Lượng Tử Ánh Sáng - Bài Tập Dạng 1



B. CÁC DẠNG BÀI TẬP

1. Hiện tượng quang diện ngoài.

* Các công thức:

Hiện tượng quang điện ngoài là hiện tượng các electron bị bật ra khỏi bền mặt kim loại khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào.

Năng lượng của phôtôn ánh sáng: e =  hf = .

 

Công thức Anhxtanh, giới hạn quang điện, điện áp hãm:

    hf = = A + mv =  + Wdmax; l0 = ; Uh = - .

Điện thế cực đại quả cầu kim loại cô lập về điện đạt được khi chiếu chùm sáng có l £ l0: Vmax = .

Công suất nguồn sáng, cường độ dòng quang điện bảo hoà, hiệu suất lượng tử: P = nl; Ibh = ne|e|; H = .

Lực Lorrenxơ, lực hướng tâm: Flr = qvBsina ; Fht = maht =  .

 

* Phương pháp giải: Để tìm các đại lượng trong hiện tượng quang điện ngoài ta viết biểu thức liên quan đến các đại lượng đã biết và đại lượng cần tìm từ đó suy ra và tính đại lượng cần tìm.

* Bài tập minh họa:

Cho h = 6,625.10-34 Js; c = 3.108 m/s; |e| = 1,6.10-19 C; me = 9,1.10-31 kg.

1. Công thoát electron khỏi đồng là 4,57 eV. Chiếu bức xạ có bước sóng l = 0,14 mm vào một quả cầu bằng đồng đặt xa các vật khác. Tính giới hạn quang điện của đồng và điện thế cực đại mà quả cầu đồng tích được.

2. Công thoát electron khỏi kẻm là 4,25 eV. Chiếu vào một tấm kẻm đặt cô lập về điện một chùm bức xạ điện từ đơn sắc thì thấy tấm kẻm tích được điện tích cực đại là 3 V. Tính bước sóng và tần số của chùm bức xạ.

3. Chiếu chùm bức xạ điện từ có tần số f = 5,76.1014 Hz vào một miếng kim loại thì các quang electron có vận tốc ban đầu cực đại là v = 0,4.106 m/s. Tính công thoát electron và bước sóng giới hạn quang điện của kim loại đó.

4. 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 mm thì cho một dòng quang điện có cường độ bảo hòa là      3 mA. Tính vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện và số electron bứt ra khỏi catôt trong 1 giây.

5. Chiếu một bức xạ điện từ có bước sóng l 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 7.105 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.

6. Chiếu bức xạ có bước sóng l = 0,438 mm vào catôt của một tế bào quang điện. Biết kim loại làm catôt của tế bào quang điện có giới hạn quang điện là l0 = 0,62 mm. Tìm điện áp hãm làm triệt tiêu dòng quang điện.

7. Chiếu bức xạ có bước sóng 0,405 mm vào một tấm kim loại thì các quang electron có vận tốc ban đầu cực đại là v1. Thay bức xạ khác có tần số 16.1014 Hz thì vận tốc ban đầu cực đại của các quang electron là            v2 = 2v1. Tìm công thoát electron của kim loại.

8. Một tế bào quang điện có catôt làm bằng asen có công thoát electron bằng 5,15 eV. Chiếu chùm sáng đơn sắc có bước sóng 0,20 mm vào catôt của tế bào quang điện thì thấy cường độ dòng quang điện bảo hòa là     4,5 mA. Biết công suất chùm bức xạ là 3 mW . Xác định vận tốc cực đại của electron khi nó vừa bị bật ra khỏi catôt và hiệu suất lượng tử.

9. Chiếu bức xạ có bước sóng l = 0,4 mm vào catôt của một tế bào quang điện. Biết công thoát electron của kim loại làm catôt là A = 2 eV, điện áp giữa anôt và catôt là UAK = 5 V. Tính động năng cực đại của các quang electron khi tới anôt.

* Hướng dẫn giải và đáp số:

1. Ta có: l0 = = 0,27.10-6 m; Wd0 = - A = 6,88.10-19 J; Vmax = = 4,3 V.

2. Ta có: Wd0max = eVmax = 3 eV; l =  = 0,274.10- 6 m; f =  = 1,1.1014 Hz.

3. Ta có: A = hf - = 3,088.10-19 J; l0 = = 0,64.10-6 m.

4. Ta có: Wd0 = - A = 1,55.10-19 J; v0 = = 0,58.106 m/s; ne = = 1,875.1013.

5. Ta có: l = = 0,215.10-6 m; bức xạ đó thuộc vùng tử ngoại.

 

6. Ta có: Wd0 = - = 1,33.10-19 J; Uh = - = - 0,83 V.

7. Ta có: f1 = = 7,4.1014 Hz; = hf1 – A; = 4= hf2 – A

ð 4 = ð A = = 3.10-19 J.

8. Ta có: Wd0 = - A = 1,7.10-19 J; v0 = = 0,6.106 m/s.

    ne = = 2,8.1013; nl = = 3.1015 ð H = = 9,3.10-3 = 0,93%.

9. Ta có: Wđ0 = - A = 8,17.10-19 J; Wđmax = Wđ0 + |e|UAK = 16,17.10-19 J = 10,1 eV.




No comments:

 

© 2012 Học Để ThiBlog tài liệu