Giao thoa ánh sáng Bài 1: Trong một thí nghiệm giao thoa ánh sáng với 2 khe. Khoảng cách giữa 2 khe a = S 1 S 2 = 1,5mm. Hai khe đặt cách màn ảnh D = 2m. a/ Chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ 1 = 0,48µm. Tính khoảng cách giữa hai vân sáng liên tiếp và khoảng cách từ vân sáng trung tâm đến vân sáng bậc 4. b/ Chiếu đồng thời hai bức xạ đơn sắc λ 1 và λ 2 = 0,64µm. Tìm khoảng cách giữa vị trí gần nhất có vân sáng giao thoa của cả hai bước sóng so với vân sáng ở O. Bài 2: Một khe sáng hẹp đơn sắc đặt trên một gương phẳng G cách mặt gương 1mm. Một màn ảnh E đặt vuông góc với mặt gương và cách nguồn sáng S 2m. người ta thấy có những vạch tối, sáng xen kẽ nhau một cách đều đặn. Khoảng cách giữa 26 vân sáng liên tiếp là 14,5mm. a/ Giải thích hiện tượng sảy ra. b/ Tính bước sóng của ánh sáng trên. Bài 3: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng qua khe Young. Khe hẹp S phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,6µm, khoảng cách từ S tới S 1 , S 2 là d = 80cm, khoảng cách từ hai khe hẹp S 1 S 2 đến màn là D = 2m, S 1 S 2 = 2mm, O là vị trí tâm màn. a/ Tính khoảng vân i trên màn. b/ Cho khe S tịnh tiến xuống dưới theo phương song song với màn. Hỏi S dịch chuyển một đoạn tối thiểu là bao nhiêu để cường độ ánh sáng tại O từ cực đại sang cực tiểu? Bài 4: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với hai khe S 1 S 2 = a = 1mm, D = 2m, khe S cách đều S 1 S 2 . a/ Chiếu sáng S bằng ánh sáng có bước sóng λ = 0,54µm. Tìm khoảng vân i và số vân giao thoa có trên màn nếu bề rộng quan sát được vân trên màn là 1,4cm. b/ Nếu dùng ánh sáng tổng hợp của λ và λ ’ thì trên màn có sự trùng nhau giữa vân sáng thứ 4 của λ và vân sáng thứ 3 của λ ’ . Tính λ ’ . Hỏi trên màn có bao nhiêu vị trí trùng nhau của hệ vân sáng? Bài 5: Trong thí nghiệm gioa thoa ánh sáng có S 1 S 2 = 0,6mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn là 2m. Khe được chiếu sáng bằng ánh sáng có bước sóng λ = 550nm. a/ Tính khoảng vân i. b/ Nếu chiếu vào hai khe ánh sáng trắng có bước sóng từ 400nm đến 750nm thì ở vị trí vân sáng bậc bốn của ánh sáng có bước sóng 550 nm còn những vân sáng bậc mấy của những ánh sáng đơn sắc nào? Bài 6: Thực hiện giao thoa ánh sáng với khe Young. Khoảng cách giữa hai khe S 1 và S 2 là a = 2mm. Khoảng cách từ vân sáng bậc 1 đến vân sáng bậc 4 ở cùng bên so với vân sáng trung tâm là 0,99mm. a/ Tìm bước sóng của ánh sáng sử dụng. b/ Tìm vị trí vân tối bậc 5 và vân sáng bậc 4. Bài 7: Hai khe Young cách nhau a = 0,8mm và cách màn là D = 1,2m. a/ Chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ 1 = 750nm vào hai khe. Tìm khoảng vân và xác định tại điểm M cách vân trung tâm 4,5mm thuộc vân sáng hay vân tối? b/ Chiếu đồng thời hai bức xạ đơn sắc λ 1 = 750nm và λ 2 = 450nm vào hai khe. Lập công thức xác định vị trí trùng nhau của các vân tối của 2 bức xạ λ 1 và λ 2 trên màn. 1 Bài 8: Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, hai khe S 1 , S 2 cách nhau một khoảng a = 1mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát (E) là D = 3m. a/ Dùng nguồn sáng đơn sắc S chiếu ánh sáng có bước sóng λ vào hai khe thì người ta đo được khoảng cách từ vân sáng trung tâm tới vân sáng thứ tư là 6mm. Xác định bước sóng λ và vị trí của vân tối thứ tư. b/ Thay S bằng một nguồn ánh sáng trắng S ’ có bước sóng λ ’ giới hạn trong khoảng 0,42µm ≤ λ ’ ≤ 0,72µm. Hỏi ánh sáng đơn sắc có bước sóng bằng bao nhiêu trong ánh sáng trắng sẽ cho vân sáng tại vị trí M cách vân sáng trung tâm một đoạn 9mm. Hiệu ứng quang điện. Bài 1: Khi rọi vào catốt phẳng hình tròn của tế bào quang điện một bức xạ có bước sóng 330nm người ta thấy cần một hiệu điện thế hãm là 0,325 V. a/ Tính công thoát của electron và giới hạn quang điện của kim loại. b/ Anốt của tế bào quang điện có dạng hình tròn, song song với catốt đặt đối diện cách catốt một đoạn d = 2cm. Đặt vào giữa anốt và catốt của tế bào quang điện một hiệu điện thế U = 2,28 V và rọi vào catốt một chùm bức xạ rất hẹp. Muốn cho toàn bộ số electron quang điện bứt ra từ mặt catốt đến anốt thì mặt anốt có kích thước tối thiểu bằng bao nhiêu? Xét trường hợp bức xạ rọi vào catốt có bán kính r = 1cm. Bỏ qua tác dụng của trọng lực. Bài 2: Một chùm bức xạ đơn sắc có bước sóng λ có công suất P chiếu vào bề mặt catốt của tế bào quang điện ta thu được đường đặc trưng vôn – ampe như hình vẽ. Kim loại làm catốt có công thoát A = 3,62.10 -19 J, hiệu suất quang điện là H = 0,01. Dựa vào số liệu trên đồ thị tính bước sóng của ánh sáng chiếu tới và công suất P của nguồn sáng? Bài 3: Khi chiếu chùm bức xạ có bước sóng λ = 330 nm vào catốt của một tế bào quang điện thì có hiệu điện thế hãm U h . a/ Để ứng với hiệu điện thế hãm U ’ h với giá trị | U ’ h | giảm 1V so với U h thì dùng chùm bức xạ có bước sóng λ ’ bao nhiêu? b/ Cho giới hạn quang điện λ 0 = 660 nm và đặt giữa Anốt và Ktốt một hiệu điện thế dương 1,5V. Tính động năng cực đại của quang electron khi đập vào anốt nếu dùng bức xạ có λ = 330nm. Bài 4: Công thoát của electron khỏi đồng là 4,57 eV. a/ Tính λ 0 . b/ Khi chiếu bức xạ có λ = 140nm vào một quả cầu bằng đồng được đặt ở xa các vật khác thì quả cầu được tích điện đến hiệu điện thế cực đại là bao nhiêu? Tính vận tốc cực đại ban đầu của quang electron. c/ Chiếu một bức xạ điện từ vào quả cầu bằng đồng đặt ở rất xa các vật khác thì quả cầu đạt hiệu điện thế cực đại 3V. Tính bước sóng của ánh sáng chiếu vào và vận tốc ban đầu cực đại của quang electron. 2 I (A) 6,43.10 -6 -2,16 U (V) Bài 5: Chiếu bức xạ có bước sóng 560nm vào catốt của một tế bào quang điện, electron phát ra từ catốt có động năng ban đầu thay đổi từ 0 đến 5,38.10 -20 J. a/ Nếu thay bức xạ khác có bước sóng λ 1 = 750nm thì có sảy ra hiện tượng quang điện không? b/ Nếu dùng bức xạ có λ 2 = 405nm thì hiệu điện thế hãm làm triệt tiêu dòng quang điện là bao nhiêu? Cho h = 6,625.10 -34 J.s, c = 3.10 -8 m/s, e = 1,6.10 -19 C. Bài 6: Một tế bào quang điện có catốt được làm bằng asen (As). Công thoát của electron với asen bằng 5,15eV. 1/ Nếu chiếu một 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 không? Vì sao? 2/ Thay chùm sáng trên bằng một chùm sáng đơn sắc khác có bước sóng λ = 0,2µm. Xác định vận tốc cực đại của electron khi nó vừa bị bật ra khỏi catốt? 3/ Vẫn giữ chùm sáng có bước sóng 0,2µm chiếu vào catốt và nối tế bào quang điện với nguồn một chiều. Cứ mỗi giây, catốt nhận được năng lượng của chùm sáng là P = 3mJ. Khi đó cường độ dòng quang điện bão hoà là I = 4,5.10 -6 A. a/ Hỏi trong mỗi giây, catốt nhận được bao nhiêu photon và có bao nhiêu electron bật ra khỏi catốt? b/ Người ta gọi hiệu suất lượng tử của tế bào quang điện là tỉ số giữa số electron bật ra so với số photon bị hấp thụ trong cùng một khoảng thời gian. Hãy xác định hiệu suất lượng tử của tế bào quang điện trên. Có nhận xét gì với kết quả nhận được. Cho h = 6,625.10 -34 J.s, c = 3.10 -8 m/s, e = 1,6.10 -19 C, m e = 9,1.10 -31 kg. Bài 7: Chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ 1 = 450nm vào catốt của một tế bào quang điện. Công thoát của kim loại làm catốt là A = 2,26 eV. a/ Bức xạ trên có gây ra hiện tượng quang điện không? Tại sao? b/ Chiếu đồng thời hai bức xạ đơn sắc có bước sóng λ 1 kể trên và bước sóng λ 2 = 250nm vào ca tốt. - Tính vận tốc ban đầu cực đại của quang electron khi thoát ra khỏi catốt. - Hiệu điện thế giữa anốt và catốt có giá trị như thế nào để electron không thể đến anốt được ( cường độ dòng quang điện triệt tiêu). Cho h = 6,625.10 -34 J.s, c = 3.10 -8 m/s, e = 1,6.10 -19 C, m e = 9,1.10 -31 kg. Bài 8: Chiếu lần lượt hai bức xạ λ 1 = 555nm và λ 2 = 377nm vào catốt một tế bào quang điện thì thấy hiệu điện thế hãm có độ lớn gấp bốn lần nhau. a/ Tìm giới hạn quang điện λ 0 của kim loại làm catốt. b/ Chiếu bước sóng λ 1 vào catốt. Tìm hiệu điện thế U AK để không có dòng quang điện. c/ Đặt hiệu điện thế U AK = +1V vào tế bào quang điện. Tìm vận tốc cực đại của electron quang điện lúc đến Anốt. Bài 9: Catốt của một tế bào quang điện làm bằng Xeri là kim loại có công thoát electron A = 2eV, được chiếu bởi bức xạ có λ = 0,3975µm. a/ Tính động năng ban đầu cực đại của quang electron và hiệu điện thế U AK đủ hãm dòng điện. b/ Cho cường độ dòng quang điện bão hoà I 0 = 2µA và hiệu suất quang điện H = 0,5%. Tính số photon tới catốt trong mỗi giây. 3 Bài 10: Một quả cầu bằng vàng (Au) có giới hạn quang điện là λ 0 = 0,277µm được đặt cô lập với các vật khác. Khi dùng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ < λ 0 chiếu vào quả cầu thì quả cầu tích điện và đạt được điện thế cực đại là 5,77 V(điện thế so với mặt đất). Hãy giải thích hiện tượng và xác định giá trị của λ. Bài 11: Khi chiếu hai bức xạ có bước sóng lần lượt là λ 1 = 250nm và λ 2 = 300nm vào một tấm kim loại thì vận tốc ban đầu cực đại của các quang electron bứt ra khỏi kim loại lần lượt là v 1M = 7,35.10 5 m/s và v 2M = 5.10 5 m/s. a/ Xác định khối lượng m e của electron. b/ Xác định giới hạn quang điện λ 0 của tấm kim loại. c/ Chiếu bức xạ có bước sóng λ vào tấm kim loại nói trên được cô lập về điện thì điện thế cực đại của tấm kim loại là 3V. Tìm bước sóng λ. Bài 12: Catốt của một tế bào quang điện được làm bằng kim loại có công thoát của electron là 1,93 eV. 1/ Tìm giới hạn quang điện của kim loại làm catốt. 2/ Chiếu vào catốt của tế bào quang điện một ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 500nm. a/ Tính năng lượng của một photon ứng với ánh sáng đó. b/ Tính vận tốc ban đầu cực đại của electron khi bứt ra khỏi catốt. c/ Đặt catốt của tế bào quang điện ở điện thế bằng không. Tính điện thế ở anốt để trong mạch không có dòng quang điện. Bài 13: Chiếu bức xạ có bước sóng λ = 400nm vào catốt (K) của một tế bào quang điện. Cho công thoát electron của kim loại làm catốt là A = 2eV. a/ Chứng tỏ rằng có hiện tượng quang điện xảy ra. Tính động năng ban đầu cực đại của electron quang điện. b/ Để triệt tiêu dòng quang điện phải đặt hiệu điện thế U AK giữa anốt (A) và catốt bằng bao nhiêu? c/ Đặt giữa anốt và catốt hiệu điện thế dương U AK = 5V. Tính động năng cực đại của electron quang điện khi tới anốt. Nguyên tử Hidro - Tiên đề Bohr Từ tiên đề Bohr: if i f h E E ν = − với ν if là tần số của photon phát xạ (hấp thụ) khi nguyên tử hidro chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng cao (thấp) E i xuống (lên) trạng thái dừng có năng lượng thấp (cao) E f . Các mức năng lượng E n ứng với các trạng thái dừng thứ n của nguyên tử hidro (n = 1,2,3…): 0 2 n E E n = − với E 0 = 13,6eV. Dấu “ - ” thể hiện rằng càng ở trạng thái dừng bậc thấp thì nguyên tử càng bền ( một hệ vật lý bất kì thì trạng thái bền vững nhất ứng với trạng thái hệ có mức năng lượng thấp nhất có thể). Như vậy trạng thái bền vững của nguyên tử hidro ứng với trạng thái dừng bậc một với năng lượng E 1 = - E 0 = -13,6eV. Trạng thái khi điện tử thoát ra khỏi nguyên tử hidro ứng với trạng thái dừng bậc ∞ khi đó mức năng lượng tương ứng là E ∞ = 0. 4 Khi nguyên tử hidro ở trạng thái dừng bậc n thì coi nguyên tử gồm một điện tử mang điện tích –e chuyển động tròn đều quanh hạt nhân mang điện tích +e ứng với bán kính quỹ đạo là r n , lực hướng tâm là lực Coulomb. Ta có: 2 n B r n r= với r B = 5,292.10 -11 m = 52,92pm được gọi là bán kính Bohr. Lực hướng tâm: 2 2 2 . . e n ht n n m v k e F r r = = với m e là khối lượng của điện tử, k = 9.10 9 Nm 2 /C 2 , v n và r n vận tốc và bán kính của điện tử ứng với nguyên tử ở trạng thái dừng n, e = 9,1.10 -31 C điện tích của electron. Bài 1: Tính bước sóng của photon có năng lượng nhỏ nhất trong dãy Balmer, Lyman. Bài 2: Tính bước sóng của photon được phát xạ khi nguyên tử hidro được chuyển dời từ trạng thái với n = 3 sang trạng thái có n = 1. Bài 3: Nguyên tử hidro được kích thích từ trạng thái có n = 1 tới trạng thái có n = 4. a/ Tính năng lượng mà nguyên tử đó cần phải hấp thụ. b/ Tính và biểu diễn trên sơ đồ các mức năng lượng các năng lượng photon khác nhau được bức xạ nếu nguyên tử trở về trạng thái có n = 1. Bài 4: Bước sóng của các dãy Lyman, balmer và Paschen trải trên những khoảng nào? ( mỗi khoảng được tính từ bước sóng dài nhất đến bước sóng ngắn nhất). Những khoảng tần số tương ứng là bao nhiêu? Bài 5: Ánh sáng có bước sóng 486,1 nm được phát ra bởi nguyên tử hidro. Hỏi bức xạ đó là do chuyển dời nào của nguyên tử? Bức xạ đó thuộc dãy nào? Bài 6: Nguyên tử hidro ở trạng thái dừng bậc mấy nếu điện tử của nó có bán kính quỹ đạo là 0,847 nm? 5 . chiếu vào hai khe ánh sáng trắng có bước sóng từ 400nm đến 750nm thì ở vị trí vân sáng bậc bốn của ánh sáng có bước sóng 550 nm còn những vân sáng bậc mấy của những ánh sáng đơn sắc nào? Bài. dùng ánh sáng tổng hợp của λ và λ ’ thì trên màn có sự trùng nhau giữa vân sáng thứ 4 của λ và vân sáng thứ 3 của λ ’ . Tính λ ’ . Hỏi trên màn có bao nhiêu vị trí trùng nhau của hệ vân sáng? Bài. điện một ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 500nm. a/ Tính năng lượng của một photon ứng với ánh sáng đó. b/ Tính vận tốc ban đầu cực đại của electron khi bứt ra khỏi catốt. c/ Đặt catốt của tế