intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Sáng kiến kinh nghiệm: Các dạng toán cơ bản sóng ánh sáng và lượng tử ánh sáng

Chia sẻ: The Trung Nguyen | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:20

Thêm vào BST
Báo xấu
401
lượt xem 188
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Có thể nói phân dạng trong các chương của sách vật lý 12 đã được khá nhiều tác giả biên soạn vì nó thiết thực và giúp được nhiều cho học sinh để tham khảo dùng làm tài liệu quí để ôn thi tốt nghiệp và thi cao đẳng, đại học.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm: Các dạng toán cơ bản sóng ánh sáng và lượng tử ánh sáng

  1. Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng toán cơ bản Sóng ánh sáng và Lượng tử ánh sáng. A. Phần thứ nhất : Đặt vấn đề. I . Lí do chọn đề tài : Có thể nói phân dạng trong các chương của sách vật lý 12 đã được khá nhiều tác giả biên soạn vì nó thiết thực và giúp được nhiều cho học sinh để tham khảo dùng làm tài liệu quí để ôn thi tốt nghiệp và thi cao đẳng, đ ại học. Việc phân dạng bài tập trong từng chương đòi h ỏi người giáo viên phải có kiến thức tổng hợp xuyên suốt của chương đó và điều đó đã làm cụ thể hóa lượng kiến thức trong chương đó giúp học sinh tiếp cận nhanh và nhớ được lâu lượng kiến thức này. Đối với học viên bổ túc thì việc phân dạng bài t ập t ừ nh ững bài đ ơn giản chỉ qua một bước biến đổi đến những bài phức tạp có nhiều b ước biến đổi sử dụng nhiều phép tính sẽ giúp ích rất nhiều cho việc học của các học viên, qua thực tế dạy dỗ tôi thấy rằng nếu ch ỉ d ạy ki ến th ức trong nội dung sách giáo khoa thì không đủ thời gian để các h ọc viên t ự làm được và làm hết bài tập. Với mong mõi học viên h ọc được kiến th ức gì vận dụng làm được bài tập của kiến thức đó nên tôi đã chọn đề tài “ Các dạng toán cơ bản Sóng ánh sáng và Lượng tử ánh sáng” để làm đề tài cho bài nghiên cứu của mình.. B. Phần thứ hai: Những biện pháp giải quyết vấn đề. Phần I: SÓNG ÁNH SÁNG I.SỰ TÁN SẮC CỦA ÁNH SÁNG : Mặt Trời M F’ A Đỏ Da cam F Vng Lục P Lam Chm Tím G B C 1. Áp dụng công thức về lăng kính sini1 = nsinr1 i1 = nr1 Góc nhỏ (i, A) sini2 = nsinr2 i2 = nr2 Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận Trang 1 A = r1 + r2 A = r1 + r2 D = i1 + i2 - A D = ( n – 1 )A
  2. Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng toán cơ bản Sóng ánh sáng và Lượng tử ánh sáng. 2. Góc lệch cực tiểu : D = D min A Khi i1 = i2 = i và r1 = r2 = r = 2 A A Ta có : Dmin = 2i –A; sini = nsin ; sin( Dmin + A ) = nsin 2 2 3. Nguyên nhân của hiện tượng tán sắc : λ tím ≤ λ ≤ λ đỏ n = f ( λ ); ntím ≥ n λ ≥ nđ . Bài 1.1 :Một lăng kính thủy tinh góc chiết quang A= 5 0. Chiếu một chùm ánh sáng trắng vào mặt bên dưới góc tới rât nhỏ . Tính góc tạo bỡi hai tia ló màu đỏ và màu tím qua lăng kính . Cho biết chiết suất của lăng kính ứng với ánh sáng màu đỏ là nđ = 1,5 ;với ánh sáng tím nt = 1,68. Giải : Khi góc tới i1 rất nhỏ ta có : i1 = nr1 i2 = nr2 A = r1+ r2 D =i1+i2 –A = (n-1)A Góc lệch đối với tia đỏ : Dđ = (nđ-1) A Góc lệch đối với tia tím: Dt = (nt -1) A Góc lệch giữa chùm tia ló màu đỏ và tia ló màu tím là: ( ) ∆D = Dt − Dd = nt − nd A =( 1,68 -1,5).50 = 0,90 Vậy : ∆D = 0,90 Bài 1.2: Một chùm ánh sáng trắng hẹp chiếu vào lăng kinh th ủy tinh có ti ết diện thẳng là tam giác đều trong điều kiện góc lệch của tia sáng vàng cực tiểu .Tính góc tạo bởi tia đỏ và tia tím trong chùm ánh sáng ló . Cho bi ết chiết suất của lâng kính ứng vơí ánh sáng màu đỏ ,vàng ,tím lần lượt là :nđ=1,5; nv = 1,51; nt=1,52. k=2 k=1 k=1 k=0 k=0 k=-1 k=-1 Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận Trang 2 k=-2 k=-2
  3. Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng toán cơ bản Sóng ánh sáng và Lượng tử ánh sáng. Giải: Khi biết được ánh sáng vàng có góc lệch cực tiểu ta tính được góc tới i1của chùm ánh sáng trắng : A ,51.sin300 = 0,755 sini1 = nv = sin = 1 2 *Đối với ánh sáng màu đỏ ta có: sini1 =nđsỉn1đ sini1 0,755 0 ⇒ = ⇒ r d = 30,71 sỉn1đ = 1 nd 1,5 Mặt khác A =r1đ + r2đ ⇒ r2đ = A - r1đ r2đ =60 – 30,71 =29,29 mà: sini2đ =nđsinr2đ = 1,5.sin29,290 ≈ 0,74 i2đ =47,73140 Góc lệch của tia đỏ : Dđ=i1đ + i2đ - A (1) *Đối ánh sáng tím ta có : sini1 0, 755 sini1= ntsỉn1t ⇒ sin r1t = =  r1t= 29,780 nt 1 ,52 Mà: A = r1t + r2t ⇒ r2 t= A - r1t = 600 - 29,780 ⇒ i2 t= 49.0250 Mặt khác : sini2t = nt.sỉn2t =1,52.sin29,780 Mặt khác : Dt = i1 + i2t – A Góc tạo bỡi giữa tia ló màu tím và tia ló màu đỏ : ∆D = Dt − Dd = i2t − i2d = 49,025 = 47,7314 = 1,290 II. GIAO THOA ÁNH SÁNG TRẮNG : Thí nghiệm Iâng: λD k = 0; ±1 ±2; ±3...... ; 1.Vị trí vân sáng : xs = k với a k=0 : vân sáng trung tâm. Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận Trang 3
  4. Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng toán cơ bản Sóng ánh sáng và Lượng tử ánh sáng. k = ±1: vân sáng bậc một (đối xứng qua vân trung tâm) k = ±2 : vân sáng bậc hai 2.Vị trí vân tối : λD xt = ( 2k = 1) với k = 0; ±1 ±2; ±3...... ; 2a Vân tối bậc một : phần dương k=0 ; phần âm k=-1 (đối xứng qua vân sáng trung tâm) Vân tối bậc hai : phần dương k=1; phần âm k=-2 3.Khoảng vân: Khoảng cách giữa hai vân sáng (hoặc hai vân tối )liên ti ếp . λD i i= ; xt = (2k + 1) Hệ quả : xs= ki 2 a 4. Giao thoa với ánh sáng trắng : Anh sáng trắng có bước sóng ngắn trong giới hạn : 0,40µm ≤ λ ≤ 0,76µm - Anh sáng đơn sắc có vân sáng tại vị trí x được xác định : ax 0,40µm ≤ ≤ 0,76µm kD - Anh sáng đơn sắc có vân tối tại vị trí x được xác định : 2ax 0,40µm ≤ ≤ 0,76µm (2k + 1)D Dạng 1 : THOA GIAO VỚI ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC Xác định vị trí vân sáng ,vân tối . tính khoảng vân hoặc bước sóng ánh sáng . Tìm số vân . Tính khoảng cách . * Phương pháp giải : 1. Vị trí vân : λD xs = k = ki a. Vân sáng : a Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận Trang 4
  5. Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng toán cơ bản Sóng ánh sáng và Lượng tử ánh sáng. λD i xt = ( 2k + 1) = ( 2k + 1) b. Vân tối : 2a 2 2. Khoảng vân hoặc bước sóng ánh sáng : λD Ap dụng công thức : i = a 3. Số vân trong khoảng x1, x2 : λD - Số vân sáng : x1 < xs < x2 ⇔ x1 < k < x2 (1) a Giải bất phương trình (1) ta tìm được sô giá trị của k chính là s ố vân sáng . λD ⇔ x1 < (2k + 1) < x2 2a Số vân tối : x1< xt < x2 (2) Giải bất phương trình (2) tìm số giá trị của k chính là số vân tối * Chú ý : Nếu trong đoạn x1 ,x2 thì ta lấy dấu “ ≤ ” 4. Xác định tại vị trí xM có mấy vân sáng hay mấy vân tối ? Bậc mấy ? K : có vân sáng bậc k x Ta có : M = K,5 : có vân tối bậc (k+1) i K,2 : không có vân sáng hay vân tối Bài 1.1: Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng các kheS 1,S2 được chiếu bỡi ánh sáng có bước sóng λ = 0,65µm . Biếtkhoảng cách giữa hai khe là S1S2=a=2mm. Khoảng cách từ hai khe đến màn là D= 1,5 m . a. Tính khoảng vân ? b. Xác định vị trí vân sáng bậc 5 và vân tối bậc 7 ? Giải : 0,65.10−3.1,5.103 λD a. Khoảng vân: = 0.4875mm . x= = a 2 Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận Trang 5
  6. Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng toán cơ bản Sóng ánh sáng và Lượng tử ánh sáng. λD b.Vị trí vân sáng bậc 5: xs = k = ki a x = ±5i = ±2,4375(mm) Vân sáng bậc 5 ứng với k = ±5 : λD i Vị trí vân tối được xác định : xt = (2k + 1) = (2k + 1) 2a 2 Phần dương cuả trục Ox thì vân tối bậc 7 ứng với k=6 ,do đó : 0,8475 xt7 = (2.6 + 1 = 3,16875mm ) 2 Phần âm của trục Ox thì vân tối bậc 7 ứng với k=-7 ,do đó : 0,4875 xt7 = (2.(−7) + 1). = −3,16875mm 2 xt7 = ±3,16875mm Vậy vân tối bậc 7 : Bài 1.2:Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng đơn sắc có b ước sóng λ = 0,5µm . Khoảng cách giữa hai khe sáng S1S2=a=1mm. a. Tính khoảng cách giữa hai khe đến màn ảnh . Biết khoảng cách giữa 5 vân sáng liên tiếp là 4,8 mm. b. Tại vị trí M cách vân trung tâm OM =4,2mm ,ta có vân sáng hay vân tối ? Bậc mấy ? Trong khoảng OM có bao nhiêu vân sáng và bao nhiêu vân tối ? M Giải : K=3 K=3 a. Khoảng cách giữa 5 vân sáng liên tiếp K=2 K=2 4,8 K=1 có 4 khoảng vân ,nên : i = =1,2mm K=1 8 K=0 K=0 O Khoảng cách từ hai khe đến màn ảnh : 1,2.1 λD ia = 2,4.103mm = 2,4m D= i= ⇒D= ; 0,5.10−3 λ a OM = 3,5 Vậy tại M có vân tối bậc 4. b. Ta có : i Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận Trang 6
  7. Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng toán cơ bản Sóng ánh sáng và Lượng tử ánh sáng. Có thể kiểm tra lại bằng công thức vị trí vân tối : i xM = (2k + 1) ⇒ k = 3 ( về phía dương ứng với vân tối bậc4) 2 • Số vân sáng trong khoảng OM: 0 < xs < 4,2 ⇔ 0 < k.i < 4,2 ⇒ 0 < k < 3,5 → Có ba vân sáng Vậy: k=1; 2: 3 • Số vân tối trong khoảng OM: i 1 0 < xt < 4,2 ⇔ 0 < (2k + 1 < 4,2 ⇒ − < k < 3⇒ k = 0;1 ) ;2 2 2 Vậy có ba vân tối . Dạng 2: GIAO THOA VỚI ÁNH SÁNG PHỨC TẠP GỒM NHI ỀU THÀNH PHẦN ĐƠN SẮC HOẶC ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC. • Anh sáng phức tạp gồm nhiều thành phần đơn sắc : - Ap dụng công thức về vị trí vân sáng và khoảng vân đối với thành ph ần đơn sắc . - Hiện tượng chập các vân sáng xảy ra ở những vị trí xác định bỡi : x = k1i1 = k2i2 = …….= knin • Anh sáng trắng : - Giá trị của λ : 0.40µm ≤ λ ≤ 0,76µm i t ≤i ≤i d - Sự chênh lệch của khoảnh vân i: Anh sáng đơn sắc có vân sáng tại vị trí x được xác định : - ax 0,40µm ≤ ≤ 0,76µm kD 2ax Anh sáng đơn sắc có vân tối tại vị trí x : 0,40µm ≤ ≤ 0,76µm - (2k + 1)D Bài 2.1: Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng . Khoảng cách giữa a= 1mm . Khoảng cách t ừ hai khe đ ến màn là D =2m .Ng ười hai khe là Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận Trang 7
  8. Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng toán cơ bản Sóng ánh sáng và Lượng tử ánh sáng. ta chiếu đồng thời hai bức xạ đơn sắc có bước sóng λ1 = 0,5µm và λ 2 = 0,4µm .Xác định hai vị trí đầu tiên trên màn (kể từ vân trung tâm ) t ại đó hai vân sáng trùng nhau . Giải : Vị trí hai vân sáng ứng với hai bưcá xạ λ1 và λ 2 trên màn là : λD λD x1 = k1 1 ; x2 = k2 2 (1) a a Hai vân sáng trên trùng nhau khi : x1=x2 λD λD λ 5 ⇔ k1 1 = k2 2 ⇔ k1 1 = k2λ2 ⇔ k2 = k1 1 = k1 λ λ2 a a 4 k1 và k2 là hai số nguyên nên (2) thoả mãn khi k 1 là bội số của 4,tức là k1 = 8 ; k2 = 10 . 0.5.10−3.2.103 λD Ta có : x = k 1 = k (2) = 1.k1(mm) 1 1a 1 1 Với k1= 4 ta được x1=4 mm ;k2 =8 ta được x2 =8 mm Vậy hai vị trí đầu tiên (kể từ vân sáng trung tâm O) để có hai vân sáng trùng nhau cách O lần lượt 4 mm và 8 mm. Bài 2.2: Trong thí nghiệm Iâng , các khe sáng được chiếu sáng bằng ánh sáng trắng . Khoảng cách giữa hai khe là 0,3 mm ,khoảng cách t ừ hai khe đến màn ảnh là D= 2m. a. Tính bề rộng quang phổ bậc một và quang phổ bậc hai trên màn .Bi ết bước sóng ánh sáng đỏ là λ d = 0,76µm ánh sáng tím là λ t = 0,40µm b. Tại vị trí M trên màn cách vân trung tâm OM =20 mm có những bức xạ nào cho vân sáng ? Giải: λ dD xd = k a. Vị trí vân sáng đỏ : a Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận Trang 8
  9. Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng toán cơ bản Sóng ánh sáng và Lượng tử ánh sáng. λ tD xt = k Vị trí vân sáng tím : a Bề rộng quang phổ là khoảng cách giữa vân sáng đỏ và vân sáng tím cùng 2.103 D (0,76 − 0,40).10−3 = 2,4mm bậc : Vx = (λ − λ t ) = 1ad 0,3 Bề rộng quang phổ bậc hai (k=2): • D Vx2 = (λd − λ t ) = 2.Vx1 = 4,8mm a b. Gọi λ là các bức xạ cho vân sáng tại M : 0,3.10−3.20.10−3 3.10−6 λD ax 3 x = OM = k ⇒λ= = = m= (µm) a kD k.2 k k 3 0,40µm ≤ λ ≤ 0,76µm; 0,40µm ≤ ≤ 0,76µm Với k 3 3  3,95 ≤ k ≤ 7,5 ⇒ ≤ k≤ 0,76 0,4 3 λ= µm Vậy k= 4 ; 5 ; 6 ; 7 thay vào phương trình k 3 3 Ta tìm thấy được các bước sóng : λ1 = = 0.75µm ; λ1 = = 0.60µm 4 5 3 3 λ1 = = 0.50µm λ1 = ≈ 0.34µm 6 7 Dạng 3: TRẮC NGHIỆM VỀ GIAO THOA ÁNH SÁNG. Câu 1:Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng đơn sắc. Khoảng cách hai khe a = 0,5 mm, khoảng cách D = 2m, kho ảng vân i = 2mm. B ước sóng của ánh sáng tới là: C. 0,5 µ m A. 5 nm B. 0,5 cm D. 50 nm Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận Trang 9
  10. Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng toán cơ bản Sóng ánh sáng và Lượng tử ánh sáng. 0,5.10-3.2.10-3 Giải: i =λλD ⇒ = a.i -6 = = 0,5.10 m = 0,5μm a D 2 Câu 2:Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng đơn sắc có bước sóng 600 nm, khoảng cách hai khe là a = 1,5 mm, kho ảng cách D = 3 m. Kho ảng cách giữa vân sáng với vân tối liên tiếp là: A. 0,6 mm B. 6mm C. 1,2 mm D. 0,12 mm Giải: Khoảng cách giữa vân sáng và vân tối bằng nửa khoảng vân. i λD 6.10 −7.3 = = = 6.10 −4 m = 0,6mm −3 2 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 0,5µm, a=0,5 mm. D = 2m. Miền vân giao thoa trên màn có bề rộng l = 32 mm. Số vân quan sát được trên màn là: A. 15 B. 16 C. 17 D. 18 λD 0,5.10 −6.2 = 2.10 −3 m = 2mm Giải: Khoảng vân i = = −3 a 0,5.10 l 32 Số khoảng vân: n = = = 16 khoảng vân i 2 Số vân trên màn bằng số khoảng vân + 1 vân trung tâm = 17 vân. Phần II: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG I. LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG C 1, Thuyết lượng tử ánh sáng: ε = hf = h λ + Năng lượng của phô tôn. λ [m] : Bước sóng của ánh sáng . f ( Hz): Tần số bức xạ . C = 3.108 (m/s) : Vận tốc ánh sáng trong chân không. h : 6,625.10-34 [J/s] : Hằng số Plăng. ε [J] : Năng lượng của phô tôn. 1 2, Phương trình Anhxtanh. ε = A + mV02 2 A : Công thoát của electron khỏi kim loại. ; V0 : Vận tốc ban đầu cực đại của các electron .; m = 9,1.10-31 (Kg) : khối lượng electron. Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận Trang 10
  11. Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng toán cơ bản Sóng ánh sáng và Lượng tử ánh sáng. 3, Điều kiện xảy ra hiện tượng quang điện. hc λ ≤ λ 0 ; với λ 0 = : gới hạn quang điện của kim loại làm catốt. A 1 4, Hiệu điện thế hãm. eUh = mV02 2 5, Công suất của nguồn sáng P = nλ . ε ; nλ : là số phô tôn ứng với bức xạ λ phát ra trong 1s. 6, Cường độ dòng điện bão hoà. ; ne : số electron đến anôt trong 1s. Ibh = nee ne 7, Hiệu suất lượng tử: H = n λ ne : số electron bức ra khỏi catot trong 1s. nλ : số electron đập vào catot trong 1s. II.BÀI TẬP CƠ BẢN. Dạng 1: p dụng định lý động năng Cơ sở lý thuyết: 1 mV 2 − 1 mV 2 = A t 0 2 2 A > 0  Vt > V0 : công dương. A < 0  Vt < V0 : công âm. * Công của lực điện trường: khi điện tích q di chuy ển gi ữa hai đi ểm có hiệu điện thế U12 thì công của điện trường là: A = q.U12 ( q và U12 có thể dương hoặc âm). Bài 1.1: Tìm động năng của electron khi tới đối âm cực của ống Rơnghen ( bỏ qua electron vừa bức khỏi catot). Bài giải: 2 2 mVt mV0 Áp dụng định về động năng: (1) Theo đề V0 = 0 − =A 2 2 A = qe.UKA mà qe = -e còn UKA = - UAK 2 2 mVt mVt vậy Thay vào (1) ta có: = (-e).(- UAK) = eUAK = eUAK 2 2 Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận Trang 11
  12. Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng toán cơ bản Sóng ánh sáng và Lượng tử ánh sáng. Bài 1.2: Tìm hiệu điện thế hãm để cho dòng quang điện của tế bào quang điện bị triệt tiêu. Giải: 2 2 mVt mV0 Áp dụng định lý về động năng : = qe.UKA (1) − 2 2 Với Vt = 0, mà qe = -e còn UKA = - UAK 2 2 mV mV mặt khác UAK = Uh < 0 thay vào một ta có: - 0 = - eUh  0 = eUh. 2 2 Bài 1.3: Một quả cầu cô lập về điện: khi chiếu bức xạ λ vào quả cầu. Tìm điện thế cực đại của quả cầu. Bài giải: 2 2 mVt mV0 = qe ( Vmax - V ∞ ) (1) Áp dụng định về động năng: − 2 2 2 mV0 với Vt = 0; qe = -e; V ∞ = 0. thay vào (1) ta có: = eVmax  Vmax 2 Bài 1.4: Hiệu điện giữa Anốt và Catốt của 1 ống R ơnghen là U = 2.10 4(v). Tìm bước sóng nhỏ nhất của tia rơnghen mà ống có th ể phát ra. B ỏ qua động năng của electron lúc bức ra khỏi Catốt. Biết e = 1,6.10 -9(C) ; C = 3.108 m/s ; h = 6,625.10-34 J(s). Giải: 2 2 mVt mV0 Động năng của electron lúc đến đập vào đối âm cực. = qe.UKA − 2 2 2 mVt với Vt = 0; qe = -e ; UKA = - UAK = U; Vậy : = eU 2 - Động năng này 1 phần biến thành nhiệt năng Q làm nóng đối âm c ực và phần còn lại biến thành nl của tia X. C C hC λ ≥  eU ≥ h Ta có : eU = Q + h λ λ eU 6,625.10 −34.3.10 8 hC  λ max = = 6,2.10 −11 = (m). −19 4 eU 1,6.10 .2.10 Dạng 2: XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận Trang 12
  13. Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng toán cơ bản Sóng ánh sáng và Lượng tử ánh sáng. Kim loại: λ 0 , A; Electron quang điện : E0đ ; V0. Dòng quang điện: Ibh ; Uh * Áp dụng các công thức liên quan đến hiện tượng quang điện: C C Lượng tử ánh sáng: ε = hf = h Giới hạn quang điện: λ 0 = h λ λ 2 mV0 Phương trình Anh Xtanh: ε = A + 2 2 mV0 Hiệu điện thế hãm: eUh = 2 Cường độ dòng quang điện bão hoà: Ibh = n.e Bài 2.1: Khi chiếu 1 bức xạ điện từ có bước sóng λ = 0,5 µm vào bề mặt catốt của 1 tế bào quang điện tạo ra dòng điện bảo hoà I bh = 0,32 (A) công suất bức xạ đập vào catốt là P = 1,5 w.Tính hiệu suất l ượng tử ( là t ỉ s ố gi ữa e thoát ra catốt và số phô tôn rọi lên nó). Biết : h = 6,625.10 -34 Js ; C = 3.108 e = 1,6.10-19 C. m/s ; Giải: 3.10 8 C Năng lượng của mỗi phô tôn: ε = h -34 -20 = 6,625.10 − 6 = 39,75.10 J λ 0,5.10 Năng lượng bức xạ đập vào catốt trong 1s. W = P.t = 1,5.1= 1,5 (J) Số phô tôn đến đập vào catốt trong 1s: 1,5 W (hạt). = 3,77.10-18 nλ = = 39,75.10 −20 ε Điện lượng đến anốt trong 1s .Q = I.t = 0,32.1=0,32 ( C). 0,32 q = 2.1018 (e) Số electron đến anốt trong 1s. ne = = 1,6.10 −19 e n 2.1018 e ≈ 0,53 = 53% Hiệu suất lượng tử: H = n = 3,77.10 8 λ Bài 2.2 : Công tối thiểu để bức 1 electron ra khỏi mặt kim loại là 1,88 eV. Dùng kl đó để làm catốt của 1 tế bào quang điện. Hãy xđ: Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận Trang 13
  14. Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng toán cơ bản Sóng ánh sáng và Lượng tử ánh sáng. a. Giới hạn quang điện của kl đã cho. b.Vận tốc cực đại của electron bắn ra khỏi mặt kl khi chiếu vào đó ánh sáng có bước sóng λ =0,489 µm . c. Số electron tách ra khỏi bề mặt kl trong 1 phút. Giả thi ết rằng t ất c ả electron tách ra đều bị hút về anốt và cường dòng quang điện đo được là I = 0,26. d. Hiệu điện thế giữa hai cực của tế bào quang điện sao cho dòng đi ện triệt tiêu. Giải: 6,625.10 −34.3.10 8 hC ≈ 6,6.10 −7 m = 0,66 µm a. Giới hạn quang điện. λ 0 = = −19 A 1,88.1,6.10 C b. Vận tốc cực đại của electron . h = A + E0đ λ 6,625.10 −34.3.10 8 C − 1,88.1,6.10 −19 = 1,0584.10 −19 J E0đ = h - A =  λ 0,489.10 −6 2.1,0584.10 −19 2 2E mV0 = 0,48.1016 m/s mà E0đ =  V0 = = − 31 9,1.10 m 2 c. Số e tách ra khỏi mặt kim loại trong 1 phút. Điện lượng qua mạch trong 1s Q = T.t = 0,26.10-3 ( C) q 0,26.10 −3 Số electron qua mạch trong 1s. n = = = 0,1625.1016 hạt −19 e 1,6.10 = n.60 = 9,5.1016 hạt N 1,584.10 −19 2 E0 mV0 = 0,66 d. Hiệu điện thế hãm. eUh = = E0đ Uh = =  1,6.10 −19 e 2 (v). Bài 2.3: Khi rọi ánh sáng có bước sóng λ = 300 nm vào catốt của 1 tế bào quang điện thì các electron quang điện bức ra có động năng c ực đ ại là 2,03 eV. a. Tính công thoát electron của kim loại làm catốt. Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận Trang 14
  15. Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng toán cơ bản Sóng ánh sáng và Lượng tử ánh sáng. b. Tính hiệu điện thế hãm nếu ánh sáng tạo thành có bước sóng λ ’ = 400 nm. Giải: a. Công thoát của electron : 6,625.10 −34.3.10 8 C C − 2,03.1,6.10 −19 = 3,377.10 −19 h = A + E0đ A=h - E0đ =  λ λ −9 300.10 2 2 C C mV0 mV0 b, Ta có: h = A + mà = eUh h = A + eUh  λ' λ' 2 2 C C 1 eUh = h - A  Uh = ( h - A ). = 1 V  λ' λ' e Bài 2.4: Công thoát của electron khỏi lim loại đồng là 4,47 ev. a. Tính giới hạn quang điện của đồng. b. Khi chiếu bức xạ điện từ có bước sóng λ = 0,14 µm vào một quả cầu bằng đồng đặt cách li các vật khác, thì quả cầu được tích điện đến đi ện thế cực đại bằng bao nhiêu. Bài giải: a, Gới hạn quang điện của đồng. 6,625.10 −34 3.10 8 hC = 0,277.10 −6 nm = 0,277 µm λ0= = 4,47.1,6.10 −19 A b, Động năng ban đầu cực đại của electron quang điện bức xạ kh ỏi quả cầu. 2 2 C C mV0 mV0 h =A+ = h -A (1)  λ λ 2 2 Áp dụng định lý về động năng: 2 2 mVt mV0 = qe ( VM – V ∞ ). với Vt = 0; qe = -e; V ∞ = 0 − 2 2 2 2 mV0 mV0 Ta có: = eVM  VM = .e ( 2) 2 2 Từ ( 1) và (2 ) ta có: Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận Trang 15
  16. Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng toán cơ bản Sóng ánh sáng và Lượng tử ánh sáng.  6,625.10 −34  1 C 1 − 4,47.1,6.10 −19  = 4,47 VM = ( h - A) =  (V) −6 −19 λ  0,.14.10  1,6.10 e 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: ε = hf = h . λ 1 Phương trình Anhxtanh: ε = A + mV02 2 1 Phương trình về hiệu điện thế hãm. ε Uh = mV02 ( Uh = U A K ) . 2 Bài 3.1: Khi chiếu bức xạ tần số f = 2,2.1015 Hz vào kim loại thì có hiện tượng quang điện và các electron bắn ra đều bị giữ lại bởi hiệu điện thế hãm U1 = 6,6 (V). Còn khi chiếu vào bức xạ f 2 = 2,538.1015 Hz vào kim loại đó thì các electron quang điện bắn ra đều bị giữ lại hiệu điện thế hãm U 2 = 8 ( V). a, Xác định hằng số plăng. b, Xác định giới hạn quang điện của kim loại này. Cho e = 1,6.10 -19 ( C); C = 3.108 m/s Giải: mV 2 01 a, Xác định hằng số Plăng: Ta có : hf1 = A + 2 mV 21 Vì electron bị giữ lại bởi hiệu điện thế hãm U1 nên: = eU1 2 Ta có: : hf1 = A + eU1. (1) Tương tự: hf2 = A + eU2 (2) lấy (1) trừ (2) ta có: h( f1 – f2) = e( U1 – U2) e(U 1 − U 2 ) 1,6.10 −19 (6,6 − 8) = 6,627.10 −34 (Js) h= = f1 − f 2 (2,2 − 2,538).1015 b, giới hạn quang điện của kim loại. Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận Trang 16
  17. Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng toán cơ bản Sóng ánh sáng và Lượng tử ánh sáng. hC mV 2 01 hC + = + eU 1 eh1 = λ0 λ0 2 6,627.10 −34.3.10 8 hC = 0,4945.10 −6 m = 0,4945 µm λ0 = = hf 1 − eU 1 6,627.10 −34.2,2.1015 − 1,6.10 −19.6,6 Dạng 5: MẪU NGUYÊN TỬ BO – NGUYÊN TỬ HIĐRO * Mẫu nguyên tử BO. ε = hfmn = Em - En Hai tiêu đề của BO: - * Hệ quả của 2 tiêu đề: 13,6 - Năng lượng của nguyên tử Hiđrô. En = − (eV) n2 Với n là các số nguyên dương. Bán kính của các quỹ đạo dừng: với r0 = 5,3.10-11 m r = n2r0 * Quang phổ vạch của nguyên tử hiđrô: - Dãy Ly man: ứng với chuyển động từ các mức L, M, N, O, P v ề m ức K : nằm trong vùng tử ngoại. - Dãy Ban me: nằm trong vùng ánh sáng nhìn th ấy: ứng với nguyên t ử chuyển từ các mức: M, N, O, P về mức L. - Dãy Pa Sen: nằm trong vùng hồng ngoại, ứng với nguyên tử chuy ển từ các mức: N,O,P về mức N. Bài 5.1: Electron tong nguyên tử hiđrô chuyển từ quỹ đạo có năng lượng Em = - 0,544 (eV) xuống quỹ đạo có năng lượng E n = -3,4 (eV ). Hãy tính bước sóng của vạch quang phổ phát ra. Đó là vạch trong dãy nào của quang phổ vạch phát xạ của nguyên tử hiđrô? Cho h = 6,625.10 -34 (Js); C = 3.108 m/s. Giải: Từ tiêu đề về sự bức xạ, ta có: 6,625.10 −34.3.10 8 hC hC = λ mn = = Em − En = 4,34996.10 −7 (m) λ mn  Em − En −19 (−0,544 + 3,4)1,6.10 Đó là vạch chùm H8 trong dãy Ban me. Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận Trang 17
  18. Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng toán cơ bản Sóng ánh sáng và Lượng tử ánh sáng. III. TRẮC NGHIỆM Câu 1: Giới hạn quang điện của Na là 500 nm. Công thoát của kẽm lớn h ơn của Na là 1,4 lần. Giới hạn quang điện của kẽm là: A. 700 nm B. 360 nm C. 720 nm D. 900 nm hc A Zn λNa hc Giải: Ta có: A Zn = ; A Na = = = 14 , ⇒ λZn λNa A Na λZn λNa 0,5 Suy ra: λZn = = = 0,36µm 14 14 , , Câu 2: Cường độ dòng quang điện bão hoà giữa catôt và anôt trong tế bào quang điện là 8µA. Cho điện tích của electron là e = 1,6.10 -19 C. Số electron đến được Anôt trong thời gian 1 giây là A. 5.1019 B. 2.1016 C. 2.1014 D. 5.1013 8.10−6 I Giải: Số electron đến được anôt trong 1s là: n = = = 5.1013 −19 e 16.10 , Câu 3: Biết rằng để triệt tiêu dòng quang điện ta phải dùng hiệu điện thế hãm 3V. Vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện bằng A. 1,03.106 m/s B. 1,03.105 m/s C. 2,03.106 m/s D. 2,03.105 m/s 1 Giải: Theo công thức eU = mv2max, suy ra 0 2 2.16.10−19.3 2eU , v0max = = = 1 03106 m/s = 1030 km/s ,. −31 m 9,1.10 Câu 4: Công thoát của electron ra khỏi bề mặt một kim loại là A = 2eV. Bước sóng giới hạn quang điện của kim loại là A. 621 nm B. 625nm C. 675nm D. 585nm Giải: Bước sóng giới hạn quang điện của kim loại là: hc 6,62510−34.3.108 . λ0 = = = 0,621.10-6 m = 0,621 µm = 621 nm. 2.16.10−19 A , Câu 5: Cho h = 6,625.10 -34 Js; bước sóng giới hạn quang điện của kim loại là λ0 = 0,6 µm. Công thoát của kim loại đó là Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận Trang 18
  19. Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng toán cơ bản Sóng ánh sáng và Lượng tử ánh sáng. A. 3,3125.10-20 J B. 3,3125.10-19 J C. 3,3125.10-18 J D. 3,3125.10-17 J .− hc 6,62510 34.3.108 Giải: Công thoát : A = = = 33,125.10-20J λ0 −6 0,6.10 Câu 6: Khi chiếu ánh sáng có bước sóng 300 nm lên tấm kim loại hi ện tượng quang điện xảy ra. Để triệt tiêu dòng quang điện ph ải đặt hiệu đi ện thế hãm 1,4 V. Bước sóng giới hạn quang điện của kim loại này là: A 753 nm B. 653 nm C. 553 nm D. 453 nm 1 Giải: Ta có: eU = mv2max, thế vào công thức Anhxtanh ta có: 0 2 6,625.10 −34.3.10 8 hc hc hc + eU ⇒ λ0 = = = λ λ0 6,625.10 −34.3.10 8 hc − eU − 1,6.10 −19.1,4 λ −6 0,3.10 19,875.10 −26 λ0 = = 4,53.10 −7 m = 453 nm. −19 4,385.10 C. Phần thứ ba : Kết luận. Với việc thực hiện nội dung “ Các dạng toán cơ bản Sóng ánh sáng và Lượng tử ánh sáng” về bản thân tôi cũng đã rõ hơn về kiến thức về ý đồ của tác giả viết sách . Về phía học viên các học viên có thêm một tài liệu gần gũi để học tập và để trao đổi với các tác giả khác. Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận Trang 19
  20. Trung tâm Giáo dục thường xuyên Gia Lai Năm học 2008 - 2009 Các dạng toán cơ bản Sóng ánh sáng và Lượng tử ánh sáng. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. . 2. . 3. . 4. . 5. MỤC LỤC Giáo viên thực hiện: Lê Văn Thuận Trang 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

EXAM.05: Bộ 300+ Đề Thi Thử THPT Quốc Gia 2022
304 tài liệu
917 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
47=>2