zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Tài Liệu Phổ Thông

» Ôn thi ĐH-CĐ

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

Chia sẻ: T N | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:7

Báo xấu

162
lượt xem 31
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'phân loại và phương pháp giải nhanh vật lý_chương vii: quang học lượng tử', tài liệu phổ thông, ôn thi đh-cđ phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

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

Lưu

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

Ph©n lo¹i vµ ph¬ng ph¸p gi¶i nhanh bµi tËp vËt lý Ch¬ng VII: Quang häc lîng tö Ch¬ng VII: Quang häc lîng tö PhÇn I: kiÕn thøc c¬ b¶n hc 1 1. C«ng thøc Anhxtanh: hf = = A + mv max = A + e U h 2 (1) λ 2 Trong ®ã: h lµ h»ng sè Pl¨ng: h=6.625.1034 c lµ vËn tèc ¸nh s¸ng: c=3.108 m/s λ lµ bíc sãng ¸nh s¸ng( ®æi sang cïng ®¬n vÞ m). hc A lµ c«ng tho¸t e ra khái bÒ mÆt vËt chÊt, A = λo (2) m lµ khèi lîng cña mét h¹t electron, m=9,1.1031Kg vmax lµ vËn tèc lín nhÊt cña e bay ra khái bÒ mÆt kim lo¹i (m/s). hc 2. Giíi h¹n quang ®iÖn: λ o = (3) A 3. HiÖu ®iÖn thÕ UAK= Uh 0 ®Ó t¨ng tèc cho h¹t electron, khi ®ã ®éng n¨ng cña h¹t electron: 1 1 Wd = mV 2 = eU AK + mv max 2 (6) 2 2 5.Khi nguyªn tö chuyÓn tõ tr¹ng th¸i cã møc n¨ng lîng Em sang møc n¨ng lîng En th× bøc x¹ (hoÆc hÊp thô) mét ph«t«n cã n¨ng lîng: ε =hfmn=EcaoEthÊp (7) 6.Cêng ®é dßng quang ®iÖn b∙o hoµ: Ibh=n× e (A) (8) Trong ®ã: n lµ sè h¹t e bøt ra khái bÒ mÆt kim lo¹i) hc 7.C«ng suÊt cña chïm s¸ng: P = Nε = N (W) (9) λ Trong ®ã: N lµ sè ph«t«n ¸nh s¸ng n 8. HiÖu suÊt cña hiÖn tîng quang ®iÖn: H = × 100% N (10)  9. Khi h¹t e bay vµo trong tõ trêng ®Òu B , nã sÏ chÞu t¸c dông cña lùc Loren, lùc nµy ®ãng vai trß lùc híng t©m lµm cho h¹t chuyÓn ®éng theo quü ®¹o trßn b¸n kÝnh R: v2 Fht = m = evB sin α (11) R  eBR sin α (12) v =  m =>   R = mv (13)   eB sin α Th.S Lª V¨n ThµnhEmail: levanthanh@pvpower.vn §T:04.33.52.86.810989.345.975 Trang111
Ph©n lo¹i vµ ph¬ng ph¸p gi¶i nhanh bµi tËp vËt lý Ch¬ng VII: Quang häc lîng tö  10. Khi h¹t e bay vµo trong ®iÖn trêng ®Òu E , nã sÏ chÞu t¸c dông cña lùc ®iÖn trêng vµ lµm cho h¹t chuyÓn ®éng víi gia tèc a: F = ma = qE = eE (14) PhÇn II: C¸c d¹ng bµi tËp VÝ dô 1: C«ng tho¸t e cña Na b»ng A=2,48eV. ChiÕu vµo bÒ mÆt cña Na ¸nh s¸ng cã bíc sãng λ=0,31µm. X¸c ®Þnh: 1. Giíi h¹n quang ®iÖn λ o cña Na? 2. VËn tèc cùc ®¹i cña electron khi bËt ra khái bÒ mÆt kim lo¹i? 3. HiÖu ®iÖn thÕ (Uh) ®Ó triÖt tiªu dßng quang ®iÖn? 4. TÝnh ®iÖn thÕ cùc ®¹i cã thÓ ®¹t ®îc cña kim lo¹i Na? 5. Sau khi bËt ra khái bÒ mÆt kim lo¹i, electron ®îc bay trong ®iÖn trêng ®Òu víi UAK=25V. TÝnh ®éng n¨ng cña electron khi ®Ëp vµo bÒ mÆt Anèt. 6.Sau khi bËt ra khái bÒ mÆt kim lo¹i, electron ®îc bay trong ®iÖn trêng ®Òu víi UKA= 1V (UAK=1V). TÝnh ®éng n¨ng cña electron khi ®Ëp vµo bÒ mÆt Anèt. 7. BiÕt cêng ®é dßng quang ®iÖn bµo hoµ Ibh=16mA vµ hiÖu suÊt cña hiÖn tîng quang ®iÖn lµ 80%. TÝnh c«ng suÊt cña chïm s¸ng? 8. Dïng mµn ch¾n t¸ch ra mét chïm hÑp c¸c electron quang ®iÖn vµ híng chóng bay vµo vu«ng gãc víi tõ trêng ®Òu cã ®é lín c¶m øng tõ lµ B=6,1.105 T. X¸c ®Þnh b¸n kÝnh cùc ®¹i cña quü ®¹o electron bay trong tõ trêng? 9. Dïng mµn ch¾n t¸ch ra mét chïm hÑp c¸c electron quang ®iÖn vµ híng chóng bay vµo vu«ng gãc víi tõ trêng ®Òu cã ®é lín c¶m øng tõ lµ B=6,1.105T. BiÕt h¹t bay víi quü ®¹o trßn b¸n kÝnh R=0,05m. X¸c ®Þnh vËn tèc electron khi ®ã? 10. Cho electron bay vµo ®iÖn trêng trong lßng cña tô ®iÖn ®Æt c¸ch nhau mét kho¶ng d=2cm, hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai m¸ cña tô ®iÖn u=12V. TÝnh gia tèc mµ lùc ®iÖn trêng ®∙ truyÒn cho electron? Bµi lµm 1. Giíi h¹n quang ®iÖn λ o: hc hc 6,625.10 −34 .3.10 8 1,9875.10 −25 A= ⇒ λo = = = = 5.10 −7 m = 0,5µm λo A 2,48.1,6.10 −19 3,968.10 −6 2. VËn tèc cùc ®¹i cña c¸c electron vmax: 2hc 2.1,9875.10 −25 hc 1 2 − 2A − 2.2,48.1,6.10 −19 = A + mv max λ 0,31.10 −6 λ 2 ⇒ v max = = = 7,32.10 5 m / s m 9,1.10 −31 3. HiÖu ®iÖn thÕ Uh mv max 9,1.10 −31.(7,32.10 5 ) 2 2 Uh = = = 1,5(V ) ⇒ U h = −1,5V 2e 2.1,6.10 −19 Th.S Lª V¨n ThµnhEmail: levanthanh@pvpower.vn §T:04.33.52.86.810989.345.975 Trang112
Ph©n lo¹i vµ ph¬ng ph¸p gi¶i nhanh bµi tËp vËt lý Ch¬ng VII: Quang häc lîng tö 4. TÝnh ®iÖn thÕ cùc ®¹i cã thÓ ®¹t ®îc cña kim lo¹i Na? Kim lo¹i bÞ mÊt e, sau mét thêi gian Katèt sÏ ®¹t tíi ®iÖn thÕ Vmax, khi ®ã sÏ h×nh thµnh ra ®iÖn trêng c¶n trë chuyÓn ®éng cña electron. Khi V max = U h th× electron kh«ng thÓ bay ra khái bÒ mÆt kim lo¹i. ⇒ V max = U h = 1,5V 5. UAK>0, electron ®îc t¨ng tèc khi bay ®Õn Anèt theo c«ng thøc: 1 1 1 W d = mV 2 = eU AK + mv max = 1,6.10 −19 .25 + .9,1.10 −31.(7,32.10 5 ) 2 = 42,44.10 −19 ( J ) 2 2 2 2 6. UAK R max = = = 0,06825(m) R eB sin α 1,6.10 −19 .6,1.10 −5 eBR sin α 1,6.10 −19 .6,1.10 −5.0,05.Sin(π / 2) 9. Tõ (1) ta cã: v = = − 31 = 5,36.10 −5 (m / s) m 9,1.10 10. Lùc ®iÖn trêng t¸c dông lªn h¹t electron: U 12 q 1,6.10 −19 . F = qE = ma qE 2.10 − 2 = 1,05.1014 (m / s 2 ) ⇒a= = d = m m 9,1.10 −31 VÝ dô 2: P O N M 3 2 1 D ∙y en Pas L λ λ λ λ η γ β α 4 3 2 1 tm chµm l Ý am ®á D ∙y Banm e K 5 4 3 2 1 D ∙y Lai an m Th.S Lª V¨n ThµnhEmail: levanthanh@pvpower.vn §T:04.33.52.86.810989.345.975 Trang113
Ph©n lo¹i vµ ph¬ng ph¸p gi¶i nhanh bµi tËp vËt lý Ch¬ng VII: Quang häc lîng tö 1.Cho biÕt bíc sãng cña hai v¹ch ®Çu tiªn cña d∙y Laiman lµ λ 1 vµ λ 2. T×m bíc sãng ®Çu tiªn λ ML cña d∙y Banme. 2. Cho biÕt bíc sãng cuèi cïng cña d∙y Pasen lµ λ 1 bíc sãng thø 2 cña d∙y Laiman lµ λ 2. T×m bíc sãng cuèi cïng λ PK cña d∙y Laiman. Bµi lµm 1. Ta cã:  hc hc hc hc  λ = E L − E K (1) − λ 2 λ1 = EM − EL = λ ML  1 λ1 .λ2  ⇒ (2) − (1) ⇔ ⇒ λML = λ1 − λ2 hc  = E − E (2) 1 1 1 − =  λ2  M K λ 2 λ1 λ ML 2. Ta cã:  hc hc hc hc  λ = E P − E M (1) λ + λ1 = EP − EK = λ PK  1 λ .λ  ⇒ (2) + (1) ⇔ 2 ⇒ λPK = 1 2 λ1 + λ2  hc = E − E (2) 1 + 1 = 1  λ2  M K λ 2 λ1 λ PK VÝ dô 3: Trong quang phæ hi®r«, bíc sãng dµi nhÊt cña d∙y Laiman lµ λ 1=0,1216µm, buíc sãng ng¾n nhÊt cña d∙y Banme lµ λ 1=0,3650 µm. N¨ng lîng cÇn thiÕt ®Ó ion hãa nguyªn tö hi®r« lµ: A. 2,18 .10 – 19 J B. 13,6. 10 19J C. 6,625. 10 34 J D. 2,8.10 20 J Bµi lµm Tõ hai bíc sãng ®∙ cho, ta t×m ®îc bíc sãng ph¸t ra khi e chuyÓn tõ quü ®¹o P vÒ K lµ: λ1 .λ 2 0,1216.0,3650 ⇒λ = = = 0,0912µm λ1 + λ 2 0,1216 + 0,3650 N¨ng lîng cÇn thiÕt ®Ó ion hãa nguyªn tö Hi®r« ®óng b»ng n¨ng lîng cÇn thiÕt ®Ó ®a electron tõ quü ®¹o K chuyÓn ra quü ®¹o P. VËy ta cã: hc hc 6,625.10 −34.3.10 8 E= = = = 21,79.10 −19 J λ PK λ 0,0912.10 −6 VÝ dô 4: C¸c møc n¨ng lîng cña nguyªn tö H ë tr¹ng th¸i dõng ®îc x¸c 13,6 ®Þnh b»ng c«ng thøc E n = − eV, víi n lµ sè nguyªn n= 1,2,3,4 ... n2 Th.S Lª V¨n ThµnhEmail: levanthanh@pvpower.vn §T:04.33.52.86.810989.345.975 Trang114
Ph©n lo¹i vµ ph¬ng ph¸p gi¶i nhanh bµi tËp vËt lý Ch¬ng VII: Quang häc lîng tö øng víi c¸c møc K,L,M,N. TÝnh tÇn sè cña bøc x¹ cã bíc sãng dµi nhÊt ë d∙y Banme: A. 0,456.1015 Hz B. 0,613.1015 Hz C. 0,463.1015 Hz D. 0, 919.1015 Hz Bµi lµm Bíc sãng dµi nhÊt trong d∙y Banme khi electron chuyÓn tõ quü ®¹o M (n=3) vÒ quü ®¹o L (n=2). VËy ta cã: 13,6 13,6 E ML = E M − E L = (− 2 ) − (− 2 ) = 1,89eV = hf ML 3 2 1,89eV 1,89.1,6.10 −19 ⇒ f ML = = − 34 = 0,456.1015 ( Hz ) h 6,625.10 VÝ dô 5: ChiÕu vµo kim lo¹i ¸nh s¸ng cã bíc sãng λ 1=0,36µm th× electron bËt ra khái bÒ mÆt kim lo¹i víi vËn tèc v 1. ChiÕu vµo kim lo¹i ¸nh s¸ng cã bíc sãng λ 2=0,2µm th× electron bËt ra khái bÒ mÆt kim lo¹i víi vËn tèc v2. BiÕt tØ sè gi÷a hai vËn tèc b»ng 2. T×m giíi h¹n quang ®iÖn cña kim lo¹i: A. λo=0,391µm B. λo=0,491µm C. λo=0,591µm D. λo=0,691µm Bµi lµm NhËn xÐt: Do λ 1>λ 2 nªn v2>v1. VËy v2=2v1. Ta c∙:  hc 1 2  hc 1 2  hc 1 2  λ = A + 2 mv1  λ = A + 2 mv1 4 λ = 4 A + 4. 2 mv1 (1)  1  1   ⇔ ⇔ 1 LÊy  hc = A + 1 mv 2  hc = A + 1 m(2v ) 2  hc = A + 4 1 mv 2 (2)  λ2  2 2  λ2  2 1  λ2  2 1 hc hc 4 1 hc 4λ − λ1 3 3λ1λ2 (1) − (2) ⇔ 4 − = 3A ⇔ hc ( − )=3 ⇒ 2 = ⇒ λo = λ1 λ 2 λ1 λ 2 λo λ1λ2 λo 4λ 2 − λ1 3.0,36.0,2 Thay sè, ta ®îc: λo = = 0,49 µm 4.0,2 − 0,36 VÝ dô 6: Cho biÕt hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a Anèt vµ Catèt lµ UAK=25KV. Bá qua ®éng n¨ng ban ®Çu cña c¸c h¹t electron khi bøt ra khái Catèt. T×m bíc sãng nhá nhÊt λ min cña tia R¬nGhen. T×m tÇn sè lín nhÊt cã thÓ ph¸t ra cña tia R¬nGhen. Bµi lµm: Electron cã ®éng n¨ng ban ®Çu Wdo , ®îc t¨ng tèc trong ®iÖn trêng cña UAK, nã nhËn ®îc thªm n¨ng lîng ®óng b»ng eUAK. Khi e bay ®Õn ®Ëp vµo ®èi ©m cùc, mét phÇn n¨ng lîng Q lµm nãng ®èi ©m cùc, phÇn cßn l¹i sÏ chuyÓn thµnh n¨ng lîng ph¸t ra cña tia R¬nGhen. VËy ta cã: hc Wdo + eU AK = Q + . λ Th.S Lª V¨n ThµnhEmail: levanthanh@pvpower.vn §T:04.33.52.86.810989.345.975 Trang115
Ph©n lo¹i vµ ph¬ng ph¸p gi¶i nhanh bµi tËp vËt lý Ch¬ng VII: Quang häc lîng tö NÕu bá qua ®éng n¨ng ban ®Çu th× Wdo = 0 vµ λ min khi nhiÖt lîng lµm hc hc nãng ®èi Catèt Q=0 nªn: eU AK = ⇒ λ min = (1) λ min eU AK c eU AK TÇn sè lín nhÊt cña tia R¬nGhen: f max = = (2) λmin h ¸p dông sè, ta ® îc: hc 6,625.10 −34.3.10 8 λ min = = −19 3 = 0,0495.10 −9 m = 0,0495nm eU AK 1,6.10 .25.10 eU AK 1,6.10 −19.25.10 3 f max = = −35 = 60,36.1017 ( Hz ) .HoÆc h 6,625.10 c 3.10 8 f max = = = 60,36.1017 ) Hz ) λmin 0,0495.10 −9 VÝ dô 7: Mét tÕ bµo quang ®iÖn cã an«t vµ catèt ®Òu lµ nh÷ng b¶n kim lo¹i ph¼ng, ®Æt song song, ®èi diÖn vµ c¸ch nhau mét kho¶ng d. §Æt vµo anèt vµ catèt mét hiÖu ®iÖn thÕ U1 (U1 > 0), sau ®ã chiÕu vµo mét ®iÓm trªn catèt mét tia s¸ng cã bíc sãng λ . T×m b¸n kÝnh lín nhÊt cña vïng trªn bÒ mÆt anèt cã electron ®Ëp vµo. BiÕt hiÖu ®iÖn thÕ h∙m cña kim lo¹i lµm catèt øng víi bøc x¹ trªn cã ®é lín lµ U2. U1 U2 U1 U2 A. R = 2d . B. R = 2d . C. R = 2d . D. R = 2d . U2 U1 U2 U1 Bµi lµm Sau khi bøt ra khái Catèt, electron bay theo mäi ph¬ng, e; electron sÏ ®Õn anèt víi b¸n kÝnh lín nhÊt khi míi tho¸t ra khái Catèt nã cã ph¬ng song song víi bÒ mÆt Catèt. Khi Êy electron nµy sÏ tham gia ®ång thêi hai chuyÓn ®éng: ChuyÓn ®éng theo ph¬ng song song víi bÒ _ mÆt catèt (ph¬ng Ox) víi vËn tèc ban ®Çu E + vo. Ph¬ng tr×nh chuyÓn ®éng cã d¹ng: _ + x=v t (1) ox ChuyÓn ®éng ngîc chiÒu cêng ®é ®iÖn trêng _ x +Rmax (theo ph¬ng Oy) gia tèc a cã ®é lín: _ O + U 1 _ y + F qE e d eU a= m = m = m = md 1 _ +Rmax _ e e e e (2) Ph¬ng tr×nh chuyÓn ®éng theo ph¬ng Oy cã _ E + d¹ng: + 1 2 1 1 y = v oy t + at = 0 + at 2 = at 2 (3) 2 2 2 Khi x=Rmax th× y=d, ta cã: Th.S Lª V¨n ThµnhEmail: levanthanh@pvpower.vn §T:04.33.52.86.810989.345.975 Trang116
Ph©n lo¹i vµ ph¬ng ph¸p gi¶i nhanh bµi tËp vËt lý Ch¬ng VII: Quang häc lîng tö 1 2 2d . Thay vµo (1) ta ®îc: y= at = d ⇒t = 2 a 2d x = Rmax = v ox t = v ox (4) a 1 2eU 2 Trong ®ã: VËn tèc vox: me v ox = e U h = eU 2 ⇒ vox = 2 2 me (5). Thay (2) vµ (5) vµo (4) ta ®îc: 2d 2eU 2 2d U2 x = Rmax = vox = . = 2d U2 a me eU 1 U 1 . KÕt luËn: Rmax = 2d U1 me d (6) VÝ dô 8 Khi chiÕu bøc x¹ cã bíc sãng λ 1 = 0,48µm vµo catot cña tÕ : bµo quang ®iÖn, ®Ó dßng quang ®iÖn triÖt tiªu cÇn ®Æt vµo hiÖu ®iÖn thÕ h∙m cã ®é lín Uh. Khi chiÕu vµo bøc x¹ cã bíc sãng λ 2 th× ®Ó dßng quang ®iÖn triÖt tiªu cÇn ®Æt vµo hiÖu ®iÖn thÕ h∙m cã ®é lín lín h¬n ®é lín cña Uh lµ 0,25V .Bíc sãng λ 2 b»ng: A. 0,54µm B. 0,44µm C. 0,36 µm D. 0,32µm Bµi lµm hc Khi chiÕu b»ng ¸nh s¸ng cã bíc sãng λ 1 ta cã: = A + eU h λ1 (1) Khi chiÕu b»ng ¸nh s¸ng cã bíc sãng λ 2 ta cã: hc = A + e U h − 0,25 = A + e U h + e.0,25 (2). λ2 LÊy (2)(1), ta ®îc: −1 hc hc hc hc 1 0,25e 1  0,25e 1  − = 0,25e ⇒ = 0,25e + ⇒ = + ⇒ λ2 =  λ 2 λ1 λ2 λ1 λ2 hc λ1  hc + λ    1  Thay sè vµo ta ®îc: λ = 0,44 µm . Th.S Lª V¨n ThµnhEmail: levanthanh@pvpower.vn §T:04.33.52.86.810989.345.975 Trang117

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

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

LIÊN HỆ

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

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

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