Lựa chọn hệ thống bài tập Vật lý Lượng tử ánh sáng lớp 12 Nâng cao: Luận văn tốt nghiệp hướng dẫn giải và giải bài tập

BBOOÄÄ GGIIAAÙÙOO DDUUÏÏCC VVAAØØ ÑÑAAØØOO TTAAÏÏOO

TTRRÖÖÔÔØØNNGG ÑÑAAÏÏII HHOOÏÏCC SSÖÖ PPHHAAÏÏMM TTHHAAØØNNHH PPHHOOÁÁ HHOOÀÀ CCHHÍÍ MMIINNHH

KKHHOOAA VVAAÄÄTT LLYYÙÙ

UTaùc giaû luaän vaên:

Traàn Haø Thanh Mai

UÑeà taøi:

LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP ÑAÏI HOÏC

Thaønh phoá Hoà Chí Minh - 2011

MỤC LỤC

0TCHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU0T ............................................................................................. 7

0T1.1- LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI0T ............................................................................................ 7

0T1.2- MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU0T ..................................................................................... 7

0T1.3- NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU0T ..................................................................................... 8

0T1.4- PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU0T ............................................................................ 8

0TCHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ PHỔ THÔNG0T ............................................................................................................ 9

0T2.1- MỤC ĐÍCH CỦA BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ0T ................................... 9

0T2.2- CÁCH SỬ DỤNG BÀI TẬP VẬT LÝ0T ................................................................... 10

0T2.3- PHÂN LOẠI BÀI TẬP VẬT LÝ (Sơ đồ 1)0T ............................................................ 10

0T2.3.1- Theo nội dung0T ...................................................................................................... 10

0T2.3.2- Theo phương thức0T ................................................................................................ 11

0T2.3.3- Theo yêu cầu nghiên cứu trong bài tập0T ................................................................. 11

0T2.3.4- Theo yêu cầu luyện tập kỹ năng, phát triển tư duy0T ................................................ 12

0T2.3.5- Theo hình thức làm bài0T......................................................................................... 12

0T2.4- HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ0T ........................................... 14

0T2.4.1- Các cách hướng dẫn0T ............................................................................................. 14

0T2.4.2- Hoạt động giải bài tập vật lý0T................................................................................. 16

0T2.4.3- Các bước chung của việc giải một bài tập vật lý0T ................................................... 17

0T2.5- LỰA CHỌN VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ0T ................. 20

0T2.5.1- Lựa chọn bài tập0T................................................................................................... 20

0T2.5.2- Sử dụng hệ thống bài tập0T ...................................................................................... 20

0T2.5.3- Nhiệm vụ, yêu cầu đối với người giáo viên trong giảng dạy bài tập0T...................... 21

0TCHƯƠNG 3: VẬN DỤNG0T ...................................................................................... 23

0T3.1. TÓM TẮT LÝ THUYẾT0T ........................................................................................ 23

0T3.1.1- Mục tiêu0T ............................................................................................................... 23

0T3.1.2- Cấu trúc chương trình0T .......................................................................................... 23

0T3.1.3- Tóm tắt lý thuyết0T .................................................................................................. 23

0T3.2- HỆ THỐNG BÀI TẬP0T ............................................................................................ 29

0T3.2.1- Bài tập định tính0T ................................................................................................... 29

0T3.2.2- Bài tập định lượng0T ................................................................................................ 29

0T3.2.3- Bài tập thí nghiệm0T ................................................................................................ 33

0T3.2.4- Bài tập trắc nghiệm0T .............................................................................................. 33

0T3.3- HƯỚNG DẪN VÀ GIẢI0T ......................................................................................... 34

0T3.3.1- Bài tập định tính0T ................................................................................................... 34

0T3.3.2- Bài tập định lượng0T ................................................................................................ 38

0T3.2.3- Bài tập thí nghiệm0T ................................................................................................ 90

0T3.2.4- Bài tập trắc nghiệm0T .............................................................................................. 93

0T4.4- BÀI TẬP THAM KHẢO0T ........................................................................................ 95

0T4.4.1- Bài tập định tính0T ................................................................................................... 95

0T4.4.3- Bài tập thí nghiệm0T .............................................................................................. 100

0T4.4.4- Bài tập trắc nghiệm0T ............................................................................................ 101

0TKẾT LUẬN0T ............................................................................................................ 107

0TTÀI LIỆU THAM KHẢO0T .................................................................................... 108

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1- LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Quá trình dạy học là quá trình hoạt động của cả giáo viên và học sinh. Ta không thể coi

quá trình dạy học của giáo viên chỉ là sự trình diễn kiến thức, chỉ cần diễn đạt được chính

xác và đầy đủ những nội dung cần truyền đạt mà quan trọng là phải giúp học sinh hình

thành, rèn luyện và phát triển năng lực tự giải quyết vấn đề.

Rèn luyện năng lực tư duy và truyền thụ kiến thức là hai nhiệm vụ quan trọng của việc

dạy học ở trường phổ thông nói chung và môn vật lý nói riêng. Bên cạnh nội dung tri thức

cần truyền thụ đã được xác định trong chuẩn kiến thức, sách giáo khoa thì việc rèn luyện

năng lực tư duy cho học sinh là nhờ vào phương pháp dạy của giáo viên: cách đặt vấn đề,

chuyển mục, giải bài tập,...Để việc dạy và học đạt kết quả tốt thì giáo viên cần biết cách phát

huy tính tích cực của học sinh, biết lựa chọn phương thức tổ chức hoạt động, cách tác động

và điều kiện tác động phù hợp.

Bài tập vật lý là một công cụ hữu hiệu trong quá trình dạy học. Sử dụng bài tập hợp lý

sẽ có tác dụng củng cố, khắc sâu, mở rộng kiến thức; rèn luyện khả năng vận dụng sáng tạo,

phát triển tư duy của học sinh. Để đạt được những mục tiêu này thì giáo viên phải xây dựng

được một hệ thống bài tập đảm bảo yêu cầu từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp, dưới

nhiều hình thức, nhiều phương thức, nhiều nội dung khác nhau, đồng thời phải có những

phương pháp hướng dẫn hoạt động giải bài tập phù hợp với trình độ của học sinh.

Chính vì những lý do này mà em xin chọn đề tài: “Lựa chọn hệ thống bài tập, hướng

dẫn giải và giải bài tập vật lý – chương Lượng Tử Ánh Sáng (chương trình lớp 12 nâng

cao)” cho luận văn tốt nghiệp của mình.

1.2- MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

Tóm tắt kiến thức và xác định hệ thống bài tập của chương Lượng tử ánh sáng (chương

trình lớp 12 nâng cao).

Đưa ra được tiến trình hướng dẫn hoạt động giải bài tập nhằm giúp đỡ học sinh nắm

vững và vận dụng tốt kiến thức.

1.3- NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu lý luận dạy học về bài tập vật lý.

Nghiên cứu chương trình vật lý trung học phổ thông, chuẩn kiến thức, kĩ năng, sách

giáo khoa để xác định nội dung kiến thức học sinh cần nắm vững và các kĩ năng giải bài tập

cơ bản mà học sinh cần được rèn luyện.

Soạn thảo hệ thống bài tập chương Lượng tử ánh sáng, phân tích vị trí, tác dụng của

từng bài tập và trình tự hướng dẫn học sinh giải bài tập.

Nghiên cứu sách bài tập và các tài liệu tham khảo khác.

1.4- PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.4.1- Lý luận

Nghiên cứu sách về lý luận dạy học, phương pháp giảng dạy vật lý ở trường trung học

phổ thông.

1.4.2- Lý thuyết

Nghiên cứu sách giáo khoa, sách giáo viên, chuẩn kiến thức- kĩ năng, chương trình vật

lý trung học phổ thông hiện hành. Nghiên cứu sách bài tập và các tài liệu tham khảo,...

1.4.3- Vận dụng

Trao đổi với giáo viên hướng dẫn, các giáo viên đang giảng dạy ở trường Trung học

phổ thông An Phước về hệ thống bài tập, những sai lầm học sinh hay mắc phải và kinh

nghiệm giảng dạy của chương Lượng tử ánh sáng, tiếp thu những ý kiến xác đáng để luận

văn được tốt hơn.

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP

VẬT LÝ PHỔ THÔNG

2.1- MỤC ĐÍCH CỦA BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ

Trong thực tế dạy học, bài tập vật lý là một vấn đề được đặt ra, đòi hỏi phải giải quyết

bằng những suy lí logic, những phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở những định luật,

những phương pháp vật lý. Trong quá trình dạy học vật lý, bài tập có phần quan trọng đặc

biệt. Chúng được sử dụng theo những mục đích khác nhau.

- Bài tập vật lý có thể được sử dụng như một phương tiện nghiên cứu tài liệu mới khi

trang bị kiến thức mới cho học sinh, nhằm đảm bảo cho học sinh lĩnh hội được kiến thức

mới một cách sâu sắc, vững chắc.

- Bài tập vật lý là một phương tiện rèn luyện cho học sinh khả năng tự vận dụng kiến

thức, liên hệ lý thuyết với thực tế, học tập với đời sống, giải quyết các vấn đề đặt ra trong

đời sống hằng ngày.

- Bài tập vật lý là một phương tiện có tầm quan trọng đặc biệt trong việc rèn luyện tư

duy, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu cho học sinh. Bởi vì giải bài tập là một hình thức

làm việc tự lực căn bản của học sinh. Trong khi giải bài tập, học sinh phải phân tích điều

kiện đề bài, tự xây dựng những lập luận, thực hiện việc tính toán, khi cần thiết phải làm thí

nghiệm, thực hiện các phép đo, xác định sự phụ thuộc hàm số giữa các đại lượng, kiểm tra

các kết luận của mình. Trong những điều kiện đó, tư duy logic, tư duy sáng tạo của học sinh

được phát triển, năng lực làm việc độc lập của học sinh được nâng cao.

- Bài tập là một phương tiện ôn tập, củng cố kiến thức đã học một cách sinh động và có

hiệu quả. Khi giải các bài toán đòi hỏi học sinh phải nhớ các định luật, công thức, kiến thức

đã học, có khi đòi hỏi vận dụng một cách tổng hợp các kiến thức đã học trong cả một

chương, một phần. Do đó, học sinh sẽ hiểu rõ hơn và ghi nhớ vững chắc các kiểm tra đã học.

- Thông qua việc giải bài tập có thể rèn luyện cho học sinh những đức tính tốt như tinh

thần tự lập, tính cẩn thận, kiên trì, tinh thần vượt khó.

- Bài tập là phương tiện để kiểm tra, đánh giá kiến thức, kĩ năng của học sinh một cách

chính xác.

2.2- CÁCH SỬ DỤNG BÀI TẬP VẬT LÝ

- Dẫn dắt vào bài, đặt vấn đề đầu bài học mới.

- Luyện tập kĩ năng.

- Ôn tập, củng cố kiến thức.

- Rèn luyện khả năng vận dụng kiến thức vào thực tế.

- Kiểm tra, đánh giá mức độ nắm vững kiến thức.

2.3- PHÂN LOẠI BÀI TẬP VẬT LÝ (Sơ đồ 1)

Người ta phân loại bài tập theo nhiều đặc điểm: theo nội dung, theo phương thức cho

điều kiện và phương thức giải, theo yêu cầu định tính hay định lượng của việc vấn đề cần

nghiên cứu, theo yêu cầu luyện tập kỹ năng hay phát triển tư duy sáng tạo của học sinh trong

quá trình học.

2.3.1- Theo nội dung

2.3.1.1- Theo các đề tài của tài liệu vật lý của chúng

Người ta phân biệt các bài tập về: cơ học, điện học, quang học,… Sự phân chia như

vậy cũng chỉ có tính chất quy ước. Bởi vì kiến thức sử dụng trong giả thiết của một bài tập

thường không phải chỉ lấy từ một chương mà có thể lấy từ nhiều chương, nhiều phần khác

nhau cũa giáo trình vật lý.

2.3.1.2- Bài tập có nội dung trừu tượng và nội dung cụ thể

- Nét đặc trưng của những bài tập trừu tượng là trong điều kiện của bài tập bản chất vật

lý được nêu bật lên, những chi tiết không bản chất đã được bỏ bớt. Những bài tập này giúp

cho học sinh dễ dàng nhận ra cần sử dụng công thức, định luật hay kiến thức vật lý gì để

giải. Do đó những bài học trừu tượng đơn giản thường được dùng để học sinh tập dượt

những kiến thức vừa học.

- Những bài tập có nội dung cụ thể có tác dụng tập cho học sinh phân tích các hiện

tượng thực tế, cụ thể để làm rõ bản chất vật lý và do đó có thể vận dụng các kiến thức cần

thiết để giải.

2.3.1.3- Bài tập kĩ thuật tổng hợp

Các bài tập mà nội dung chứa đựng những tài liệu về kĩ thuật, về sản xuất nông công

nghiệp, về giao thông liên lạc được gọi là những bài tập có kĩ thuật tổng hợp.

2.3.1.4- Bài tập có nội dung lịch sử vật lý

Đó là những bài tập chứa đựng những kiến thức có đặc điểm lịch sử: những dữ kiện về

các thí nghiệm vật lý cổ điển, về những phát minh, sáng chế hay những câu chuyện có tính

chất lịch sử.

2.3.1.5- Bài tập vui

Là những bài tập sử dụng các dữ kiện, hiện tượng kì lạ, vui. Việc giải các bài tập này sẽ

làm cho tiết học sinh động, nâng cao được hứng thú học tập của học sinh.

2.3.2- Theo phương thức

2.3.2.1- Bài tập bằng lời

Khi giải chỉ dùng lời để lập luận, giải thích rồi đi tới kết luận hay câu trả lời.

2.3.2.2- Bài tập tính toán

Khi giải phải thực hiện những phép tính với những chữ hoặc số và sử dụng những công

thức, phương trình trình biểu thị mối quan hệ giữa các đại lượng vật lý.

2.3.2.3- Bài tập thí nghiệm

Khi giải phải sử dụng thí nghiệm để đi tới mục đích nào đó. Có thể sử dụng những bài

toán thí nghiệm có đặc điểm nghiên cứu thực nghiệm về một sự phụ thuộc nào đó. Trong

các bài tập dạng này, thí nghiệm thường được sử dụng như một trong những phương tiện

quan trọng nhằm thu nhập các số liệu cần thiết để kiểm tra, đánh giá sự phù hợp của những

kết quả lý thuyết với những kết quả thực nghiệm.

2.3.2.4- Bài tập đồ thị

Là những bài tập mà đồ thị được sử dụng vào một mục đích nào đó. Đòi hỏi học sinh

phải hiểu ý nghĩa của đồ thị và kết hợp vận dụng các kiến thức liên quan.

 Sự phân chia thành các dạng bài tập bằng lời, tính toán, thí nghiệm, đồ thị như trên

là có tính chất quy ước. Vì thông thường ta không chỉ sử dụng riêng một phương thức nào.

Chẳng hạn khi làm bài tập thí nghiệm cần phải lập luận bằng lời cũng như trong nhiều

trường hợp khác khi làm bài tập tính toán cần phải vẽ đồ thị.

2.3.3- Theo yêu cầu nghiên cứu trong bài tập

2.3.3.1- Bài tập định tính (Bài tập câu hỏi, Bài tập logic)

Đòi hỏi xác lập mối quan hệ phụ thuộc về bản chất giữa các đại lượng vật lý. Giúp học

sinh nắm vững bản chất của vấn đề. Nó có tác dụng rèn luyện tư duy logic và tập cho học

sinh biết phân tích bản chất vật lý của hiện tượng.

2.3.3.2- Bài tập định lượng

Đòi hỏi xác định mối liên hệ phụ thuộc về lượng giữa các đại lượng phải tìm và nhận

được trả lời dưới dạng công thức hay một con số. Có thể chia bài tập định lượng ra làm hai

dạng:

- Bài tập tập dượt (Bài tập cơ bản): Có tác dụng củng cố kiến thức cơ bản vừa học, làm

cho học sinh hiểu rõ ý nghĩa của các định luật, công thức và các thói quen cần thiết để giải

các bài tập phức tạp hơn.

- Bài tập tính toán tổng hợp: Là bài tập mà khi giải cần vận dụng nhiều khái niệm, định

luật, công thức. Tác dụng của loại bài tập này là giúp học sinh mở rộng kiến thức, thấy được

mối liên hệ của các kiến thức vật lý trong chương trình.

 Thường cho học sinh giải các bài tập định tính trước rồi sau đó mới đến các bài tập

định lượng phức tạp. Thực tế ở các trường trung học phổ thông hiện nay rất ít sử dụng các

bài tập định tính, sách giáo khoa chủ yếu chỉ có các câu hỏi yêu cầu tái hiện lại kiến thức.

2.3.4- Theo yêu cầu luyện tập kỹ năng, phát triển tư duy

2.3.4.1- Bài tập luyện tập

Dùng để rèn luyện cho học sinh áp dụng những kiến thức xác định để giải từng loại bài

tập theo một mẫu xác định. Ở đây không đòi hỏi tư duy sáng tạo của học sinh mà chủ yếu là

luyện tập để nắm vững cách giải đối với một loại bài xác định đã được chỉ dẫn.

2.3.4.2- Bài tập sáng tạo

- Bài tập nghiên cứu: Yêu cầu học sinh phải giải thích hiện tượng chưa biết trên cơ sở

mô hình trừu tượng thích hợp rút ra từ lý thuyết vật lý.

- Bài tập thiết kế: Đòi hỏi thu được hiệu quả thực tế phù hợp với mô hình trừu tượng

(định luật, công thức, đồ thị,…) đã cho.

 Sự khác nhau giữa bài tập sáng tạo và luyện tập là điều kiện cho trong bài tập sáng

tạo che giấu cách giải, còn điều kiện cho trong bài tập luyện tập đã mang tính chất nhắc bảo

cách giải.

2.3.5- Theo hình thức làm bài

2.3.5.1- Bài tập tự luận

Yêu cầu học sinh phải giải thích, trình bày cách giải theo trình tự cụ thể.

2.3.5.2- Bài tập trắc nghiệm khách quan

Bài tập cho câu hỏi và nhiều đáp án, các đáp án có thể đúng, gần đúng hoặc sai hoàn

toàn. Nhiệm vụ của học sinh là tìm ra đáp án đúng nhất. Bài tập loại này được chia ra làm

nhiều loại:

- Trắc nghiệm Đúng – Sai: Câu hỏi dưới dạng phát biểu, câu trả lời là một trong hai lựa

chọn đúng hoặc sai.

- Trắc nghiệm nhiều lựa chọn: Câu hỏi có thể là định tính hay định lượng, có 4 hoặc 5

đáp án.

- Trắc nghiệm điền khuyết: Yêu cầu học sinh điền từ, ngữ đúng để hoàn thiện nội dung

bị bỏ trống.

- Trắc nghiệm ghép: Nội dung được chia làm hai phần, yêu cầu học sinh ghép lại cho

phù hợp.

Hình 2.1- Sơ đồ Phân loại các dạng bài tập

2.4- HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ

2.4.1- Các cách hướng dẫn

2.4.1.1- Hướng dẫn theo mẫu (angorit)

Định nghĩa: Sự hướng dẫn hành động theo một mẫu đã có thường được gọi là hướng

dẫn angorit. Ở đây thuật ngữ angorit được dùng với ý là một quy tắc hành động hay chương

trình hành động được xác định một cách rõ ràng, chính xác và chặt chẽ, trong đó chỉ rõ cần

thực hiện những hành động nào (hành động sơ cấp) và theo trình tự nào để đi đến kết quả.

Yêu cầu đối với học sinh: Những hành động sơ cấp phải được học sinh hiểu một cách

đơn giá và nắm vững. Học sinh không phải tự mình tìm tòi xác định các hành động mà chỉ

cần chấp hành các hành động được giáo viên chỉ ra.

Yêu cầu đối với giáo viên: Phải phân tích một cách khoa học việc giải bài toán để xác

định được một trình tự chính xác, chặt chẽ các hành động cần thực hiện và phải đảm bảo đó

là những hành động sơ cấp đối với học sinh.

Áp dụng: Khi cần dạy cho học sinh phương pháp giải một bài toán điển hình nào đó,

hay để luyện tập kĩ năng giải những loại toán xác định.

Ưu điểm: Đảm bảo cho học sinh giải được những bài toán được giao một cách chắc

chắn và rèn luyện kĩ năng giải toán hiệu quả hơn.

Hạn chế: Học sinh chỉ phải chấp hành những hành động đã được chỉ dẫn sẵn theo một

mẫu có sẵn, nên ít có tác dụng rèn luyện khả năng tìm tòi, sáng tạo và hạn chế sự phát triển

tư duy.

Cách truyền đạt:

- UCách 1U: Áp dụng cho học sinh yếu, trung bình.

Giaó viên giải một vài bài toán mẫu sau đó phân tích phương pháp giải rồi cho học sinh

áp dụng để giải các bài tập cùng loại.

Nếu học sinh không áp dụng được ngay cách giải đã được cung cấp thì giáo viên cần

đưa ra những bài luyện tập riêng nhằm đảm bảo cho học sinh nắm vững và thực hiện được

các hành động sơ cấp.

- UCách 2U: Áp dụng cho học sinh khá, giỏi.

Thông qua việc giải và phân tích một vài bài đầu tiên có thể yêu cầu học sinh tự vạch

ra phương pháp giải loại toán này rồi áp dụng để việc giải các bài cùng loại.

2.4.1.2- Hướng dẫn tìm tòi (ơrixtic)

Định nghĩa: Là kiểu hướng dẫn mang tính chất gợi ý cho học sinh suy nghĩ tìm tòi phát

hiện cách giải quyết vấn đề.

Yêu cầu đối với học sinh: Phải tự lực tìm tòi cách giải quyết, tự xác định các hành động

cần thực hiện để đạt được kết quả.

Yêu cầu đối với giáo viên: Phải đưa ra lời hướng dẫn có tác dụng hướng tư duy của học

sinh vào phạm vi cần và có thể tìm tòi, phát hiện cách giải quyết các vấn đề được đặt ra. Sự

hướng dẫn phải sao cho không được đưa học sinh đến chỗ chỉ việc thừa hành các hành động

theo mẫu, nhưng cũng đồng thời lại không thể là một sự hướng dẫn quá viển vông, quá

chung chung không giúp ích được cho sự định hướng tư duy.

Áp dụng: Khi cần giúp đỡ học sinh vượt qua khó khăn để giải được bài tập, đồng thời

vẫn đảm bảo yêu cầu phát triển tư duy của học sinh.

Ưu điểm: Nâng cao ý thức tự giác, tự lực giải quyết vấn đề và tạo điều kiện thuận lợi

cho sự phát triển tư duy, sáng tạo của học sinh.

Hạn chế:

- Không đảm bảo cho học sinh giải được bài tập một cách chắc chắn.

- Đòi hỏi một sự nỗ lực và chuẩn bị kĩ lưỡng của cả giáo viên lẫn học sinh.

- Chỉ có thể áp dụng tốt cho học sinh khá - giỏi.

2.4.1.3- Định hướng khái quát chương trình hóa

Định nghĩa: Là sự hướng dẫn cho học sinh tự tìm tòi cách giải quyết chứ không thông

báo ngay cho học sinh cái có sẵn.

Giaó viên định hướng hoạt động tư duy của học sinh theo đường lối khái quát của việc

giải quyết vấn đề. Sự định hướng ban đầu đòi hỏi sự tự lực tìm tòi của học sinh. Nếu học

sinh không đáp ứng được thì sự giúp đỡ tiếp theo của giáo viên là sự phát triển định hướng

ban đầu, cụ thể hóa thêm một bước bằng cách gợi ý thêm để thu hẹp phạm vi tìm tòi, giải

quyết cho vừa sức học sinh. Nếu học sinh vẫn không đủ khả năng tự lực tìm tòi thì hướng

dẫn của giáo viên chuyển dần thành hướng dẫn theo mẫu để đảm bảo cho học sinh hoàn

thành được yêu cầu một bước, sau đó tiếp tục yêu cầu học sinh tự giải quyết bước tiếp theo.

Nếu cần thì giáo viên lại giúp đỡ thêm. Cứ như vậy cho đến khi giải quyết xong vấn đề.

Yêu cầu đối với học sinh: Phải tự ý thức, nỗ lực giải quyết vấn đề, vận dụng hết mọi kĩ

năng, kiến thức để giải quyết vấn đề.

Yêu cầu đối với giáo viên: Đòi hỏi trình độ chuyên môn và khả năng sư phạm cao. Câu

hỏi định hướng của giáo viên phải được cân nhắc kĩ và phù hợp với trình độ của học sinh.

Tránh sa vào làm thay học sinh trong bước định hướng.

Áp dụng: Khi có điều kiện hướng dẫn tiến trình hoạt động giải bài toán của học sinh,

nhằm giúp học sinh tự giải được bài toán đã cho, đồng thời học cách suy nghĩ trong quá

trình giải toán.

Ưu điểm:

- Rèn luyện được tư duy và tính độc lập suy nghĩ của học sinh.

- Đảm bảo cho học sinh giải bài tập một cách chắc chắn.

- Giáo viên có thể theo sát học sinh trong quá trình giải bài tập để phát hiện được

những sai lầm, thiếu sót để điều chỉnh và củng cố kịp thời.

Nhược điểm: Đòi hỏi nhiều thời gian, sự chuẩn bị kĩ lưỡng và cố gắng lớn của cả giáo

viên và học sinh.

 Để việc hướng dẫn cho học sinh làm bài tập có hiệu quả thì giáo viên phải xuất phát

từ mục đích sư phạm cần đạt được để xác định kiểu hướng dẫn cho phù hợp (Hình 2.2).

Hình 2.2. Sơ đồ Cách lựa chọn phương pháp hướng dẫn

2.4.2- Hoạt động giải bài tập vật lý

Mục tiêu cần đạt tới khi giải bài tập vật lý là tìm được câu trả lời đúng đắn, giải đáp

được vấn đề đặt ra một cách có căn cứ chặt chẽ. Quá trình giải thực chất là quá trình tìm

hiểu điều kiện của bài toán, xem xét hiện tượng vật lý được đề cập và dựa trên kiến thức vật

lý, toán để nghĩ tới mối quan hệ có thể có của cái đã cho và cái phải tìm, sao cho có thể thấy

được cái phải tìm có liên hệ trực tiếp hoặc gián tiếp với cái đã cho. Từ đó đi tới chỉ được

mối liên hệ tường minh trực tiếp của cái phải tìm với cái đã biết, tức là tìm được lời giải đáp.

Các công thức, phương trình mà ta thiết lập dựa theo các kiến thức vật lý và điều kiện

cụ thể của bài toán là sự biểu diễn mối liên hệ định lượng giữa các đại lượng vật lý. Trong

các phương trình đó, tùy theo điều kiện của bài toán cụ thể mà có thể đại lượng này là đại

lượng đã cho, đại lượng kia là đại lượng phải tìm và có thể đại lượng khác nữa chưa biết.

Hai công việc cơ bản, quan trọng của hướng dẫn giải bài tập vật lý là: Xác lập được

những mối liên hệ cơ bản dựa trên sự vận dụng kiến thức vật lý vào điều kiện cụ thể của bài

toán đã cho và tiếp tục luận giải, tính toán đi từ những mối liên hệ đã thiết lập được, đến kết

luận cuối cùng.

Cụ thể:

- Bài tập định tính: Không cần phải tính toán phức tạp nhưng vẫn có sự suy luận logic

từng bước để đi tới kết luận cuối cùng.

- Bài tập định lượng: Đối với những bài toán đơn giản thì khi vận dụng kiến thức vật lý

vào điều kiện cụ thể của bài toán ta có thể thấy ngay được mối liên hệ trực tiếp của cái phải

tìm với cái đã cho. Chẳng hạn, có thể dẫn ra 1 công thức vật lý mà trong đó có chứa định

luật phải tìm cùng với các định luật khác đều là các định luật đã cho hoặc đã biết. Nhưng đối

với bài toán phức tạp hơn thì không thể dẫn ra ngay được mối liên hệ trực tiếp giữa cái phải

tìm với cái đã cho. Trong sự vận hành các mối liên hệ cơ bản đi đến xây dựng được cái phải

tìm ta thấy có vai trò quan trọng của các kiến thức, kĩ năng toán. Giáo viên cần thấy rõ điều

đó để có thể hướng dẫn, giúp đỡ học sinh đúng chỗ cần thiết nhất.

- Bài tập thí nghiệm: Yêu cầu nghiên cứu thực nghiệm về một sự liên hệ phụ thuộc nào

đó. Quá trình giải bài tập cũng chính là quá trình làm rõ những điều kiện mà trong đó mối

liên hệ cần thiết cho sự khảo sát về sự liên hệ phụ thuộc đó, nắm vững những dụng cụ đo

lường cần sử dụng, lắp ráp các dụng cụ, tiến hành thí nghiệm và ghi lại các kết quả quan sát

được, đo được, xử lí kết quả và kết luận về sự liên hệ phụ thuộc cần nghiên cứu.

2.4.3- Các bước chung của việc giải một bài tập vật lý

Không thể nói về một phương pháp chung, vạn năng có thể áp dụng giải quyết được

mọi bài tập vật lý. Tuy nhiên, từ sự phân tích về thực chất của hoạt động giải bài tập, ta có

thể chỉ ra những nét khái quát, các bước chung của tiến trình giải, là cơ sở để giáo viên xác

định phương pháp hướng dẫn học sinh .

UBước 1U: Tìm hiểu đề bài

2.4.3.1- Bài tập định tính

- Đọc, ghi tóm tắt đề bài.

UBước 2U: Phân tích nội dung

- Mô tả tình huống nêu trong đề bài bằng ngôn ngữ vật lý, vẽ hình minh họa.

- Tìm trong đề bài những dấu hiệu có liên quan đến một tính chất hay một định luật vật

lý nào đã biết.

UBước 3U: Xây dựng lập luận, thiết lập mối quan hệ giữa định luật và hiện tượng.

UBước 4:U Giải thích nguyên nhân của hiện tượng hoặc dự đoán hiện tượng.

- Phát biểu tính chất đó, định luật đó.

Sơ đồ:

Nhờ mối liên hệ (I) mà rút ra kết luận (a). Dựa trên kết

luận (a) và mối liên hệ (II) mà rút ra câu trả lời (KQ)

UBước 1U: Tìm hiểu đề bài

2.4.3.2- Bài tập định lượng

- Đọc, ghi tóm tắt đề bài.

- Mô tả tình huống được nêu trong đề bài, vẽ hình minh họa.

- Nếu đề bài yêu cầu thì phải dùng đồ thị hoặc làm thí nghiệm để thu được các dữ liệu

UBước 2U: Xác lập được các mối liên hệ của các dữ liệu xuất phát và cái phải tìm.

cần thiết.

- Đối chiếu các dữ liệu xuất phát và cái phải tìm, xem xét bản chất vật lý của tình

huống đã cho để nghĩ đến các kiến thức, các định luật, các công thức liên quan.

- Xác lập mối liên hệ cơ bản, cụ thể của các dữ liệu xuất phát và cái phải tìm.

- Tìm kiếm, lựa chọn các mối liên hệ tối thiểu cần thiết sao cho thấy được mối liên hệ

UBước 3U: Rút ra kết quả cần tìm từ các mối liên hệ cần thiết đã xác lập được bằng luận

giữa cái phải tìm với các dữ liệu xuất phát.

UBước 4U: Kiểm tra xác nhận kết quả.

giải, tính toán.

- Kiểm tra xem đã trả lời hết các câu hỏi, xét hết các trường hợp chưa.

- Kiểm tra lại xem tính toán có đúng không.

- Kiểm tra thứ nguyên có phù hợp không.

- Xem xét kết quả có phù hợp với thực tế không.

- Kiểm tra kết quả quả bằng thực nghiệm xem có phù hợp không.

- Giải bằng cách khác xem có cùng kết quả không.

Trong thực tế, không nhất thiết có sự tách bạch một cách cứng nhắc giữa bước 2 và

bước 3.

Sơ đồ:

(a); (b); (c) là cái đã biết, (d); (e) là cái chưa biết, các mối liên hệ được xác lập thông qua

phương trình (I); (II) và (III). Từ (a) thông qua phương trình ( I ) ta tìm được (d). Từ (b) và

trình (III) ta sẽ tính được kết quả (KQ).

UBước 1U: Xác định phương án thí nghiệm

2.4.3.3- Bài tập thí nghiệm

- Vạch rõ sự phụ thuộc cần kiểm tra, khảo sát.

- Làm rõ những điều kiện mà trong đó sự phụ thuộc cần nghiên cứu có thể xảy ra, xác

định các phương án thí nghiệm, lựa chọn một phương án tốt nhất.

- Lựa chọn dụng cụ (loại, tính chính xác, giới hạn đo,…).

UBước 2U: Nắm vững dụng cụ đo lường được sử dụng.

- Lựa chọn phạm vi tối ưu các giá trị của đại lượng nghiên cứu.

- Đọc thang chia độ (xác định giá trị các độ chia, đọc các số chỉ,…).

- Thực hiện các quy tắc ráp dụng cụ và trình tự làm việc với dụng cụ.

UBước 3U: Tiến hành thí nghiệm, ghi kết quả quan sát, đo.

UBước 4U: Xử lí các kết quả.

- Thực hiện các quy tắc an toàn.

- Đặt các dữ liệu bằng số lấy từ bảng vào các công thức về sự phụ thuộc cần kiểm tra,

khảo sát.

- Đánh giá độ chính xác của việc nghiên cứu, so sánh những kết quả thí nghiệm với kết

UBước 5U: Kết luận về tính hiện thực của kết quả thí nghiệm.

quả lí thuyết mong đợi, dựng đồ thị lí thuyết và những thực nghiệm.

2.4.3.4- Bài tập trắc nghiệm

Học sinh cần phân biệt tốt giữa những đáp án đúng và gần đúng. Sự phân biệt này

UBước 1U: Đọc câu hỏi nhanh nhưng thật cẩn thận.

UBước 2U: Nhớ lại những kiến thức đã học, dự tính câu trả lời. Nếu là bài tập tính toán thì

không chỉ đơn giản là nhận ra mà bao gồm sự phân tích, tổng hợp và tính toán.

tiến hành giải bài toán để có kết quả. Chú ý đổi đơn vị cho phù hợp.

UBước 3U: Chọn câu trả lời. Nếu chắc chắn được đáp án đúng thì đánh dấu chọn, nếu

chưa chắc chắn thì đánh dấu những đáp án nghi ngờ. Đọc lại thật kĩ, phân tích, loại trừ để

UBước 4U: Kiểm tra lại bài.

chọn được đáp án chính xác.

Chú ý: Nên tập trung vào các đáp án có chứa những cụm từ như: “tất cả”; “hầu như”;

“cả a và b”;...trước, vì ngụ ý câu trả lời là đúng hoàn toàn hoặc sai hoàn toàn.

2.5- LỰA CHỌN VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ

2.5.1- Lựa chọn bài tập

Việc rèn luyện cho học sinh biết cách giải bài tập vật lý một cách khoa học và chính

xác là hết sức quan trọng. Bên cạnh đó, người giáo viên phải biết lựa chọn hệ thống bài tập

đảm bảo những yêu cầu sau:

- Bài tập phải đi từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp, mỗi dạng cần có một bài tập

điển hình.

- Mỗi bài phải là một mắt xích trong hệ thống, đảm bảo chức năng củng cố và rèn

luyện kĩ năng cho học sinh.

- Hệ thống phải logic, đa dạng, đầy đủ và có tính khái quát. Tăng cường các bài tập trắc

nghiệm.

- Hệ thống được chia thành các dạng theo từng chủ đề, mỗi chủ đề có nhiều loại bài để

học sinh nắm bắt vấn đề và ôn tập một cách thuận lợi.

2.5.2- Sử dụng hệ thống bài tập

Giáo viên dựa vào mục đích và đối tượng học sinh để có kế hoạch sử dụng hệ thống bài

tập một cách phù hợp và hiệu quả.

- Bài tập định tính, bài tập thí nghiệm thường được sử dụng ở đầu tiết học để dẫn dắt

vào kiến thức mới.

- Bài tập định lượng, trắc nghiệm được sử dụng ở cuối tiết học, trong giờ bài tập nhằm

củng cố, luyện tập, kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của học sinh.

Giáo viên cần chú ý phân cấp hệ thống bài tập theo từng đối tượng học sinh. Đối với

học sinh trung bình chỉ cần dùng những bài tập vận dụng, còn các học sinh khá - giỏi thì cần

thêm những bài tổng hợp, sáng tạo.

2.5.3- Nhiệm vụ, yêu cầu đối với người giáo viên trong giảng dạy bài tập

2.5.3.1- Nhiệm vụ

Đề ra kế hoạch giảng dạy cụ thể, dự tính kế hoạch cho toàn bộ công việc về bào tập, về

từng đề tài, với từng tiết học cụ thể.

Lựa chọn và chuẩn bị các dạng bài tập:

- Bài tập nêu vấn đề để sử dụng trong các tiết học kiến thức mới nhằm kích thích hứng

thú học tập của học sinh.

- Bài tập nhằm củng cố, bổ sung, hoàn thiện những kiến thức lý thuyết cụ thể đã học,

cung cấp cho học sinh những hiểu biết về thực tế, kĩ thuật có liên quan.

- Bài tập điển hình nhằm hướng dẫn học sinh vận dụng kiến thức đã học để giải những

loại cơ bản, hình thành phương pháp giải chung của mỗi dạng.

- Bài tập kiểm tra, đánh giá chất lượng kiến thức, kĩ năng của học sinh về từng phần,

từng chương cụ thể.

Sắp xếp các bài toán đã lựa chọn thành một hệ thống, định rõ kế hoạch và phương pháp

sử dụng trong tiến trình dạy học.

Giúp học sinh biết cách vận dụng kiến thức để giải quyết những vấn đề được đặt ra, rèn

luyện cho học sinh kĩ năng giải những loại bài tập cơ bản thuộc những phần khác nhau của

chương trình vật lý phổ thông.

Đặc biệt coi trọng việc rèn luyện tư duy và đảm bảo tính tự lập, hình thành phong cách

nghiên cứu, phương pháp nhận thức khoa học của học sinh.

2.5.3.2- Yêu cầu

Người giáo viên cần phải:

- Giải được bài tập.

- Có những hiểu biết khoa học cụ thể, phải biết tư duy, phân tích một cách khoa học

phương pháp giải bài tập.

- Biết cách đưa ra những định hướng nhận thức cho học sinh.

- Cần tạo được không khí học tập: không khí vật lý (Ánh sáng, âm thanh,...), không khí

tâm lý (Lời nói, thái độ, cách vào bài, chuyển mục,..).

- Phát triển tư duy thông qua giảng dạy bài tập, bổ sung kiến thức và giúp học sinh

nhận thức theo hướng nhận thức của các nhà khoa học.

- Phát triển tư duy bằng việc sử dụng tri thức, mở rộng và tinh lọc kiến thức trong việc

giải bài tập.

- Sử dụng những câu hỏi đảm bảo tính khoa học để diễn đạt chính xác ý định cần hỏi,

đảm bảo phù hợp với trình độ nhận thức của học sinh.

- Cá biệt hóa đối tượng học sinh bằng cách thay đổi linh hoạt:

+ Mức độ yêu cầu của bài tập: Mức độ trừu tượng của đề bài; loại vấn đề cần giải

quyết; phạm vi và tính phức hợp của số liệu cần xử lý; các phép biến đổi toán học, phạm vi

các kiến thức, kĩ năng cần sử dụng,...

+ Số lượng bài cần giải.

+ Mức độ tự lực trong quá trình giải.

- Có những hiểu biết về đặc điểm của các kiểu hướng dẫn giải bài tập để áp dụng phù

hợp, hiệu quả cho các mục đích sư phạm khác nhau.

CHƯƠNG 3: VẬN DỤNG

3.1. TÓM TẮT LÝ THUYẾT

3.1.1- Mục tiêu

Định nghĩa được hiện tượng và phát biểu được các định luật quang điện.

Nêu được nội dung cơ bản của thuyết lượng tử ánh sáng.

Nhận biết được lưỡng tính sóng - hạt của ánh sáng.

Nêu được cấu tạo, nguyên tắc hoạt động của quang trở và pin quang điện.

Nêu được các ứng dụng của hiện tượng quang điện trong.

Định nghĩa được hiện tượng quang - phát quang: huỳnh quang và lân quang và dùng

thuyết lượng tử ánh sáng để giải thích các hiện tượng đó.

Phát biểu hai tiên đề Bohr và giải thích sự tạo thành quang phổ phát xạ và quang phổ

hấp thụ của nguyên tử hydro.

Nêu được định nghĩa, đặc điểm, nguyên tắc cấu tạo của Laser.

3.1.2- Cấu trúc chương trình

3.1.3- Tóm tắt lý thuyết

3.1.3.1- Lượng tử ánh sáng

Theo thuyết lượng tử, các nguyên tử hay phần tử vật chất không hấp thụ hay bức xạ

ánh sáng một cách liên tục, mà thành từng phần riêng biệt, đứt quãng. Mỗi phần tử đó mang

một năng lượng hoàn toàn xác định.

hfε =

hc λ

-34

P J.s: Hằng số Planck

h = 6,625.10P

8 c = 3.10P

P m/s: Vận tốc ánh sáng trong chân không

ƒ: Tần số sóng ánh sáng λ: Bước sóng ánh sáng

Mỗi phần tử ánh sáng được gọi là lượng tử ánh sáng, hay photon. Như vậy, chùm ánh

sáng được xem như một chùm các photon.

3.1.3.2- Hiện tượng quang điện

Là hiện tượng khi chiếu một chùm sáng thích hợp (có bước sóng ngắn) vào một tấm

kim loại thì nó làm cho các electron ở trong kim loại đó bị bật ra. Các electron bật ra gọi là

các electron quang điện.

3.1.3.3- Các định luật quang điện

Định luật thứ nhất: Đối với mỗi kim loại, hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi bước

sóng ánh sáng kích thích nhỏ hơn hoặc bằng bước sóng λR0 R, λR0 R được gọi là giới hạn quang

điện của kim loại đó.

hc A

λ ≤ λR0 R

A: Công thoát của electron.

Định luật thứ 2: Cường độ của dòng quang điện bão hòa tỉ lệ thuận với cường độ chùm

sáng kích thích.

iRbh R = nRe Re

-19

PC: Điện tích nguyên tố

nRe R: Số electron bật ra khỏi catod và đi tới anod mỗi giây

e = 1,6 .10P

Định luật thứ 3: Động năng ban đầu cực đại của quang electron không phụ thuộc vào

cường độ chùm sáng kích thích mà chỉ phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng kích thích và

maxW d

2 mv m 0 ax 2

-31

bản chất kim loại dùng làm catod.

P kg: Khối lượng của electron

m = 9,1 .10P

URh R: Độ lớn của hiệu điện thế hãm

= P n λ

= λε n

hc λ

3.1.3.4- Công suất của bức xạ rọi vào catod

nRλ R: Số photon ứng với bức xạ λ đập vào catod trong 1 giây

ε: Lượng tử ánh sáng

3.1.3.5- Hiệu điện thế hãm

Dòng quang điện bắt đầu bị triệt tiêu hoàn toàn khi hiệu điện thế giữa anod và catod

phải đạt tới một giá trị âm -URh R nào đó. Tức giá trị hiệu điện thế hãm ứng với trường hợp

quang electron có vận tốc ban đầu cực đại đến sát anod thì dừng lại do lực điện trường sinh

∆

= ⇔ −

W A

= − ⇒ eURh R = WRđ0max

2 0max

1 2

công cản tác dụng lên electron quang điện. Áp dụng định lý động năng, ta có:

∗ Điều kiện để triệt tiêu dòng quang điện: URAK R ≤ -URh

3.1.3.6- Điện thế cực đại

Khi hiện tượng quang điện xảy ra thì các quang electron bứt ra khỏi tấm kim loại cô lập

làm tấm kim loại tích điện dương và tạo 1 điện thế V cho tấm kim loại. Xung quanh tấm kim

loại xuất hiện điện trường, tác dụng lực điện trường lên quang electron. Số quang electron bị

bứt ra càng nhiều thì điện trường này càng lớn, và lực điện trường cũng lớn dần. Đến một

lúc nào đó khi các electron bứt ra đều bị lực điện trường kéo trở lại tấm kim loại kể cả các

quang electron có vận tốc cực đại thì tấm kim loại tích điện tích dương lớn nhất và có điện

∆

−⇔=

−=

⇒

2 0

max

max đ e

1 2

thế cực đại. Áp dụng định lý động năng: R R

= + A

axW dm

c λ

2 mv 0max 2

3.1.3.7- Công thức Einstein về hiện tượng quang điện

N N

n e n

3.1.3.8- Hiệu suất của hiện tượng quang điện (hiệu suất lượng tử)

NRp R, NReR: Tổng số photon chiếu tới kim loại và electron bật ra khỏi kim loại trong

cùng thời gian t.

nRe R: Số electron bật ra khỏi kim loại trong mỗi giây.

nRp R: Số photon chiếu tới kim loại trong mỗi giây.

-8

Pm (tia Roёntgen

3.1.3.9- Tia Roёntgen

-11

Tia Roёntgen là sóng điện từ có bước sóng ngắn, trong khoảng từ 10P

Pm (tia Roёntgen cứng). Nó được phát ra do chùm electron có vận tốc lớn

mềm) đến 10P

(chùm tia catod) tới đập vào một miếng kim loại có nguyên tử lượng lớn dùng làm đối catod

(platin, vonfram,..) (Hình 3.1)

Hình 3.1- Mô hình ống Roёntgen

Đặt vào anod và catod của ống một hiệu điện thế U. Electron chuyển động trong điện

trường, bị lực điện trường tác dụng lên một công dương.

Áp dụng định lý động năng ta có: WRđ R - WRđ0 R = eU

Vì vận tốc ban đầu của các electron khi bứt ra khỏi catod thường nhỏ hơn rất nhiều so

với vận tốc của electron đập vào đối catod nên WRđ R>> W Rđ0 R. Thông thường, ta bỏ qua động

năng ban đầu của chùm electron ⇒WRđ R= eU.

Động năng của chùm electron đến đập vào đối catod một phần tạo thành tia X có năng

lượng hƒ, một phần làm nóng đối catod. Theo định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng

ta có: WRđ R = hƒ + Q

- Nếu toàn bộ động năng này chuyển thành năng lượng của tia Roёntgen thì tia

= ⇒ eU

Roёntgen có tần số lớn nhất ứng với bước sóng nhỏ nhất thỏa :

= Wm đ ax

min

hc λ

eU h

hc eU

min

;

- Nếu toàn bộ động năng này chuyển thành nhiệt lượng làm nóng đối catod thì:

Q = WRđ R = eU

3.1.3.10- Mẫu nguyên tử Bohr

- Hai giả thuyết (tiên đề) Bohr

Giả thuyết 1: Nguyên tử chỉ tồn tại ở những trạng thái có năng lượng xác định E R1 R,

ER2 R,… gọi là các trạng thái dừng. Ở các trạng thái dừng, nguyên tử không bức xạ năng lượng.

Bình thường nguyên tử ở trạng thái cơ bản, có năng lượng thấp nhất.

−

(

) n 1, 2, 3,...

13, 6 2 n

∗ Đối với nguyên tử hydro, năng lượng của nguyên tử ứng với trạng thái dừng thứ n:

Giả thuyết 2: Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng E Rm R sang E Rn R (ERm R

> ERn R) thì nguyên tử phát ra một photon có năng lượng đúng bằng hiệu ERmR–ERn R. ε = hfRmn R

= ERm R – ERn

ƒRmn R: Tần số sóng ánh sáng ứng với photon đó.

Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lượng ERn R thấp mà hấp thụ

được một photon có năng lượng hfRmn R đúng bằng hiệu ERmR – E Rn R thì nó chuyển lên trạng thái

dừng có năng lượng ERmR lớn hơn.

- Hệ quả quan trọng

Trong các trạng thái dừng, electron chỉ chuyển động quanh hạt nhân theo những quỹ

đạo có bán kính hoàn toàn xác định, gọi là các quỹ đạo dừng.

Đối với nguyên tử hydro, bán kính quỹ đạo dừng tăng tỉ lệ bình phương các số nguyên

2 n r 0

5,3.10 m−

liên tiếp:

Với : Bán kính Bohr

Bán kính của quỹ đạo thứ nhất K (là quỹ đạo gần hạt nhân nhất) là rR0 R, của quỹ đạo thứ

hai L là 4rR0 R, của quỹ đạo thứ ba M là 9rR0,R…

3.1.3.11- Quang phổ vạch của nguyên tử Hydro

Quang phổ vạch của nguyên tử hydro gồm nhiều dãy vạch xác định, tách rời nhau. Có

nhiều dãy quang phổ, trong chương trình trung học phổ thông chỉ tìm hiểu về 3 dãy: Lyman,

Balmer, Paschen.

- Dãy Lyman gồm một số vạch trong vùng tử ngoại. Các vạch này được tạo thành khi

electron chuyển từ các quỹ đạo ngoài (L, M, N,…) về quỹ đạo K, ứng với nguyên tử chuyển

từ trạng thái có mức năng lượng lớn hơn (ER2 R, ER3 R, ER4 R,…) về trạng thái dừng có mức năng

lượng thấp nhất ER1 R.

- Dãy Balmer gồm những vạch nằm trong vùng tử ngoại và 4 vạch nằm trong vùng ánh

sáng nhìn thấy ( H RαR (đỏ), HRβ R (lam), HRγR (chàm), HRδR (tím)). Các vạch quang phổ trong dãy

Balmer được tạo thành khi electron chuyển từ các quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo L, ứng với

sự chuyển nguyên tử từ trạng thái có mức năng lượng lớn hơn về trạng thái có mức năng

lượng ER2 R.

- Dãy Paschen gồm các vạch nằm trong vùng hồng ngoại. Các vạch trong dãy Paschen

được tạo thành khi electron chuyển từ các quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo M, ứng với nguyên

tử chuyển từ trạng thái có mức năng lượng lớn hơn về trạng thái có mức năng lượng ER3 R.

−

1 2 m

1 2 n

  

  

1 λ mn

P mP

-1

7 Với R là hằng số Rydberg = 1,097.10P

∗ Công thức thực nghiệm xác định bước sóng bức xạ do nguyên tử phát ra:

Hình 3.2- Sơ đồ quang phổ vạch của nguyên tử hydro.

3.2- HỆ THỐNG BÀI TẬP

3.2.1- Bài tập định tính

Bài 1. Trong thí nghiệm đối với một tế bào quang điện, kim loại dùng làm catod có

bước sóng giới hạn λROR. Khi chiếu lần lượt các bức xạ có bước sóng λR1 R < λR2 R < λR3 R < λROR thì đo

được hiệu điện thế hãm tương ứng là URh1 R, URh2 R, URh3 R. Nếu chiếu đồng thời cả ba bức xạ trên

thì hiệu điện thế hãm của tế bào quang điện là bao nhiêu?

Bài 2. Dựa vào đồ thị hình 3.3, hãy so sánh công thoát Natri và Kali.

Hình 3.3- Đồ thị bài 2 Hình 3.4- Đường đặc trưng Vôn - Ampe bài 4

Bài 3. Trong tế bào quang điện, dòng quang điện có thể triệt tiêu với hiệu điện thế U RAK R

>0 được không?

λR2 R lần lượt chiếu vào catod của một tế bào quang điện. Ta biểu diễn được đường đặc trưng

Bài 4. Cho hai chùm sáng đơn sắc có cường độ, bước sóng theo thứ tự là JR1 R, λR1 R và JR2 R,

,λ λ và JR1 R, JR2. 1

Vôn-Ampe (Hình 3.4). Hãy so sánh

Bài 5. Khi chiếu bức xạ kích thích λ qua một lượng khí hydro ở trạng thái cơ bản ta

thấy chất khí phát ra ba bức xạ đơn sắc với bước sóng khác nhau. Trong ba bức xạ đó chỉ có

một bức xạ thuộc ánh sáng khả kiến. Ánh sáng đó có màu gì?

3.2.2- Bài tập định lượng

3.2.2.1. Chủ đề 1 – Hiện tượng quang điện

Vấn đề 1: Xác định các đặc trưng của kim loại (λ0, A); electron quang điện (Wđomax;

vomax); dòng quang điện ( Ibh; Uh); điện thế cực đại.

Bài 1. Khi chiếu bức xạ có bước sóng 0,405 µm vào bề mặt catod của một tế bào quang

điện, ta được một dòng quang điện bão hòa có cường độ i. Có thể làm triệt tiêu dòng điện

này bằng hiệu điện thế hãm 1,26 V. Tìm giới hạn quang điện của kim loại làm catod.

Bài 2. Chiếu một bức xạ có bước sóng 0,390 µm lên catod của một tế bào quang điện

thì hiệu điện thế hãm là 0,76 V. Nếu thay bức xạ kích thích trên bằng bức xạ có bước sóng

0,550 µm thì vận tốc ban đầu cực đại của electron lúc này bằng bao nhiêu?

Bài 3. Người ta chiếu ánh sáng có bước sóng 0,450 µm vào hai tế bào quang điện có

công thoát 4,14 eV và 2,70 eV. Tính hiệu điện thế hãm của mỗi tế bào quang điện.

Bài 4. Giới hạn quang điện của rubi là 0,810 µm. Nếu bước sóng tới giảm bớt dλ thì

phải tăng hiệu điện thế hãm lên 0,15 V. Tính dλ?

Bài 5. Biết công thoát của đồng là 4,47 eV.

a. Hỏi khi chiếu bức xạ điện từ có bước sóng 0,140 µm vào một quả cầu đồng cô lập về

điện thì quả cầu đạt điện thế cực đại bằng bao nhiêu?

b. Thay đổi bức xạ kích thích chiếu vào quả cầu đó để điện thế cực đại đạt được là V’ =

3V. Tính bước sóng kích thích và động năng ban đầu của electron quang điện?

Vấn đề 2: Công suất bức xạ và hiệu suất lượng tử.

Bài 6. Chiếu một ánh sáng có bước sóng 0,489 µm lên catod của một tế bào quang điện

thì hiệu điện thế hãm là 0,39 V; dòng quang điện bão hòa là 5 mA và công suất ánh sáng

chiếu tới là 1,25 W. Hãy tìm hiệu suất lượng tử.

2 Bài 7. Chiếu bức xạ kích thích có bước sóng 0,300 µm và cường độ 3 W/mP

P vào bề mặt

một kim loại. Tính số quang electron phát ra trên một đơn vị diện tích trong một đơn vị thời

gian. Biết hiệu suất lượng tử là 5%.

P Hz lên catod của một tế bào quang điện có giới

Bài 8. Chiếu bức xạ có tần số 6,25.10P

hạn quang điện là 0,576 µm. Hãy tính công suất bức xạ chiếu tới catod, biết số điện tử bật ra

P hạt, bằng 20% số photon đập vào catod trong 1giây.

khỏi catod trong một giây là 5,25.10P

Bài 9. Chiếu bức xạ có bước sóng 0,450 µm vào catod của một tế bào quang điện ta

P photon chiếu đến thì cường độ dòng quang điện bão hòa

được dòng quang điện bão hòa i. Biết cứ 5 photon đập vào thì có 1 electron bị bứt ra khỏi

catod. Nếu mỗi giây có 3,06.10P

thì công suất bức xạ của nguồn là bao nhiêu?

Vấn đề 3: Chuyển động của electron quang điện trong điện trường và từ trường.

Bài 10. Catod của một tế bào quang điện được phủ một lớp cesi, có công thoát 1,9 eV.

r chùm hẹp các quang electron quang điện và hướng nó vào từ trường đều có B

Chiếu lên catod một chùm sáng đơn sắc bước sóng 0,560 µm. Dùng màn chắn tách ra một

-5 với vectơ vận tốc của quang electron, và độ lớn 6,1.10P

P T. Xác định bán kính quỹ đạo cực

vuông góc

đại của các quang electron đi trong từ trường.

Bài 11. Tính từ trường cần thiết để uốn cong quỹ đạo theo một bán kính 20 cm của các

0 bước sóng 4000AP

P. Cho công thoát của bari là 2,5 eV và vận tốc của quang electron vuông

quang electron trên bề mặt kim loại bari phát ra dưới tác dụng của ánh sáng kích thích có

r góc với cảm ứng từ B

Bài 12. Một điện cực phẳng bằng nhôm được rọi bởi bức xạ bước sóng 83 nm.

a. Quang electron có thể rời xa khỏi bề mặt kim loại một khoảng tối đa là bao nhiêu

nếu bên ngoài điện cực có một điện trường cản là 7,5 V/cm? Cho biết giới hạn quang điện

của nhôm là 332 nm.

b. Nếu không có điện trường hãm, và điện cực được nối đất qua điện trở 1MΩ thì dòng

điện cực đại qua điện trở (đạt được khi chùm sáng đủ mạnh) là bao nhiêu?

Bài 13. Anod của một tế bào quang điện là tấm kim loại phẳng, đặt đối diện và cách

catod 1 cm. Thiết lập giữa anod và catod một hiệu điện thế 18,2 V và chiếu lên catod một

chùm sáng hẹp có bước sóng 0,33 µm. Xác định bán kính lớn nhất của vùng electron đập lên

anod.

Vấn đề 4: Xác định hằng số Plank.

Bài 14. Khi chiếu bức xạ có bước sóng 0,236 µm vào catod của một tế bào quang điện

thì hiệu điện thế hãm là 2,749 V. Khi chiếu bức xạ 0,138 µm thì hiệu điện thế hãm là 6,487

V. Hãy xác định hằng số Plank.

Bài 15. Người ta rọi vào catod của một tế bào quang điện các bức xạ kích thích đơn

PHz thì có hiệu điện thế hãm URh R. Khi dùng bức xạ tần số

sắc. Với bức xạ có tần số 2,200.10P

P Hz thì hiệu điện thế hãm tăng thêm 1,4 V. Hãy xác định hằng số Plank.

2,538.10P

3.2.2.2- Chủ đề 2: Ống Roёntgen

Vấn đề 1: Tính bước sóng nhỏ nhất- tần số cực đại.

4 Bài 1. Trong một ống Roёntgen người ta tạo ra một hiệu điện thế không đổi 2.10P

P V

P. Để tăng độ

giữa 2 cực. Tính tần số cực đại của tia Roёntgen.

0 Bài 2. Một ống Roёntgen phát được bức xạ có bước sóng nhỏ nhất 5AP

cứng của tia Roёntgen, người ta cho hiệu điện thế giữa 2 cực tăng thêm 500 V. Tính bước

sóng ngắn nhất của tia Roёntgen phát ra khi đó.

P electron đập vào đối catod. Tính cường

Vấn đề 2: Cường độ dòng điện - Hiệu điện thế trong ống Roёntgen

8 Bài 3. Trong một phút người ta đếm được 6.10P

độ dòng quang điện trong ống Roёntgen.

Bài 4. Khi tăng hiệu điện thế của một ống Roёntgen lên 1,5 lần thì bước sóng cực tiểu

của tia X biến thiên 26 pm. Hãy xác định hiệu điện thế ban đầu của ống.

Vấn đề 3: Thông số của chùm electron

Bài 5. Electron trong đèn hình của một tivi màu được gia tốc với một hiệu điện thế

xoay chiều có giá trị hiệu dụng là 18 kV. Hãy tính vận tốc cực đại của electron khi va đập

vào màn.

0 Bài 6. Một ống Roёntgen phát được bức xạ có bước sóng nhỏ nhất là 5AP

P. Khi hoạt

động, cường độ dòng điện qua ống là 0,002 A. Tính số quang electron đập vào đối catod

mỗi giây. Nếu toàn bộ động năng của electron đến đập vào đối catod đều làm nóng đối catod

thì nhiệt lượng tỏa ra trên đối catod trong mỗi phút là bao nhiêu?

3.2.2.3- Chủ đề 3: Mẫu nguyên tử Bohr-Quang phổ vạch của nguyên tử hydro

Vấn đề 1: Năng lượng của nguyên tử hydro ở các trạng thái dừng

Bài 1. Xác định độ biến thiên năng lượng của electron trong nguyên tử hydro khi nó

chuyển từ mức M về mức K.

Bài 2. Khi chiếu lần lượt vào nguyên tử hydro ở trạng thái cơ bản các bức xạ mà

photon có năng lượng 6 eV; 12,75 eV. Trong mỗi trường hợp đó, nguyên tử hydro có hấp

thụ photon hay không? Và nếu có thì nguyên tử hydro sẽ chuyển sang trạng thái có năng

lượng là bao nhiêu?

0 Bài 3. Biết bước sóng dài nhất trong dãy Lyman là 1215 AP

P, bước sóng ngắn nhất trong

0 dãy Balmer là 3650 AP

P. Hãy tính năng lượng ion hóa nguyên tử hydro.

Vấn đề 2: Thông số của electron: bán kính quỹ đạo dừng, vận tốc chuyển động trên

quỹ đạo dừng,...

Bài 4. Nguyên tử hydro gồm một hạt nhân và một electron quay xung quanh hạt nhân

này. Lực tương tác giữa hạt nhân và electron là lực Comlomb. Hãy tính vận tốc electron khi

nó chuyển động trên quỹ đạo K và số vòng quay của electron trong một đơn vị thời gian.

Bài 5. Photon có năng lượng 16,5 eV làm bật electron ra khỏi nguyên tử hydro ở trạng

thái cơ bản. Tính vận tốc cực đại của electron khi rời khỏi nguyên tử hydro.

Vấn đề 3: Quang phổ vạch của nguyên tử hydro

Bài 6. Khi kích thích nguyên tử hydro ở trạng thái cân bằng bằng việc hấp thụ photon

có năng lượng thích hợp, bán kính quang phổ dừng của quang electron tăng lên 9 lần. Tìm

các bước sóng của bức xạ mà nguyên tử có thể phát ra.

Bài 7. Những vạch quang phổ nào có thể xuất hiện khi dùng chùm electron có năng

lượng 12,5 eV bắn phá các nguyên tử hydro ở trạng thái cơ bản.

Bài 8. Cho một chùm electron bắn phá vào nguyên tử hydro ở trạng thái cơ bản để kích

thích chúng. Chùm electron phải có vận tốc cực tiểu bằng bao nhiêu để có thể làm xuất hiện

tất cả các vạch của quang phổ phát xạ của nguyên tử hydro.

Bài 9. Dùng electron bắn vào nguyên tử hydro để kích thích nó. Muốn thu được 3 và

chỉ 3 vạch phát xạ thì động năng ban đầu của electron phải bằng bao nhiêu? 3 vạch đó thuộc

dãy nào? Có bước sóng bằng bao nhiêu?

Bài 10. Áp dụng công thức thực nghiệm hãy cho biết:

a. Bước sóng dài nhất của dãy Lyman và bước sóng ngắn nhất của dãy Balmer.

b. Vạch có bước sóng 102 nm ứng với sự chuyển giữa các mức nào?

Bài 11. Bước sóng của vạch phổ thứ nhất trong dãy Lyman là 0,122 µm và 2 vạch đầu

trong dãy Balmer là 0,656 µm; 0,486 µm. Hãy tìm bước sóng của vạch thứ 2 trong dãy

Lyman và vạch đầu tiên của dãy Paschen.

3.2.3- Bài tập thí nghiệm

Bài 1. Trong thí nghiệm với tế bào quang điện có catod làm bằng cesi công thoát 1,9

ev; khi chiếu ánh sáng từ nguồn đơn sắc x thì xảy ra hiện tượng quang điện. Bằng các dụng

cụ: Vôn kế, điện kế, nguồn điện một chiều, biến trở; hãy xác định bước sóng của ánh sáng

kích thích.

Bài 2. Với các dụng cụ: nguồn sáng, kính lọc sắc, vôn kế, điện kế, nguồn điện một

chiều, biến trở; hãy xác định kim loại làm catod của một tế bào quang điện.

3.2.4- Bài tập trắc nghiệm

3.2.4.1- Câu hỏi định tính

Câu 1: Chiếu ánh sáng tử ngoại vào bề mặt catot của 1 tế bào quang điện sao cho có

electron bứt ra khỏi catot. Cách nào dưới đây không thể làm tăng động năng ban đầu cực

đại của elctron bứt khỏi catod?

A. Thay ánh sáng tử ngoại bằng tia X.

B. Thay ánh sáng trên bằng ánh sáng khác có bước sóng nhỏ hơn.

C. Thay ánh sáng tử ngoại bằng ánh sáng khác có tần số lớn hơn.

D. Vẫn dùng ánh sáng trên nhưng tăng cường độ sáng.

Câu 2: Chiếu một bức xạ có bước sóng λ vào một đám khí hydro ở trạng thái cơ bản

thì thấy đám khí này có thể phát ra tối đa 3 vạch quang phổ λR1 R <λR2 R <λR3 R. λ có giá trị bằng

bao nhiêu?

A. λ = λR1 R B. λ ≤ λR1

C. λ = λR3 R D. λ ≤ λR3

-19

P J.

3.2.4.2. Câu hỏi định lượng

Câu 3: Catod của tế bào quang điện làm bằng vonfram có công thoát bằng 7,2.10P

Giới hạn quang điện của vonfram là

A. 0,475 µm B. 0,425 µm

C. 0, 375 µm D. 0,276 µm

Câu 4: Vạch thứ hai của dãy Lyman có bước sóng 0,102 μm. Biết năng lượng cần thiết

tối thiểu để bứt electron ra khỏi nguyên tử hydro từ trạng thái cơ bản là 13,6 eV. Bước sóng

ngắn nhất của vạch quang phổ trong dãy Paschen là

A. 0,048 μm B. 0,832 μm

C. 0,072 μm D 1,866 μm

3.3- HƯỚNG DẪN VÀ GIẢI

3.3.1- Bài tập định tính

Bài 1. Bài tập đòi hỏi học sinh phải hiểu được sự phụ thuộc của hiệu điện thế hãm vào

bước sóng của bức xạ kích thích. Bài tập giúp học sinh củng cố, khắc sâu kiến thức. Giáo

viên có thể sử dụng trong phần củng cố sau bài học.

- UTóm tắt:

Chiếu lần lượt λR1 R < λR2 R < λR3 R < λROR URh1 R, URh2 R và URh3

Nếu chiếu đồng thời cả λR1 R < λR2 R < λR3 R URh R=?

- UHướng dẫnU:

Giáo viên Học sinh

(1). Điều kiện để dòng quang điện (1). URAKR ≤ -URh

bị triệt tiêu. (2). URh R tỉ lệ nghịch với λ

(2). URh R phụ thuộc thế nào vào λ? (3). Vì λR1 R < λR2 R < λR3 R nên URh1 R>URh2 R>URh3 R

(3). Hãy so sánh URh1 R, URh2 R, URh3 R và - và -URh1 R<-URh2 R<-URh3 R.

URh1 R, -URh2 R, -URh3 R. (4). Khi chiếu đồng thời cả 3 bức xạ,

đặt giữa catod và anod hiệu điện thế U = - (4). Khi chiếu đồng thời cả 3 bức

xạ, đặt giữa catod và anod hiệu điện URh3 Rthì bức xạ λR2 R, λR1 R.có thể gây ra hiện

thế U = -URh3 Rthì bức xạ nào có thể gây tượng quang điện

ra hiện tượng quang điện? (5). Giảm U = -U Rh2 Rthì bức xạ λR1 R có thể

(5). Giảm U = -URh2 Rthì bức xạ nào gây ra hiện tượng quang điện .

có thể gây ra hiện tượng quang điện? (6). Giảm U = -URh1 Rthì không bức xạ

(6). Giảm U = -URh1 Rthì bức xạ nào nào có thể gây ra hiện tượng quang điện.

có thể gây ra hiện tượng quang điện? (7). URh R = URh3

(7). Vậy URh R =?

= +

A eU

⇒ URh R tỉ lệ nghịch với λ

A W đ

0max

hc λ

- UGiải:

Vì λR1 R < λR2 R < λR3 R⇒ URh1 R>URh2 R>URh3 R và -U Rh1 R<- URh2 R<-URh3

Khi chiếu đồng thời cả 3 bức xạ, đặt giữa catod và anod hiệu điện thế U = -URh1 Rthì bức

xạ λR1 R, λR2 Rcó thể gây ra hiện tượng quang điện. Giảm U = -URh2 Rthì chỉ có bức xạ λR1 R gây ra

dòng quang điện. Và khi U = -URh1 R thì không có bức xạ nào có thể gây ra hiện tượng quang

điện ⇒ Hiệu điện thế hãm trong trường hợp này U Rh R= -URh1.

Bài 2. Bài tập đơn giản, giúp học sinh củng cố, khắc sâu

kiến thức và rèn luyện khả năng nhận biết đồ thị. Giáo viên có

U- Tóm tắt:

thể sử dụng trong phần củng cố sau bài học.

Dựa vào đồ thị đã cho  so sánh A.

- UHướng dẫnU:

Giáo viên Học sinh

(1). λR0 R tương ứng ƒR0 Rcó ý nghĩa gì? (1). λR0 R là giới hạn quang điện.

hc λ

ƒ và λ liên hệ với nhau qua (2). (2).

< ⇒ >

công thức nào?

λ λ 0

(3). (3). Hãy so sánh λR0NR và λR0KR.

hc λ 0

(4). λR0 Rvà A liên hệ với nhau qua (4).

λ λ> ⇒ 0 A

A< 0

công thức nào? (5). (5). So sánh ARNR và ARKR.

- UGiải:

Theo đồ thị ta thấy, λR0 R tương ứng ƒ R0 Rchính là giới hạn quang điện của kim loại. Vì

λ λ> 0

λ λ> ⇒ 0 A

A< 0

hc λ

hc λ 0

và nên . Ta lại có công thức mà

Bài 3. Bài tập đơn giản chỉ cần học sinh hiểu được thí nghiệm về tế bào quang điện đã

trình bày trong sách giáo khoa là đã có thể trả lời được. Giáo viên có thể sử dụng bài tập

này trong phần củng cố sau bài học hoặc để kiểm tra miệng.

- UTóm tắt:U

Dòng quang điện có thể triệt tiêu với hiệu điện thế URAKR > 0?

- UHướng dẫn:

Giáo viên Học sinh

(1). Khi đặt vào một hiệu điện thế (1). Khi đặt vào một hiệu điện thế thì

thì giữa catod và anod xuất hiện môi giữa catod và anod xuất hiện một điện

trường gì? trường.

(2). Điện trường này có tác động gì (2). Điện trường này gây ra lực điện

lên các quang electron? trường lên quang electron.

(3). Khi URAKR>0 thì lực điện trường (3). Khi URAK R>0 thì lực điện trường này

này có hướng như thế nào? có hướng từ catod sang anod.

(4). Các quang electron sẽ chuyển (4). Các quang electron được gia tốc,

động ra sao? chuyển động với vận tốc lớn hơn sang

anod. (5). Dòng quang điện có thể bị triệt

tiêu không? (5). Dòng quang điện không thể bị triệt

tiêu.

- UGiải:

Khi đặt một hiệu điện thế U vào giữa catod và anod thì giữa chúng xuất hiện điện

trường gây ra lực điện trường tác dụng lên quang electron, khi U RAK R>0 thì lực điện trường

này có hướng từ catod sang anod (KA). Các electron được gia tốc, chuyển động với vận

tốc lớn hơn sang anod. Vậy nên dòng quang điện không thể

bị triệt tiêu.

Bài 4. Bài tập giúp học sinh nắm vững đặc tuyến Vôn -

Ampe của tế bào quang điện. Bài tập không quá khó, giáo

viên có thể sử dụng để củng cố sau bài học hoặc kiểm tra

15 phút.

- UTóm tắt:

,λ λ λ ; và JR1 R, JR2.R 1

Dựa vào đồ thị, so sánh

- UHướng dẫn:

Giáo viên Học sinh

(1). Hãy xác định -URh1 R ;- U Rh2 R ;IRbh1 R (1). Xác định -URh1 R ;- U Rh2 R ;IRbh1 R ; IRbh2 Rtrên

đồ thị. ; IRbh2 R trên đồ thị.

(2). URh R liên hệ với λ như thế nào? (2). URh R tỉ lệ nghịch với λ.

-URh1 R > - URh2 R nên URh1 R < URh2 (3). So sánh URh1 R và URh2 R. (3).

(4). So sánh λ R1 R và λR2 R. (4). λR1 R>λR2 R.

IRbh R tỉ lệ như thế nào với J? IRbh R tỉ lệ thuận với J. (5). (5).

IRbh1 R > IRbh2 R nên JR1 R > JR2 (6). So sánh JR1 R và JR2 R. (6).

- UGiải:

= +

A eU

⇒ URh R tỉ lệ nghịch với λ.

A W đ

0max

hc λ

Theo phương trình Einstein thì:

Vì -URh1 R >- URh2 R nên URh1 R < URh2 R ⇒λR1 R>λR2 R.

Cường độ của dòng quang điện bão hòa tỉ lệ

thuận với cường độ chùm sáng kích thích mà IRbh1 R > IRbh2 R nên JR1 R > JR2 R.

Bài 5. Bài tập khá khó, đòi hỏi học sinh phải vận dụng linh hoạt nhiều kiến thức về

quang phổ của nguyên tử hydro. Bài tập giúp học sinh củng cố kiến thức, rèn luyện khả

năng phân tích, tổng hợp và phát triển khả năng tư duy. Giáo viên nên sử dụng để rèn luyện,

nâng cao kiến thức cho học sinh.

- UTóm tắt:

Chiếu bức xạ kích thích λ qua một lượng khí hydro ở trạng thái cơ bản  phát ra ba bức xạ

đơn sắc, có một bức xạ thuộc ánh sáng khả kiến. Ánh sáng đó có màu gì?

- UHướng dẫn:

Giáo viên Học sinh

(1). Nguyên tử ở trạng thái cơ bản muốn (1). Nguyên tử phải nhảy lên

phát ra 3 bức xạ đơn sắc thì phải nhảy lên mức mức kích thích thứ 2, quỹ đạo M.

kích thích nào? (2). Vẽ sơ đồ.

(3). Ánh sáng khả kiến thuộc (2). Vẽ sơ đồ quang phổ vạch của nguyên tử

dãy Balmer. hydro.

(3). Dãy nào có chứa bức xạ là ánh sáng khả (4). Electron chuyển từ các quỹ

đạo ngoài về quỹ đạo L. kiến?

(4). Dãy Balmer được tạo thành khi electron thuộc dãy (5). Vạch λRMLR

chuyển từ các quỹ đạo ngoài về quỹ đạo nào? Balmer.

(5). Vạch nào thuộc dãy Balmer? (6). Bức xạ này là bức xạ H(α)

(6). Bức xạ đó có màu gì? có màu đỏ.

- UGiải:

Nguyên tử ở trạng thái cơ bản hấp thụ các photon

kích thích, muốn phát ra được 3 bức xạ đơn sắc thì

nguyên tử phải nhảy lên mức kích thích thứ 2, quỹ đạo

Bức xạ là ánh sáng khả kiến thuộc dãy Balmer.

Dãy Balmer được tạo thành khi electron chuyển từ các

quỹ đạo ngoài về quỹ đạo L. Vậy vạch ánh sáng khả kiến là vạch λ RML R. Đây chính là bức xạ

H(α) có màu đỏ.

3.3.2- Bài tập định lượng

3.3.2.1- Chủ đề 1: Hiện tượng quang điện

Vấn đề 1: Xác định các đặc trưng của kim loại (λ0, A); electron quang điện (Wđomax;

vomax ); dòng quang điện (ibh; Uh ); điện thế cực đại

∗ Phương pháp giải chung

Áp dụng linh hoạt các công thức:

=0λ

hc A

A =

+ Giới hạn quang điện:

hc 0λ

+ Công thoát electron:

−

Áp dụng công thức Einstein:

max

2 0

max

0đWA

max

hc λ

1 2

⇒

2 0

max

W đ

max

1 2

−

+ Động năng ban đầu cực đại của electron:

0đWA

max

Wđ

hc λ

Áp dụng công thức Einstein: ⇒

max = đo e

2 mv 0 max 2 e

+ Hiệu điện thế hãm:

max

max đo e

2 mv 0 max 2 e

+ Điện thế cực đại:

∗ Hướng dẫn và giải

Bài 1. Bài tập ở mức độ vừa phải, rèn luyện cho học sinh khả năng vận dụng linh hoạt

các công thức của hiện tượng quang điện và phương trình Einstein. Giáo viên có thể sử

dụng để củng cố sau bài học hoặc tiết bài tập.

-6 λ = 0,405 µm = 0,405.10P

P m

- UTóm tắt:

URh R = 1,26 V

a. vR0max R = ? b. λR0 R = ?

- UCác mối liên hệ cần thiết lập

=0λ

hc A

Ta có thể tìm giới hạn quang điện qua công thoát: (I)

= +

−

⇒ = A

Công thoát được xác định bằng phương trình Einstein:

A W đ

0max

W đ

0max

hc λ

(II)

(III) Động năng ban đầu cực đại được tính bằng: WRđ0maxR = eURh R

- USơ đồ tiến trình giảiU: (III)  (II)  (I)

- UHướng dẫn:

Giáo viên Học sinh

0λ ?

=0λ

hc A

(1). Công thức nào tính (1).

−

(2). Có thể tính A dựa vào phương

0đWA

max

0đW

max

hc λ

⇒ (2). trình nào?

(3). Công thức tính WRđomax R theo URh R? (3). WRđmax R = eURh

- UGiải:

-19

P.1,26 = 2,061.10P

P (J)

Động năng ban đầu cực đại của electron:

WRđ0maxR = eURh R = 1,6.10P

−

-19

−

10.016,2

Công thoát của electron:

P (J)

0đWA

max

0đW

max

10.3. − 6

hc λ

10.625,6 ,0

10.405

⇒ = = 2,9.10P

Giới hạn quang điện của kim loại:

−

− 6 0, 685.10 (

)

0, 685 m

λ 0

−

hc A

8 6, 625.10 .3.10 2,9.10

UĐáp sốU: 0,685 µm

hay

Bài 2. Bài tập không phức tạp, giúp học sinh tăng cường kỹ năng tính toán và áp dụng

thành thạo các công thức của hiện tượng quang điện. Giáo viên nên sử dụng ở tiết bài tập

hoặc kiểm tra 15 phút.

-6 λ = 0,390 µm = 0,390.10P

P m

- UTóm tắt:

-6 λ’ = 0,500 µm = 0,500.10P

P m

URh R = 0,76 V

v’ R0max R = ?

- UCác mối liên hệ cần thiết lập:

⇒

−

= + A

v’ R0max R được xác định bằng phương trình Einstein đối với λ’:

'2 0max

' v 0max

hc ' λ

1 2

2 m

  

  

(I)

= +

−

⇒ = A

Công thoát A được tính bằng phương trình Einstein đối với λ:

A W đ

0max

W đ

0max

hc λ

(II)

(III) WRđ0maxR được tính bằng công thức: WRđ0maxR = eURh R

- USơ đồ tiến trình giảiU: (III)  (II)  (I)

- UHướng dẫn:

Giáo viên Học sinh

= + A

'2 0max

hc ' λ

1 2

(1). Tìm v’ R0max R thông qua phương

⇒

−

' v 0max

trình ? (1).

hc ' λ

2 m

  

  

(2). A có thể tính nhờ phương trình

= +

−

⇒ = A

Einstein viết cho bức xạ kích thích nào?

A W đ

0max

W đ

0max

hc λ

(2). (3). Dùng công thức nào để tìm

WRđ0maxR? (3). WRđ0maxR = eURh R

- UGiải:

-19

P.0,76 = 1,216.10P

P (J)

Động năng ban đầu cực đại của electron ứng với bước sóng λ: -19 WRđ0maxR = eURh R = 1,6.10P

Công thoát của electron:

−

-19

−

1, 216.10

P (J)

0đWA

max

0đW

max

− 6

hc λ

8 6, 625.10 .3.10 0,39.10

⇒ = = 3,88.10P

⇒

−

= + A

'2 0max

' v 0max

hc ' λ

1 2

2 m

  

  

−

3,88.10

( 5 1, 4.10 m / s

)

−

− 6

2 9,1.10

8 6, 625.10 .3.10 0,500.10

  

  

5 UĐáp sốU: 1,4.10P

P m/s

Vận tốc ban đầu cực đại của electron ứng với bước sóng λ’:

Bài 3. Bài tập đơn giản, giúp học sinh chỉ cần nắm vững điều kiện để hiện tượng quang

điện xảy ra, công thức tính hiệu điện thế hãm và phương trình Einstein. Giáo viên nên sử

dụng dạng bài tập này để củng cố sau bài học.

-6 λ = 0,405 µm = 0,405.10P

P m

-19

P J

- UTóm tắt:

-19

P J

AR1 R = 4,14 eV = 4,41.1,6. 10P

AR2 R = 2,70 eV = 2,70.1,6. 10P

URh1 R = ? URh2 R = ?

- UCác mối liên hệ cần thiết lập:

0λ λ≤

Điều kiện để hiện tượng quang điện xảy ra:

λ = 0

hc A

Tính giới hạn quang điện của thông qua công thoát: (I)

Xác định hiện tượng quang điện xảy ra đối với tế bào quang điện nào. (II)

Với tế bào quang điện thỏa điều kiện, hiệu điện thế hãm được tính bằng công thức:

(III) eURh R = WRđ0max R

⇒

−

Có thể tìm động năng ban đầu cực đại bằng phương trình Einstein:

+ A W đ

0max

W đ

0max

A 2

hc λ

(IV)

- USơ đồ tiến trình giảiU: (I)  (II)  (IV)  (III)

- UHướng dẫn:

Giáo viên Học sinh

0λ λ≤

(1). Điều kiện xảy ra hiện tượng (1).

λ = 0

hc A

quang điện. (2). (2). Công thức tính λR0 R.

eURh R = WRđ0max (3). URh R được tính bằng công thức? (3).

= +

⇒

− A

A W đ

0max

W đ

0max

hc λ

(4). Tìm WRđ0maxR bằng phương trình? (4).

- UGiải:

−

− 6 0, 282.10 (

)

λ 01

−

8 6, 625.10 .3.10 19 4, 41.1, 6.10

hc A 1

Giới hạn quang điện của kim loại làm catod của tế bào quang điện 1:

−

− 6 0, 460.10 (

)

λ 02

−

8 6, 625.10 .3.10 19 2, 70.1, 6.10

hc A 2

Giới hạn quang điện của kim loại làm catod của tế bào quang điện 2:

λ λ λ λ ; 02 01

nên hiện tượng quang điện chỉ xảy ra với tế bào quang điện 2. Vì

−

-20

−

⇒

−

2, 7.1, 6.10

Động năng ban đầu cực đại của electron trong tế bào quang điện 2:

P (J)

+ A W đ

0max

W đ

0max

A 2

− 6

hc λ

8 6, 625.10 .3.10 0, 405.10

= = 5,87.10P

−

0,367(

)

⇒ = U

d0max

5,87.10 − 1, 6.10

d0max e

UĐáp sốU: URh2 R = 0,376 V.

Hiệu điện thế hãm của tế bào quang điện 2:

Bài 4. Bài tập khá khó, đòi hỏi học sinh phải biết cách phân tích và kết hợp cùng kĩ

năng toán học. Bài tập giúp học sinh tăng cường tư duy logic và phát triển khả năng sáng

tạo. Giáo viên nên sử dụng để rèn luyện cho học sinh khá - giỏi.

P m

-6 λR0 R = 0,81 µm = 0,81.10P

P m

-6 λ = 0,40 µm = 0,40.10P

- UTóm tắt:

dURh R = 0,15 V

dλ = ?

- UCác mối liên hệ cần thiết lập:

Cần tính dλ với dữ kiện là dURh R→ tìm mối liên hệ giữa λ và URh R.

⇒ = λ

Có thể tìm λ qua phương trình Einstein:

+ A W đ

0max

hc λ

hc + A W đ

0max

(I)

(II) Động năng ban đầu cực đại được tính bằng: WRđ0maxR = eURh R

λ=

hc + A eU

(III) Từ đó ta tìm được mối liên hệ giữa λ và URh R:

− hce + A eU

(

)

(IV) Lấy vi phân 2 vế phương trình trên:

hc λ 0

(V) Công thoát electron ra khỏi Rubi:

(VI) Hiệu điện thế hãm ứng với bước sóng λ thỏa: eURh R = WRđ0max R

⇒

−

Ta tìm động năng ban đầu cực đại thông qua phương trình Einstein:

+ A W đ

0max

W đ

0max

hc λ

(VII)

- USơ đồ tiến trình giảiU: (V) (VII) (VI)  (I)  (II)  (III)  (IV)

- UHướng dẫn:

Giáo viên Học sinh

= +

⇒ = λ

A W đ

0max

hc λ

hc + A W đ

0max

(1). Từ phương trình Einstein, hãy (1).

tính λ.

(2). WRđ0maxR = eURh R (2). WRđ0maxR liên hệ với U Rh Rbằng công

λ=

hc + A eU

thức nào? (3).

(3). Suy ra mối liên hệ giữa λ và URh R.

− hce + A eU

(

)

(4). (4). Vi phân 2 vế phương trình.

(5). Công thức tính A.

hc λ 0

(5). (6). URh Rthỏa phương trình nào?

tính được nhờ (7). WRđ0maxR eURh R = WRđ0maxR (6).

= +

⇒

− A

A W đ

0max

W đ

0max

hc λ

phương trình nào? (7).

- UGiải:

−

2, 45.10

( ) J

− 6

8 6, 625.10 .3.10 0,81.10

hc λ 0

Công thoát electron ra khỏi rubi:

−

= +

⇒

−

− = A

2, 45.10

2,52.10

J ( )

0max

A W đ

W đ

− 6

hc λ

8 6, 625.10 .3.10 0, 40.10

⇒ = λ

Động năng ban đầu cực đại của electron ứng với bước sóng λ:

+ A W đ

0max

hc λ

hc + A W đ

0max

Theo phương trình Einstein:

λ=

hc + A eU

. Mà WRđ0maxR = eURh R nên

−

= −

0,15

− 6 0, 02.10 (

)

−

− hce + A eU

(

)

34 − 6, 625.10 .3.10 1, 6.10 19 2 + (2, 45.10 )

2,52.10

Lấy vi phân 2 vế phương trình trên ta được:

UĐáp sốU: 0,02 µm

Vậy bước sóng giảm đi 1 khoảng 0,02 µm.

Bài 5. Bài tập ở mức độ dành cho học sinh khá. Muốn làm được bài tập dạng này học

sinh cần vận dụng linh hoạt và biết cách kết hợp nhiều loại kiến thức. Giáo viên nên sử dụng

bài tập để rèn luyện hoặc kiểm tra 1 tiết, thi học kỳ.

- UTóm tắt:

-6 a. λ = 0,14 µm = 0,14.10P

P m  VRmaxR = ?

A = 4,47 eV

b. V’RmaxR= 3 VRmax R λ’ = ?; vR0 R = ?

- UCác mối liên hệ cần thiết lập:

a. Các electron bứt ra  vật tích điện dương  điện thế V  điện trường  lực điện

trường. Electron bị bứt ra nhiều điện trường lớn lực điện trường tăng. Tất cả các

electron khi bứt ra đều bị lực điện trường kéo trở lại  điện thế cực đại. Áp dụng định lý

∆

−⇔=

−=

⇒

động năng:

2 0

max

1 2

max đ e

(I)

⇒

−

Tính động năng ban đầu cực đại bằng phương trình Einstein:

+ A W đ

0max

W đ

0max

hc λ

(II)

+ A W

λ ⇒ = '

b. Bước sóng của bức xạ kích thích được xác định bằng công thức:

0max

' đ

hc λ '

0max

hc + A W ' đ

(III)

Động năng ban đầu cực đại liên hệ với điện thế cực đại:

(IV) W’Rđ0maxR = eV’RmaxR

- USơ đồ tiến trình giải:U a. (II)  (I) b. (IV)  (III)

- UHướng dẫn:

Giáo viên Học sinh

Phần a Phần a

(1). Khi các electron bị bứt ra khỏi bề (1). Quả cầu tích điện dương.

mặt kim loại thì quả cầu tích điện gì? (2). Càng nhiều electron bị bứt ra thì

điện tích này càng tăng. (2). Càng nhiều electron bị bứt ra thì

điện tích này thay đổi ra sao? (3). Xung quanh quả cầu xuất hiện

điện trường lớn dần. (3). Xung quanh quả cầu xuất hiện

môi trường? (4). Điện trường có tác dụng lực điện

trường cản lớn dần lên quang electron. (4). Điện trường có tác động như thế

nào lên quang electron? (5). Khi lực điện trường đủ mạnh để

các quang electron bứt ra đều bị đẩy (5). Khi lực điện trường đủ mạnh để

ngược lại bề mặt của quả cầu thì điện tất cả electron bứt ra đều bị đẩy ngược

tích của nó là lớn nhất. lại thì điện tích của nó như thế nào?

(6). Lúc đó điện thế của quả cầu có (6). Lúc đó điện thế của quả cầu có

∆

= ⇔ −

= −

W A

giá trị cực đại. giá trị?

W d

0max

eV m

(7). Áp dụng định lý động năng cho

⇒

V m

W 0max d e

(7). quang electron để tính điện thế cực đại

= +

⇒

− A

của quả cầu?

A W đ

0max

W đ

0max

hc λ

(8). (8). WRđ0maxR được xác định bằng

= +

' λ ⇒ =

phương trình nào? Phần b Phần b

' A W đ

0max

hc ' λ

hc ' + A W đ

0max

(9). (9). λ’ được tính như thế nào ?

(10). Mối liên hệ của W’Rđ0max R và (10). W’Rđ0maxR = eV’Rmax

V’RmaxR.

- UGiải:

−

= +

⇒

−

4, 47.1, 6.10

7, 04.10

− = A

( ) J

0max

A W đ

W đ

− 6

hc λ

8 6, 625.10 .3.10 0,14.10

a. Động năng ban đầu cực đại của electron ứng với bước sóng λ:

Khi hiện tượng quang điện xảy ra, các electron bứt ra khỏi quả cầu làm nó tích điện

dương lớn dần. Sự tích điện này tạo 1 điện thế V lớn dần cho quả cầu và làm xuất hiện điện

trường tác dụng lực điện trường cản lên các quang electron. Số electron bị bứt ra càng nhiều

thì điện trường này càng tăng, đến một lúc nào đó khi mà kể cả các quang electron có động

năng ban đầu cực đại bứt ra cũng bị lực điện trường kéo trở lại thì điện thế của quả cầu là

−

∆

⇒

= −

4, 4(

)

= ⇔ − W A F

W d

eV m

V m

0max

7, 04.10 − 1, 6.10

W d 0max e b. Động năng ban đầu cực đại ứng với bức xạ λ’:

-19

P.3. 4,4 = 21,12.10P

P (J)

lớn nhất. Áp dụng định lý động năng:R

W’Rđ0maxR = eV’RmaxR = e.3VRmax R = 1,6.10P

−

− 6

λ ⇒ = '

=0,070.10 (m)

+ A W

0max

−

8 6, 625.10 .3.10 − 19

hc λ '

4, 47.1, 6.10

21,12.10

hc + ' A W

0max

UĐáp sốU: a. 4,4 V

Bước sóng λ’:

b. 0,070 µm

Vấn đề 2: Công suất bức xạ và hiệu suất lượng tử

∗ Phương pháp giải chung

Kết hợp sử dụng các công thức

n P

hc λ

N hc .P t λ

- Công suất bức xạ:

N N

n e n P

- Hiệu suất lượng tử:

Với công thức của hiện tượng quang điện và các công thức liên quan:

. n e e

N t

- Cường độ dòng điện:

P S

- Cường độ bức xạ :

nRe R: Số electron bị bứt ra trong 1 đơn vị thời gian.

nRp R : Số photon chiếu tới bề mặt kim loại trong 1 đơn vị thời gian.

NRe R, NRp R: Tổng số electron bị bứt ra, tổng số photon chiếu tới bề mặt kim loại trong

cùng thời gian t.

S: Diện tích bề mặt kim loại được chiếu bức xạ kích thích.

∗ Hướng dẫn và giải

Bài 6. Bài tập khá đơn giản, giúp học sinh ghi nhớ và áp dụng các công thức một cách

chính xác. Giáo viên có thể sử dụng khi củng cố bài học hoặc như một câu nhỏ trong một

bài tập tổng hợp.

-6 λ = 0,489 µm = 0,489.10P

P m

P A

-3 IRbh R = 5 mA = 5.10P

- UTóm tắt:

P = 1,25 W

H = ?

- UCác mối liên hệ cần thiết lập:

N N

(I) Muốn tính được H ta cần xác định NReR và NRP R:

⇒ = N

NRe R được xác định thông qua mối liên hệ với IRbh

i bh

N .e e

i bh e

(II)

NRP R được xác định thông qua mối liên hệ với P

= P n P

⇒ = n P

hc λ

λ P hc

(III)

- USơ đồ tiến trình giải:

- UHướng dẫn:

Giáo viên Học sinh

n e n P

(1). Công thức tính H? (1). nRe R liên hệ với IRbh R? (2).

⇒ = N

i bh

N .e e

i bh e

= P n λ

⇒ = n λ

nRP R liên hệ với P ? (3). (2).

hc λ

λ P hc

(3).

- UGiải:

− 3

3,125.10

⇒ = n e

n .e e

−

5.10 1, 6.10

I bh e

Số quang electron bị bứt ra khỏi catod trong một đơn vị thời gian :

− 6

10.075

Số photon bức xạ kích thích đập vào catod trong một đơn vị thời gian:

= P n λ

⇒ = n λ

−

10.489 34

hc λ

,0.25,1 625 ,6

10.

10.3.

λ P hc

1, 02%

3,125.10 3, 075.10

n e n P

UĐáp sốU: 1,02 %

Hiệu suất lượng tử:

Bài 7. Bài tập giúp học sinh rèn luyện khả năng biến đổi công thức, tính toán. Bài tập

không khó nhưng hơi dài, giáo viên nên sử dụng như một bài tập củng cố.

-6 λ = 0,300 µm = 0,300.10P

P m

- UTóm tắt:

2 J = 3 W/mP

H = 5 %

n'Re R = ?

- UCác mối liên hệ cần thiết lập:

Số electron bị bứt ra trên một đơn vị diện tích, trong một đơn vị thời gian:

' n e

n e S

(I)

= ⇒ =

Số electron bị bứt ra trong một đơn vị thời gian được tính thông qua hiệu suất:

. n H n e P

n e n P

(II)

Ta tìm số photon đập vào kim bề mặt kim loại trong một đơn vị thời gian bằng công

= P n P

⇒ = n P

hc λ

λ P hc

= ⇒ =

P J S .

(III) thức về công suất bức xạ:

P S

Công suất bức xạ liên hệ với cường độ bức xạ: (IV)

- USơ đồ tiến trình giảiU: (VI)  (III)  (II)  (I)

- UHướng dẫn:

Giáo viên Học sinh

' n e

n e S

= ⇒ =

(1). Ta có thể tính số electron bị bứt ra (1). trên một đơn vị diện tích, trong một đơn vị

. n H n e P

n e n P

thời gian bằng cách nào? (2).

(2). Tính nRe R thông qua H ?

= P n P

⇒ = n P

hc λ

λ P hc

(3). (3). Tìm nRp R bằng công thức tính P?

= ⇒ =

P J S .

P S

(4). P liên hệ với J như thế nào? (4).

= ⇒ =

P J S .

3S (W)

- UGiải:

P S

Công suất bức xạ của nguồn:

− 6

4,53.10

= P n P

⇒ = n P

−

hc λ

λ P hc

3S.0,300.10 8 6, 625.10 .3.10

Số photon đập vào kim bề mặt kim loại trong một đơn vị thời gian:

−

= ⇒ =

5%.4,53.10

2, 27.10

. n H n e P

n e n P

Số electron bị bứt ra trong một đơn vị thời gian:

2, 265.10

2, 27.10

' n e

n e S

UĐáp sốU: 2,27.10P

Số electron bị bứt ra trên một đơn vị diện tích, trong một đơn vị thời gian:

Bài 8. Bài tập nhằm giúp học sinh ghi nhớ công thức và rèn luyện khả năng tính toán.

Giáo viên có thể sử dụng như 1 phần nhỏ trong 1 bài tập tổng hợp để kiểm tra 1 tiết hay thi

học kì.

- UTóm tắt:

P Hz

P m

-6 λR0 R = 0,576 µm = 0,576.10P 16

ƒ = 6,25.10P

P = 20% nRp R

nRe R= 5,25.10P

P = ?

P n hf

- UCác mối liên hệ cần thiết lập:

Công suất bức xạ được tính bằng công thức: (I)

Tìm số photon đập vào catod qua dữ kiện đề bài cho:

20% n p

⇒ = n p

n e 20%

(II)

- USơ đồ tiến trình giảiU: (II)  (I)

- UHướng dẫn:

P n hf

Giáo viên Học sinh

(1). Công thức tính P? (1).

20% n p

⇒ = n p

n e 20%

(2). Bằng các dữ kiện đề bài cho hãy nRp R? (2).

- UGiải:

2, 625.10

20% n p

⇒ = n p

n e 20%

16 5, 25.10 20%

Số photon đập vào catod trong một giây:

−

P n hf

14 2, 625.10 .6, 625.10 .6, 25.10

0,109 (W)

UĐáp sốU: 0,109 W

Công suất của bức xạ rọi vào catod:

Bài 9. Bài tập khá đơn giản, giúp học sinh ghi nhớ công thức và hiểu được ý nghĩa của

hiệu suất lượng tử. Giáo viên có thể sử dụng để kiểm tra 15 phút hoặc làm bài tập củng cố.

- UTóm tắt:

-6 λ = 0,450 µm = 0,450.10P

P m

5 photon  1 electron

nRp R = 3,06.10P

P = ? i = ?

- UCác mối liên hệ cần thiết lập:

= P n P

hc λ

Áp dụng công thức để tính công suất bức xạ: (I)

i bh

. n e e

(II) Cường độ dòng quang điện bão hòa được xác định:

Ta có thể tìm số electron bị bứt ra trong một đơn vị thời gian qua mối liên hệ với số

= ⇒ =

photon đập vào catod trong một đơn vị thời gian:

. n H n e P

n e n P

(III)

20%

Cứ 5 photon đập vào catod sẽ làm cho 1 electron bị bứt ra nên hiệu suất lượng tử:

1 H = = 5

(IV)

- USơ đồ tiến trình giảiU: (VI)  (III)  (II)  (I)

- UHướng dẫn:

Giáo viên Học sinh

= P n P

hc λ

(1). Công thức tính P. (1). iRbh R được xác định bằng cách nào? (2).

i bh

. n e e

(2). (3). Có thể tìm nRe R qua đại lượng nào?

= ⇒ =

. n H n e P

n e n P

20%

(4). H trong trường hợp này là bao nhiêu? (3).

1 H = = 5

(4).

- UGiải:

−

3, 06.10

13,5 (W)

= P n P

hc λ

8 6, 625.10 .3.10 − 6 0, 450.10

Công suất bức xạ của nguồn phát:

20%

1 H = = 5

Cứ 5 photon đập vào catod sẽ làm cho 1 electron bị bứt ra nên hiệu suất lượng tử:

Số electron bị bứt ra trong một đơn vị thời gian:

= ⇒ =

20%.3, 06.10

6,12.10

. n H n e P

n e n P

−

18 6,12.10 .1, 6.10

0,99 (

A )

i bh

n e . e

UĐáp sốU: 13,5 W

Cường độ dòng quang điện bão hòa:

0,99 A

Vấn đề 3: Chuyển động của electron quang điện trong điện trường và từ trường.

∗ Phương pháp giải chung

Các quang e bật ra khỏi tấm kim loại trong hiện tượng quang điện có vận tốc ban đầu

uur 0v

theo mọi phương.

- UQuang electron chuyển động trong điện trường

= −

ur f

ur eE

Trọng lực không đáng kể nên lực tác dụng lên quang electron là lực điện trường:

Nếu môi trường có một hiệu điện thế U >0 thì electron sẽ nhận được một công dương

do điện trường tác dụng lên. Áp dụng định lý động năng:

2 mmv 0 ax

1 2

WRđ’R- WRđ0max R = eU ⇒ WRđ’R= +eU

Nếu môi trường có một hiệu điện thế U RAKR < 0 thì điện trường sẽ tác dụng lên electron

một công âm. Áp dụng định lý động năng ta có:

2 mmv 0 ax

1 2

ur E↑↑

r + Nếu v

-eU WRđ’R- WRđ0max R = -eU ⇒ WRđ’R=

: electron không bị lệch hướng, chuyển động nhanh dần trong điện

ur tạo với E

trường.

r + Nếu v

góc α: elctron chuyển động theo quỹ đạo là một nhánh của parabol.

- UQuang electron chuyển động trong từ trường.

ur hợp với B

uur 0v

= −

Electron có vận tốc ban đầu một góc α.

⇒ = f

eBv α sin 0

ur uur  e B v .  0

 

⇒

eBv

r v⊥

ur Vì f

Trọng lực không đáng kể nên lực tác dụng lên quang electron là lực Lorentz: ur f

0 sin

2 mv 0 R

⊥ ⇔ =

r ur B v α

090

nên lúc này lực Lorentz đóng vai trò là lực hướng tâm

0mv eB

: electron sẽ chuyển động trên quỹ đạo tròn có bán kính: +

r + Nếu v

ur tạo với B

góc α: electron chuyển động trên quỹ đạo hình xoắn ốc.

∗ Hướng dẫn và giải

Bài 10. Bài tập tương đối khó, đòi hỏi học sinh phải vận dụng tổng hợp nhiều kiến

thức. Giáo viên nên sử dụng bài tập này trong tiết bài tập hoặc bài kiểm tra đánh giá.

-19

- UTóm tắt:

P J

P m

-6 λ = 0,560 µm = 0,560.10P

0vB ⊥

P T

-5 B = 6,1.10P

A = 1,9 eV = 1,9.1,6.10P

RRmaxR = ?

- UCác mối liên hệ cần thiết lập:

= −

ur F

+ Mối liên hệ giữa R và các dữ kiện đề:

0vB ⊥ nên F = eBvR0 R.

ur uur  × e B v 0

 

. Do Electron chịu tác dụng lực Lorentz

⇒ = R

Lực này đóng vai trò lực hướng tâm:

= F eBv 0

2 mv 0 R

mv 0 eB

⇒

(I)

R m

0 ax m eB

(II) + Mối liên hệ giữa RRmaxR với vR0 R: RRmax R ⇔ vR0max R

⇒

−

= + A

vR0max R được xác định thông qua phương trình Einstein:

2 0max

v 0max

hc λ

1 2

2 m

  

  

(III)

- USơ đồ tiến trình giải:U

- UHướng dẫn:

Giáo viên Học sinh

(1). Khi quang electron chuyển (1). Khi quang electron chuyển động vào

động vào trong từ trường thì nó trong từ trường thì nó chịu tác dụng của lực

chịu tác dụng của lực nào? Lorentz

(2). Viết công thức tính độ lớn → F = eBvR0 R (2).

]0vBeF [ = ×

(3). Lực này đóng vai trò là lực hướng tâm.

2 0

=⇒ R

mv R

mv 0 eB

của lực? ur F đóng vai trò là lực gì? (3). (4). F = eBvR0 R = (4). Tìm mối liên hệ giữa R và

vR0 (5). RRmaxR ⇔ vR0maxR

⇒

−

= + A

2 0max

v 0max

hc λ

1 2

2 m

  

  

(5). RRmaxR khi nào? (6). vR0max R được tính thế nào? (6).

- UGiải:

Khi quang electron chuyển động vào trong từ trường thì nó sẽ chịu tác dụng của lực

Lorentz ⇒ F = eBvR0 Rsinα = eBvR0 R= eBvR0

]0vBeF [ = ×

F ⊥ ⇒ lực này đóng vai trò là lực hướng tâm:

=⇒ R

2 mv 0 R

mv 0 eB

F = eBvR0 R = Vậy RRmaxR khi vR0max

⇒

−

= + A

2 0max

v 0max

hc λ

1 2

2 m

  

  

−

1,9.1, 6.10

( 5 3, 4.10 m / s

)

−

− 6

2 9,1.10

8 6, 625.10 .3.10 0,560.10

  

  

Vận tốc ban đầu cực đại của electron:

≈

( 0, 03 m

)

max

0max eB

− 31 9,1.10 .3, 4.10 − − 5 19 1, 6.10 .6,1.10

UĐáp sốU: 0,03 m

Bán kính cực đại của quỹ đạo:

Bài 11. Bài tập dành cho học sinh khá - giỏi nhằm rèn luyện khả năng tư duy và sáng

tạo. Yêu cầu học sinh cần nắm vững và biết vận dụng một số kiến thức đã học ở lớp 10, 11.

Giáo viên nên dùng để kiểm tra 1 tiết hay là bài tập rèn luyện.

-19

- UTóm tắt:

P J

0 λ = 4000 AP

-6 P = 0,400.10P

P m

A = 2,5 eV = 2,5.1,6.10P

0vB ⊥

R = 20 cm = 0,2 m

B = ?

= −

ur F

ur Electron chuyển động trong từ trường B

- UCác mối liên hệ cần thiết lập:

ur uur  × e B v 0

 

nên chịu tác dụng lực Lorentz .

0vB ⊥ nên F = eBvR0 R.

Do (I)

uur ur F v⊥ 0

F eBv

⇒ = B

Vì nên lực này đóng vai trò lực hướng tâm:

2 mv 0 R

mv 0 eR

(II)

Các electron ở bề mặt kim loại bị bứt ra với vận tốc ban đầu cực đại v R0max R, được xác

⇒

−

= + A

định bằng phương trình Einstein đối với λ:

2 0max

v 0max

hc λ

1 2

2 m

  

  

(III)

BR Rlà từ trường tối thiểu làm cho electron này chuyển động theo quỹ đạo R.

0 axmmv eR

(IV)

- USơ đồ tiến trình giảiU: (I) → (II) → (III) → (IV)

- UHướng dẫn:

Giáo viên Học sinh

(1). Electron chuyển động trong từ

= −

ur F

 

uur ur F v⊥ 0

trường nên chịu tác dụng của lực gì? Lorentz. → = F (1). Electron chịu tác dụng của lực ur uuuur  × e B v 0 axm nên lực này đóng vai trò (2). Vì eBvR0max là lực? (2). Lực này đóng vai trò là lực

F eBv

(3). Từ trường cần để electron chuyển

2 mv 0 R

hướng tâm: động theo quỹ đạo R?

0mv eR

vR0 R của quang electron ở bề mặt (4). (3). kim loại có giá trị như thế nào?

vR0 R của quang electron ở bề mặt (4). (5). Ta có thể tìm vR0maxR thông qua công

kim loại có giá trị cực đại vR0max R. thức nào?

= + A

2 0max

hc λ

1 2

(6). Từ trường cần để quang electron ở (5).

bề mặt kim loại chuyển động theo quỹ

⇒

−

v 0max

 2 hc  m λ 

  

đạo bán kính R?

0 axmmv eR

(6).

ur Electron chuyển động trong từ trường B

- UGiải:

= −

ur F

ur B v⊥

nên chịu tác dụng lực Lorentz

uuuur 0 axm

ur uuuur  × e B v 0 axm

 

, vì nên F = eBvR0max R.

⇒ = B

F eBv m 0 ax

uur ur F v⊥ 0

2 mv 0 R

mv 0 eR

Vì nên lực này đóng vai trò lực hướng tâm:

⇒

−

= + A

2 0max

v 0max

hc λ

1 2

2 m

  

  

−

2,5.1, 6.10

( 5 4, 6.10 m / s

)

−

− 6

2 9,1.10

8 6, 625.10 .3.10 0, 400.10

  

  

− 5 T 1,3.10 ( )

Electron ở bề mặt kim loại bị bứt ra với vận tốc ban đầu cực đại vR0maxR:

0max eR

− 31 9,1.10 4, 6.10 − − 19 6 1, 6.10 .0, 2.10

-5 UĐáp sốU: 1,3.10P

P T

Từ trường cần thiết:

Bài 12. Bài tập khá phức tạp,giúp học sinh khắc sâu kiến thức mới đồng thời nhớ lại

các kiến thức cũ và rèn luyện khả năng tư duy, phân tích. Giáo viên nên sử dụng như một

bài tập rèn luyện cho học sinh khá – giỏi.

-9 λ = 83nm = 83.10P

P m

- UTóm tắt:

P m

-9 λR0 R = 332 nm = 332.10P

E = 75 V/cm

a. sRmaxR = ? b. R = 1 MΩ  iRmaxR = ?

- UCác mối liên hệ cần thiết lập:

a. Quãng đường s tối đa sẽ ứng với các electron có động năng ban đầu cực đại. Áp

∆

= ⇔ −

= − ⇔

W W

eEs W

eEs

dụng định lý động năng ta có:

W đ

A F

đ m

0 ax

(I)

đ m 0 ax eE

(II) Quãng đường tối đa mà electron đi được:

= +

⇒

− A

WRđ0maxR được xác định bằng phương trình Einstein:

A W đ

0max

W đ

0max

hc λ

(III)

hc λ 0

Với công thoát electron: (IV)

b. Quang electron bứt ra điện cực tích điện dương điện thế V điện trường lực

điện trường. Quang electron bị bứt nhiều điện thế tăng lực điện trường tăng quang

electron có động năng ban đầu cực đại bị lực điện trường kéo trở lại điện thế cực đại.

(V)

∆

= −

⇒

Áp dụng định lý động năng: R

0max

= ⇔ − W A F

W d

eV m

V m

W 0max d e

(VI)

Giữa điện cực và mặt đất tồn tại hiệu điện thế U = VRmax R. Các electron từ đất chuyển

động về điện cực tạo thành dòng điện qua R có cường độ dòng điện cực đại được tính bằng

i m

VU ax m = R R

(VII) công thức:

- USơ đồ tiến trình giải:

b. (V)  (VI)  (VII)

- UHướng dẫn:

Giáo viên Học sinh

Phần a Phần a

sRmaxR ứng với các electron có sRmaxR ứng với các electron có WRđ0maxR. (1). (1).

WRđ R như thế nào? (2). Các quang electron chịu tác dụng của

∆

= ⇔ −

= −

lực điện trường. (2). Các quang electron chịu tác

W W

eEs

W đ

A F

đ m

0 ax

dụng của lực gì? (3).

m⇒ s

0 ax đ m eE

(3). Áp dụng định lý động năng Vì WRđ R= 0 để tính sRmaxR?

= +

⇒

− A

A W đ

0max

W đ

0max

hc λ

(4). Dùng cách nào tính WRđ0max R? (4).

(5). Công thức tính A.

hc λ 0

(5). Phần b

(6). Khi hiện tượng quang điện Phần b xảy ra với tấm kim loại làm điện cực (6). Khi hiện tượng quang điện xảy ra với thì điện thế của nó như thế nào? tấm kim loại làm điện cực thì sau một thời (7). Tính hiệu điện thế giữa điện gian điện cực sẽ đạt một điện thế cực đại. cực và mặt đất? (7). U = VRmax R – 0 = VRmax (8). Giữa điện cực và mặt đất có (8). Các electron từ đất chuyển động về hiệu điện thế nên qua R xuất hiện? điện cực tạo thành dòng điện qua R. (9). Công thức tính i theo định

i m

VU ax m = R R

(9). luật Omh.

−

5,99.10

( ) J

- UGiải:

− 9

8 6, 625.10 .3.10 332.10

hc λ 0

Công thoát electron:

−

= +

⇒

−

− = A

5,99.10

1,80.10

J ( )

0max

A W đ

W đ

− 9

hc λ

8 6, 625.10 .3.10 83.10

Động năng ban đầu cực đại của electron:

Quãng đường s tối đa sẽ ứng với các electron có động năng ban đầu cực đại. Áp dụng định

∆

= ⇔ −

= −

⇔

W W

eEs

W đ

A F

đ m

0 ax

đ m

0 ax

lý động năng ta có:

−

1,5 (

)

ms ax

đ m 0 ax eE

1,80.10 − 19 1, 6.10 .7,5

Vậy quãng đường xa nhất mà electron rời xa bề mặt điện cực là:

b. Khi hiện tượng quang điện xảy ra thì các quang electron bứt ra khỏi điện cực nên

điện cực tích điện dương. Sự tích điện này tạo ra 1 điện thế V và xuất hiện điện trường tác

dụng lực điện trường cản lên quang electron. Số quang electron bị bứt ra càng nhiều thì điện

thế này càng tăng, đến một lúc nào đó khi mà kể cả các quang electron có động năng ban

đầu cực đại khi bứt ra cũng bị lực điện trường kéo trở lại thì có sự cân bằng động giữa các e

bứt ra và quay về kim loại. Lúc này điện cực đạt điện thế cực đại. Áp dụng định lý động

−

∆

= −

⇒

11, 25 (

)

0max

= ⇔ − W A F

W d

eV m

V m

1,80.10 − 1, 6.10

W 0max d e

năng:

Giữa điện cực và mặt đất tồn tại hiệu điện thế U = VRmax R. các electron từ đất chuyển

− 6 11, 25.10 (

A )

i m

VU m ax = R R

11, 25 6 10

UĐáp sốU: a. 1,5 cm

động về điện cực tạo thành dòng điện qua R. Cường độ dòng điện cực đại:

b. 11,25 µA

Bài 13. Bài tập khó, đòi hỏi học sinh vừa vận dụng

linh hoạt các công thức của hiện tượng quang điện vừa

phải kết hợp với các kiến thức động lực học. Giáo viên

chỉ nên sử dụng như một bài tậ prèn luyện cho học sinh

khá - giỏi.

-19

- UTóm tắt:

P J

-6 λ = 0,330 µm = 0,330.10P

P m

A = 3,44 eV = 3,44.1,6.10P

d = 1cm = 0,01 m

U = 18,2 V

RRmaxR = ?

- UCác mối liên hệ cần thiết lập:

uur 0v

a. Các quang electron có theo mọi hướng. Dưới tác dụng của lực điện trường các

quang electron có quỹ đạo dịch chuyển khác nhau. Dùng phương pháp động lực học để chọn

trục tọa độ và phân tích. (Hình 3.5)

uur 0v

Xét quang electron có hợp với phương của điện trường một góc α.

r a

(*)

Vì PReR << F bỏ qua PReR.

ur F m

ur − eE m

α t

v c 0

⇔

⇒

(*)

(**)

Phương trình định luật II Newton :

eU eE = m m d 0

α t

eU m 2 d v sin 0

    = y

    

(I)

Theo hình vẽ ta thấy R = y ứng với x = d.

⇔

⇒

(**)

RRmaxR = yRmax R ⇔ tRmaxR và sinα = 1.

v 0

R m

2 d m eU

eU m 2 d = v t 0

R m

    

2 d m eU v t 0

R m

  t   

(II)

⇒

−

= + A

Tìm vận tốc ban đầu cực đại của electron bằng phương trình Einstein:

2 0max

v 0max

hc λ

1 2

2 m

  

  

(III)

- USơ đồ tiến trình giải:

- UHướng dẫn:

Giáo viên Học sinh

uur 0v

của các quang electron hướng theo (1). (1). Các quang electron có

như thế nào?

uur 0v

r a

ur − eE m

hợp với (2). Xét quang electron có (2). mọi hướng. ur F m phương của điện trường một góc α. Vì

eE eU = m m d 0

    

PRe R <

(3). Chọn trục tọa độ như hình vẽ.

Phân tích phương trình định luật II theo

α t

v c 0

2 trục tọa độ.

α t

eU m 2 d v sin 0

    = y

(4). (4). Viết phương trình chuyển động

của electron theo 2 trục tọa độ Ox và y = R ứng với x = d (5). Oy.

(6). RRmaxR = yRmax R ⇔ vR0max R và sinα=1. y = R ứng với x = ? (5).

⇒

v 0

R m

m 2 d eU

R m

eU m 2 d = v 0 ax m

 = d   

(6). RRmaxR khi nào? (7). (7). Suy ra biểu thức tính RRmax

= + A

(8). Tính vận tốc ban đầu cực đại của

2 0 max

hc λ

1 2

⇒

−

v 0 max

 2 hc  m λ 

  

(8). electron bằng phương trình nào?

- UGiải:U

a. Các electron bị bứt ra khỏi kim loại với vận tốc ban

đầu theo mọi hướng. Dưới tác dụng của lực điện trường các

quang electron có quỹ đạo dịch chuyển khác nhau.

uur 0v

hợp với phương của điện Xét quang electron có

trường một góc α.

Vì trọng lực PReR rất nhỏ so với lực điện trường tác dụng

r a

(*)

lên electron nên có thể bỏ qua. Phương trình định luật II

ur F m

ur − eE m

Newton:

α t

v c 0

⇔

⇒

(*)

(**)

eU eE = d m m 0

α t

eU 2 d m sin v 0

    = y

    

Chọn trục tọa độ như hình vẽ.

⇔

⇒

(**)

v 0

R m

2 d m eU

eU 2 d m = v t 0

R m

    

2 d m eU v t 0

R m

  t   

y = R ứng với x = d. RRmax R = yRmaxR ⇔ vR0maxR và sinα = 1.

Vận tốc ban đầu cực đại của electron:

⇒

−

= + A

2 0max

v 0max

hc λ

1 2

2 m

  

  

−

3, 4.1, 6.10

( 5 3, 6.10 m / s

)

−

− 6

2 9,1.10

8 6, 625.10 .3.10 0,330.10

  

  

3, 6.10

− 3 2,8.10 (

)

v 0

R m

m 2 d eU

− 2 2.9,1.10 0, 01 − 19 1, 6.10 .18, 2

UĐáp sốU: 2,8 mm

Bán kính R lớn nhất của vùng electron đập lên anod:

Vấn đề 4: Xác định hằng số Plank.

∗ Phương pháp giải chung

(

) λmax

Áp dụng phương trình Einstein:

0đWA

max

hc λ

+ WA đ c

⇔

⇒

W đ

max

λλ max 0 )λλ ( −

W đ c

hc hc = λλ 0

1 1 − λλ 0

  

 = 

W max đ  1 1  − λλ  0

  

⇒

Hướng dẫn và giải

Bài 14. Bài tập giúp học sinh nắm vững phương trình Einstein, kết hợp rèn luyện khả

năng toán học thông qua việc thiết lập và giải hệ phương trình. Đồng thời cung cấp cho học

sinh một phương pháp để tìm các hằng số mà trước đây các em phải thừa nhận. Giáo viên

có thể sử dụng như một bài tập rèn luyện.

P m

-6 λR1 R = 0,236 µm = 0,236.10P

- UTóm tắt:

P m

-6 λR2 R = 0,138 µm = 0,138.10P

URh1 R = 2,749 V

URh2 R = 6,487 V

h = ?

- UCác mối liên hệ cần thiết lập:

Hằng số Planck được xác định thông qua phương trình Einstein:

0đWA

max

hc λ

(I)

(II) WRd0maxR được xác định thông qua URh R: WRđ0maxR = eURh R

+ heUA

hc λ

(III) Thay vào (I) ta được phương trình liên hệ:

Với 2 giá trị của λ, URh Rta có hệ phương trình 2 ẩn.

Giải phương trình tìm h. (IV)

- USơ đồ tiến trình giải:

- UHướng dẫn:

Giáo viên Học sinh

0đWA

max

hc λ

(1). Phương trình nào thể hiện mối liên hệ (*) (1).

giữa h và λ?

(2). WRđ0maxR = eURh R (**) (2). WRđ0maxR được xác định bởi công thức?

+ heUA

hc λ

(3). (3). Thay (**) vào (*)

= +

A eU

(4). Với 2 giá trị U Rh R ở đề bài hãy viết hệ

A eU v àh 1

hc λ 2

hc λ 1

(4). phương trình → h.

- UGiải :

0đWA

max

hc λ

Áp dụng phương trình Einstein:

+ heUA

hc λ

Với WRđ0maxR = eURh R ⇒

= +

A eU

− 19 1, 6.10 .2, 749

= + A

1 h

− 6

8 3.10 h 0, 236.10

⇔

= +

A eU

− 19 1, 6.10 .6, 487

= + A

− 6

8 3.10 h 0,138.10

hc λ 1 hc λ 2

      

−

⇔ = h

6, 625.10

sJ−

UĐáp số:U

Với 2 giá trị của λ, URh Rta có hệ phương trình 2 ẩn:

Bài 15. Để làm bài tập dạng này học sinh cần nắm vững phương trình Einstein, các

công thức khác của hiện tượng quang điện và các kỹ năng toán học cần thiết. Bài tập không

quá khó có thể được sử dụng để kiểm tra 15 phút.

P Hz

- UTóm tắt:

P Hz

fR1 R = 2,200.10P

fR2 R = 2,538.10P

∆URh R = 1,4 V

h = ?

- UCác mối liên hệ cần thiết lập:

= +

Hằng số Planck được xác định thông qua phương trình Einstein:

A W đ

0max

(I)

= +

A eU

(II) Tính WRd0maxR bằng công thức: WRđ0maxR = eURh R

= +

A eU

Thay vào (I) ta được phương trình liên hệ: (III)

= +

hf 1 hf

h 1 A eU

  

(IV) Với 2 giá trị của λ, URh Rta có hệ phương trình 2 ẩn

−

)

( h f

( e U

e U

Dựa vào hệ phương trình trên ta sẽ tìm được mối liên hệ giữa h và ∆URh R:

= ∆ ⇒ = h

f 1

h 1

∆ e U − f

h f 1

(V)

- USơ đồ tiến trình giải:

- UHướng dẫn:

= +

Giáo viên Học sinh

A W đ

0max

(*) (1). Phương trình liên hệ giữa h và f ? (1).

(2). WRđ0maxR được xác định bởi công thức (2). WRđ0maxR = eURh R (**)

= +

A eU

nào liên hệ với URh R? (3).

= +

A eU

(1)

(3). Thay (**) vào (*)

= +

hf 1 hf

h 1 A eU

(2)

  

(4). (4). Với 2 giá trị f, URh R hãy viết hệ

−

= ∆

h f (

)

e U (

)

e U

f 1

1 h

phương trình. (5).

(5). Lấy (2) – (1)

∆ e U − f

h f 1

(6). (6). Suy ra h.

= +

- UGiải :

A W đ

0max

= +

A eU

Theo phương trình Einstein ta có

= +

(1)

A eU

hf 1

1 h

Với WRđ0maxR = eURh R ⇒

= +

(2)

A eU

  

−

= ∆

h f (

)

e U (

)

e U

Áp dụng cho 2 giá trị của f, URh R ta được hệ phương trình 2 ẩn

f 1

h 1

Lấy (2) – (1) ⇔

−

6, 627.10

( s) J

− 1, 6.10 1, 4 −

2, 200.10

2,538.10

∆ e U − f

h f 1

Vậy hằng số Plank là:

6, 627.10

sJ−

UĐáp số:U

3.2.2.2- Chủ đề 2: Ống Roёntgen

Vấn đề 1: Tính bước sóng nhỏ nhất- tần số cực đại

∗ Phương pháp giải chung

Nếu toàn bộ động năng ban đầu của các quang electron chuyển thành năng lượng của

= ⇒ eU

eU h

Wd h

tia Roёntgen thì tia Roёntgen sẽ có tần số lớn nhất thỏa:

= ⇒ eU

min

hc λ

hc eU

min

hc Wd

Ứng với bước sóng nhỏ nhất thỏa:

∗ Hướng dẫn và giải

Bài 1. Bài tập dễ, chỉ cần học sinh hiểu được quá trình tạo ra tia Roёntgen có tần số

lớn nhất và áp dụng công thức. Giáo viên có thể sử dụng để củng cố sau bài học hoặc dùng

như một câu nhỏ trong một bài tập tổng hợp.

4 P V U = 2.10P

- UTóm tắt:

fRmax R = ?

- UCác mối liên hệ cần thiết lập:

Tia Roёntgen có tần số lớn nhất được tạo thành trong trường hợp toàn bộ động năng

⇒

của quang electron khi đập vào đối catod chuyển thành năng lượng của tia Roёntgen.

axmhf

(I)

axm

eU h

Từ biểu thức trên ta tính được giá trị của tần số cực đại: (II)

- USơ đồ tiến trình giảiU: (I)  (II)

- UHướng dẫn:

Giáo viên Học sinh

(1). Tia Roёntgen có ƒRmaxR (1). Tia Roёntgen có ƒRmax R được tạo ra khi toàn

được tạo ra khi nào? bộ động năng của quang electron khi đập vào đối

catod biến thành năng lượng của tia Roёntgen. lượng của tia (2). Năng

Roёntgen lúc này thỏa hệ thức? hfRmaxR = eU (2).

(3). Suy ra ƒRmax R= ?

axm

eU h

U- Giải:

(3).

Tia Roёntgen có tần số lớn nhất được tạo thành trong trường hợp toàn bộ năng lượng

của quang electron đến đập vào đối catod chuyển thành năng lượng của tia Roёntgen:

hƒRmaxR = eU

4,83.10 ( z)

−

eU h

− 19 1, 6.10 .2.10 34 6, 625.10

UĐáp sốU: 4,83.10P

P Hz

Tần số lớn nhất của tia Roёntgen do ống Roёntgen phát ra:

Bài 2. Bài tập giúp học sinh khắc sâu kiến thức về sự tạo thành tia Roёntgen có bước

sóng nhỏ nhất và cách tăng độ cứng của tia Roёntgen. Giáo viên có thể sử dụng để củng cố

sau bài học hoặc kiểm tra 15 phút.

-10

P = 5.10P

P m

0 λRmin1 R = 5 AP

- UTóm tắt:

∆U = 500V

λRmin2 R =?

- UCác mối liên hệ cần thiết lập:

Tia Roёntgen có bước sóng nhỏ nhất được tạo thành trong trường hợp toàn bộ động

năng của quang electron khi đập vào đối catod chuyển thành năng lượng của tia Roёntgen

hc λ

min

⇒ (I)

min1

(II) Đặt hiệu điện thế UR1 R giữa 2 cực của ống ta có:

min 2

(III) Khi tăng hiệu điện thế lên giá trị UR2 R thì:

−

⇔ ∆ =

−

e U hc

− eU eU 2

Lấy (II)-(III) ta được:

1 λ

min 2

min1

min 2

  

  

−

(IV)

1 λ

∆ e U hc

min 2

min1

Từ biểu thức trên ta suy ra biểu thức: (V)

(VI) Dựa vào kết quả trên để tính λRmin2 R.

- USơ đồ tiến trình giảiU: (I)  (II)  (III)  (IV)  (V)  (VI)

- UHướng dẫn:

Giáo viên Học sinh

(1). Tia Roёntgen có λRmin R được (1). Tia Roёntgen có λRmin R được tạo ra khi

tạo ra khi nào? toàn bộ động năng của quang electron khi

đến đập vào đối catod biến thành năng (2). Năng lượng của tia Roёntgen

lúc này thỏa hệ thức? lượng của tia Roёntgen.

hc λ

min

(3). Viết hệ phương trình với 2 giá (2). trị UR1 R và UR2 R.

(1)

(2)

min1

min 2

(4). Lấy (2)-(1) ; (3).

−

∆ = e U hc

(5). Suy ra cách tính λ Rmin2 R.

1 λ

min 2

  

  

−

⇒

(4).

min 2

1 λ

∆ e U hc

min 2

min1

U- Giải:

(5).

Tia Roёntgen có bước sóng nhỏ nhất được tạo thành trong trường hợp toàn bộ động

năng của quang electron đến đập vào đối catod chuyển thành năng lượng của tia Roёntgen

hc λ

min

(1)

⇒ .

min1

(2)

Khi đặt hiệu điện thế UR1 R giữa 2 cực của ống ta có:

min 2

⇔ ∆ =

−

e U hc

Tăng hiệu điện thế lên giá trị UR2 R thì:

− eU eU 2

1 λ

min 2

min1

min 2

  

  

Lấy (1)-(2) ta được:

−

⇒

4.10

(

)

min 2

−

1 λ

∆ e U hc

− 1, 6.10 .500 − 8 6, 625.10 3.10

1 5.10

min 2

min1

0 UĐáp sốU: 4 AP

Bước sóng nhỏ nhất mà ống Roёntgen phát ra lúc sau:

Vấn đề 2: Cường độ dòng điện - hiệu điện thế trong ống Roёntgen

∗ Phương pháp giải chung

. n e e

N t

- Cường độ dòng điện:

hc λ e

XmE ax e

min

- Hiệu điện thế:

∗ Hướng dẫn và giải

Bài 3. Bài tập dễ, giúp học sinh nhớ và áp dụng công thức tính cường độ dòng điện.

Giáo viên có thể sử dụng để củng cố sau bài học hoặc dùng như một câu nhỏ trong một bài

tập tổng hợp.

- UTóm tắtU:

8 NRe R = 6.10P

t = 1ph = 60s

i =?

- UCác mối liên hệ cần xác lập:

eN t

Cường độ dòng điện được xác định bằng công thức

Giáo viên Học sinh

eN t

Cường độ dòng điện trong ống Roёntgen

được xác định bằng công thức nào?

- UGiải:

−

1, 6.10

(

) A

8 6.10 60

eN t

-12

UĐáp sốU:1,6.10P

P A

Cường độ dòng điện trong ống Roёntgen:

Bài 4. Bài tập giúp học sinh củng cố kiến thức về việc tạo thành tia Roёntgen có bước

sóng cực tiểu và rèn luyện khả năng biến đổi công thức. Giáo viên có thể sử dụng để kiểm

tra 15 phút hay là một phần của bài kiểm tra 1 tiết.

- UTóm tắtU:

-12

UR2 R= 1,5UR1

P m

∆λ = 26 pm = 26.10P

UR1 R=?

- UCác mối liên hệ cần xác lập:

Tia Roёntgen có bước sóng nhỏ nhất được tạo thành trong trường hợp toàn bộ động

năng của quang electron khi đến đập vào đối catod chuyển thành năng lượng của tia

hc λ

min

⇒ Roёntgen. (I)

⇒ = U

Khi đặt hiệu điện thế UR1 R giữa 2 cực của ống ta có:

hc λ e

min1

(II)

min1

Ta cần tính được giá trị min1λ .

λ λ

U U

min 2

Với 2 giá trị của hiệu điện thế ta có:

1,5

min1

(III) Vì UR2 R= 1,5UR1 R nên λRmin1 R = 1,5 λRmin2 R

−

min2 =

26.10

min2

min1

  λ 

Kết hợp với đề bài ta có hệ phương trình:

(IV) Giải hệ phương trình ta được giá trị của min1λ .

- USơ đồ tiến trình giảiU: (I)  (III)  (IV)  (II)

- UHướng dẫn:

Giáo viên Học sinh

(1). Tia Roёntgen có λRmin R được (1). Tia Roёntgen có λRmin R được tạo ra khi

tạo ra khi nào? toàn bộ động năng của quang electron biến

thành năng lượng của tia Roёntgen. lượng của tia (2). Năng

hc λ

min

= ?

Roёntgen lúc này thỏa hệ thức ? (*) (2).

U U

min1

(3).

λ λ

U U

min 2

min1

= ?

(3).

λ λ

min 2

λ= 1,5

min 2

(4). (4). UR2 R= 1,5 UR1 R ⇒ min1

-1,5

min1

(5). Kết hợp với dữ kiện đề bài

−

min2 =

26.10

min2

min1

  λ 

(5). ta được hệ phương trình → λRmin1

hc eλ min1.

(6). Từ (*) tìm UR1 R. (6).

- UGiải:

Tia Roёntgen có bước sóng nhỏ nhất được tạo thành trong trường hợp toàn bộ năng

lượng của quang electron đến đập vào đối catod chuyển thành năng lượng của tia Roёntgen.

⇔ = U

hc λ

hc λ e

min

min1

⇒ (∗)

λ λ

U U

min 2

1,5

min1

Vậy mà UR2 R= 1,5 UR1 Rnên λRmin1 R = 1,5 λRmin2

−

min2 =

26.10

min2

min1

  λ 

-12

P m

Ta được hệ phương trình:

P m; λRmin1 R = 78.10P

−

− 4 1, 6.10 (

)

Giải hệ phương trình ⇒ λ Rmin2 R = 52.10P

−

8 6, 625.10 .3.10 − 12 19 78.10 .1, 6.10

hc eλ . min1

-4 UĐáp sốU:1,6.10P

P V

Từ (∗) ⇒

Vấn đề 3: Thông số của chùm electron

∗ Phương pháp giải chung

W đ

hc λ

1 2

min

- Động năng của quang electron đập vào đối catod:

n e e

i = ⇒ = n e e

- Số electron đập vào đối catod trong một đơn vị thời gian:

it e

- Số electron đập vào đối catod trong thời gian t:

Bài 5. Bài tập mang nhiều tính thực tế, giúp học sinh hiểu được hoạt động và cấu tạo

của đèn hình tivi. Bài tập sẽ giúp tăng tính hấp dẫn cho tiết học. Giáo viên có thể sử dụng để

củng cố và mở rộng kiến thức sau bài học.

3 U =18 kV = 18.10P

P V

- UTóm tắt:

vRmaxR = ?

- UCác mối liên hệ cần thiết lập:

⇒

Vận tốc electron đập vào đối catod đạt được khi hiệu điện thế giữa anod và catod của

2 mv m

1 2

đèn hình là cực đại (I)

⇒

Vận tốc cực đại của electron khi đập vào màn:

2 mv m

v m

1 2

eU m m

(II)

U 2

3 18 2.10 (

)

Giá trị cực đại của hiệu điện thế xoay chiều:

mU ax

(III)

- USơ đồ tiến trình giảiU: (I)  (III)  (II)

- UHướng dẫn:

Giáo viên Học sinh

∆

= ⇒ =

W d

= ⇔ A F

U 2e m

1 2

(1). Áp dụng định lý động năng⇒ v (1).

vRmaxR khi nào? (2).

U= 2

vRmaxR ⇔ URmax (2). (3). Công thức tính giá trị cực đại

mU ax

U- Giải:

(3). của hiệu điện thế xoay chiều.

⇒

Vận tốc electron đập vào đối catod đạt được khi hiệu điện thế giữa anod và catod của

2 mv m

1 2

U 2

3 18 2.10 (

)

đèn hình là cực đại.

mU ax

Giá trị cực đại của hiệu điện thế xoay chiều:

⇒

7 9, 46.10 (

/ ) m s

2 mv m

v m

−

1 2

− 19 2.1, 6.10 .18 2.10 9,1.10

eU m m

7 UĐáp sốU: 9,46.10P

P m/s

Vận tốc cực đại của electron khi đập vào màn:

Bài 6. Bài tập dễ, chỉ cần học sinh hiểu được quá trình tạo ra tia Roёntgen có tần số

lớn nhất và áp dụng công thức. Giáo viên có thể sử dụng để củng cố sau bài học hoặc dùng

như một câu nhỏ trong một bài tập tổng hợp.

-10

P = 5.10P

P m

0 λRmin R= 5 AP

- UTóm tắt:

i = 0,002 A

nRe R = ? Q =?

- UCác mối liên hệ cần thiết lập:

n e e

i = ⇒ = n e e

Số electron đập vào đối catod trong 1 giây: (I)

Nhiệt lượng truyền cho đối catod trong 1 phút: Q = Uit (II)

U e

⇒ = U

Hiệu điện thế giữa anod và catod của ống Roёntgen:

hc λ

hc λ e

min

(III)

- USơ đồ tiến trình giảiU: (I)  (III)  (III)

- UHướng dẫn:

Giáo viên Học sinh

n e= e

i ⇒ = n e e

(1). Công thức tính nReR từ i. (1).

(2). Công thức tính nhiệt lượng.

U e

⇒ = U

(2). Q = Uit (3). U được tính dựa vào λRmin R như

hc λ

hc λ e

min

(3). thế nào?

- UGiải:

1, 25.10

= ⇒ = = n e

n e e

i e

0, 002 − 19 1, 6.10

Số electron đập vào đối catod trong 1 giây:

−

≈

U e

⇒ = U

2500 (

)

−

hc λ

hc λ e

8 6, 625.10 .3.10 − 19 10 1, 6.10 .5.10

min

Hiệu điện thế giữa anod và catod của ống Roёntgen:

Nhiệt lượng truyền cho đối catod trong 1 phút:

UĐáp sốU:

Q = Uit = 2500.0,002.60 = 300 (J)

16 P

a. 1,25.10P ; b. 300 J

3.2.2.3- Chủ đề 3: Mẫu nguyên tử Bohr-Quang phổ vạch của nguyên tử hydro

Vấn đề 1: Năng lượng của nguyên tử hydro ở các trạng thái dừng

∗ Phương pháp giải chung

−

(

)

- Năng lượng của nguyên tử ứng với trạng thái dừng thứ n:

13.6 2 n

với n =1,2,3,...

- Sự hấp thụ hay phát xạ photon: ε = hfRmn R = ERmR – ERn

fRmn R: tần số của photon do nguyên tử hấp thụ hoặc phát xạ.

∗ Hướng dẫn và giải

Bài 1. Bài tập đơn giản giúp học sinh ghi nhớ công thức tính năng lượng, xác định quỹ

đạo với các trạng thái dừng tương ứng. Giáo viên có thể dùng bài tập để củng cố kiến thức

hoặc kiểm tra bài cũ.

- UTóm tắt:

ERM RERK

∆E =?

- UCác mối liên hệ cần xác lập:

∆E = ERKR - ERM R (I)

−

(

)

Năng lượng của nguyên tử H ứng với trạng thái dừng thứ n:

13.6 2 n

(II)

Quỹ đạo K ứng với mức năng lượng cơ bản (n=1); quỹ đạo L là mức kích thích thứ

nhất (n=2); quỹ đạo M là mức kích thích thứ 2 (n=3);….(III)

- USơ đồ tiến trình giải:

- UHướng dẫn:

Giáo viên Học sinh

−

(1). Công thức xác định ∆E (1). ∆E = ERKR - ERM

(

)

13.6 2 n

(2). Biểu thức tính năng lượng của nguyên tử (2). hydro ở các trạng thái dừng.

(3). Mức M ứng với n=3 (3). Mức M ứng với n=?

(4). Mức L ứng với n=2 (4). Mức L ứng với n=?

- UGiải:

−

= −

13, 6(

)

Mức M ứng với n = 3; Mức K ứng với n = 1

13, 6 2 1

13, 6 2 n

−

= −

1,51(

)

Năng lượng của nguyên tử hydro ở mức L:

13, 6 2 3

13, 6 2 n

Năng lượng của nguyên tử hydro ở mức M:

UĐáp sốU: 12,09 eV

Độ biến thiên năng lượng: ∆E = ERKR - ERM R = -13,6 -(-1,51) = 12,09 (eV)

Bài 2. Bài tập giúp học sinh củng cố và khắc sâu điều kiện năng lượng của photon để

nguyên tử có thể hấp thụ. Bài tập khá đơn giản, giáo viên có thể dùng để kiểm tra miệng

hoặc làm một phần cho một bài tập tổng hợp.

- UTóm tắt:

n = 1

ε = 6 eV

ε’ = 12,75 eV

Nguyên tử hấp thụ photon nào? ERm R = ?

- UCác mối liên hệ cần xác lập:U

−

ε=

Nguyên tử ở trạng thái có năng lượng ERn R chỉ hấp thụ những photon có năng lượng đúng

E m

E n

bằng để chuyển lên trạng thái kích thích ERm R. Nguyên tử đang ở trạng thái cơ bản

n = 1 có thể hấp thụ năng lượng để chuyển lên các mức kích thích nên m = 2,3,4,...

(I)

−

(

)

Công thức tính năng lượng của nguyên tử hydro ở các trạng thái dừng:

13, 6 2 m

(II)

−

Ở trạng thái cơ bản, để chuyển lên mức kích thích thứ nhất (m = 2) nguyên tử cần hấp

ε = 1

E 2

E 1

thụ photon có năng lượng:

−

Ở trạng thái cơ bản, để chuyển lên mức kích thích thứ hai (m = 3) nguyên tử cần hấp

ε = 2

E 3

E 1

thụ photon có năng lượng:

−

Ở trạng thái cơ bản, để chuyển lên mức kích thích thứ ba (m = 4) nguyên tử cần hấp

ε = 3

E 4

E 1

thụ photon có năng lượng: (II)

So sánh các kết quả vừa tính với dữ kiện đề bài để kết luận nguyên tử có thể hấp thụ

−

photon nào. (III)

E 4

13, 6 2 4

(IV) Năng lượng của nguyên tử ở mức kích thích thứ 3:

- USơ đồ tiến trình giảiU: (I) → (II) → (III) → (IV)

- UHướng dẫn:

Giáo viên Học sinh

(1). Điều kiện để nguyên tử có thể (1). Nguyên tử ở trạng thái có năng

ε=

−

hấp thụ năng lượng của 1 photon? lượng ERn R chỉ hấp thụ những photon có

E m

E n

để chuyển lên năng lượng (2). Nguyên tử ở trạng thái cơ bản →

n = ?, m =? trạng thái kích thích ERm R.

(3). Công thức tính năng lượng của (2). Nguyên tử đang ở trạng thái cơ

−

nguyên tử hydro ở các trạng thái dừng? bản nên n = 1 và m = 2,3,4,...

(

)

13, 6 2 m

−

(4). Nguyên tử hấp thụ những photon (3). có năng lượng bằng bao nhiêu để

ε = 1

E 2

E 1

ε = 2

E 3

E 1

−

; ; (4). chuyển lên các mức kích thích thứ nhất,

ε = 3

E 4

E 1

hai, ba,...

(5). Nguyên tử có thế hấp thụ photon (5). Nguyên tử chỉ hấp thụ photon có

nào? năng lượng E = 12,75 eV.

(6). Nguyên tử chuyển lên trạng thái (6). Nguyên tử chuyển lên mức kích

−

kích thích nào? thích thứ 3 (n = 4).

= −

0,85

E 4

13, 6 2 4

(7). ER4 R =? . (7).

- UGiải:

ε=

−

Nguyên tử ở trạng thái có năng lượng ERn R chỉ hấp thụ những photon có năng lượng

E m

E n

để chuyển lên trạng thái kích thích ERm R.

Nguyên tử đang ở trạng thái cơ bản nên n = 1 và m = 2,3,4,...

−

10, 2 (

)

ε 1

E 2

E 1

−

12, 09 (

)

ε 2

E 3

E 1

−

12, 75 (

)

ε 3

E 4

E 1

13, 6 2 2 13, 6 2 3 13, 6 2 4

13, 6 2 1 13, 6 2 1 13, 6 2 1

Nguyên tử chỉ có thể hấp thụ các photon có năng lượng:

Để chuyển lên các mức kích thích thứ nhất, thứ hai, thứ ba.

−

= −

0,85

Vậy nguyên tử hấp thụ photon có năng lượng ε = 12,75 eV và chuyển lên mức kích

E 4

13, 6 2 4

UĐáp sốU: 12,75 eV; - 0,85 eV

thích thứ 3 (n = 4) có năng lượng

Bài 3. Bài tập giúp học sinh biết cách xác định năng lượng ion hóa của nguyên tử

hydro và công thức tính năng lượng của các vạch trong dãy Lyman và dãy Balmer. Bài tập

khá tổng quát, giúp học sinh củng cố và vận dụng nhiều kiến thức. Giáo viên nên sử dụng để

kiểm tra 15 phút hoặc kiểm tra 1 tiết.

-10

P = 1215.10P

P m

0 λRLmaxR = 1215 AP

-10

P = 3650.10P

P m

0 λRBmin R = 3650 AP

- UTóm tắt:

- UCác mối liên hệ cần xác lập:

+ Năng lượng ion hóa là năng lượng tối thiểu phải cung cấp cho 1 electron của nguyên

tử hydro ở trạng thái cơ bản để bứt nó ra khỏi nguyên tử. Theo định luật bảo toàn năng

+ ⇒ =

−

lượng, ta suy ra được cách xác định năng lượng ion hóa:

E ∞

E 1

. (I)

+ Vậy để tính W ta cần tính được ER∞R và ER1 R.

∗ Xác định ER1 R:R RBước sóng dài nhất trong dãy Lyman được nguyên tử phát ra khi

− ⇒ =

−

chuyển từ mức kích thích có n = 2 về mức có n = 1. λRLmin R thỏa điều kiện:

E 2

E 1

E 2

λ L

min

λ L

min

(II)

∗ Xác định ER1 R:R RBước sóng ngắn nhất trong dãy Balmer được nguyên tử phát ra khi

− ⇒ =

chuyển từ mức kích thích có n = ∞ về mức có n = 2. λ RBmaxR thỏa điều kiện:

E ∞

E 2

λ B

m ax

λ B

m ax

(III)

−

+ Thay vào biểu thức (I) ta tìm được năng lượng ion hóa của nguyên tử hydro:

E ∞

E 1

E 2

min

λ L

  

  

(IV)

- USơ đồ tiến trình giải:

- UHướng dẫn:

Giáo viên Học sinh

(1). Hãy định nghĩa khái niệm (1). Năng lượng ion hóa là năng lượng tối

năng lượng ion hóa. thiểu phải cung cấp cho electron của nguyên

tử hydro ở trạng thái cơ bản để bứt ra khỏi (2). Dùng định luật bảo toàn và

+ ⇒ =

−

nguyên tử. chuyển hóa năng lượng để xác định

E ∞

E 1

công thức tính năng lượng ion hóa. (*) (2).

−

E 2

E 1

⇒ = E 1

E 2

λ L

min

λ L

min

(3). λRLmin R thỏa điều kiện gì? Suy (3). ra ER1 R.

−

∞⇒ = E

∞= E

E 2

λ B

m ax

λ B

m ax

(4). λRBmaxR thỏa điều kiện gì? Suy (4).

ra ER∞R.

λ L

min

(5). (5). Tính W

- UGiải:

Bước sóng dài nhất trong dãy Lyman được nguyên tử phát ra khi chuyển từ mức kích

− ⇒ =

−

E 2

E 1

E 2

λ L

min

λ L

min

thích có n = 2 về mức có n = 1. λRLmin R thỏa điều kiện:

Bước sóng ngắn nhất trong dãy Balmer được nguyên tử phát ra khi chuyển từ mức kích

thích có n = ∞ về mức có n = 2. λRBmax R thỏa điều kiện:

− ⇒ =

E ∞

E 2

λ B

m ax

λ B

m ax

+ ⇒ =

−

Năng lượng ion hóa W là năng lượng cần cung cấp để 1 electron bị bứt ra khỏi nguyên

E ∞

E 1

tử. Theo định luật bảo toàn năng lượng:

−

E ∞

E 1

E 2

1 λ

min

λ L

1 λ L

  

  

−

8 6, 625.10 .3.10

2,18.10

J hay ( )

= W 13, 6

−

1215.10

3650.10

  

  

UĐáp sốU: 13,6 eV

Vậy năng lượng ion hóa của nguyên tử hydro:

Vấn đề 2: Thông số của electron: bán kính quỹ đạo, vận tốc chuyển động trên các quỹ

đạo,...

∗ Phương pháp giải chung

- Quỹ đạo K ứng với mức năng lượng cơ bản (n=1); quỹ đạo L ứng với mức năng

lượng kích thích thứ nhất (n=2); quỹ đạo M ứng với mức năng lượng kích thích thứ 2

(n=3);….

2 n r 0

Bán kính quỹ đạo dừng thứ n :

F =

- Mối quan hệ giữa vận tốc và bán kính quỹ đạo.

ke 2 R

. Lực này đóng vai trò là lực hướng Electron chịu tác dụng của lực Coulomb

r n

ke mv

ke 2 r n

mv 2 r n

⇒ Bán kính quỹ đạo: tâm:

∗ Hướng dẫn và giải

Bài 4. Bài tập khá khó, đòi hỏi học sinh phải biết cách phân tích và vận dụng phối hợp

nhiều dạng kiến thức. Bài tập giúp học sinh củng cố, mở rộng sự hiểu biết về mẫu nguyên tử

Bohr. Giáo viên sử dụng như một bài tập vận dụng, củng cố trong

tiết bài tập.

- UTóm tắt:U

vRK R = ? n = ?

- UCác mối liên hệ cần xác lập:

Lực Coulomb tác dụng vào electron đóng vai trò lực hướng tâm gây ra chuyển động

uur ⇒ = F C

uur F ht

tròn đều (I)

⇒

Nguyên tử chuyển động trên quỹ đạo K có bán kính rR0 R, vận tốc vRK

m e

. e e 2 r 0

2 v K r 0

(II)

Từ phương trình trên ta tính được vận tốc của electron trên quỹ đạo K:

k m r 0 e

(III)

Kv rπ 02

(IV) Số vòng quay của electron trong một đơn vị thời gian:

- USơ đồ tiến trình giảiU: (I) → (II) → (III) → (IV)

- UHướng dẫn:

Giáo viên Học sinh

Phần a Phần a

tác dụng vào tác dụng vào (1). Lực Coulomb (1). Lực Coulomb

chuyển động của electron như thế nào? electron đóng vai trò lực hướng tâm gây

uur ⇒ = F C

uur F ht

rRK R = ? (2). ra chuyển động tròn đều (*)

(3). Từ phương trình (*) hãy suy ra rRK R = rR0 (2).

m e

k m r 0 e

. e e 2 r 0

2 v K r 0

cách tính vRKR. ⇒ (3). Phần b

(4). Công thức tính số vòng quay của Phần b

Kv rπ 02

electron trong một đơn vị thời gian. (4).

- UGiải:

a. Lực Coulomb tác dụng vào electron đóng vai trò lực hướng tâm gây ra chuyển động

⇔ = ⇔

uur F C

uur F ht

m e

e e . 2 r 0

v r 0

−

⇒ = v

1, 6.10

5 19.10 (

m s / )

−

9.10 − 31 9,1.10 .5,3.10

k m r 0 e

tròn đều.

15 s 5, 71.10 ( òng / )

−

19.10 2.3,14.5,3.10

v rπ 2 0

5 UĐáp sốU: a. 19.10P

P m/s

b. Số vòng quay của electron trong một đơn vị thời gian:

b. 5,71.10P

Bài 5. Bài tập không quá khó, chỉ cần học sinh vận dụng định luật bảo toàn và chuyển

hóa năng lượng cùng với việc xác định chính xác các mức năng lượng. Giáo viên có thể sử

dụng như một phần nhỏ trong một bài tập tổng hợp để kiểm tra 1 tiết.

- UTóm tắt:

ε = 16,5 eV

ER1 R = ER0

ER2 R = ER∞ R = 0

vR0max R = ?

- UCác mối liên hệ cần xác lập:

+ Vận tốc của các electron khi rời khỏi nguyên tử được tính thông qua động năng của

E đ

⇒ = v 0

1 2

E 2 đ m

(I) chúng:

+ Photon có năng lượng ε tác dụng vào nguyên tử có năng lượng ban đầu E làm cho

nguyên tử chuyển sang trạng thái có mức năng lượng E’ và electron bị bứt ra khỏi nguyên tử

với động năng cực đại là ERđmaxR. Theo định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng thì:

(II) ε + ER R= E’ + ERđmax R

+ Suy ra động năng cực đại được tính bằng: ERđmax R = ε + ER R– E’ (III)

+ Xác định E; E’. (IV)

∗ Lúc đầu nguyên tử hydro ở trạng thái cơ bản nên E = ER1 R.

∗ Lúc sau electron bị bứt ra khỏi nguyên tử hydro nên E’ = ER∞R = 0

- USơ đồ tiến trình giảiU: (IV) → (II) → (III) → (I)

- UHướng dẫn:

Giáo viên Học sinh

E đ

⇒ = v 0

1 2

E 2 đ m

(1). Công thức tính vận tôc thông (1). qua động năng.

ε+ ER1 R= ER2 R + ERđmax R. (2). (2). Viết phương trình của định

luật bảo toàn và chuyển hóa năng (3). ERđmax R = ε + ER1 R- ER2 R.

lượng cho nguyên tử. (4). Lúc đầu nguyên tử hydro ở trạng thái

(3). Suy ra ERđmaxR. cơ bản nên E = ER1 R.

(4). E =? (5). Lúc sau electron bị bứt ra khỏi

(5). E’ =? nguyên tử hydro nên E’=E R∞R=0

- UGiải:

Lúc đầu nguyên tử hydro ở trạng thái cơ bản nên có năng lượng là E R1 R.

Lúc sau electron bị bứt ra khỏi nguyên tử hydro nên nguyên tử có năng lượng là E R∞R =

Photon có năng lượng ε tác dụng vào nguyên tử có năng lượng ban đầu ER1 R làm cho

nguyên tử chuyển sang trạng thái có mức năng lượng ER∞ R và electron bị bứt ra khỏi nguyên

tử với động năng cực đại là ERđmaxR. Theo định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng thì: ε

+ ER0 R= ER∞R + ERđmaxR

-19

P J

Động năng cực đại của electron khi bứt ra khỏi nguyên tử:

ERđmax R = ε + ER0 R = 16,5 -13,6 = 2,9 (eV) ⇒ ERđmaxR = 2,9.1,6.10P

−

≈

5 8.10 (

⇒ = v

/ ) m s

E đ

−

1 2

2.2,9.1, 6.10 31 9,1.10

E 2 đ m

5 UĐáp sốU: 8.10P

P m/s

Vận tốc cực đại của electron khi bứt ra khỏi nguyên tử:

Vấn đề 3: Quang phổ vạch của nguyên tử hydro

−

Phương pháp giải chung:

1 λ

  

  

1 2 m

1 2 n

7 R là hằng số Rydberg = 1,097.10P

P mP

-1

−

- Công thức thực nghiệm:

E m

E n

hc λ mn

- Công thức theo mẫu nguyên tử Borh:

Dãy Lyman: m = 1; n = 2, 3, 4,…

Dãy Balmer: m = 2; n = 3, 4, 5,…

Dãy Paschen: m = 3; n = 4, 5, 6,...

- Công thức tính số vạch phát xạ khi nguyên tử bị kích thích lên trạng thái có năng

n n − ( 2

lượng ERn R:

∗ Hướng dẫn và giải

Bài 6. Bài tập đòi hỏi học sinh vận dụng thành thục các kiến thức về quang phổ vạch

và năng lượng của nguyên tử hydro. Bài tập không khó, giáo viên có thể sử dụng để kiểm tra

15 phút hay kiểm tra 1 tiết.

- UTóm tắt:

ER1 R = ER0

rRn R = 9rR1 R = 9rR0

λ = ?

- UCác mối liên hệ cần xác lập:

−

+ Bước sóng của các bức xạ được tính bằng công thức:

1 2 n

1 2 m

  

  

1 λ mn

(I)

+ Để biết các bước sóng của bức xạ mà nguyên tử có thể phát ra ta cần xác định được

m, n.

2 n r 0

∗ Dựa vào công thức quỹ đạo dừng: để xác định nguyên tử chuyển lên trạng

thái kích thích nào. (II)

∗ Vẽ sơ đồ mức năng lượng để xác định các bức xạ → m, n. (III)

- USơ đồ tiến trình giảiU: (II) → (III) → (I)

- UHướng dẫn:

Giáo viên Học sinh

−

1 2 m

1 2 n

  

  

1 λ mn

(1). Công thức thực nghiệm tính bước (1). sóng của các bức xạ.

2 n r 0

(2). (2). Công thức tính rRn R.

= ⇒ = . Nguyên 3

r 09

(3). Nguyên tử nhảy lên mức kích thích tử (3).

nào? nhảy lên mức kích thích thứ 2.

(4). Vẽ sơ đồ mức năng lượng, xác định (4). Vẽ sơ đồ, xác định các bức xạ.

các bức xạ mà nguyên tử có thể phát ra.

- UGiải:

= ⇒ = .

2 n r 0

r 09

Công thức quỹ đạo dừng:

Vậy nguyên tử nhảy lên mức kích thích thứ 2.

−

− ⇒ =

1, 097.10 1

− 6 0,102.10 (

)

λ 31

1 2 3

1 2 1

1 9

  

  

  

  

1 λ 31

Giá trị bước sóng của các bức xạ:

−

− ⇒ =

1, 097.10

− 6 0, 656.10 (

)

λ 32

1 4

−

− ⇒ =

1, 097.10 1

− 6 0,121.10 (

)

λ 21

1 2 3 1 2 2

1 9 1 4

 1  2 2   1  2 1 

     

     

     

1 λ 32 1 λ 21

0,102

0, 656

0,121

UĐáp sốU:

λ 31

µ λ ; m 32

µ λ ; m 21

Bài 7. Bài tập tương tự bài 6. Học sinh chỉ cần vẽ được sơ đồ các mức năng lượng rồi

áp dụng công thức thực nghiệm là có thể giải được. Bài tập giúp học sinh khắc sâu hơn kiến

thức về sự hấp thụ năng lượng của nguyên tử hydro. Giáo viên nên dùng bài tập để kiểm tra

15 phút hay kiểm tra 1 tiết.

- UTóm tắt:

ER1 R = ER0

ε = 12,5 eV

λ = ?

- UCác mối liên hệ cần xác lập:

−

+ Bước sóng của các bức xạ được tính bằng công thức:

1 2 n

1 2 m

  

  

1 λ mn

(I)

+ Để biết các bước sóng của bức xạ mà nguyên tử có thể phát ra ta cần xác định được

m, n.

∗ Nguyên tử hydro đang ở trạng thái cơ bản có năng lượng E R1 R (n = 1) được kích thích

−

bởi các chùm electron năng lượng ε sẽ chuyển tới trạng thái dừng có năng lượng E Rn R (n > 1)

13, 6 2 n

xác định bởi: ERn R = ≤ ER1 R + ε

Kết hợp với điều kiện n là những số nguyên dương và lớn hơn 1 để suy ra nguyên tử có

thể chuyển lên mức kích thích nào. (II)

∗ Vẽ sơ đồ mức năng lượng để xác định các bức xạ → m, n. (III)

- USơ đồ tiến trình giảiU: (II) → (III) → (I)

- UHướng dẫn:

−

Giáo viên Học sinh

13, 6 2 n

(1). Công thức tính năng lượng của nguyên (1). tử hydro ở các trạng thái dừng.

(2). ERn R ≤ ER1 R + ε (2). Theo định luật bảo toàn và chuyển hóa

−

≤

+ ⇒ ≤

3,88

E 1

13, 6 2 n

n N∈ và n>1⇒ n = 2; 3

năng lượng ERn R phải thỏa điều kiện gì? (3). n có giá trị như thế nào? (3).

(4). (4). Kết hợp các điều kiện ⇒ n = ?

(5). Nguyên tử có thể nhảy lên (5). Nguyên tử có thể nhảy lên mức kích

mức kích thích thứ nhất hoặc thứ thích nào?

hai. (6). Vẽ sơ đồ mức năng lượng để biết các

−

(6). Vẽ sơ đồ. bức xạ mà nguyên tử có thể phát ra.

1 2 m

1 2 n

  

  

1 λ mn

(7). Công thức thực nghiệm tính bước (7).

sóng của các bức xạ.

- UGiải:

Khi được kích thích bởi các chùm electron có

năng lượng ε, nguyên tử hydro đang ở trạng thái cơ

bản (n = 1) chuyển tới trạng thái dừng có năng lượng

−

⇔

≤ −

+ 13, 6 12,5

⇒ ≤ n

3,88

13, 6 2 n

ERn R (n > 1) xác định bởi: ERn R ≤ ER0 R + ε

Vì n N∈ và n>1 nên n = 2; 3. Vậy nguyên tử có thể

phát ra các bức xạ λR31 R; λR32 R; λR21 R.

−

− ⇒ =

1, 097.10 1

− 6 0,102.10 (

)

λ 31

1 2 3

1 2 1

1 9

  

  

  

1 λ 31

−

− ⇒ =

1, 097.10

− 6 0, 656.10 (

)

λ 32

1 2 2

1 2 3

1 1 4 9

  

  

  

  

1 λ 32

−

− ⇒ =

1, 097.10 1

− 6 0,121.10 (

)

λ 21

1 2 1

1 2 2

1 4

  

  

  

1 λ 21

0,102

0, 656

0,121

UĐáp sốU:

λ 31

µ λ ; m 32

µ λ ; m 21

Giá trị bước sóng của các bức xạ:

Bài 8. Bài tập khá khó. Bài tập giúp học sinh tăng cường khả năng phân tích, rèn luyện

và phát triển tư duy. Giáo viên nên sử dụng như một bài tập nâng cao nhằm rèn luyện hoặc

kiểm tra đánh giá học sinh khá - giỏi.

- UTóm tắt:

ERđ

E = ER1

Xuất hiện tất cả các vạch phổ phát xạ.

vRmin R = ?

- UCác mối liên hệ cần xác lập:

Chùm electron có động năng ERđ R bắn phá nguyên tử hydro ở trạng thái cơ bản có năng

lượng E R1 R để kích thích chúng lên trạng thái có năng lượng ERn R. Nguyên tử ở các trạng thái

kích thích có thể chuyển về các trạng thái có mức năng lượng thấp hơn và phát ra bức xạ. Để

nguyên tử có thể phát ra tất cả các vạch phổ thì nó cần được kích thích lên mức năng lượng

ER∞R = 0 (I)

Coi như sau va chạm nguyên tử đứng yên. Áp dụng định luật bảo toàn và chuyển hóa

(II) năng lượng ta có: ERđ R+ ER0 R = E’ Rđ R + ER∞ R = E’Rđ R

min

Vận tốc của chùm electron là cực tiểu khi động năng của chúng là nhỏ nhất:

E đ

min

2 min

⇒ = v min

1 2

E đ m

(III)

Động năng lúc đầu của chùm electron mang giá trị nhỏ nhất khi toàn bộ động năng này

bị nguyên tử hấp thụ để chuyển lên mức kích thích ER∞R, tức động năng lúc sau của chùm

electron bằng không.

(IV) E’Rđ R = 0 ⇒ ERđmin R+ ER1 R = 0 ⇒ ERđmin R= - ER1 R

- USơ đồ tiến trình giảiU: (I) → (II) → (IV) → (III)

- UHướng dẫn:

Giáo viên Học sinh

(1). Để nguyên tử có thể phát ra tất cả (1). Để nguyên tử có thể phát ra tất cả

các vạch phổ thì nó cần được kích thích các vạch phổ thì nó cần được kích thích

lên mức năng lượng nào? lên mức năng lượng ER∞ R=0

(2). Coi như sau va chạm nguyên tử (2). WRđ R+E R0 R= W’Rđ R + ER∞ R = W’Rđ R (*)

đứng yên. Viết biểu thức của định luật (3). Ta có thể tính v thông qua WRđ R của

bảo toàn và chuyển hóa năng lượng cho các electron.

đW

min

2 min

1 2

hệ nguyên tử - chùm electron. (4). (3). Ta có thể tính v thông qua đại

(5). WRđmin R khi toàn bộ động năng này lượng nào?

bị nguyên tử hấp thụ để chuyển lên mức vRmin R khi nào ? (4).

kích thích ER∞ R. (5). WRđmin R khi nào?

(6). W’Rđ R = 0. (6). Lúc này thì W’Rđ R = ?

(7). WRđmin R = ? (7). W’Rđ R = 0 ⇒ WRđmin R= - ER0

- UGiải:

Chùm electron có động năng WRđ R bắn phá nguyên tử hydro ở trạng thái cơ bản có năng

lượng E R1 R để kích thích chúng. Khi ở các trạng thái kích thích, nguyên tử không bền, nó có

thể chuyển về các trạng thái có mức năng lượng thấp hơn và phát ra bức xạ.

Để nguyên tử có thể phát ra tất cả các vạch phổ thì nó cần được kích thích lên mức

năng lượng ER∞ R = 0.

Coi như sau va chạm nguyên tử đứng yên, áp dụng định luật bảo toàn và chuyển hóa

năng lượng ta có: ERđ R+ ER1 R = E’ Rđ R + ER∞ R = E’Rđ

Động năng lúc đầu của chùm electron là nhỏ nhất khi toàn bộ động năng này bị nguyên

tử hấp thụ, tức động năng lúc sau của chùm electron bằng không:

W’Rđ R = 0 ⇒ WRđmin R+ ER0 R = 0 ⇒ WRđmin R= - ER0 R = 13,6 (eV)

−

min

≈

5 22.10 (

/ ) m s

E đ

min

2 min

⇒ = v min

−

1 2

2.13, 6.1, 6.10 31 9,1.10

E đ m

5 UĐáp sốU: 22.10P

P m/s

Vận tốc cực tiểu của chùm electron:

Bài 9. Bài tập dài và khá phức tạp, đòi hỏi học sinh phải phân tích, tổng hợp tốt kiến

thức. Giáo viên nên sử dụng bài tập để rèn luyện, mở rộng kiến thức và khả năng tư duy cho

học sinh khá - giỏi.

- UTóm tắt:

E = ER0

3 vạch phát xạ

λ = ? WRđmin R = ?

- UCác mối liên hệ cần xác lập:

+ Chùm electron có động năng E Rđ R bắn phá nguyên tử hydro ở trạng thái cơ bản có năng

lượng E R1 R để kích thích chúng lên trạng thái có năng lượng E Rn R. Nguyên tử ở các trạng thái

kích thích có thể chuyển về các trạng thái có mức năng lượng thấp hơn và phát ra bức xạ.

Muốn nguyên tử phát ra 3 và chỉ 3 vạch phát xạ thì nó cần được kích thích lên mức năng

lượng E R3 R và động năng ban đầu của chùm electron không đủ lớn để nguyên tử lên được mức

(I) kích thích ER4.R

+ Coi như sau va chạm nguyên tử đứng yên. Áp dụng định luật bảo toàn và chuyển hóa

năng lượng ta có:

W > E - E

+ ⇒ 3

W’ E đ

⇔

E - E < W < E - E đ

+ W E 0 +

W E < W’ E W < E - E

+ ⇒ 4

  

(II)

−

∗ Công thức tính năng lượng của nguyên tử hydro ở các trạng thái dừng:

13, 6 2 n

(III)

−

+ Để xác định các vạch phổ, bước sóng→sơ đồ các mức năng lượng. (IV)

1 2 m

1 2 n

  

  

1 λ mn

+ Bước sóng của các bức xạ được tính: (V)

- USơ đồ tiến trình giảiU: (I) → (III) → (II) → (IV) → (V)

- UHướng dẫn:

Giáo viên Học sinh

(1). Muốn nguyên tử phát ra 3 (1). Nguyên tử phát ra 3 vạch phát xạ thì nó

vạch phát xạ thì nó cần được kích cần được kích thích lên mức năng lượng E R3 R.

thích lên mức năng lượng nào? (2). Động năng ban đầu của chùm electron

không đủ lớn để nguyên tử lên được mức kích (2). Vì nguyên tử chỉ phát ra 3

vạch phát xạ nên ERđ R phải thỏa thích ER4.

+ W E 0 +

W’ E đ +

W E < W’ E

  

điều kiện gì? (3). (3). Coi như sau va chạm

W > E - E

W < E - E

nguyên tử đứng yên. Viết phương

   ⇔

đ 0 E - E < W < E - E đ

(4). trình áp dụng định luật bảo toàn

−

và chuyển hóa năng lượng.

13, 6 2 n

(4). WRđ R > ?; WRđ R < ? (5).

−

thức tính năng (5). Công (6). Vẽ sơ đồ các mức năng lượng. lượng của nguyên tử ở các trạng (7). Dãy Lyman: được tạo thành khi electron thái dừng. chuyển từ các quỹ đạo ngoài về quỹ đạo K. Dãy (6). Vẽ sơ đồ mức năng lượng. Balmer: được tạo thành khi electron chuyển từ (7). Dãy Lyman, Balmer được các quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo L. hình thành như thế nào? (8). λR31 R; λR21 R thuộc dãy Lyman và λR32 Rthuộc (8). Xác định vạch nào thuộc dãy Balmer. dãy nào.

1 2 m

1 2 n

  

  

1 λ mn

(9). (9). Áp dụng công thức thực

nghiệm để tính bước sóng.

- UGiải:

Chùm electron có động năng ERđ R bắn phá

nguyên tử hydro ở trạng thái cơ bản có năng lượng

ER1 R để kích thích chúng. Ở các trạng thái kích thích

nguyên tử không bền, nó có thể chuyển về các trạng

thái có mức năng lượng thấp hơn và phát ra bức xạ.

Muốn nguyên tử phát ra 3 và chỉ 3 vạch phát xạ

thì nó cần được kích thích lên mức năng lượng E R3 R và

động năng ban đầu của chùm electron không đủ lớn

để nguyên tử lên được mức kích thích ER4.R

−

= −

1,51 (

)

0,85 (

)

Năng lượng của nguyên tử ở các trạng thái:

E 3

E 4

13, 6 2 3

13, 6 2 4

;

W > E - E

W’ E đ

+ ⇒ 3

Coi như sau va chạm nguyên tử đứng yên. Áp dụng định luật bảo toàn và chuyển hóa

+ W E 0 +

W E < W’ E W < E - E

+ ⇒ 4

  

⇔

⇔ −

− −

< −

− − 0,85 ( 13, 6)

E - E < W < E - E đ

1,51 ( 13, 6) W đ

⇔

12, 09 (

< ) W 12, 75 (

)

năng lượng ta có:

Ba vạch phát xạ gồm hai vạch thuộc dãy Lyman (λ R31 R; λR21 R) và một vạch thuộc dãy

Balmer (λ R32 R).

−

− ⇒ =

1, 097.10 1

− 6 0,102.10 (

)

λ 31

1 2 1

1 2 3

1 9

  

  

  

  

1 λ 31

−

− ⇒ =

1, 097.10 1

− 6 0,121.10 (

)

λ 21

1 2 1

1 2 2

1 4

  

  

  

  

1 λ 21

−

− ⇒ =

1, 097.10

− 6 0, 656.10 (

)

λ 32

1 2 2

1 2 3

1 1 4 9

  

  

  

  

1 λ 32

12, 09

< W 12, 75

UĐáp sốU:

Bước sóng của các bức xạ:

0,102

0,121

0, 656

λ 31

µ λ m ; 21

µ λ ; m 32

Hai vạch thuộc dãy Lyman và một vạch thuộc dãy Balmer.

Bài 10. Bài tập giúp học sinh vận dụng thành thục công thức thực nghiệm và khả năng

tính toán, biến đổi công thức. Bài tập không khó, giáo viên có thể sử dụng để củng cố kiến

thức hoặc kiểm tra 15 phút.

−

1 2 n

1 2 m

  

  

1 λ mn

- UTóm tắt:

-6 b. λ = 102 nm = 0,102.10P

P m → sự chuyển mức nào?

a. λRLmaxR = ?; λRBmin R = ?

−

- UCác mối liên hệ cần xác lập:

1 2 n

1 2 m

  

  

1 λ mn

a. Để xác định được bước sóng theo công thức thực nghiệm ta cần

biết n, m.

∗ Dãy Lyman được tạo thành khi electron chuyển từ các quỹ đạo ngoài về quỹ đạo K

−

nên m = 1; n = 2, 3,… (I)

1 2 1

1 2 n

  

  

  

  

1 λ L

(II) Vậy theo công thức thực nghiệm:

−

⇔

⇒ = n

Bước sóng của dãy Lyman là cực đại khi:

(

min

1 2 n

  

  

  

  

min

(III)

Bước sóng cực đại của dãy Lyman được xác định từ:

λ Lm

  

 1 − ⇒  2 2 

1 λ Lm

(IV)

∗ Dãy Balmer được tạo thành khi electron chuyển từ các quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo

−

L nên m = 2; n = 3, 4,… (I)’

1 2 2

1 4

1 2 m

  

  

  

  

1 λ B

(II)’ Vậy theo công thức thực nghiệm:

−

⇔

⇒ = ∞ n

Bước sóng của dãy Lyman là cực đại khi:

(

1 4

1 2 n

  

  

  

  

m ax

min

(III)’

Bước sóng cực đại của dãy Balmer được xác định từ:

( 1 0

) − ⇒

λ B

min

1 λ B

min

(IV)’

b. Dựa vào công thức thực nghiệm để xác định sự chuyển mức, tức m - n.

∗ So sánh với bước sóng ngắn nhất của dãy Balmer để biết bước sóng cần xác định

nằm ở dãy nào. Từ đó suy ra n. (I)

∗ Từ công thức thực nghiệm suy ra m. (II)

∗ Vẽ sơ đồ các mức năng lượng để xác định sự chuyển mức. (III)

- USơ đồ tiến trình giải:U a. (I) → (II) → (III) → (IV)

(I)’ → (II)’ → (III)’ → (IV)’ b. (I) → (II) ) → (III)

- UHướng dẫn:

Giáo viên Học sinh

Phần a Phần a

−

1 2 n

1 2 m

  

  

1 λ mn

(1). Để xác định được bước sóng theo →cần tìm n, m. (1). công thức thực nghiệm ta cần biết điều

(2). Dãy Lyman: m = 1; n = 2, 3,… gì?

1 2 n

 − 1 

  

1 λ L

(2). Đối với dãy Lyman, m = ? n = ? (3).

⇔

⇒ = 2 n

(3). Công thức tính λRLR.

Lmλ

(

min

(4). (4). Để λRLmax Rthì n = ?

λ Lm

  

 1 − ⇒  2 2 

1 λ Lm

(5). ⇒λRLmax (5).

(6). Đối với dãy Balmer, m = ? n = ?

(6). Dãy Balmer: m=2; n= 3, 4,… (7). Công thức tính λRBR.

1 2 m

 1 − 4 

  

1 λ B

(8). Để λRBmin Rthì n = ? (7).

⇒ = ∞ n

(9). ⇒λRBmin

λ ⇔ min

(

(8). Phần b

( 1 0

) − ⇒

λ B

min

1 λ B

min

(10). Sắp xếp các dãy Lyman, Balmer, (9).

Paschen theo bước sóng tăng dần.

Phần b (11). So sánh λ và λ RBmin R.

(10). λRLR < λRB R < λRP (12). λ thuộc dãy nào? n = ?

(11). λ < λRBmin (13). Thay vào công thức thực nghiệm

(12). λ thuộc dãy Lyman → n = 1. để suy ra m.

−

⇒

1 2 m

  

  

1 λ L

(14). Vẽ sơ đồ →xác định sự chuyển (13).

mức

(14). Vẽ sơ đồ các mức năng lượng.

- UGiải:

a. Dãy Lyman được tạo thành khi electron chuyển từ các quỹ đạo ngoài về quỹ đạo K

−

⇒ = n

⇒ m = 1; n = 2, 3,…

1 2 1

1 2 m

1 2 n

  

  

  

  

 ⇔ −  

  

min

1 λ L

−

1, 097.10 1

− 6 0,1215.10 (

)

λ Lm

1 2 2

  

  

  

 1 − ⇒  2 2 

1 λ Lm

⇒ ax λ Lm

Dãy Balmer được tạo thành khi electron chuyển từ các quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo

−

⇒ = ∞ n

L. m = 2; n = 3, 4,…

1 2 2

1 4

1 2 m

1 2 n

 ⇔ −  

  

  

  

  

  

m ax

1 λ B

⇒

1, 097.10

− 6 0, 0911.10 (

)

( − 1 0

)

λ B

min

1 λ B

min

⇒ min λ B

−

⇔

−

1, 097.10 1

⇒ = m

− 6

1 2 1

1 0,102.10

1 2 m

  

  

  

  

1 λ L

  

b. Ta có λ RLR < λRBR < λRP R mà λ < λRBmin R ⇒ λ thuộc dãy Lyman → n = 1.

Vậy bước sóng λ = 102 nm chính là vạch λR31 R

trong dãy Lyman ứng với sự chuyển mức từ trạng

thái kích thích có năng lượng ER3 R về trạng thái cơ

UĐáp sốU: a. λRLmax R = 0,1215 µm;

bản, chuyển từ quỹ đạo M về quỹ đạo K.

λRBmin R = 0,0911 µm

b. Chuyển từ quỹ đạo M về K

Bài 11. Bài tập không quá phức tạp nhưng nếu học sinh không biết cách phân tích và

vận dụng công thức thì rất dễ bị rối. Bài tập thích hợp cho việc rèn luyện khả năng phân

tích cũng như tư duy logic, kỹ năng tính toán cho học sinh. Giáo viên có thể sử dụng để kiểm

tra 1 tiết.

P m

-6 λR21 R = 0,122 µm = 0,121.10P

P m

-6 λR32 R = 0,656 µm = 0,656.10P

P m

-6 λR42 R = 0,486 µm = 0,486.10P

- UTóm tắt:

λR31 R = ? λR43 R = ?

- UCác mối liên hệ cần xác lập:

− ⇒ =

−

;

E m

E n

E 4

E 3

E 1

hc λ 43

hc λ 31

+ Bước sóng của các vạch quang phổ thỏa mãn hệ thức:

−

;

E 2

E 1

E 3

E 2

E 4

E 2

hc λ mn hc λ 21

hc λ 32

hc λ 42

(I)

−

+ ⇔ =

E 3

E 1

E 3

E 2

E 1

+ Từ các biểu thức trên ta thấy:

−

− ⇔ =

−

E 4

E 3

E 4

E 2

E 3

hc λ 31 hc λ 43

hc hc λ λ 21 32 hc hc λ λ 21

1 1 1 λ λ λ 32 21 31 1 1 1 λ λ λ 32

(II)

+ Suy ra các bước sóng cần tìm. (III)

- USơ đồ tiến trình giảiU: (I) → (II) → (III)

- UHướng dẫn:

Giáo viên Học sinh

−

E m

E n

hc λ mn

(1). Hệ thức năng lượng của các vạch (1). phổ.

−

;

E 4

E 3

E 1

hc λ 43

hc λ 31

(2). Áp dụng hệ thức trên cho các bước (2).

−

;

−

E 2

E 1

E 3

E 2

E 4

E 2

sóng: λR31 R, λR43 R, λR21 R, λR41 R, λR32 R.

E 3

E 1

E 3

E 2

E 1

hc λ 21

hc λ 32

hc λ 42

(3).

= ?

+ ⇔ =

hc λ 31

hc hc hc λ λ λ 32 21

1 1 1 λ λ λ 32 21

= ?

nên (3).

− ⇔ =

−

hc λ 43

hc hc hc λ λ λ 21

1 1 1 λ λ λ 21

(4). Tương tự (4).

(5). Từ các hệ thức liên hệ vừa tìm (5). ⇒ λR31 R, λR43 được tính λR31 R, λR43 R.

- UGiải:

−

Bước sóng của các vạch quang phổ thỏa mãn hệ

E m

E n

hc λ mn

−

;

E 4

E 3

E 1

hc ⇒ = λ 43

hc λ 31

−

;

E 2

E 1

E 3

E 2

E 4

E 2

hc λ 21

hc λ 32

hc λ 42

thức:

Ta thấy:

−

E 3

E 1

E 3

E 2

E 1

hc λ 31

hc hc + λ λ 21

− 6 0,102.10 (

)

⇒ = λ 31

− 6

1 0, 656.10

1 0,121.10

1 1 1 ⇔ = λ λ λ 32 21 31

−

E 4

E 3

E 4

E 2

E 3

hc λ 43

hc hc − λ λ 21

−

− 6 1,875.10 (

)

⇒ = λ 43

− 6

1 0, 486.10

1 0, 656.10

1 1 1 ⇔ = λ λ λ 32 43

UĐáp sốU: λR31 R = 0,102 µm ; λR43 R = 1,875 µm

Tương tự:

3.2.3- Bài tập thí nghiệm

Bài tập thí nghiệm đối với tế bào quang điện giúp học sinh hiểu được nguyên tắc, các

bước tiến hành. giúp rèn luyện cho học sinh kĩ năng thực hành và đồng thời giải bài toán

như một bài tập định lượng. Giáo viên nên sử dụng dạng bài này trong các tiết thực hành.

∗ Phương pháp giải chung

- Vẽ sơ đồ thí nghiệm.

- Đo những đại lượng cần thiết từ thí nghiệm.

- Với dữ kiện đề bài cung cấp và những số liệu xác định được từ thí nghiệm, tiến hành

giải các bài toán như cách làm ở Bài tập định lượng.

- Tiến hành đo đạc và tính toán số liệu.

- Viết báo cáo thí nghiệm.

∗ Hướng dẫn và giải

Bài 1.

- UHướng dẫn:

Giáo viên Học sinh

(1). Yêu cầu Học sinh vẽ sơ đồ thí nghiệm. (1). Vẽ sơ đồ thí nghiệm.

(2). Bằng sơ đồ trên ta có thể xác định được (2). Ta có thể xác định được A

những đại lượng nào? và URh R.

= + A

c λ

2 mv 0max 2

(3). Để tính λ ta dựa vào phương trình nào? (3). (4). WRđomaxR được tính thông qua URh R như thế

0maxW d

2 mv m 0 ax 2

nào? (4).

UI. Cơ sở lý thuyết:

- UGiải:

U1. Mục đích:U

U2. Sơ đồ thí nghiệm:U (Hình 3.6)

U3. Cơ sở lý thuyết:

= + A

Xác định bước sóng ánh sáng gây ra hiện tượng quang điện.

c λ

2 mv 0max 2

Để xác định λ ta dựa vào phương trình Einstein:

maxW d

2 mv m 0 ax 2

⇒ = + ⇔ = A eU

c λ

hc + A eU

U4. Các bước tiến hành thí nghiệm:

UBước 1U: Lắp đặt thí nghiệm theo sơ đồ.

UBước 2U: Vặn biến trở từ từ để thay đổi giá trị

WRđomaxR được tính thông qua công thức:

của URAKR. Đọc giá trị của vôn kế khi điện kế chỉ số

UBước 3U: Tiến hành đo 5 lần.

UBước 4U: Ghi vào bảng và tính toán sai số.

UII. Kết quả thí nghiệm.

U1.Bảng số liệuU:

0. Đây chính là hiệu điện thế hãm.

Lần đo 1 2 3 4 5 Trung bình

URh

U2. Sai sốU:

U3. Kết quảU:

Bài 2.

- UHướng dẫn:

Giáo viên Học sinh

(1). Yêu cầu học sinh vẽ sơ đồ thí (1). Vẽ sơ đồ thí nghiệm.

nghiệm. (2). Ta có thể tìm được λ, URh R.

(2). Bằng sơ đồ trên ta có thể tìm (3). Để xác định kim loại làm catod ta

được những đại lượng nào? dựa vào giới hạn quang điện λR0 R.

λ = 0

hc A

−

= + A

⇒ = A

(3). Để xác định kim loại làm catod ta (4). dựa vào đại lượng nào?

0 ax

d m

hc λ

(5). (4). Công thức tính λR0 R.

(5). A được tính dựa vào phương

maxW d

2 mv m 0 ax 2

(6). trình nào?

(6). WRđomaxR được tính thông qua công

thức liên hệ với URh R như thế nào?

UI. Cơ sở lý thuyết:

U1. Mục đích:U Xác định kim loại làm catod.

U2. Sơ đồ thí nghiệm:U (Hình 3.7)

U3. Cơ sở lý thuyết:

- UGiải:

Để xác định kim loại làm catod ta dựa vào giới hạn quang điện λR0 R.

Giới hạn quang điện λR0 R được tính bằng công

λ = 0

hc A

thức

−

= + A

⇒ = A

Để xác tìm A ta dựa vào phương trình

d m

0 ax

hc λ

Einstein:

maxWd

heU=

−

WRđomaxR được tính thông qua công thức:

λ ⇒ = 0

hc λ

−

hc λ

U4. Các bước tiến hành thí nghiệm:

UBước 1U: Lắp đặt thí nghiệm theo sơ đồ.

UBước 2U: Vặn biến trở từ từ để thay đổi giá trị của URAK R. Đọc giá trị của vôn kế khi điện

Vậy

UBước 3U: Tiến hành đo 5 lần.

UBước 4U: Ghi vào bảng và tính toán sai số.

UII. Kết quả thí nghiệm.

U1.Bảng số liệuU:

kế chỉ số 0. Đây chính là hiệu điện thế hãm.

Lần đo 1 2 3 4 5 Trung bình

URh

U2. Sai sốU:

U3. Kết quảU:

λR0

3.2.4- Bài tập trắc nghiệm

3.2.4.1- Câu hỏi định tính

Câu 1. Câu hỏi lý thuyết không quá khó, chỉ yêu cầu học sinh nhớ mối liên hệ giữa

WRđ0max R, ƒ, λ và thang sóng điện từ. Giáo viên sử dụng những câu hỏi dạng này để kiểm tra

đánh giá học sinh ở mức độ trung bình.

Đáp án: D

- UHướng dẫn:

Giáo viên Học sinh

= + A

axWdom

c λ

(1). Viết phương trình liên hệ giữa (1).

WRđ0maxR và ƒ, λ.

(2). Vì A không đổi nên để tăng (2). Muốn tăng W Rđ0max R thì ƒ, λ phải WRđomaxR thì phải tăng ƒ, giảm λ. như thế nào?

(3). Ta loại được đáp án B, C (3). Ta loại được đáp án sai nào? (4). Bước sóng của tia X nhỏ hơn (4). So sánh bước sóng của tia X và tia bước sóng của tia tử ngoại ⇒ A sai. tử ngoại để biết đáp án A là đúng hay sai.

(5). Cường độ sáng không làm ảnh (5). Cường độ sáng có ảnh hưởng đến

hưởng đến WRđ0max R. WRđ0maxR không?

(6). D là đáp án đúng. (6). Kết luận.

Câu 2. Câu hỏi định tính khó. Học sinh cần biết vận dụng linh hoạt các kiến thức về

quang phổ vạch của nguyên tử hydro. Giáo viên nên sử dụng những câu hỏi dạng này để

kiểm tra đánh giá học sinh ở mức độ khá – giỏi.

Đáp án: A

- UHướng dẫn:

Giáo viên Học sinh

(1). Muốn phát ra 3 vạch phổ thì (1). Muốn phát ra 3 vạch phổ thì

nguyên tử cần nhảy lên mức kích thích nguyên tử cần nhảy lên mức kích thích

nào? thứ 2.

(2). Hãy vẽ sơ đồ các mức năng lượng. (2). Vẽ sơ đồ các mức năng lượng.

(3). Để nhảy lên mức kích thích thứ 2 (3). Nguyên tử cần hấp thụ photon λ

thì nguyên tử cần hấp thụ photon λ có giá = λR31

trị như thế nào? (4). Sự chuyển mức năng lượng

(4). Giữa sự chuyển mức năng lượng càng lớn thì bước sóng của vạch phổ

và bước sóng của vạch phát xạ có mối phát xạ càng ngắn.

liên hệ như thế nào? (5). λR31 R <λR21 R <λR32

(5). So sánh các vạch phổ: λR31 R ; λR21 R; (6). Theo đề λR1 R <λR2 R <λR3 R nên

λR23 λR1 R = λR31 R ; λR2 R = λR31 R; λR3 R = λR31

(6). λR1 R = ? ; λR2 R = ?; λR3 R = ? (7). λ = λR1 R ⇒ A là đáp án đúng.

(7). Kết luận.

3.3.4.2- Câu hỏi định lượng

Câu 3. Câu hỏi đơn giản, chỉ cần học sinh nhớ công thức tính giới hạn quang điện và

tính toán chính xác là có thể chọn được đáp án đúng. Giáo viên sử dụng những câu hỏi

dạng này để đánh giá học sinh ở mức độ trung bình.

Đáp án: D

- UHướng dẫn:

−

Giáo viên Học sinh

− 6

0, 276.10

λ 0

−

hc A

8 6, 625.10 .3.10 7, 2.10

Công thức tính λR0 R.

Câu 4. Đây là một bài toán đòi hỏi học sinh phải biết phân tích và vận dụng nhiều

công thức. Cách giải giống như Bài tập định lượng (Vấn đề 3- phần 3.2.2.3). Giáo viên sử

dụng những câu hỏi dạng này để đánh giá học sinh ở mức độ khá.

Đáp án: A

- UHướng dẫn:

Giáo viên Học sinh

(1). Dãy Paschen được hình (1). Dãy Paschen được hình thành khi

thành khi nào? electron nguyên tử chuyển từ các mức năng

lượng lớn hơn về trạng thái có năng lượng ER3 R. (2). λRPmin R được nguyên tử phát

ra khi chuyển từ trạng thái kích (2). λRPmin R được nguyên tử phát ra khi

thích nào về trạng thái có năng chuyển từ trạng thái có năng lượng E R∞ Rvề

lượng ER3. trạng thái có năng lượng ER3.

E ∞

− ⇒ E 3

λ P

min

hc −

E ∞

λ P

min

E 3

−

(3). Viết hệ thức năng lượng ⇒ (3). λRPmin R.

13, 6 2 n

(4). Công thức tính năng lượng (4).

−

;

= 0

E∞

ở các trạng thái dừng?

E 3

13, 6 2 3

(5). (5). ER3 R = ? ER∞R = ?

4.4- BÀI TẬP THAM KHẢO

4.4.1- Bài tập định tính

Bài 1. Tại sao không thể giải thích các định luật quang điện bằng thuyết sóng ánh

UGiải:

sáng?

Theo thuyết sóng ánh sáng, khi rọi bức xạ kích thích lên mặt catod, điện trường biến

thiên của bức xạ làm cho các electron trong kim loại dao động cưỡng bức. Ánh sáng kích

thích càng mạnh thì điện trường tác dụng càng lớn khiến cho các electron dao động càng

mạnh đến mức có thể bật ra khỏi kim loại. Vậy:

- Hiện tượng quang điện có thể xảy ra với bất kì bức xạ kích thích nào miễn là có

cường độ đủ mạnh.

- Động năng ban đầu của các quang electron phụ thuộc vào cường độ bức xạ kích thích.

⇒ Mâu thuẫn với các kết quả thực nghiệm.

Bài 2. Thuyết photon ánh sáng đơn giản cho rằng ánh sáng đơn sắc gồm những hạt

nhỏ chuyển động theo quỹ đạo thẳng. Hãy cho biết thuyết này mâu thuẫn với thuyết sóng

UGiải:

ánh sáng ở điểm nào.

Nếu ánh sáng đơn sắc chỉ đơn giản gồm những hạt nhỏ giống hệt nhau thì khi hai hạt

chụm lại chúng sẽ tạo ra độ sáng gấp đôi so với một hạt. Điều này trái với hiện tượng giao

thoa ánh sáng, khi ánh sáng kết hợp với nhau có thể tạo thành vân sáng hoặc vân tối.

Bài 3. Các tia Roёntgen tạo thành từ ống Roёntgen có thể nhận nhiều giá trị bước sóng

UGiải:

khác nhau.Hãy cho biết tia Roёntgen có bước sóng nhỏ nhất được tạo thành như thế nào?

Đặt vào anod và catod của ống một hiệu điện thế U, khi quang electron chuyển động

trong điện trường này thì lực điện trường sinh công dương tác động lên các quang electron

này.

Áp dụng định lý động năng ta có: WRđ R - WRđ0 R = eU

Vì vận tốc ban đầu của các electron khi bứt ra khỏi catod thường nhỏ hơn rất nhiều so

với vận tốc của electron đập vào đối catod nên WRđ R>> WRđ0 R. Thông thường người ta bỏ qua

động năng ban đầu của chùm electron nên WRđ R = eU.

Động năng của chùm electron đến đập vào đối catod một phần tạo thành tia X có năng

lượng hƒ, một phần làm nóng đối catod, Theo định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng

ta có: WRđ R = hƒ + Q

⇒ Nếu toàn bộ động lượng này chuyển thành năng lượng của tia Roёntgen thì sẽ tạo ra

tia Roёntgen có tần số lớn nhất hay bước sóng nhỏ nhất

UGiải:

UGiốngU: Ở cả 2 hiện tượng đều

Bài 4. Hãy so sánh hiện tượng quang điện trong và hiện tượng quang điện ngoài.

- Tạo ra electron dẫn.

UKhácU:

- Có bước sóng giới hạn λR0 R.

Hiện tượng quang điện ngoài Hiện tượng quang điện trong

- Electron bị bứt ra khỏi khối chất - Electron chỉ bị bứt ra khỏi liên kết và vẫn di

kim loại. chuyển trong khối chất bán dẫn.

- Hạt mang điện là electron. - Hạt mang điện là electron và lỗ trống mang

- Bước sóng giới hạn thường nằm điện dương.

vào vùng tử ngoại hoặc vùng khả - Bước sóng giới hạn thường nằm trong vùng

kiến có bước sóng ngắn. hồng ngoại.

2. Bài tập định lượng

Bài 1. Catod của một tế bào quang điện làm bằng kim loại có công thoát 1,90 eV,

được chiếu bằng bức xạ đơn sắc có bước sóng 0,560 µm.

a. Xác định giới hạn quang điện của kim loại làm catod.

-5

b. Tách ra một chùm hẹp các electron quang điện và hướng chúng vào một từ trường

P T. Biết vectơ cảm ứng từ vuông góc với vectơ vận tốc ban đầu

đều có cảm ứng từ 6,1.10P

UGiải:

của electron. Hãy xác định quỹ đạo chuyển động của quang electron trong từ trường.

−

− 6 0, 651.10 (

)

λ 0

−

hc A

8 6, 625.10 .3.10 1,9.1, 6.10 ur hợp với B

a. Giới hạn quang điện của kim loại làm catod:

uur b. Electron có vận tốc ban đầu 0v

một góc α.

= −

ur f

⇒ = f

eBv α sin 0

ur uur  e B v .  0

 

⇒

eBv

r v⊥

Trọng lực không đáng kể nên lực tác dụng lên quang electron là lực Lorentz:

ur Vì f

0 sin

2 mv 0 R

⇒

⇔ = R

nên lực Lorentz đóng vai trò là lực hướng tâm

r ur Vì B v⊥

eBv 0

2 mv 0 R

mv 0 eB

nên

= + A

2 0max

hc λ

1 2

−

⇒

−

1,9.1, 6.10

5 3,3.10 (

m s / )

Vận tốc ban đầu cực đại của electron:

v 0max

−

− 6

2 9,1.10

8 6, 625.10 .3.10 0,560.10

 hc 2  m λ 

  

  

  

Bán

0, 031 (

)

− 31 9,1.10 .3,3.10 − − 19 5 1, 6.10 .6,1.10

mmv 0 ax eB

kính quỹ đạo chuyển động của electron:

P Hz và 2,538.10P

P Hz thì hiệu

Bài 2. Khi chiếu lần lượt các bức xạ có tần số 2,200.10P

điện thế hãm tương ứng là 6,6 V và 8,0 V.

a. Xác định hằng số Plank.

b. Xác định giới hạn quang điện của kim loại.

c. Tìm hiệu điện thế hãm trong trường hợp chiếu đồng thời hai bức xạ 0,400 µm và

UGiải:

0,560 µm vào kim loại trên.

+ 0đWA

max

a. Áp dụng phương trình Einstein

+ heUA

(∗) Với WRđ0maxR = eURh R ⇒

= +

A eU

= + A

2, 200.10 h

−

⇔

⇔ = h

6, 627.10

J ( s)

= +

hf 1 hf

1 h A eU

= +

15 2,538.10

− 1, 6.10 .6, 6 − 1, 6.10 .8, 0

h A

  

    

Với 2 giá trị của λ, URh Rta có hệ phương trình 2 ẩn

−

= +

⇒ =

−

A eU

− 34 6, 627.10 .2, 200.10

− 1, 6.10 .6, 6

4, 02.10

J ( )

b. Công thoát electron:

hf 1

A hf 1

h 1

Giới

−

− 6 0, 495.10 (

)

λ 0

−

hc A

8 6, 627.10 .3.10 4, 02.10

hạn quang điện của kim loại:

−

1,9.1, 6.10

−

− 6

8 6, 625.10 .3.10 0, 004.10

hc λ

A eU

⇒ = U

(*)

1, 205 (

)

−

hc ⇔ = + λ

1, 6.10

c. Ta thấy λR3 R < λR0 R < λR4 R nên hiện tượng quang điện chỉ xảy ra với bức xạ λR3 R.

2 chiếu sáng của đèn là 40 W/mP P.

2 a. Tìm số photon mà ngọn đèn phát ra trong 1 giây trên diện tích 1 mP

Bài 3. Một ngọn đèn phát ra ánh sáng đơn sắc có bưóc sóng 0,450 µm. Cường độ

b. Ngọn đèn trên chiếu vào catod của một tế bào quang điện. tính động năng cực đại

2 c. Diện tích của catod là 6 cmP

P. Tính cường độ dòng quang điện bão hòa. Giả sử mỗi

của electron bứt ra từ catod, biết công thoát electron bằng 2,5 eV.

UGiải:

= ⇒ =

P J S .

40S (W)

photon tới catod làm bật ra một quang electron.

P S

2 Số photon mà ngọn đèn phát ra trong 1 giây trên diện tích 1 mP

− 6

⇒ = n '

9, 06.10

= P n P

⇒ = n P

−

hc λ

λ P hc

40S. hc

40.1.0, 450.10 8 6, 625.10 .3.10

a. Công suất bức xạ của nguồn:

−

= +

⇒

−

− = A

2,5.1, 6.10

4,17.10

b. Động năng ban đầu cực đại của electron:

( ) J

0max

A W đ

W đ

− 6

hc λ

8 6, 625.10 .3.10 0, 450.10

c. Giả

sử mỗi photon tới catod làm bật ra một quang electron ⇒ H = 100%

− 6

= ⇒ =

54,36.10

n H n . e P

−

40S. hc

100%.40.6.10 .0, 450.10 8 6, 625.10 .3.10

n e n P

Số electron bị bứt ra trong một đơn vị thời gian:

Cường độ dòng quang điện bão hòa:

−

13 54,36.10 .1, 6.10

− 3 0, 09.10 (

A )

i bh

n e . e

Bài 4. Trong một ống Roёntgen, cường độ dòng điện qua ống là 0,8 mA; hiệu điện thế

giữa anod và catod là 1,2 kV.

a. Tìm số electron và vận tốc cực đại của chúng khi đập vào đối catod.

2 c. Đối catod là một bản platin có diện tích 1 cmP

P và dày 2 mm. Giả sử khi toàn bộ động

b. Tìm bước sóng nhỏ nhất của tia Roёntgen mà ống có thể phát ra.

PC? Biết: khối lượng riêng và nhiệt dung riêng của platin là

0 của đối catod tăng thêm 1000P

3 P kg/mP

P và 120 J/kgK.

3 21.10P

UGiải:

năng của electron đập vào đối catod đều làm nóng bản platin đó. Sau bao lâu thì nhiệt độ

− 3

5.10

= ⇒ = = n e

n e e

i e

0,8.10 − 1, 6.10

a. Số electron đập vào đối catod trong 1 giây:

⇒

7 20,5.10 (

/ ) m s

2 mv m

v m

−

1 2

− 19 2.1, 6.10 .1, 2.10 9,1.10

eU m m

Vận tốc cực đại của electron khi tới đối catod:

−

⇒

− 6 0, 001.10 (

)

e U

min

hc λ

8 6, 625.10 .3.10 − 19 3 1, 6.10 .1, 2.10

hc eU

min

b. Bước sóng nhỏ nhất của tia Roёntgen mà ống có thể phát ra:

− 4

− 3

= ⇒ =

= ρ ρ . S d .

V .

21.10 .1.10 .2.10

− 3 4, 2.10 (

)

m V

0 Nhiệt lượng cần cung cấp để bản platin nóng thêm 1000 P

PC:

-3 Q = mc∆t = 4,2.10P

P.120.1000 = 504 (J)

c. Khối lượng của bản platin:

s 525 ( )

Động năng của một electron khi đạp vào đối catod: W Rđ R = eU

504 − 5.10 .1, 6.10 .1, 2.10

Q W d

n e

Q n eU . e

Thời gian cần thiết:

Bài 5. a. Xác định bán kính quỹ đạo dừng thứ 2, thứ 3 và tính vận tốc của các electron

trên các quỹ đạo đó.

b. Biểu diễn các chuyển dời và tính bước sóng của các photon phát ra

- Từ trạng thái cơ bản đến trạng thái kích thích thứ 2.

- Từ trạng thái n = 2 đến trạng thái n = 4.

- Iôn hóa nguyên tử hydro từ trạng thái cơ bản.

UGiải:

−

4.5,3.10

11 21, 2.10 (

)

r 2

2 r 02

−

9.5,3.10

11 47, 7.10 (

)

a. Bán kính quỹ đạo dừng thứ 2 :

r 3

2 r 03

Bán kính quỹ đạo dừng thứ 3 :

⇔ = ⇔

Lực Coulomb tác dụng vào electron đóng vai trò lực hướng tâm gây ra chuyển động

uur F C

uur F ht

m e

⇒ = v n

e e . 2 r n

v n r n

k m r e n

tròn đều

−

1, 6.10

6 1, 09.10 (

m s / )

v 2

−

9.10 − 31 9,1.10 .21, 2.10

k mr 2

−

1, 6.10

6 0, 73.10 (

m s / )

v 3

−

9.10 − 31 9,1.10 .47, 7.10

k mr 3

Vận tốc của electron trên các quỹ đạo:

−

1 2 n

1 2 m

  

  

1 λ mn

−

1, 097.10 1

1 2 1

1 2 2

1 4

  

  

1 λ 21

   − 6 0,121.10 (

)

⇒ = λ 21

−

1, 097.10

1 2 4

1 2 2

1 1 − 4 16

  

  

1 λ 42

   − 6 0, 486.10 (

)

⇒ = λ 42

−

1, 097.10

− 6 0, 091.10 (

)

⇒ = λ 1

1 2 1

  

  

1 λ 1

b. Bước sóng của các bức xạ:

4.4.3- Bài tập thí nghiệm

Bằng một tế bào quang điện và các dụng cụ: nguồn sáng, kính lọc sắc, vôn kế, điện kế,

UGiải:

nguồn điện một chiều biến trở, hãy xác định giá trị của hằng số Plank.

- UCơ sở lý thuyết:U

0đWA

max

hc λ

Áp dụng phương trình Einstein:

+ heUA

hc λ

Với WRđ0maxR = eURh R ⇒

= +

A eU

h 1

= +

A eU

hc λ 1 hc λ 2

     

Với 2 giá trị của λ, URh Rta có hệ phương trình 2 ẩn

Giải hệ phương trình tìm h.

UBước 1U: Lắp đặt thí nghiệm theo sơ đồ. Giá trị của bước sóng bức xạ kích thích được

- UCác bước tiến hành thí nghiệm:

UBước 2U: Vặn biến trở từ từ để thay đổi giá trị của URAK R. Đọc giá trị của vôn kế khi điện

ghi trên kính lọc sắc.

UBước 3U: Tiến hành đo 5 lần.

UBước 4U: Ghi vào bảng và tính toán sai số.

kế chỉ số 0. Đây chính là hiệu điện thế hãm.

4.4.4- Bài tập trắc nghiệm

Câu 1: Trong thí nghiệm của Hertz, khi chiếu ánh sáng hồ quang vào tấm kẽm tích

điện âm thì nó bị mất bớt điện tích âm vì

A. ánh sáng hồ quang cung cấp ion dương vào tấm kẽm.

B. ánh sáng hồ quang làm bật các electron ra khỏi tấm kẽm.

C. tấm kẽm rất dễ mất bớt electron khi để ngoài không khí.

D. ánh sáng hồ quang kích thích ion dương có trong kim loại làm trung hòa các

electron có trong tấm kẽm.

Câu 2: Khi chiếu ánh sáng đơn sắc vàng vào một tấm vật liệu thì hiện tượng quang

điện xảy ra. tấm vật liệu này chắc chắn là

A. kim loại kiềm. B. kẽm.

C. dung dịch dẫn điện. D. nhôm.

Câu 3: Khi chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng ngắn hơn giới hạn quang điện trong

của một chất này thì điện trở của nó sẽ

A. không thay đổi. B. tăng lên.

C. giảm đi. D. lúc tăng lúc giảm.

Câu 4:Khi hiện tượng quang điện trong xảy ra, chất quang dẫn trở thành vật liệu dẫn

điện tốt. Hạt tải điện trong chất quang dẫn lúc này là

A. electron tự do. B. electron và hạt nhân.

C. electron và ion. D. electron và lỗ trống mang điện dương.

Câu 5: Trong hiện tượng quang-phát quang, sự hấp thụ hoàn toàn một photon sẽ đưa

đến

A. sự giải phóng một cặp electron và lỗ trống.

B. sự phát ra một photon khác.

C. sự giải phóng một electron liên kết.

D. sự giải phóng một electron tự do.

Câu 6: Ánh sáng phát ra từ các vật sau đây là ánh sáng của hiện tượng quang-phát

quang?

A. Bóng đèn dây tóc. B. Ánh trăng.

C. Ngôi sao trên trời. D. Bóng đèn neon.

Câu 7: Mẫu nguyên tử Bohr khác mẫu nguyên tử Rutheford ở điểm nào?

A. Hình dạng quỹ đạo của electron.

B. Lực tương tác giữa các electron và hạt nhân nguyên tử .

C. Trạng thái có năng lượng ổn định.

D. Mô hình nguyên tử có hạt nhân.

Câu 8: Chiếu chùm bức xạ đơn sắc vào một tấm nhôm có giới hạn quang điện 0,36

µm. hiện tượng quang điện xảy ra khi chùm tia bức xạ là

A. ánh sáng tím. B. ánh sáng đỏ.

C. tia hồng ngoại. D. tia tử ngoại.

Câu 9: Giới hạn quang điện của kim loại Cedi là 0,66 μm. hiện tượng quang điện

không xảy ra khi chiếu vào kim loại đó bức xạ

A. hồng ngoại. B. tia X

C. màu tím. D. tử ngoại.

Câu 10: Với ε R1 R, εR2 R, εR3 R lần lượt là năng lượng của photon ứng với các bức xạ màu vàng,

bức xạ tử ngoại và bức xạ hồng ngoại thì

A. εR1 R > εR2 R > εR3 R. B. εR2 R > εR1 R> εR3 R.

C. εR2 R > εR3 R> εR1 R. D. εR3 R> εR1 R> εR2 R.

Câu 11: Trong thí nghiệm về hiện tượng quang điện, người ta dùng màn chắn ra một

chùm electron có vận tốc cực đại hướng vào một từ trường đều sao cho vận tốc của các

electron vuông góc với vectơ cảm ứng từ. Bán kính quỹ đạo của các electron tăng khi

A. tăng cường độ ánh sáng kích thích.

B. giảm cường độ ánh sáng kích thích.

C. tăng bước sóng ánh sáng kích thích.

D. giảm bước sóng ánh sáng kích thích.

Câu 12: Sau khi chiếu bức xạ màu vàng vào chất phát quang thì ánh sáng phát ra có

thể là bức xạ

A. tím. B. tử ngoại. C. đỏ. D. tia X.

Câu 13: Electron chuyển động trên quỹ đạo M thì có thể phát ra tối đa bao nhiêu vạch

quang phổ?

A. 2 B. 3 C. 4 D.5

Câu 14: Khi các nguyên tử hydro được kích thích để chuyển lên quỹ đạo M thì sau đó

các vạch quang phổ mà nguyên tử phát ra sẽ thuộc vùng

A. hồng ngoại và khả kiến. B. hồng ngoại và tử ngoại.

C. khả kiến và tử ngoại. D. hồng ngoại, khả kiến, tử ngoại.

Câu 15: Chiếu chùm sáng trắng có bước sóng từ 0,40µm đến 0,75 µm vào một tấm

kim loại cô lập về điện thì điện thế cực đại trên tấm kim loại là V = 0,625V. Giới hạn quang

điện của kim loại này là

A. 0,50 µm B. 0,40 µm

C. 0,75 µm D. 0,55 µm

Câu 16: Một tế bào quang điện có anod và catod đều là những bản kim loại phẳng, đặt

R> 0, sau đó chiếu vào một điểm trên catod một tia sáng có bước sóng λ<λR0 R . Tìm bán kính

song song, đối diện và cách nhau một khoảng d. Đặt vào anod và catod một hiệu điện thế UR1

lớn nhất của vùng trên bề mặt anod có electron đập vào. Biết hiệu điện thế hãm của kim loại

R =

làm catod ứng với bức xạ trên là URh R.

U U

R =

A. B.

U U

D. C.

Câu 17: Công thoát của một quả cầu kim loại là 2,36 eV. Chiếu vào quả cầu bức xạ có

bước sóng 0,3 µm. Nếu quả cầu ban đầu trung hòa về điện và đặt cô lập thì điện thế cực đại

mà nó có thể đạt được là

A. 1,53 V B. 1,78 V

C. 1,35 V C. 1,1 V

Câu 18: Chiếu vào catod của một tế bào quang điện một chùm bức xạ đơn sắc có bước

sóng λ = 0,3 µm. Biết công suất chùm bức xạ là 2W và cường độ dòng quang điện bão hòa

thu được là được là 4,8 mA. Hiệu suất lượng tử là

A. 10% B. 2%

C. 1% D. 0,2 %

Câu 19: Chiếu lần lượt hai bức xạ 0,555 µm và 0,377µm vào catod của một tế bào

quang điện thì thấy xảy ra hiện tượng quang điện và hiệu điện thế hãm có độ lớn gấp 4 lần

nhau. Hiệu điện thế hãm đối với λR2 R là

A. 1,340 V B. 0,352 V

C. 3,520 V D. 1,409 V

Câu 20: Cường độ dòng chạy qua ống Roёntgen là 2A, thì số electron đến đối catod

19 P

trong 4 giây là

B. 2,5.10P A. 2.10P

19 P

19 19

C. 5.10P D. 25.10P

Câu 21: Ống Roёntgen có hiệu điện thế giữa anod và catod là 12 kV. Bước sóng ngắn

-10

P m

nhất của tia X được ống phát ra là

-10

P m

A. λRmin R = 2,22.10P B. λRmin R = 1,00.10P

C. λRmin R = 1,35.10P D. λRmin R = 1,03.10P

Câu 22: Chiếu một bức xạ điện từ lên catod của một tế bào quang điện gây ra hiện

–4

tượng quang điện. Giả sử các quang electron được tách ra bằng màn chắn để lấy một chùm

ur P T, sao cho B

hẹp hướng vào một từ trường đều có cảm ứng từ 10P vuông góc với phương

ban đầu của vận tốc electron. Biết quỹ đạo của các electron có bán kính cực đại là R =

5 A. 1,25.10P P m/s

5 P m/s B. 2,36.10P

5 P m/s D. 4,10.10P

5 P m/s C. 3,50.10P

23,32 mm thì vận tốc ban đầu cực đại của các electron quang điện.

Câu 23: Dung dịch Fluorexein hấp thụ ánh sáng có bước sóng 0,49 µm và phát ra ánh

sáng có bước sóng 0,52 µm. Người ta gọi hiệu suất của sự phát quang là tỉ số giữa năng

lượng ánh sáng phát quang và năng lượng ánh sáng hấp thụ. Biết hiệu suất của sự phát

quang của dung dịch Fluorexein là 75%. Số phần trăm của photon bị hấp thụ đã dẫn đến sự

phát quang của dung dịch là

A. 82,7% B. 79,6%

C. 75,0% D. 66,8%

Câu 24: Ba vạch quang phổ đầu tiên trong dãy Balmer của nguyên tử hydro có ba

bước sóng lần lượt là 656,3 nm; 486,1 nm; 434,0 nm. Khi nguyên tử bị kích thích sao cho

electron chuyển lên quỹ đạo O thì các vạch quang phổ trong dãy Paschen mà nguyên tử

phát ra là

A. 0,17 µm và 0,22 µm B. 1,28 µm và 1,87 µm

C. 1,48 µm và 4,34 µm C. 1,09 µm và 1,14 µm

Câu 25: Một vạch quang phổ có bước sóng λ = 0,468 µm thì ứng với sự dịch chuyển

của electron từ quỹ đạo dừng nào về quỹ đạo L

A. K B. M

C. N D. P

Câu 26: Nguyên tử hydro đang ở trạng thái cơ bản sẽ hấp thụ photon có năng lượng

bằng

A. 6,00 eV B. 8,27 eV

C. 12,75 eV D. 13,12 eV

Câu 27: Bước sóng dài nhất trong dãy Balmer là 0,656 μm. Bước sóng dài nhất trong

dãy Lyman là 0,122 μm. Bước sóng dài thứ hai của dãy Lyman là

A. 0,103 μm B. 0,121μm

C. 0,052 μm D. 0,111 μm

0 1215AP

0 P , bước sóng ngắn nhất trong dãy Balmer là 3650 AP

P năng lượng ion hoá nguyên tử

Câu 28: Trong quang phổ vạch của hydro bước sóng dài nhất trong dãy Lyman là

hydro khi electron ở trên quỹ đạo có năng lượng thấp nhất bằng

A. 13,6 eV B. -13,6 eV

C. 13,1 eV D. -13,1 eV

Câu 29: Khi chiếu chùm bức xạ có bước sóng λ = 0,33 μm vào catod của một tế bào

quang điện thì hiệu điện thế hãm là U Rh R. Để có hiệu điện thế hãm U’ Rh R giảm đi 1V so với U Rh R

thì phải dùng bức xạ có bước sóng λ’ bằng bao nhiêu ?

A. 0,36 μm B. 0,4 μm

C. 0,45 μm D. 0,75 μm

Câu 30: Lần lượt chiếu vào catod của 1 tế bào quang điện 2 bức xạ đơn sắc f và 1,5f

thì động năng ban đầu cực đại của các quang electron hơn kém nhau 3 lần. Bước sóng giới

hạn của kim loại làm catod có giá trị

0 =λ

4 3

c f

3 c 4 f

B. A.

=0λ

0 =λ

3 c 2 f

c f

UĐáp án:

D. C.

Câu hỏi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Đáp án B A C D B D C D A B D A A C A Câu hỏi 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Đáp án B B C D C D D B B C C A A C A

KẾT LUẬN

Luận văn gồm 3 phần chính:

- Cơ sở lý luận của hoạt động giải bài tập vật lý ở trường phổ thông được trình bày chi

tiết và cụ thể. Cung cấp cho người đọc những hiểu biết về cách phân loại, các cách hướng

dẫn giải của từng loại bài tập.

- Hệ thống bài tập bao gồm phần định tính, định lượng, thí nghiệm và trắc nghiệm. Hệ

thống khá đa dạng và đầy đủ, các bài tập đều là những dạng tổng quát và phổ biến ở trường

phổ thông cũng như trong các kì thi tốt nghiệp, đại học.

- Hướng dẫn giải và giải với các phần: nhận xét, tóm tắt, các mối quan hệ cần thiết lập,

tiến trình hướng dẫn giải và giải được trình bày rõ ràng theo đúng các bước để giải một bài

tập vật lý phổ thông.

Tóm lại, nội dung của luận văn đáp ứng được nhu cầu là tài liệu tham khảo dành cho

giáo viên trong quá trình giảng dạy, sinh viên và học sinh trong quá trình học tập. Tuy nhiên,

do còn hạn chế về kinh nghiệm giảng dạy nên tiến trình hướng dẫn giải còn mang nhiều tính

chủ quan, chưa tinh gọn, việc lựa chọn hệ thống bài tập còn chưa thật hợp lý. Rất mong

được sự góp ý để tài liệu này được hoàn chỉnh hơn.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Nguyễn Thanh Hải (2011), Bài tập định tính và câu hỏi thực tế Vật lý 12, NXB

Giáo Dục, Hà Nội.

[2] Bùi Quang Hân - Đào Văn Cư – Hồ Văn Huyết – Nguyễn Thành Tương (2006),

Giải toán Vật lý 12 – Tập 3, NXB Giáo Dục, Hà Nội.

[3] Nguyễn Mạnh Hùng (2005), Phương pháp dạy – học vật lý ở trường PTTH,

NXB ĐHSP.Tp HCM, Tp Hồ Chí Minh.

[4] Vũ Thanh Khiết, Dương Trọng Bái, Ngô Quốc Quýnh, Nguyễn Anh Thi (2006),

121 Bài toán quang lý và vật lý hạt nhân, NXB Giáo Dục, Hà Nội

[5] Nguyễn Thế Khôi, Vũ Thanh Khiết - Nguyễn Đức Hiệp, Nguyễn Ngọc Hùng,

Nguyễn Đức Thâm, Phạm Đình Thiết, Vũ Đình Túy, Phạm Quý Tư (2008); Sách

giáo khoa và Sách Bài tập Vật lý 12-Chương trình nâng cao, NXB Giáo Dục, Hà

Nội

[6] Ngô Quốc Quýnh (2007),Tuyển tập bài tập Vật lý nâng cao THPT- Tập 5, NXB

Giáo Dục, Hà Nội

[7] Nguyễn Đức Thâm (2002), Phương pháp dạy học vật lý ở trường phổ thông,

NXB ĐHSP Hà Nội, Hà Nội.

[8] Lê Văn Thông (2010), Bài tập quang lý và vật lý hạt nhân, NXB ĐHQG

Tp.HCM, Tp Hồ Chí Minh.

[9] Phạm Hữu Tòng (1989), Phương pháp dạy bài tập vật lý, NXB Giáo Dục, Hà

Nội.

[10] Đề thi đại học và tốt nghiệp Trung học phổ thông từ 1998 đến 2010

Luận văn tốt nghiệp: Lựa chọn hệ thống bài tập, hướng dẫn giải và giải bài tập Vật lý chương "Lượng tử ánh sáng" (Chương trình lớp 12 Nâng cao)

Chủ đề:

Traàn Haø Thanh Mai

LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP ÑAÏI HOÏC

MỤC LỤC

0TCHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ PHỔ THÔNG0T ............................................................................................................ 9

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP

VẬT LÝ PHỔ THÔNG

CHƯƠNG 3: VẬN DỤNG

2 Bài 7. Chiếu bức xạ kích thích có bước sóng 0,300 µm và cường độ 3 W/mP

4 Bài 1. Trong một ống Roёntgen người ta tạo ra một hiệu điện thế không đổi 2.10P

0 Bài 2. Một ống Roёntgen phát được bức xạ có bước sóng nhỏ nhất 5AP

8 Bài 3. Trong một phút người ta đếm được 6.10P

0 Bài 6. Một ống Roёntgen phát được bức xạ có bước sóng nhỏ nhất là 5AP

0 Bài 3. Biết bước sóng dài nhất trong dãy Lyman là 1215 AP

]0vBeF [ = ×

]0vBeF [ = ×

KẾT LUẬN

Tài liệu liên quan

Tài liêu mới

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Hỗ trợ

Phương thức thanh toán

Theo dõi chúng tôi