1. Trang Chủ
  2. Ôn thi ĐH-CĐ
  3. Phân loại và phương pháp giải nhanh vật lý_Chương VII: Quang học lượng tử

Phân loại và phương pháp giải nhanh vật lý_Chương VII: Quang học lượng tử

Tham khảo tài liệu 'phân loại và phương pháp giải nhanh vật lý_chương vii: quang học lượng tử', tài liệu phổ thông, ôn thi đh-cđ phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả Ph©n lo¹i vµ ph¬ng ph¸p gi¶i nhanh bµi tËp vËt lý Ch¬ng VII: Quang häc lîng tö Ch¬ng VII: Quang häc lîng tö PhÇn I: kiÕn thøc c¬ b¶n hc 1 1. C«ng thøc Anhxtanh: hf = = A + mv max = A + e U h 2 (1) λ 2 Trong ®ã: h lµ h»ng sè Pl¨ng: h=6.625.10­34 c lµ vËn tèc ¸nh s¸ng: c=3.108 m/s λ lµ bíc sãng ¸nh s¸ng( ®æi sang c

Thể loại Tài liệu miễn phí Ôn thi ĐH-CĐ

Số trang 7

Ngày tạo 8/29/2018 5:40:10 PM +00:00

Loại tệp DOC

Kích thước

Tên tệp

Tải Phân loại và phương pháp giải nhanh vật lý_Chương ... (.docx) Tải Phân loại và phương pháp giải nhanh vật lý_Chương ... (.pdf)

Xem mẫu

  1. Ph©n lo¹i vµ ph¬ng ph¸p gi¶i nhanh bµi tËp vËt lý  Ch¬ng VII: Quang häc lîng tö Ch¬ng VII: Quang häc lîng tö PhÇn I: kiÕn thøc c¬ b¶n hc 1 1. C«ng thøc Anhxtanh:  hf = = A + mv max = A + e U h 2 (1) λ 2 Trong ®ã:  h lµ h»ng sè Pl¨ng: h=6.625.10­34 c lµ vËn tèc ¸nh s¸ng: c=3.108 m/s λ lµ bíc sãng ¸nh s¸ng( ®æi sang cïng ®¬n vÞ m). hc A lµ c«ng tho¸t e ra khái bÒ mÆt vËt chÊt,  A = λo (2) m lµ khèi lîng cña mét h¹t electron, m=9,1.10­31Kg vmax lµ vËn tèc lín nhÊt cña e bay ra khái bÒ mÆt kim lo¹i  (m/s). hc 2. Giíi h¹n quang ®iÖn: λ o = (3) A 3. HiÖu ®iÖn thÕ UAK= Uh 0   ®Ó  t¨ng   tèc  cho   h¹t  electron,   khi   ®ã  ®éng  n¨ng cña h¹t electron: 1 1 Wd = mV 2 = eU AK + mv max 2 (6) 2 2 5.Khi nguyªn tö chuyÓn tõ tr¹ng th¸i cã møc n¨ng lîng Em  sang møc  n¨ng lîng En th× bøc x¹ (hoÆc hÊp thô) mét ph«t«n cã n¨ng lîng: ε =hfmn=Ecao­EthÊp (7) 6.Cêng ®é dßng quang ®iÖn b∙o hoµ:  Ibh=n× e  (A) (8) Trong ®ã: n lµ sè h¹t e bøt ra khái bÒ mÆt kim lo¹i) hc 7.C«ng suÊt cña chïm s¸ng:  P = Nε = N  (W) (9) λ Trong ®ã: N lµ sè ph«t«n ¸nh s¸ng n 8. HiÖu suÊt cña hiÖn tîng quang ®iÖn:  H = × 100% N (10)  9. Khi h¹t e bay vµo trong tõ trêng ®Òu B , nã sÏ chÞu t¸c dông cña   lùc Loren, lùc nµy ®ãng vai trß lùc híng t©m lµm cho h¹t chuyÓn ®éng   theo quü ®¹o trßn b¸n kÝnh R: v2 Fht = m = evB sin α   (11) R  eBR sin α (12) v =  m =>    R = mv (13)   eB sin α Th.S Lª V¨n Thµnh­Email: levanthanh@pv­power.vn ­§T:04.33.52.86.81­0989.345.975  Trang111 
  2. Ph©n lo¹i vµ ph¬ng ph¸p gi¶i nhanh bµi tËp vËt lý  Ch¬ng VII: Quang häc lîng tö  10. Khi h¹t e bay vµo trong ®iÖn trêng ®Òu E , nã sÏ chÞu t¸c dông  cña lùc ®iÖn trêng vµ lµm cho h¹t chuyÓn ®éng víi gia tèc a: F = ma = qE = eE (14) PhÇn II: C¸c d¹ng bµi tËp VÝ dô 1: C«ng tho¸t e cña Na b»ng A=2,48eV. ChiÕu vµo bÒ mÆt cña Na  ¸nh s¸ng cã bíc sãng λ=0,31µm. X¸c ®Þnh: 1. Giíi h¹n quang ®iÖn λ o cña Na? 2. VËn tèc cùc ®¹i cña electron khi bËt ra khái bÒ mÆt kim lo¹i? 3. HiÖu ®iÖn thÕ (Uh) ®Ó triÖt tiªu dßng quang ®iÖn? 4. TÝnh ®iÖn thÕ cùc ®¹i cã thÓ ®¹t ®îc cña kim lo¹i Na? 5. Sau khi bËt ra khái bÒ mÆt kim lo¹i, electron ®îc bay trong  ®iÖn trêng ®Òu víi UAK=25V. TÝnh ®éng n¨ng cña electron khi ®Ëp vµo  bÒ mÆt Anèt. 6.Sau  khi   bËt  ra   khái  bÒ   mÆt  kim   lo¹i,   electron  ®îc   bay  trong  ®iÖn trêng ®Òu víi UKA= 1V (UAK=­1V). TÝnh ®éng n¨ng cña electron khi  ®Ëp vµo bÒ mÆt Anèt. 7. BiÕt cêng ®é dßng quang ®iÖn bµo hoµ Ibh=16mA vµ hiÖu suÊt cña  hiÖn tîng quang ®iÖn lµ 80%. TÝnh c«ng suÊt cña chïm s¸ng? 8. Dïng mµn ch¾n t¸ch ra mét chïm hÑp c¸c electron quang ®iÖn vµ  híng chóng bay vµo vu«ng gãc víi tõ trêng ®Òu cã ®é lín c¶m øng tõ  lµ B=6,1.10­5  T. X¸c ®Þnh b¸n kÝnh cùc ®¹i cña quü ®¹o electron bay  trong tõ trêng? 9. Dïng mµn ch¾n t¸ch ra mét chïm hÑp c¸c electron quang ®iÖn vµ  híng chóng bay vµo vu«ng gãc víi tõ trêng ®Òu cã ®é lín c¶m øng tõ  lµ B=6,1.10­5T. BiÕt h¹t bay víi quü ®¹o trßn b¸n kÝnh R=0,05m. X¸c  ®Þnh vËn tèc electron khi ®ã? 10. Cho electron bay vµo ®iÖn trêng trong lßng cña tô ®iÖn ®Æt  c¸ch nhau mét kho¶ng d=2cm, hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai m¸ cña tô ®iÖn  u=12V. TÝnh gia tèc mµ lùc ®iÖn trêng ®∙ truyÒn cho electron? Bµi lµm 1. Giíi h¹n quang ®iÖn λ o: hc hc 6,625.10 −34 .3.10 8 1,9875.10 −25 A= ⇒ λo = = = = 5.10 −7 m = 0,5µm λo A 2,48.1,6.10 −19 3,968.10 −6 2. VËn tèc cùc ®¹i cña c¸c electron vmax: 2hc 2.1,9875.10 −25 hc 1 2 − 2A − 2.2,48.1,6.10 −19 = A + mv max λ 0,31.10 −6 λ 2 ⇒ v max = = = 7,32.10 5 m / s m 9,1.10 −31 3. HiÖu ®iÖn thÕ Uh mv max 9,1.10 −31.(7,32.10 5 ) 2 2 Uh = = = 1,5(V )   ⇒ U h = −1,5V 2e 2.1,6.10 −19 Th.S Lª V¨n Thµnh­Email: levanthanh@pv­power.vn ­§T:04.33.52.86.81­0989.345.975  Trang112 
  3. Ph©n lo¹i vµ ph¬ng ph¸p gi¶i nhanh bµi tËp vËt lý  Ch¬ng VII: Quang häc lîng tö 4. TÝnh ®iÖn thÕ cùc ®¹i cã thÓ ®¹t ®îc cña kim lo¹i Na? Kim lo¹i bÞ mÊt e, sau mét thêi gian Katèt sÏ ®¹t tíi ®iÖn thÕ Vmax,  khi ®ã sÏ h×nh thµnh ra ®iÖn trêng c¶n trë chuyÓn ®éng cña electron.  Khi   V max = U h   th×   electron   kh«ng   thÓ   bay   ra   khái   bÒ   mÆt   kim   lo¹i.  ⇒ V max = U h = 1,5V 5. UAK>0, electron ®îc t¨ng tèc khi bay ®Õn Anèt theo c«ng thøc: 1 1 1 W d = mV 2 = eU AK + mv max = 1,6.10 −19 .25 + .9,1.10 −31.(7,32.10 5 ) 2 = 42,44.10 −19 ( J ) 2 2 2 2 6. UAK  R max = = = 0,06825(m) R eB sin α 1,6.10 −19 .6,1.10 −5 eBR sin α 1,6.10 −19 .6,1.10 −5.0,05.Sin(π / 2) 9. Tõ (1) ta cã:  v = = − 31 = 5,36.10 −5 (m / s) m 9,1.10 10. Lùc ®iÖn trêng t¸c dông lªn h¹t electron: U 12 q 1,6.10 −19 . F = qE = ma qE 2.10 − 2 = 1,05.1014 (m / s 2 ) ⇒a= = d = m m 9,1.10 −31 VÝ dô 2:  P O N M 3 2 1 D ∙y  en Pas L λ λ λ λ η γ β α 4 3 2 1 tm chµm l Ý am ®á D ∙y  Banm e K 5 4 3 2 1 D ∙y Lai an   m Th.S Lª V¨n Thµnh­Email: levanthanh@pv­power.vn ­§T:04.33.52.86.81­0989.345.975  Trang113 
  4. Ph©n lo¹i vµ ph¬ng ph¸p gi¶i nhanh bµi tËp vËt lý  Ch¬ng VII: Quang häc lîng tö 1.Cho biÕt bíc sãng cña hai  v¹ch ®Çu tiªn cña d∙y Laiman  lµ  λ 1  vµ  λ 2.   T×m   bíc   sãng  ®Çu tiªn λ ML cña d∙y Banme. 2.   Cho   biÕt   bíc   sãng   cuèi  cïng cña d∙y Pasen lµ λ 1 bíc  sãng thø 2 cña d∙y Laiman lµ  λ 2.   T×m   bíc   sãng   cuèi   cïng  λ PK cña d∙y Laiman. Bµi lµm 1. Ta cã:  hc hc hc hc  λ = E L − E K (1) − λ 2 λ1 = EM − EL = λ ML  1 λ1 .λ2    ⇒ (2) − (1) ⇔ ⇒ λML = λ1 − λ2 hc  = E − E (2) 1 1 1 − =  λ2  M K λ 2 λ1 λ ML 2. Ta cã:  hc hc hc hc  λ = E P − E M (1) λ + λ1 = EP − EK = λ PK  1 λ .λ    ⇒ (2) + (1) ⇔ 2 ⇒ λPK = 1 2 λ1 + λ2  hc = E − E (2) 1 + 1 = 1  λ2  M K λ 2 λ1 λ PK VÝ dô 3: Trong quang phæ  hi®r«, bíc sãng dµi nhÊt cña d∙y Laiman lµ  λ 1=0,1216µm, buíc sãng ng¾n nhÊt cña d∙y Banme lµ λ 1=0,3650 µm. N¨ng  lîng  cÇn thiÕt  ®Ó ion hãa nguyªn tö hi®r« lµ: A. 2,18 .10 – 19 J   B. 13,6. 10 ­19J                 C. 6,625. 10  ­34 J             D. 2,8.10 ­20  J  Bµi lµm Tõ hai bíc sãng ®∙ cho, ta t×m ®îc bíc sãng ph¸t ra khi e chuyÓn tõ  quü ®¹o P vÒ K lµ:  λ1 .λ 2 0,1216.0,3650 ⇒λ = = = 0,0912µm λ1 + λ 2 0,1216 + 0,3650 N¨ng lîng cÇn thiÕt ®Ó ion hãa nguyªn tö Hi®r« ®óng b»ng n¨ng lîng  cÇn thiÕt ®Ó ®a electron tõ quü ®¹o K chuyÓn ra quü ®¹o P. VËy ta  cã: hc hc 6,625.10 −34.3.10 8 E= = = = 21,79.10 −19 J λ PK λ 0,0912.10 −6 VÝ dô 4: C¸c møc n¨ng lîng cña nguyªn tö H ë tr¹ng th¸i dõng ®îc x¸c  13,6 ®Þnh b»ng c«ng thøc   E n = − eV, víi n lµ sè nguyªn n= 1,2,3,4 ...  n2 Th.S Lª V¨n Thµnh­Email: levanthanh@pv­power.vn ­§T:04.33.52.86.81­0989.345.975  Trang114 
  5. Ph©n lo¹i vµ ph¬ng ph¸p gi¶i nhanh bµi tËp vËt lý  Ch¬ng VII: Quang häc lîng tö øng víi c¸c møc K,L,M,N. TÝnh tÇn sè cña bøc x¹ cã bíc sãng dµi nhÊt  ë d∙y Banme: A.  0,456.1015  Hz  B. 0,613.1015  Hz   C.   0,463.1015    Hz  D.   0, 919.1015  Hz  Bµi lµm Bíc sãng dµi nhÊt trong d∙y Banme khi electron chuyÓn tõ quü ®¹o M  (n=3) vÒ quü ®¹o L (n=2). VËy ta cã: 13,6 13,6 E ML = E M − E L = (− 2 ) − (− 2 ) = 1,89eV = hf ML 3 2 1,89eV 1,89.1,6.10 −19 ⇒ f ML = = − 34 = 0,456.1015 ( Hz ) h 6,625.10 VÝ   dô   5:  ChiÕu   vµo   kim   lo¹i   ¸nh   s¸ng   cã   bíc   sãng  λ 1=0,36µm   th×  electron bËt ra khái bÒ mÆt kim lo¹i víi vËn tèc v 1.  ChiÕu vµo kim  lo¹i ¸nh s¸ng cã bíc sãng  λ 2=0,2µm th× electron bËt ra khái bÒ mÆt  kim lo¹i víi vËn tèc v2. BiÕt tØ sè gi÷a hai vËn tèc b»ng 2. T×m giíi  h¹n quang ®iÖn cña kim lo¹i: A. λo=0,391µm B. λo=0,491µm C. λo=0,591µm D.  λo=0,691µm Bµi lµm NhËn xÐt: Do λ 1>λ 2 nªn v2>v1. VËy v2=2v1. Ta c∙:  hc 1 2  hc 1 2  hc 1 2  λ = A + 2 mv1  λ = A + 2 mv1 4 λ = 4 A + 4. 2 mv1 (1)  1  1     ⇔ ⇔ 1   LÊy  hc = A + 1 mv 2  hc = A + 1 m(2v ) 2  hc = A + 4 1 mv 2 (2)  λ2  2 2  λ2  2 1  λ2  2 1 hc hc 4 1 hc 4λ − λ1 3 3λ1λ2 (1) − (2) ⇔ 4 − = 3A ⇔ hc ( − )=3 ⇒ 2 = ⇒ λo = λ1 λ 2 λ1 λ 2 λo λ1λ2 λo 4λ 2 − λ1 3.0,36.0,2 Thay sè, ta ®îc:   λo = = 0,49 µm 4.0,2 − 0,36 VÝ dô 6:  Cho biÕt hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a Anèt vµ Catèt lµ UAK=25KV. Bá  qua ®éng n¨ng ban ®Çu cña c¸c h¹t electron khi bøt ra khái Catèt.  ­ T×m bíc sãng nhá nhÊt λ min cña tia R¬nGhen. ­ T×m tÇn sè lín nhÊt cã thÓ ph¸t ra cña tia R¬nGhen. Bµi lµm: Electron cã ®éng n¨ng ban ®Çu  Wdo , ®îc t¨ng tèc trong ®iÖn trêng cña  UAK, nã nhËn ®îc thªm n¨ng lîng ®óng b»ng eUAK. Khi e bay ®Õn ®Ëp vµo  ®èi ©m cùc, mét phÇn n¨ng lîng Q lµm nãng ®èi ©m cùc, phÇn cßn l¹i  sÏ   chuyÓn   thµnh   n¨ng   lîng   ph¸t   ra   cña   tia   R¬nGhen.   VËy   ta   cã:  hc Wdo + eU AK = Q + . λ Th.S Lª V¨n Thµnh­Email: levanthanh@pv­power.vn ­§T:04.33.52.86.81­0989.345.975  Trang115 
  6. Ph©n lo¹i vµ ph¬ng ph¸p gi¶i nhanh bµi tËp vËt lý  Ch¬ng VII: Quang häc lîng tö ­ NÕu bá qua ®éng n¨ng ban ®Çu th×   Wdo = 0   vµ  λ min  khi nhiÖt lîng lµm  hc hc nãng ®èi Catèt Q=0 nªn:  eU AK = ⇒ λ min = (1) λ min eU AK c eU AK ­ TÇn sè lín nhÊt cña tia R¬nGhen:  f max = = (2) λmin h    ¸p dông sè, ta ®      îc: hc 6,625.10 −34.3.10 8 λ min = = −19 3 = 0,0495.10 −9 m = 0,0495nm eU AK 1,6.10 .25.10 eU AK 1,6.10 −19.25.10 3 f max = = −35 = 60,36.1017 ( Hz ) .HoÆc  h 6,625.10 c 3.10 8 f max = = = 60,36.1017 ) Hz ) λmin 0,0495.10 −9 VÝ dô 7: Mét tÕ bµo quang ®iÖn cã an«t vµ catèt ®Òu lµ nh÷ng b¶n kim  lo¹i ph¼ng, ®Æt song song, ®èi diÖn vµ c¸ch nhau mét kho¶ng d. §Æt  vµo anèt vµ catèt mét hiÖu ®iÖn thÕ U1 (U1 > 0), sau ®ã chiÕu vµo mét  ®iÓm trªn catèt mét tia s¸ng cã bíc sãng  λ  . T×m b¸n kÝnh lín nhÊt  cña vïng trªn bÒ mÆt anèt cã electron ®Ëp vµo. BiÕt hiÖu ®iÖn thÕ  h∙m cña kim lo¹i lµm catèt øng víi bøc x¹ trªn cã ®é lín lµ U2. U1 U2 U1 U2 A.  R = 2d . B.  R = 2d . C.  R = 2d . D.  R = 2d . U2 U1 U2 U1 Bµi lµm Sau khi bøt ra khái Catèt, electron bay theo mäi ph¬ng, e; electron  sÏ ®Õn anèt víi b¸n kÝnh lín nhÊt khi míi tho¸t ra khái Catèt nã cã  ph¬ng song song víi bÒ mÆt Catèt. Khi Êy electron nµy sÏ tham gia  ®ång thêi hai chuyÓn ®éng: ­ ChuyÓn ®éng theo ph¬ng song song víi bÒ  _ mÆt   catèt   (ph¬ng   Ox)   víi   vËn   tèc   ban   ®Çu  E + vo. Ph¬ng tr×nh chuyÓn ®éng cã d¹ng: _ + x=v t (1) ox ­ ChuyÓn ®éng ngîc chiÒu cêng ®é ®iÖn trêng  _ x +Rmax (theo ph¬ng Oy) gia tèc  a  cã ®é lín: _ O + U 1 _ y + F qE e d eU     a= m = m = m = md 1 _ +Rmax _ e e e e (2)  Ph¬ng   tr×nh   chuyÓn   ®éng   theo   ph¬ng   Oy   cã  _ E + d¹ng:  + 1 2 1 1 y = v oy t + at = 0 + at 2 = at 2 (3) 2 2 2 Khi x=Rmax th× y=d,  ta cã:  Th.S Lª V¨n Thµnh­Email: levanthanh@pv­power.vn ­§T:04.33.52.86.81­0989.345.975  Trang116 
  7. Ph©n lo¹i vµ ph¬ng ph¸p gi¶i nhanh bµi tËp vËt lý  Ch¬ng VII: Quang häc lîng tö 1 2 2d . Thay vµo (1) ta ®îc: y= at = d ⇒t = 2 a 2d x = Rmax = v ox t = v ox (4) a 1 2eU 2 Trong ®ã: VËn tèc vox:  me v ox = e U h = eU 2 ⇒ vox = 2 2 me (5).  Thay (2) vµ (5) vµo (4) ta ®îc: 2d 2eU 2 2d U2 x = Rmax = vox = . = 2d U2 a me eU 1 U 1 .   KÕt luËn:  Rmax = 2d U1 me d (6)   VÝ dô 8   Khi chiÕu bøc x¹ cã bíc sãng  λ 1  = 0,48µm vµo catot cña tÕ   : bµo quang ®iÖn, ®Ó dßng quang ®iÖn triÖt tiªu cÇn ®Æt vµo hiÖu ®iÖn  thÕ h∙m cã ®é lín Uh. Khi chiÕu vµo bøc x¹ cã bíc sãng λ 2 th× ®Ó dßng  quang ®iÖn triÖt tiªu cÇn ®Æt vµo hiÖu ®iÖn thÕ h∙m cã ®é lín lín  h¬n ®é lín cña Uh lµ 0,25V .Bíc sãng λ 2 b»ng:   A. 0,54µm B. 0,44µm C. 0,36 µm D.  0,32µm  Bµi lµm hc Khi chiÕu b»ng ¸nh s¸ng cã bíc sãng λ 1 ta cã: = A + eU h λ1 (1) Khi   chiÕu   b»ng   ¸nh   s¸ng   cã   bíc   sãng  λ 2  ta   cã: hc = A + e U h − 0,25 = A + e U h + e.0,25 (2). λ2 LÊy (2)­(1), ta ®îc: −1 hc hc hc hc 1 0,25e 1  0,25e 1  − = 0,25e ⇒ = 0,25e + ⇒ = + ⇒ λ2 =  λ 2 λ1 λ2 λ1 λ2 hc λ1  hc + λ    1  Thay sè vµo ta ®îc:  λ = 0,44 µm . Th.S Lª V¨n Thµnh­Email: levanthanh@pv­power.vn ­§T:04.33.52.86.81­0989.345.975  Trang117 
nguon tai.lieu . vn
Trung học phổ thông Ôn thi ĐH-CĐ Đề thi - Kiểm tra Sáng kiến kinh nghiệm Tiểu học Mầm non - Mẫu giáo Giáo án điện tử Trung học cơ sở Bài giảng điện tử Bài văn mẫu Vật lý Bài tập SGK Khoa học xã hội Tiếng Anh phổ thông