Bài tập về Lượng tử ánh sáng Vật lí lớp 12 (Có đáp án) - Phần 1

BT về lượng tử ánh sáng P - 1
Câu 1. Một nguồn sáng có công suất P=2W, phát ra ánh sáng có bước sóng λ=0,597µm tỏa ra đều theo mọi hướng. Nếu coi đường kính con ngươi của mắt là 4mm và mắt còn có thể cảm nhận được ánh sáng khi tối thiểu có 80 phôtôn lọt vào mắt trong 1s. Bỏ qua sự hấp thụ phôtôn của môi trường. Khoảng cách xa nguồn sáng nhất mà mắt còn trông thấy nguồn là
 A. 27 km B. 470 km C. 6 km D. 274 km
Giải: Cường độ sáng I tại điểm cách nguồn R được tính theo công thức: I =. 
Năng lượng ánh sáng mà mắt có thể nhận được:
 W = IS = I= = (d đường kính mắt) mà W = 80----> 
80 = -----> R = = 0,274.106 (m) = 274 (km). Chọn đáp án D
Câu 2: Giới hạn quang điện của kẽm là 0,350mm, của đồng là 0,300mm. Nếu lần lượt chiếu bức xạ có bước sóng 0,320mm vào một tấm kẽm tích điện dương và một tấm đồng tích điện âm đặt cô lập thì:
A. Tấm kẽm vẫn tích điện dương, tấm đồng vẫn tích điện âm như trước
B. Tấm kẽm vẫn tích điện dương, tấm đồng dần trở nên trung hoà về điện.
C. Điện tích dương của tấm kẽm càng lớn dần, tấm đồng sẽ mất dần điện tích âm;
D. Tấm kẽm và tấm đồng đều dần trở nên trung hoà về điện;
 Chọn đáp án C vì λKT < λ0Zn hiện tượng quang điện xảy ra, tấm kẽm mất bớt electron, điện tích dương của tấm kẽm tăng lên. Còn tấm đồng mất dần điện tích âm do tác dụng nhiệt của bức xạ chiếu vào (sự bức xạ nhiệt electron)
Câu 3 Hiệu điện thế hãm của một tế bào quang điện là 1,5 V. Đặt vào hai đầu anot (A) và catot (K) của tế bào quang điện trên một điện áp xoay chiều: uAK = 3 cos () (V). Khoảng thời gian dòng điện chạy trong tế bào này trong 2 phút đầu tiên là:
 A. 60s. B. 70s. C 80s. D 90s
 -1,5V
Giải: Dòng điện chạy qua tế bào khi uAK -1,5 V. Căn cứ vòng tròn lượng giác suy ra trong mỗi chu kỳ T = 0,02 s thời gian chạy qua tế bào là = 0,04/3 (s). Trong 2 phút, (số chu kì 120:0,02 = 6000) thời gian chạy qua là: t = 2.120/3 = 80 s. Chọn đáp án C
Câu 4: Mức năng lượng của ng tử hidro có biểu thức En= -13.6/n2 eV. Khi kích thích ng tử hidro từ quỹ đạo dừng m lên quỹ đạo n bằng năng lượng 2.55eV, thấy bán kính quỹ đạo tăng 4 lần .bước sóng nhỏ nhất mà ng tử hidro có thể phát ra là:
 A:1,46.10-6 m B:9,74.10-8 m C:4,87.10-7 m D:1,22.10-7 m
Giải: rm = m2r0; rn = n2r0 ( với r0 bán kính Bo)
= = 4----> n = 2m----> En – Em = - 13,6 (- ) eV = 2,55 eV
-----> - 13,6 (- ) eV = 2,55 eV------> 13,6. = 2,55------> m = 2; n = 4
bước sóng nhỏ nhất mà ng tử hidro có thể phát ra là:
 = E4 – E1 = -13,6.( - 1) eV = 13,6 ,1,6.10-19 = 20,4. 10-19 (J)
-----> l = = = 0,974.10-7m = 9,74.10-8m . Chọn đáp án B
Câu 5: Công thoát của kim loại A là 3,86 eV; của kim loại B là 4,34 eV. Chiếu một bức xạ có tần số f =1,5.1015 Hz vào quả cầu kim loại làm bằng hợp kim AB đặt cô lập thì quả cầu tích điện đến điện thế cực đại là Vmax. Để quả cầu tích điện đến điện thế cực đại là 1,25Vmax thì bước sóng của bức xạ điện từ chiếu vào quả cầu có độ lớn xấp xỉ bằng
A. 0,176μm B. 0,283μm C. 0,183μm D. 0,128μm
Giải: 
 hf = AA + eVAmax = 	AB + eVBmax Do AB > AA nên VAmx > VBmax ------. Vmax = VAmax
 hf = AA + eVAmax (*)
 hf’ = AA + 1,25eVAmax (**) = AA + 1,25( hf – AA) = 1,25hf – 0,25AA
 f’ = 1,25f – 0,25AA/h = 1,642 .1015 Hz
 Bước sóng của bức xạ điện từ chiếu vào quả cầu có độ lớn :
 l’ = = » 0,183μm. Chọn đáp án C