * Mẫu nguyên tử BO - Hai tiêu đề BO:  = hfmn = Em - En Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận 16 Trang Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng tốn Sóng ánh sáng Lượng tử ánh sáng * Hệ tiêu đề: - Năng lượng nguyên tử Hiđrô En =  13,6 (eV) n2 Với n số nguyên dương r = n2r0 Bán kính quỹ đạo dừng: với r0 = 5,3.10-11 m * Quang phổ vạch nguyên tử hiđrô: - Dãy Ly man: ứng với chuyển động từ mức L, M, N, O, P mức K : nằm vùng tử ngoại - Dãy Ban me: nằm vùng ánh sáng nhìn thấy: ứng với nguyên tử chuyển từ mức: M, N, O, P mức L - Dãy Pa Sen: nằm vùng hồng ngoại, ứng với nguyên tử chuyển từ mức: N,O,P mức N Bài 5.1: Electron tong nguyên tử hiđrơ chuyển từ quỹ đạo có lượng Em = - 0,544 (eV) xuống quỹ đạo có lượng En = -3,4 (eV ) Hãy tính bước sóng vạch quang phổ phát Đó vạch dãy quang phổ vạch phát xạ nguyên tử hiđrô? Cho h = 6,625.10 -34 (Js); C = 3.108 m/s Giải: Từ tiêu đề xạ, ta có: hC Em  En  mn hC  mn   Em  En = 6,625.10  34.3.10 4,34996.10  (m)  19 (  0,544  3,4)1,6.10 Đó vạch chùm H8 dãy Ban me III TRẮC NGHIỆM Câu 1: Giới hạn quang điện Na 500 nm Cơng kẽm lớn Na 1,4 lần Giới hạn quang điện kẽm là: A 700 nm B 360 nm Giải: Ta có: A Zn  C 720 nm D 900 nm hc hc A Zn Na  1,4 ; A Na    Zn Na A Na Zn Suy ra: Zn  Na 0,5  0,36 m 1,4 1,4 Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận 17 Trang Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng tốn Sóng ánh sáng Lượng tử ánh sáng Câu 2: Cường độ dòng quang điện bão hồ catơt anơt tế bào quang điện 8A Cho điện tích electron e = 1,6.10 -19 C Số electron đến Anôt thời gian giây A 5.1019 B 2.1016 C 2.1014 D 5.1013 I 8.10  n   5.1013 Giải: Số electron đến anôt 1s là:  19 e 1,6.10 Câu 3: Biết để triệt tiêu dòng quang điện ta phải dùng hiệu điện hãm 3V Vận tốc ban đầu cực đại electron quang điện A 1,03.106 m/s B 1,03.105 m/s C 2,03.106 m/s D 2,03.105 m/s Giải: Theo công thức eU  mv 20 max , suy v max 2eU 2.1,6.10  19   1,03.10 m/s = 1030 km/s  31 m 9,1.10 Câu 4: Cơng electron khỏi bề mặt kim loại A = 2eV Bước sóng giới hạn quang điện kim loại A 621 nm B 625nm C 675nm D 585nm Giải: Bước sóng giới hạn quang điện kim loại là: 0  hc 6,625.10  34 3.10  = 0,621.10-6 m = 0,621 m = 621 nm  19 A 2.1,6.10 Câu 5: Cho h = 6,625.10-34 Js; bước sóng giới hạn quang điện kim loại 0 = 0,6 m Công kim loại A 3,3125.10-20 J B 3,3125.10-19 J C 3,3125.10-18 J D 3,3125.10-17 J Giải: Công thoát : A  hc 6,625.10  34.3.108  = 33,125.10-20J 6 0 0,6.10 Câu 6: Khi chiếu ánh sáng có bước sóng 300 nm lên kim loại tượng quang điện xảy Để triệt tiêu dòng quang điện phải đặt hiệu điện hãm 1,4 V Bước sóng giới hạn quang điện kim loại là: A 753 nm B 653 nm Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận 18 C 553 nm D 453 nm Trang Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng tốn Sóng ánh sáng Lượng tử ánh sáng Giải: Ta có: eU  mv 20 max , vào cơng thức Anhxtanh ta có: hc hc hc 6,625.10  34.3.108   eU  0   hc 6,625.10  34.3.108  0  eU  1,6.10  19.1,4 6  0,3.10 19,875.10  26 0  4,53.10  m = 453 nm  19 4,385.10 C Phần thứ ba : Kết luận Với việc thực nội dung “ Các dạng tốn Sóng ánh sáng Lượng tử ánh sáng” thân rõ kiến thức ý đồ tác giả viết sách Về phía học viên học viên có thêm tài liệu gần gũi để học tập để trao đổi với tác giả khác Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận 19 Trang Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng tốn Sóng ánh sáng Lượng tử ánh sáng TÀI LIỆU THAM KHẢO MỤC LỤC Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận 20 Trang ... Phần II: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG I LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG C 1, Thuyết lượng tử ánh sáng:  = hf = h  + Năng lượng phô tôn f ( Hz): Tần số xạ  [m] : Bước sóng ánh sáng C = 3.108 (m/s) : Vận tốc ánh sáng. .. 2009 Các dạng toán Sóng ánh sáng Lượng tử ánh sáng Giải: Khoảng cách vân sáng vân tối nửa khoảng vân i D 6.10  7.3   6.10  m 0,6mm 3 2a 2.1,5.10 Câu 3: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng. .. chiếu vào ánh sáng có bước sóng  =0,489 m Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận 13 Trang Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng toán Sóng ánh sáng Lượng tử ánh sáng