KĨ NĂNG GIẢI ĐỀ Luyện thi PEN-I: Môn Vật Lí (Thầy Đỗ Ngọc Hà - Phạm Văn Tùng) PHẦN THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG GIÁO VIÊN: ĐỖ NGỌC HÀ Đây tài liệu kĩ phương pháp giải đề thuộc khóa học PEN-I: Môn Vật lí (Thầy Đỗ Ngọc Hà – Thầy Phạm Văn Tùng) Để sử dụng tài liệu hiệu quả, Bạn cần kết hợp theo dõi giảng với tài liệu giảng trước làm tập tự luyện so sánh với đáp án I LÍ THUYẾT Giả Thuyết Planck Lượng Tử Năng Lượng Theo nhà bác học người Đức, Planck, Lượng lượng mà lần nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định, ký hiệu ε có biểu thức ε = h.f Trong đó: f tần số ánh sáng bị hấp thụ hay phát ra; h số Plack có giá trị h = 6,625.10–34 J.s Thuyết Lượng Tử Ánh Sáng Nội dung thuyết lượng tử ánh sáng nhà bác học Anhxtanh nêu lên có nội dung chính:  Ánh sáng tạo thành hạt gọi phôtôn, phôtôn gọi lượng tử có lượng xác định  = h.f, cường độ chùm sáng tỉ lệ với số phôtôn phát giây  Phôtôn bay với tốc độ c = 3.108m/s dọc theo tia sáng  Mỗi lần nguyên tử hay phân tử phát xạ hay hấp thụ ánh sáng chúng phát hay hấp thụ phôtôn Chú ý:  Những nguyên tử hay phân tử vật chất không hấp thụ hay xạ ánh sáng cách liên tục mà thành phần riêng biệt đứt quãng, phần mang lượng hoàn toàn xác định - Chùm sáng chùm hạt hạt phôtôn mang lượng xác định  Khi ánh sáng truyền đi, lượng tử lượng không bị thay đổi, không phụ thuộc cách nguồn sáng xa hay gần Công Suất Nguồn Sáng Đơn Sắc Công suất nguồn sáng phát ánh sáng đơn sắc có tần số f : P  n.  n.hf  n hc  Trong đó, n số hạt photon phát từ nguồn đơn vị thời gian (trong giây) II BÀI TẬP Dạng 1: Thuyết Lượng Tử Ánh Sáng  Kiến Thức Cần Nhớ Nội dung thuyết lượng tử ánh sáng nhà bác học Anhxtanh nêu lên có nội dung chính:  Ánh sáng tạo thành hạt gọi phôtôn, phôtôn gọi lượng tử có lượng xác định  = h.f, cường độ chùm sáng tỉ lệ với số phôtôn phát giây  Phôtôn bay với tốc độ c = 3.108m/s dọc theo tia sáng  Mỗi lần nguyên tử hay phân tử phát xạ hay hấp thụ ánh sáng chúng phát hay hấp thụ phôtôn  Chú ý đổi đơn vị lượng: eV = 1,6.10-19 C.V = 1,6.10-19 J  Bài Tập Tự Luyện Câu (ĐH-2007): Nội dung chủ yếu thuyết lượng tử trực tiếp nói A hình thành vạch quang phổ nguyên tử B tồn trạng thái dừng nguyên tử hiđrô C cấu tạo nguyên tử, phân tử D phát xạ hấp thụ ánh sáng nguyên tử, phân tử Hocmai.vn – Ngôi trường chung học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | - Luyện thi PEN-I: Môn Vật Lí (Thầy Đỗ Ngọc Hà - Phạm Văn Tùng) KĨ NĂNG GIẢI ĐỀ Câu (ĐH-2008): Theo thuyết lượng từ ánh sáng lượng A phôtôn lượng nghỉ êlectrôn B phôtôn phụ thuộc vào khoảng cách từ phôtôn tới nguồn phát C phôtôn chùm sáng đơn sắc D phôtôn tỉ lệ thuận với bước sóng ánh sáng tương ứng với phôtôn Câu (ÐH-2009): Khi nói thuyết lượng tử ánh sáng, phát biểu sau đúng? A Năng lượng phôtôn nhỏ cường độ chùm ánh sáng nhỏ B Phôtôn chuyển động hay đứng yên tùy thuộc vào nguồn sáng chuyển động hay đứng yên C Năng lượng phôtôn lớn tần số ánh sáng ứng với phôtôn nhỏ D Ánh sáng tạo hạt gọi phôtôn Câu (ÐH-2010): Theo thuyết lượng tử ánh sáng, phát biểu sai? A Ánh sáng tạo thành hạt gọi phôtôn B Năng lượng phôtôn ánh sáng nhau, không phụ thuộc tần số ánh sáng C Trong chân không, phôtôn bay dọc theo tia sáng với tốc độ c = 3.108 m/s D Phân tử, nguyên tử phát xạ hay hấp thụ ánh sáng, có nghĩa chúng phát xạ hay hấp thụ phôtôn Câu (ĐH-2012): Theo thuyết lượng tử ánh sáng, phát biểu sau sai? A Trong chân không, phôtôn bay với tốc độ c = 3.108 m/s dọc theo tia sáng B Phôtôn ánh sáng đơn sắc khác mang lượng khác C Năng lượng phôtôn không đổi truyền chân không D Phôtôn tồn trạng thái đứng yên trạng thái chuyển động Câu (ĐH-2013): Khi nói photon phát biểu đúng: A Với ánh sáng đơn sắc có tần số xác định, photon mang lượng B Photon tồn trạng thái đứng yên C Năng lượng photon lớn bước sóng ánh sáng ứng với photon lớn D Năng lượng photon ánh sáng tím nhỏ lượng photon ánh sáng đỏ Câu 7: Theo thuyết lượng tử ánh sáng điều sau không đúng? A Phôtôn tồn trạng thái chuyển động Không có phôtôn đứng yên B Trong chân không phôtôn chuyển động dọc theo tia sáng với tốc độ tốc độ ánh sáng C Năng lượng phôtôn với chùm ánh sáng D Cường độ chùm sáng tỉ lệ với số phôtôn phát giây Câu 8: Tất phôtôn truyền chân A tần số B bước sóng C tốc độ D lượng Câu (CĐ-2013): Phôtôn có lượng 0,8 eV ứng với xạ thuộc vùng A tia tử ngoại B tia hồng ngoại C tia X D sóng vô tuyến Câu 10 (CĐ-2009): Trong chân không, xạ đơn sắc vàng có bước sóng 0,589 m Lấy h = 6,625.10-34J.s; c=3.108 m/s e = 1,6.10-19 C Năng lượng phôtôn ứng với xạ có giá trị A 2,11 eV B 4,22 eV C 0,42 eV D 0,21 eV Câu 11 (ĐH-2014): Trong chân không, ánh sáng có bước sóng 0,60 μm Năng lượng phôtôn ánh sáng A 2,07 eV B 4,07 eV C 3,34 eV D 5,14 eV Câu 12 (CĐ-2008): Khi truyền chân không, ánh sáng đỏ có bước sóng λ1 = 720 nm, ánh sáng tím có bước sóng λ2 = 400 nm Cho hai ánh sáng truyền môi trường suốt chiết suất tuyệt đối môi trường hai ánh sáng n1 = 1,33 n2 = 1,34 Khi truyền môi trường suốt trên, tỉ số lượng phôtôn có bước sóng λ1 so với lượng phôtôn có bước sóng λ2 133 133 A B C D 134 134 Câu 13: Một phôtôn có lượng ε, truyền môi trường với bước sóng λ Với h số Plăng, c vận tốc ánh sáng truyền chân không Chiết – Ngôi trường chung học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | - KĨ NĂNG GIẢI ĐỀ Luyện thi PEN-I: Môn Vật Lí (Thầy Đỗ Ngọc Hà - Phạm Văn Tùng) A 2,68.1016 phôtôn B 1,86.1016 phôtôn C 2,68.1015 phôtôn D 1,86.1015 phôtôn Câu 8: Để đo khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trăng người ta dùng tia laze phát xung ánh sáng có bước sóng 0,52 mm, chiếu phía Mặt Trăng Thời gian kéo dài xung 10-7 s công suất chùm laze 105 MW Số phôtôn có xung là: A 5,2.1020 hạt B 2,62.1029 hạt C 2,62.1025 hạt D 2,62.1015 hạt Câu 9: Trong thí nghiệm đo khoảng cách từ trái đất tới mặt trăng laze người ta sử dụng laze có bước sóng 0,52μm Thiết bị sử dụng để đo máy vừa có khả phát thu xung laze Biết lượng xung 10kJ Tính số photon phát xung A 2,62.1022 hạt B 0,62.1022 hạt C 262.1022 hạt D 2,62.1012 hạt Câu 10: Chiếu xạ tử ngoại có bước sóng 0,26 μm, công suất 0,3 mW vào bề mặt kẽm để êlectron bật Biết 1000 phôton tử ngoại đập vào kẽm có êlectron thoát Số êlectron thoát từ kẽm 1s A 1,76.1011 B 3,925.1011 C 3,925.1013 D 1,76.1013 Câu 11: Hai nguồn sáng λ1 f2 có công suất phát sáng Nguồn đơn sắc bước sóng λ1 = 0,60 μm phát 3,62.1020 phôtôn phút Nguồn đơn sắc tần số f2 = 6.1014Hz phát phôtôn giờ? 20 24 22 18 A 3,01.10 B 1,09.10 C 1,81.10 D 5,02.10 Câu 12: Chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,26 μm với công suất 0,3 mW vào bề mặt kẽm thấy có eletron bật Biết 1000 photon tử ngoại đập vào kẽm có electron quang điện thoát Số electron thoát từ kẽm 10 s là: A 1,76.1014 B 3,925.1012 C 3,925.1015 D 1,76.1012 Câu 13 (ÐH-2011): Một chất phát quang kích thích ánh sáng có bước sóng 0,26 m phát ánh sáng có bước sóng 0,52 m Giả sử công suất chùm sáng phát quang 20% công suất chùm sáng kích thích Tỉ số số phôtôn ánh sáng phát quang số phôtôn ánh sáng kích thích khoảng thời gian 1 A B C D 5 10 Câu 14 (ĐH-2012): Laze A phát chùm xạ có bước sóng 0,45m với công suất 0,8 W Laze B phát chùm xạ có bước sóng 0,60 m với công suất 0,6 W Tỉ số số phôtôn laze B số phôtôn laze A phát giây 20 C.2 D Câu 15: Laze A phát chùm xạ bước sóng 400 nm với công suất 0,6W Laze B phát chùm xạ bước sóng λ với công suất 0,2W Trong khoảng thời gian, số photon laze B phát nửa số photon laze A phát Một chất phát quang phát quang ánh sáng màu đỏ màu lục Nếu dùng laze B kích thích chất phát quang phát ánh sáng màu A Đỏ B Lục C Vàng D Tím Câu 16: Chiếu xạ có bước sóng 0,3 μm chất phát quang phát ánh sáng có bước sóng 0,5 μm Biết công suất chùm sáng phát quang 0,01 công suất chùm sáng kích thích Nếu có 3000 phôtôn kích thích chiếu vào chất số phôtôn phát quang tạo bao nhiêu? A 600 B 500 C 60 D 50 Câu 17: Chiếu xạ có bước sóng 0,3 μm chất phát quang phát ánh sáng có bước sóng 0,5 μm Biết công suất chùm sáng phát quang 2% công suất chùm sáng kích thích Khi đó, với photon phát ứng với photon kích thích? A 20 B 30 C 60 D 50 Câu 18: Chất lỏng fluorexein hấp thụ ánh sáng kích thích có bước sóng λ = 0,48 μm phát ánh có bước sóng λ’ = 0,64μm Biết hiệu suất phát quang % (hiệu suất phát quang tỉ số lượng ánh sáng phát quang lượng ánh sáng kích thích đơn vị thời gian), số phôtôn ánh sáng kích thích chiếu đến 10 s 2015.1011 hạt Số phôtôn chùm sáng phát quang phát s A 2,6827.1012 B 4,863.1013 C 4,863.1012 D 2,6827.1011 Câu 19: Dung dịch Fluorêxêin hấp thụ ánh sáng có bước sóng 0,49µm phát ánh sáng có bước sóng 0,52µm, A.1 B Hocmai.vn – Ngôi trường chung học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | - Luyện thi PEN-I: Môn Vật Lí (Thầy Đỗ Ngọc Hà - Phạm Văn Tùng) KĨ NĂNG GIẢI ĐỀ người ta gọi hiệu suất phát quang tỉ số lượng ánh sáng phát quang lượng ánh sáng hấp thụ Biết hiệu suất phát quang dung dịch Fluorêxêin 75% Số phần trăm phôtôn bị hấp thụ dẫn đến phát quang dung dịch là: A 82,7% B 79,6% C 75,0% D 66,8% Câu 20: Chiếu xạ có bước sóng 0,22 μm chất phát quang phát ánh sáng có bước sóng 0,55 μm Nếu số photon ánh sang kích thích chiếu vào 500 số photon ánh sáng phát Tính tỉ số công suất ánh sáng phát quang ánh sáng kích thích? A 0,2% B 0,03% C 0,32% D 2% Câu 21: Chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,3 μm vào chất thấy có tượng phát quang Cho biết công suất chùm sáng phát quang 0,5% công suất chùm sáng kích thích 300 phôtôn ánh sáng kích thích cho phôtôn ánh sáng phát quang Bước sóng ánh sáng phát quang A 0,5 μm B 0,4 μm C 0,48 μm D 0,6 μm Câu 22: Cường độ chùm sáng hẹp đơn sắc có bước sóng 0,5μm chiếu vuông góc tới bề mặt kim loại I (W/m2), diện tích bề mặt kim loại nhận ánh sáng tới 32 mm2 Cứ 50 phôtôn tới bề mặt kim loại giải phóng electron quang điện số electron bật 1s 3,2.1013 Giá trị I A 9,9375 W/m2 B 9,9735 W/m2 C 8,5435 W/m2 D 8,9435 W/m2 Câu 23: Hai kim loại A, B hình tròn đặt gần nhau, đối diện (trong chân không) A nối với cực âm B nối với cực dương nguồn điện chiều Để làm bứt electron từ mặt A người ta chiếu chùm ánh sáng đơn sắc công suất 4,9 mW mà photon có lượng 9,8.10-19 J vào mặt A 100 phôton chiếu vào có electron quang điện bứt Một số electron bứt chuyển động đến B để tạo dòng điện có cường độ 1,6 μA Tỉ lệ phần trăm electron quang điện bứt khỏi A không đến B A 30% B 20% C 70% D 80% Câu 24: Một nguồn sáng có công suất P = 2W, phát ánh sáng có bước sóng λ = 0,597µm tỏa theo hướng Nếu coi đường kính mắt 4mm mắt cảm nhận ánh sáng tối thiểu có 80 phôtôn lọt vào mắt 1s Bỏ qua hấp thụ phôtôn môi trường Khoảng cách xa nguồn sáng mà mắt trông thấy nguồn A 470 km B 27 km C 274 km D km Câu 25: Người ta dùng laze nấu chảy thép kg Công suất chùm laze 10 W Biết thép có nhiệt độ ban đầu t0 = 300C, nhiệt dung riêng 448 J/kg.độ, nhiệt nóng chảy 270 kJ/kg; điểm nóng chảy thép TC = 15350 C.Thời gian tối thiểu để tan chảy hết thép A 9466,6 s B 94424 s C 9442,4 s D 94666 s Câu 26: Người ta dùng laze hoạt động chế độ liên tục để khoan thép Công suất chùm P = 10 W Đường kính chùm sáng d = 1mm, bề dày thép e = 2mm Nhiệt độ ban đầu thép t0 = 300C Khối lượng riêng thép D = 7800 kg/m3; nhiệt dung riêng thép c = 448 J/kg.độ Nhiệt nóng chảy thép L = 270 kJ/kg; điểm nóng chảy thép TC= 15350 C.Thời gian tối thiểu để khoan A 1,157 s B 2,125 s C 2,157 s D 2,275 s Hocmai.vn – Ngôi trường chung học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | - KĨ NĂNG GIẢI ĐỀ Luyện thi PEN-I: Môn Vật Lí (Thầy Đỗ Ngọc Hà - Phạm Văn Tùng) ĐÁP ÁN BÀI TẬP TỰ LUYỆN Dạng 1: Thuyết Lượng Tử Ánh Sáng 01 D 02 C 03 D 04 B 05 D 06 A 07 C 08 C 11 A 12 A 13 C 14 D 15 A 16 B 17 B 18 B 09 B 10 A Dạng 2: Công Suất Nguồn Sáng 01 D 02 A 03 A 04 C 05 B 06 D 07 A 08 C 09 A 10 B 11 C 12 B 13 D 14 A 15 A 16 D 17 B 18 C 19 B 20 C 21 B 22 B 23 D 24 C 25 B 26 A Giáo viên: Đỗ Ngọc Hà Nguồn Hocmai.vn – Ngôi trường chung học trò Việt : Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 Hocmai.vn - Trang | - ... gian tối thi u để khoan A 1,157 s B 2 ,125 s C 2,157 s D 2,275 s Hocmai.vn – Ngôi trường chung học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58 -12 - Trang | - KĨ NĂNG GIẢI ĐỀ Luyện thi PEN-I: Môn Vật Lí... trường chung học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58 -12 - Trang | - Luyện thi PEN-I: Môn Vật Lí (Thầy Đỗ Ngọc Hà - Phạm Văn Tùng) KĨ NĂNG GIẢI ĐỀ người ta gọi hiệu suất phát quang tỉ số lượng ánh... – Ngôi trường chung học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58 -12 - Trang | - KĨ NĂNG GIẢI ĐỀ Luyện thi PEN-I: Môn Vật Lí (Thầy Đỗ Ngọc Hà - Phạm Văn Tùng) A 2,68.1016 phôtôn B 1,86.1016