TÓM TẮT LÝ THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG
1. Năng lượng một lượng tử ánh sáng (hạt phôtôn) 2
hc
hf mcel
===
Trong đó : h = 6,625.10-34 Js là hằng số Plăng.
c = 3.108m/s là vận tốc ánh sáng trong chân không.
f, là tần số, bước sóng của ánh sáng (của bức xạ).
m là khối lượng của phôtôn
2. Hiện tượng quang điện
*Công thức Anhxtanh
2
0ax
2
M
mv
hc
hf Ael
===+
Trong đó
0
hc
Al
= là công thoát của kim loại dùng làm catốt
0 là giới hạn quang điện của kim loại dùng làm catốt
v0Max là vận tốc ban đầu của electron quang điện khi thoát khỏi catốt
f, là tần số, bước sóng của ánh sáng kích thích
* Để dòng quang điện triệt tiêu thì UAK Uh (Uh < 0), Uh gọi là hiệu điện thế hãm
2
0ax
2
M
h
mv
eU =
Lưu ý: Trong một số bài toán người ta lấy Uh > 0 thì đó là độ lớn.
* Xét vật cô lập về điện, có điện thế cực đại VMax và khoảng cách cực đại dMax mà electron chuyển động trong điện
trường cản có cường độ E được tính theo công thức:
2
ax 0 ax ax
1
2
MMM
eV mv eEd==
* Nối vật tích điện với một đện trở R sau đó nối với đất thì cường độ dòng điện qua R là max
UV
IRR

* Với U là hiệu điện thế giữa anốt và catốt, vA là vận tốc cực đại của electron khi đập vào anốt, vK = v0Max là vận tốc
ban đầu cực đại của electron khi rời catốt thì:
22
11
22
A
K
eU mv mv=-
Nếu e cđ cùng chiều với E thì lực điện trường là lực cản , nếu e cđ ngược chiều với E thì lực điện trường là lực phát
động.
* Hiệu suất lượng tử (hiệu suất quang điện)
0
n
Hn
=
Với n và n0 là số electron quang điện bứt khỏi catốt và số phôtôn đập vào catốt trong cùng một khoảng thời gian t.
Công suất của nguồn bức xạ: 00 0
nnhfnhc
ptt t
e
l
== =
Cường độ dòng quang điện bão hoà: bh
ne
q
Itt
==
bh bh bh
IIhfIhc
H
p
epepe
e
l
Þ= = =
* Bán kính quỹ đạo của electron khi chuyển động với vận tốc v trong từ trường đều B
, = ( ,B)
sin
mv
R
v
eB a
a
=rur
Xét electron vừa rời khỏi catốt thì v = v0Max
Khi sin 1 mv
vB R eB
a^Þ =Þ=
rur0max
max
.
.
mv
RBe

Tần số quay của e khi cdg là : ..evB
mR
21
Tf
T

**Bán kính vòng tròn lớn nhất trên A nốt mà các e từ Ka tốt bay đến đập vào ; max 0max
2
.m
RdveU
* Quĩ đạo của e bay vuông góc với phương điện trường :
2
2
0max
1..
2
eU x
ymd v
Lưu ý: Hiện tượng quang điện xảy ra khi được chiếu đồng thời nhiều bức xạ thì khi tính các đại lượng: Vận tốc ban
đầu cực đại v0Max, hiệu điện thế hãm Uh, điện thế cực đại VMax, … ..đều được tính ứng với bức xạ có Min (hoặc fMax)
3. Tia Rơnghen (tia X) Bước sóng nhỏ nhất của tia Rơnghen
đ
Min
hc
E
l=
Trong đó
2
2
0
đ22
mv
mv
EeU==+ là động năng của electron khi đập vào đối catốt (đối âm cực)
U là hiệu điện thế giữa anốt và catốt
v là vận tốc electron khi đập vào đối catốt
v0 là vận tốc của electron khi rời catốt (thường v0 = 0)
m = 9,1.10-31 kg là khối lượng electron
4. Tiên đề Bo - Quang phổ nguyên tử Hiđrô
* Tiên đề Bo
mn m n
mn
hc
hf E Eel
===-
* Bán kính quỹ đạo dừng thứ n của electron trong nguyên tử hiđrô:
rn = n2r0
Với r0 =5,3.10-11m là bán kính Bo (ở quỹ đạo K)
* Năng lượng electron trong nguyên tử hiđrô:
2
13,6 ()
n
EeV
n
=- Với n N*.
* Sơ đồ mức năng lượng
- Dãy Laiman: Nằm trong vùng tử ngoại
Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo K
Lưu ý: Vạch dài nhất LK khi e chuyển từ L K
Vạch ngắn nhất K khi e chuyển từ K.
- Dãy Banme: Một phần nằm trong vùng tử ngoại, một phần
nằm trong vùng ánh sáng nhìn thấy
Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo L
Vùng ánh sáng nhìn thấy có 4 vạch:
Vạch đỏ H ứng với e: M L
Vạch lam H ứng với e: N L
Vạch chàm H ứng với e: O L
Vạch tím H ứng với e: P L
Lưu ý: Vạch dài nhất ML (Vạch đỏ H )
Vạch ngắn nhất L khi e chuyển từ L.
- Dãy Pasen: Nằm trong vùng hồng ngoại
Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo M
Lưu ý: Vạch dài nhất NM khi e chuyển từ N M.
Vạch ngắn nhất M khi e chuyển từ M.Mối liên hệ giữa các bước sóng và tần số của các vạch quang phổ
của nguyên từ hiđrô:
13 12 23
111

 và f
13 = f12 +f23
Laiman
K
M
N
O
L
P
Banme
Pasen
H
H
H
H
n=1
n=2
n=3
n=4
n=5
n=6
hfmn hfmn
Em
En
Em > En
BÀI TẬP TỰ LUẬN
Dạng 1. Xác định các đặc trưng của: A, 0
, Ed0 , v0 , Ibh , Uh
Cu 1: xác định giới hạn của lượng tử ánh sáng ứng với quang phổ ánh sáng nhìn thấy được (
0, 4 0, 76mm

 )
Cu 2: Động năng của các electron trong nguyên tử hiđrô thay đổi một lượng là bao nhiêu khi nguyên tử này phát ra
một phôtôn có bước sóng 0,486 m
Cu 3: phim chụp ảnh sử dụng muối AgBr để ghi ảnh tác động của ánh sáng phân tích các phân tử AgBr thành
nguyên tử. Cho biết năng lượng phân li của AgBr là 23,9 Kcal.mol-1
a. Xác định tần số và bước sóng của bức xạ vừa đủ phân li phân tử AgBr
b. Tính lượng tử của bức xạ ứng với tần số 100MHz(Theo eV). Giải thích tại sao sóng vô tuyến của một đài
truyền hình cĩ cơng suất 50000W v cĩ tần số 100MHz khơng tc động lên phim
Cu 4: Một nguồn laser mạnh phát ra những xung bức xạ có năng lượng 3000J bức xạ phát ra có bước sóng 480nm.
Có bao nhiêu photon trong mỗi xung như vậy?
Cu 5: Hy xc định tần số ánh sáng cần thiết để bức được electron ra khỏi mặt kim loại nào đó. Biết rằng tần số giới
hạn đối với kim loại đó là f0 = 6.1014(s-1) v sau khi thốt ra cc electron ny sẽ bị hm lại hồn tồn bởi hiệu điện thế 3V
Cu 6: Khi chiếu một bức xạ có bước sóng 0,405 m
Vào bề mặt Catot của một tế bào quang điện ta được
một dịng quang điện bo hịa cĩ cường độ i có thể làm triệt tiêu dịng điện này bằng hiệu điện thế hm Uh= 1,26V
a. Tìm vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện
b. Tìm cơng thốt của electron đối với kim loại làm Catot
c. Giả sử cứ mỗi photon đập vào Catot làm bức ra 1 electron (hiệu suất quang điện 100%) ta đo được i = 49mA
tính số photon đập vào Catot sau mỗi giây Suy ra công suất của nguồn bức xạ (Coi toàn bộ công suất chỉ dùng để
chiếu sáng Catot)
Cu 7: Catot của một tế bào quang điện lm bằng kim loại cĩ cơng thốt electron l : A0=7,23.10-19(J)
a. Xác định giới hạn quang điện của kim loại
b. Một tấm kim loại đó cô lập được rọi sang đồng thời bởi hai bức xạ : một có tần số f1=1,5.1015(s-1) và một có
bước sóng 20,18 m
. Tính điện thế cực đại trên tấm kim loại
c. Khi rọi bức xạ cĩ tần số f1 vào tế bào quang điện trên để không một electron về được Anot thì hiệu điện thế
giữa Anot va catot là bao nhiêu?
Cu 8: Công thoát electron đối với đồng là : A0 = 4,47 eV.
a. Tính giới hạn quang điện của đồng
b. Khi chiếu bức xạ có bước sóng 0,14 m
vào quả cầu bằng đồng đặt cách li các vật khác thì quả cầu được
tích điện đến điện thế cực đại là bao nhiêu?
c. Chiếu một bức xạ cĩ bước sóng /
vào quả cầu bằng đồng cách li các vật khác thì quả cầu đạt điện thế cực đại
3V. Tính /
và vận tốc ban đầu cực đại của các electron quang điện.
Cu 9: Công tối thiểu để bức một electron ra khỏi mặt kim loại là 1,88eV. Dùng lá kim loại đó làm Catot trong một
tế bào quang điện. Hy tính:
a. Giới hạn quang điện của kim loại đó.
b. Vận tốc ban đầu cực đại của các electron kim loại bị bắn ra khỏi kim loại khi chiếu vào đó ánh sáng có bước
sĩng m
489,0
c. Số electron tách ra khỏi mặt kim loại trong 1 phút Giả thiết tất cả các electron tách ra bị hút về Anot và cường
độ dịng quang điện thu được là: I = 0,26 mA
d. Hiệu điện thế giữa Anot và Catot để dịng quang điện bị triệt tiu
Cu 10: Áp dụng định luật bảo toàn động lượng và định luật bảo toàn năng lượng CMR electron tự do không thể
hấp thụ hay bức xạ lượng tử ánh sáng.
Cu 11: Cho ánh sáng có bước sóng nhỏ hơn bước sóng giới hạn quang điện 0
Chiếu vào Catot của tế bào quang
điện. Nối hai cực của tế bào quang điện với nguồn điện một chiều hiệu điện thế giữa 2 đầu của tế bào quang điện là
80V một ampe kế mắc vào mạch chỉ là 3,2 A
.
a. Tính số photon đập vào Catot đ gy ra hiện tượng quang điện trong mỗi giây đồng hồ.
b. Tính nhiệt lượng tỏa ra ở Anot của tế bào quang điện trong mỗi giây. Giả sử electron khi rời khỏi catot đều có
vận tốc là v0 = 4.105(m/s)
Cu 12: Dùng lượng tử ánh sáng hf
hy thiết lập biểu thức của áp suất ánh sáng tác động nên một bề mặt phản
xạ với góc tới i
Cu 13: Giới hạn quang điện của Rb là m
81,0
0
.
a. Xác định vận tốc cực đại của các electron quang điện khi chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng m
4,0
vo
Rb
b. Hiệu điện thế hm khi đặt vào tế bào quang điện có Catot Rb là bao nhiêu thì lm ngừng được dịng quang điện.