Giáo án Vật Lí Lớp 12 - Chương 7: Lượng từ ánh sáng

khi tạo thành các dãy quang phổ: Hiện tượng quang điện trong là hiện tượng tạo thành các electron dẫn và lỗ trống trong bán dẫn khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào. Hiện tượng phát quang là hiện tượng một số chất khi hấp thụ năng lượng dưới một dạng nào đó thì có khả năng phát ra các bức xạ điện từ trong miền ánh sáng nhìn thấy. Đặc điểm của sự phát quang: ánh sáng phát quang có bước sóng l’ dài hơn bước sóng của ánh sáng kích thích l: l’ > l. * Bài tập minh họa: Cho 1 eV = 1,6.10-19 J ; h = 6,625.10-34 Js ; c = 3.108 m/s; me = 9,1.10-31 kg. 1. Bước sóng của vạch quang phổ đầu tiên trong dãy Laiman là l0 = 122 nm, của hai vạch Ha và Hb trong dãy Banme lần lượt là l1 = 656nm và l2 = 486 nm. Hãy tính bước sóng của vạch quang phổ thứ hai trong dãy Laiman và vạch đầu tiên trong dãy Pasen. 2. Trong quang phổ vạch của nguyên tử hiđrô, vạch ứng với bước sóng dài nhất trong dãy Laiman là l1 = 0,1216 mm và vạch ứng với sự chuyển của electron từ quỹ đạo M về quỹ đạo K có bước sóng l2 = 0,1026 mm. Hãy tính bước sóng dài nhất l3 trong dãy Banme. 3. Các mức năng lượng của nguyên tử hiđrô ở trạng thái dừng được xác định bằng công thức: En = -eV với n là số nguyên; n = 1 ứng với mức cơ bản K; n = 2, 3, 4, ứng với các mức kích thích L, M, N, a) Tính ra Jun năng lượng iôn hoá của nguyên tử hiđrô. b) Tính ra mét bước sóng của vạch đỏ Ha trong dãy Banme. 4. Khi êlectron ở quỹ đạo dừng thứ n thì năng lượng của nguyên tử hiđrô được tính theo công thức En = - (eV) (n = 1, 2, 3,). Tính bước sóng của bức xạ do nguyên tử hiđrô phát ra khi êlectron trong nguyên tử hiđrô chuyển từ quỹ đạo dừng n = 3 sang quỹ đạo dừng n = 2. 5. Năng lượng của các trạng thái dừng trong nguyên tử hiđrô lần lượt là EK = -13,60 eV; EL = -3,40 eV; EM = -1,51 eV; EN = -0,85 eV; EO = -0,54 eV. Hãy tìm bước sóng của các bức xạ tử ngoại do nguyên tử hiđrô phát ra. 6. Biết bước sóng của hai vạch đầu tiên trong dãy Laiman của nguyên tử hiđrô là lL1 = 0,122 mm và lL2 = 103,3 nm. Biết mức năng lượng ở trạng thái kích thích thứ hai là -1,51 eV. Tìm bước sóng của vạch Ha trong quang phổ nhìn thấy của nguyên tử hiđrô, mức năng lượng của trạng thái cơ bản và trạng thái kích thích thứ nhất. 7. Chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,30 mm vào một chất thì thấy chất đó phát ra ánh sáng có bước sóng 0,50 mm. Cho rằng công suất của chùm sáng phát quang chỉ bằng 0,01 công suất của chùm sáng kích thích. Hãy tính tỉ số giữa số phôtôn ánh sáng phát quang và số phôtôn ánh sáng kích thích phát trong cùng một khoảng thời gian. 8. Người ta dùng một thiết bị laze để đo khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trăng. Chiếu tia laze dưới dạng xung ánh sáng về phía Mặt Trăng. Người ta đo được khoảng thời gian giữa thời điểm phát và thời điểm nhận xung phản xạ ở một máy thu đặt ở Trái Đất là 2,667 s. Thời gian kéo dài của mỗi xung là t0 = 10-7 s. a) Tính khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trăng. b) Tính công suất của chùm laze, biết năng lượng của mỗi xung ánh sáng là W0 = 10 kJ. C. MỘT SỐ CÂU TRẮC NGHIỆM LUYỆN TẬP 1. Khi nói về thuyết lượng tử ánh sáng, phát biểu nào sau đây là đúng? A. Năng lượng phôtôn càng nhỏ khi cường độ chùm ánh sáng càng nhỏ. B. Phôtôn có thể chuyển động hay đứng yên tùy thuộc vào nguồn sáng chuyển động hay đứng yên. C. Năng lượng của phôtôn càng lớn khi tần số của ánh sáng ứng với phôtôn đó càng nhỏ. D. Ánh sáng được tạo bởi các hạt gọi là phôtôn. 2. Nguyên tử hiđtô ở trạng thái cơ bản có mức năng lượng bằng -13,6 eV. Để chuyển lên trạng thái dừng có mức năng lượng -3,4 eV thì nguyên tử hiđrô phải hấp thụ một phôtôn có năng lượng A. 10,2 eV. B. -10,2 eV. C. 17 eV. D. 4 eV. 3. Một đám nguyên tử hiđrô đang ở trạng thái kích thích mà êlectron chuyển động trên quỹ đạo dừng N. Khi êlectron chuyển về các quỹ đạo dừng bên trong thì quang phổ vạch phát xạ của đám nguyên tử đó có bao nhiêu vạch? A. 3. B. 1. C. 6. D. 4. 4. Trong chân không, bức xạ đơn sắc vàng có bước sóng là 0,589 mm. Lấy h = 6,625.10-34 Js; c = 3.108 m/s và e = 1,6.10-19 C. Năng lượng của phôtôn ứng với bức xạ này có giá trị là A. 2,11 eV. B. 4,22 eV. C. 0,42 eV. D. 0,21 eV. 5. Công thoát electron của một kim loại là 7,64.10-19J. Chiếu lần lượt vào bề mặt tấm kim loại này các bức xạ có bước sóng là l1 = 0,18 mm, l2 = 0,21 mm và l3 = 0,35 mm. Lấy h = 6,625.10-34 Js, c = 3.108 m/s. Bức xạ nào gây được hiện tượng quang điện đối với kim loại đó? A. Hai bức xạ (l1 và l2). B. Không có bức xạ nào trong ba bức xạ trên. C. Cả ba bức xạ (l1, l2 và l3). D. Chỉ có bức xạ l1. 6. Pin quang điện là nguồn điện, trong đó A. hóa năng được biến đổi trực tiếp thành điện năng. B. quang năng được biến đổi trực tiếp thành điện năng. C. cơ năng được biến đổi trực tiếp thành điện năng. D. nhiệt năng được biến đổi trực tiếp thành điện năng. 7. Đối với nguyên tử hiđrô, khi êlectron chuyển từ quỹ đạo M về quỹ đạo K thì nguyên tử phát ra phôtôn có bước sóng 0,1026 µm. Lấy h = 6,625.10-34 Js, e = 1,6.10-19 C và c = 3.108 m/s. Năng lượng của phôtôn này là A. 1,21 eV. B. 11,2 eV. C. 12,1 eV. D. 121 eV. 8. Chiếu đồng thời hai bức xạ có bước sóng 0,452 µm và 0,243 µm vào catôt của một tế bào quang điện. Kim loại làm catôt có giới hạn quang điện là 0,5 µm. Lấy h = 6,625. 10-34 Js, c = 3.108 m/s và me = 9,1.10-31 kg. Vận tốc ban đầu cực đại của các êlectron quang điện bằng A. 2,29.104 m/s. B. 9,24.103 m/s. C. 9,61.105 m/s. D. 1,34.106 m/s. 9. Dùng thuyết lượng tử ánh sáng không giải thích được A. hiện tượng quang – phát quang. B. hiện tượng giao thoa ánh sáng. C. nguyên tắc hoạt động của pin quang điện. D. hiện tượng quang điện ngoài. 10.Gọi năng lượng của phôtôn ánh sáng đỏ, ánh sáng lục và ánh sáng tím lần lượt là eĐ, eL và eT thì A. eT > eL > eĐ. B. eT > eĐ > eL. C. eĐ > eL > eT. D. eL > eT > eĐ. 11. Đối với nguyên tử hiđrô, các mức năng lượng ứng với các quỹ đạo dừng K, M có giá trị lần lượt là: -13,6 eV; -1,51 eV. Cho biết h = 6,625.10-34 Js; c = 3.108 m/s và e = 1,6.10-19 C. Khi êlectron chuyển từ quỹ đạo dừng M về quỹ đạo dừng K, thì nguyên tử hiđrô có thể phát ra bức xạ có bước sóng A. 102,7 mm. B. 102,7 mm. C. 102,7 nm. D. 102,7 pm. 12. Khi chiếu vào một chất lỏng ánh sáng màu chàm thì ánh sáng huỳnh quang phát ra không thể là A. ánh sáng màu tím. B. ánh sáng màuvàng. C. ánh sáng màu đỏ. D. ánh sáng màu lục. 13. Trong quang phổ vạch của nguyên tử hiđrô, bước sóng dài nhất của vạch quang phổ trong dãy Lai-man và trong dãy Ban-me lần lượt là l1 và l2. Bước sóng dài thứ hai thuộc dãy Lai-man có giá trị là A. . B. . C. . D. . 14. Trong một thí nghiệm, hiện tượng quang điện xảy ra khi chiếu chùm sáng đơn sắc tới bề mặt tấm kim loại. Nếu giữ nguyên bước sóng ánh sáng kích thích mà tăng cường độ của chùm sáng thì A. số lectron bật ra khỏi tấm kim loại trong một giây tăng lên. B. động năng ban đầu cực đại của êlectron quang điện tăng lên. C. giới hạn quang điện của kim loại bị giảm xuống. D. vận tốc ban đầu cực đại của các êlectron quang điện tăng lên. 15. Một nguồn phát ra ánh sáng có bước sóng 662,5 nm với công suất phát sáng là 1,5.10-4 W. Lấy h = 6,625.10-34 Js; c = 3.108 m/s. Số phôtôn được nguồn phát ra trong một giây là A. 5.1014. B. 6.1014. C. 4.1014. D. 3.1014. 16. Khi êlectron ở quỹ đạo dừng thứ n thì năng lượng của nguyên tử hiđrô được tính theo công thức - (eV) (n = 1, 2, 3,). Khi êlectron trong nguyên tử hiđrô chuyển từ quỹ đạo dừng n = 3 sang quỹ đạo dừng n = 2 thì nguyên tử hiđrô phát ra phôtôn ứng với bức xạ có bước sóng bằng A. 0,4350 μm. B. 0,4861 μm. C. 0,6576 μm. D. 0,4102 μm. 17. Một chất có khả năng phát ra ánh sáng phát quang với tần số f = 6.1014 Hz. Khi dùng ánh sáng có bước sóng nào dưới đây để kích thích thì chất này không thể phát quang? A. 0,55 μm. B. 0,45 μm. C. 0,38 μm. D. 0,40 μm. 18. Theo tiên đề của Bo, khi êlectron trong nguyên tử hiđrô chuyển từ quỹ đạo L sang quỹ đạo K thì nguyên tử phát ra phôtôn có bước sóng λ21, khi êlectron chuyển từ quỹ đạo M sang quỹ đạo L thì nguyên tử phát ra phôtôn có bước sóng λ32 và khi êlectron chuyển từ quỹ đạo M sang quỹ đạo K thì nguyên tử phát ra phôtôn có bước sóng λ31. Biểu thức xác định λ31 là A. l31 = . B. l31 = l32 - l21. C. l31 = l32 + l21. D. l31 = . 19. Theo mẫu nguyên tử Bo, bán kính quỹ đạo K của êlectron trong nguyên tử hiđrô là r0. Khi êlectron chuyển từ quỹ đạo N về quỹ đạo L thì bán kính quỹ đạo giảm bớt A. 12r0. B. 4r0. C. 9r0. D. 16r0. 20. Một kim loại có công thoát êlectron là 7,2.10-19 J. Chiếu lần lượt vào kim loại này các bức xạ có bước sóng λ1 = 0,18 μm, λ2 = 0,21 μm, λ3 = 0,32 μm và λ = 0,35 μm. Những bức xạ có thể gây ra hiện tượng quang điện ở kim loại này có bước sóng là A. λ1, λ2 và λ3. B. λ1 và λ2. C. λ2, λ3 và λ4. D. λ3 và λ4. 21. Khi chiếu chùm tia tử ngoại vào một ống nghiệm đựng dung dịch fluorexêin thì thấy dung dịch này phát ra ánh sáng màu lục. Đó là hiện tượng A. phản xạ ánh sáng. B. quang - phát quang. C. hóa - phát quang. D. tán sắc ánh sáng. 22. Theo thuyết lượng tử ánh sáng, phát biểu nào dưới đây là sai? A. Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn. B. Năng lượng của các phôtôn ánh sáng là như nhau, không phụ thuộc tần số của ánh sáng. C. Trong chân không, các 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, cũng có nghỉa là chúng phát xạ hay hấp thụ phôtôn. 23. Một nguồn sáng chỉ phát ra ánh sáng đơn sắc có tần số 5.1014 Hz. Công suất bức xạ điện từ của nguồn là 10 W. Số phôtôn mà nguồn phát ra trong một giây xấp xỉ bằng A. 3,02.1019. B. 0,33.1019. C. 3,02.1020. D. 3,24.1019. 24. Nguyên tử hiđrô chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng En = -1,5 eV sang trạng thái dừng có năng lượng Em = -3,4 eV. Bước sóng của bức xạ mà nguyên tử hiđrô phát ra xấp xỉ bằng A. 0,654.10-7m. B. 0,654.10-6m. C. 0,654.10-5m. D. 0,654.10-4m. 25. Hiện tượng nào sau đây khẳng định ánh sáng có tính chất sóng? A. Hiện tượng giao thoa ánh sáng. B. Hiện tượng quang điện ngoài. C. Hiện tượng quang điện trong. D. Hiện tượng quang phát quang.