Bài tập về lượng tử ánh sáng Phần 3

BT về lượng tử ánh sáng P - 3
Câu 11. Tế bào quang điện có hai điện cực phẳng cách nhau d = 1 cm, giới hạn quang điện là l0; UAK = 4,55 V. Chiếu vào catốt một tia sáng đơn sắc có bước sóng l = l0/2, các quang electron rơi vào ca tốt trên một mặt tròn bán kính R = 1 cm. Bước sóng l0 nhận giá trị: 
 A. 1,092 mm. B. 2,345 mm. C. 3,022 mm. D. 3,05 mm. 
Giải: Để giải các bài tập dạng này ta vận dụng các kiến thức và công thức sau
d
R
v0max
K
A
Các quang e bứt ra khỏi catốt có vận tốc ban đầu cực đại v0max được xác định theo công thức Anhxtanh về hiện tượng quang điện:
 Các quang e bứt ra khỏi catốt theo các
 hướng khác nhau và chuyển động về anốt, trong đó các 
 quang e bay ra theo hướng song song với mặt phẳng catốt 
 sẽ rơi xa nhất, ở phần ngoài cùng của mặt tròn, bán kính 
R chính là tầm bay xa của các quang e này: R = v0max t 
với t là thời gian chuyển động của quang e từ K đến A
 Lực tác dụng lên e có độ lớn F = eE = eU/d = ma với a là gia tốc của quang e.d = s = at2/2.
 Giải bài tập đã cho: 
 Gia tốc của quang e chuyển động từ K về A a = eUAK/md. thời gian chuyển động của e từ K về A
 t = (s)
 v0max = R/t = 0,01/1,58.10-8 (m/s)= 0,6329 .106 m/s
 -------> -----> 
1,09.10-6 (m) = 1,09 µm. Chọn đâp án A
Giải: Áp dụng công thức rn = n2r0 quỹ đạo O ứng với n = 5 r5 = 25r0 = 25. 0,53.10-10 = 13,25.10-10 m = 13,25A0. Khi electron chuyển động trên quỹ đạo tròn bán kính r thì lực tĩnh điện giữa hạt nhân và electron F = 9.109 đóng vai trò là lực hướng tâm Fht = ------>
 = 9.109 -------> v = = = 0,437.106 m/s » 4,4.105m/s.
 Chọn đáp án C: r = 13,25A0 v = 4,4.105m/s.
Câu 13: chiếu bức xạ có tần số f1 vào quả cầu kim laoij đặt cô lập thì xảy ra hiện tượng quang điện với điện thế cực đại của quả cầu là V1 và động năng ban đầu cực đại của electron quang điện đúng bằng một phần ba công thoát của kim loại. chiếu tiếp bức xạ có tần số f2=f1+f vào quả cầu kim loại đó thì điện thế cực đại của quả là 7V1. hỏi chiếu riêng bức xạ có tần số f vào quả cầu kim loại trên (đang trung hòa điện) thì điện thế cực đại của quả cầu là: Đáp số: 3V1
Giải: Điện thế của quả cầu đạt được khi e(Vmax – 0) = 
ta có hf1 = A + = A + eV1 (1) Với A = (2) h(f1+ f) = A + = A + eV2 = A + 7eV1 (3) hf = A + = A + eV (4)
Lấy (3) – (1) : hf = 6eV1 ----> 6eV1 = A + eV------> eV = 6eV1 – A = 3eV1 Do đó V = 3V1
Câu 14: Khi hiệu điện thế hai cực ống Cu-lít -giơ giảm đi 2000V thì tốc độ các êlectron tới anốt giảm 6000km/s. Tốc độ êlectron tới anốt ban đầu:
A »5,86.107m/s. B »3,06.107m/s. C » 4,5.107m/s. D »6,16.107m/s. 
 Giải. Kí hiệu DU = 2.103 (V) Dv = 6.106 m/s
Ta có DWđ = - = eUAK (*) với v0 vận tốc electron ở catot
 DW’đ = - = e(UAK - DU) .(**)
Lấy (*) – (**) ---> - = eDU ----> v = » 6,16.107m/s. Đáp án D. 
Câu 15. Một phô tôn có năng lượng 1.79 eV bay qua hai nguyên tử có mức kích thích 1.79 eV, nằm trên cùng phương của phô tôn,Các nguyên tử có thể ở trạng thái cơ bản hay ở trạng thái kích thích. Goi X là số phô tôn có thể thu dược sau đó, theo phương của phô tôn tới. chỉ ra phương án sai
 A. x = 0 B X = 3 C. X = 1 D X = 2
Giải. Theo lí thuyết về phát xạ cảm ứng (hay phát xạ kích thích) khi một nguyên tử đang ở trạng thái kích thích, sẵn sàng phát ra một phôtôn có năng lượng e =hf mà bắt gặp một phôtôn e’ đúng bằng hf bay ngang qua thì nguyên tử đó lập tức phát ra phôtôn e có cùng năng lượng và bay cùng phương với phôtôn e’. Theo bài ra nếu 2 nguyên tử đều ở trạng thái cơ bản thì có 1 phôtôn tới, nếu 1 hoặc cả 2 nguyên tử ở trạng thái kích thích thì sẽ có 2 hoặc 3 phôtôn . Do đó đáp cần chọn là x = 0. Chọn đáp án A