100 bài tập lượng tử ánh sáng mới nhất

9:48 30/11/2023

Lượng tử ánh sáng là một khái niệm quan trọng trong vật lý hiện đại. Theo thuyết lượng tử, ánh sáng được tạo thành từ các hạt gọi là phôtôn. Để giúp các bạn học sinh luyện tập hiệu quả, BTEC FPT đã tổng hợp 100 bài tập lượng tử ánh sáng có lời giải chi tiết.

Các dạng bài tập lượng tử ánh sáng
Các dạng bài tập lượng tử ánh sáng

Các dạng bài tập lượng tử ánh sáng

Dưới đây là một số dạng bài tập lượng tử ánh sáng thường gặp:

Dạng bài tập về hiện tượng quang điện ngoài:

  • Tính vận tốc ban đầu của electron quang điện.
  • Tính giới hạn quang điện của kim loại.
  • Tính hiệu điện thế hãm.
  • Tính số electron quang điện đập vào anot trong một khoảng thời gian nhất định.

👉 Xem thêm: Đề thi thpt quốc gia 2023 môn lý mới nhất
👉 Xem thêm: Đề thi thử thpt quốc gia 2024 môn lý mới nhất
👉 Xem thêm: Tài liệu ôn thi thpt quốc gia 2024 môn lý chuẩn xác nhất
👉 Xem thêm: Cấu trúc để thi lý thpt quốc gia 2024 chuẩn nhất  

Dạng bài tập về tia X:

  • Tính năng lượng của tia X.
  • Tính bước sóng của tia X.
  • Tính tần số của tia X.

Dạng bài tập về mẫu nguyên tử Bo:

  • Tính năng lượng của các trạng thái dừng của nguyên tử Hidro.
  • Tính bước sóng của ánh sáng phát ra khi nguyên tử Hidro chuyển từ trạng thái dừng này sang trạng thái dừng khác.

Dạng bài tập về hiện tượng quang phát quang:

  • Tính năng lượng của photon phát quang.
  • Tính bước sóng của ánh sáng phát quang.

Dạng bài tập về tia laze:

  • Tính bước sóng của tia laze.
  • Tính cường độ của tia laze.

Để giải các dạng bài tập này, cần áp dụng các công thức sau:

  • Công thức tính năng lượng của photon:

E = h.f

Trong đó:

  • E là năng lượng của photon (J)
  • h là hằng số Planck (6,625.10^-34 J.s)
  • f là tần số của ánh sáng (Hz)
  • Công thức tính bước sóng của ánh sáng:

λ = c/f

Trong đó:

  • λ là bước sóng của ánh sáng (m)
  • c là tốc độ ánh sáng trong chân không (3.10^8 m/s)
  • Công thức tính năng lượng của các trạng thái dừng của nguyên tử Hidro:

En = -13,6/n^2 eV

Trong đó:

  • En là năng lượng của trạng thái dừng thứ n (eV)
  • n là số nguyên dương (n = 1, 2, 3, ...)
  • Công thức tính bước sóng của ánh sáng phát ra khi nguyên tử Hidro chuyển từ trạng thái dừng này sang trạng thái dừng khác:

λ = hc/(En - Em)

Trong đó:

  • λ là bước sóng của ánh sáng phát ra (m)
  • En là năng lượng của trạng thái dừng thứ n (eV)
  • Em là năng lượng của trạng thái dừng thứ m (eV)
  • Công thức tính năng lượng của photon phát quang:

E = h.f = hc/λ

  • Công thức tính bước sóng của tia laze:

λ = c/n.f

Trong đó:

  • λ là bước sóng của tia laze (m)
  • n là số nguyên dương (n = 1, 2, 3, ...)
  • f là tần số của tia laze (Hz)

Ví dụ bài tập lượng tử ánh sáng

Bài tập 1: Một tấm kim loại có công thoát electron là 2,1 eV. Bức xạ có bước sóng 0,365 μm chiếu vào tấm kim loại.

  1. Tính năng lượng của photon
  2. Tính vận tốc ban đầu của electron quang điện

Giải:

  1. Năng lượng của photon được tính theo công thức:

E = hν

Trong đó:

  • h là hằng số Planck
  • ν là tần số ánh sáng

Tần số ánh sáng được tính theo công thức:

ν = c/λ

Trong đó:

  • c là vận tốc ánh sáng trong chân không
  • λ là bước sóng ánh sáng

Thay số vào các công thức trên ta được:

E = hν = h(c/λ)

E = 6,626 x 10^-34 J.s x (3 x 10^8 m/s)/(0,365 x 10^-6 m)

E = 5,42 x 10^-19 J

E = 3,1 eV

Vậy năng lượng của photon là 3,1 eV.

  1. Vận tốc ban đầu của electron quang điện được tính theo công thức:

v = √(2E/m)

Trong đó:

  • E là năng lượng của photon
  • m là khối lượng của electron

Thay số vào công thức trên ta được:

v = √(2 x 3,1 eV / 9,11 x 10^-31 kg)

v = 1,82 x 10^6 m/s

Vậy vận tốc ban đầu của electron quang điện là 1,82 x 10^6 m/s.

Bài tập 2: Một nguyên tử hidro hấp thụ một photon có năng lượng 1,63 eV. Nguyên tử sẽ chuyển lên trạng thái dừng nào?

Giải:

Từ tiên đề lượng tử ánh sáng, ta có:

En - Em = hν

Trong đó:

  • En là năng lượng của trạng thái dừng cần tìm
  • Em là năng lượng của trạng thái dừng ban đầu
  • h là hằng số Planck
  • ν là tần số ánh sáng

Thay số vào công thức trên ta được:

En - 13,6 eV = 1,63 eV

En = 13,6 eV + 1,63 eV

En = 15,23 eV

Từ bảng năng lượng của nguyên tử hidro, ta thấy En = 15,23 eV ứng với trạng thái dừng n = 4.

Vậy nguyên tử hidro sẽ chuyển lên trạng thái dừng 4.

Bài tập 3: Một vật rắn bị nung nóng đến nhiệt độ 1000 K. Tính bước sóng ngắn nhất của bức xạ do vật rắn phát ra.

Giải:

Theo định luật Wien, bước sóng ngắn nhất của bức xạ do vật rắn phát ra được tính theo công thức:

λmin = 2,898 x 10^-3 m.K/T

Trong đó:

  • λmin là bước sóng ngắn nhất
  • T là nhiệt độ của vật rắn

Thay số vào công thức trên ta được:

λmin = 2,898 x 10^-3 m.K/1000 K

λmin = 2,898 x 10^-6 m

Vậy bước sóng ngắn nhất của bức xạ do vật rắn phát ra là 2,898 x 10^-6 m.

Banner TNNN2 1

Danh sách bài tập lượng tử ánh sáng

Có nhiều dạng bài tập khác về lượng tử ánh sáng, tùy thuộc vào nội dung cụ thể của từng chương trình học. Để giải các bài tập này, cần nắm vững các kiến thức cơ bản về thuyết lượng tử ánh sáng, hiện tượng quang điện và các ứng dụng của hiện tượng quang điện. Dưới đây là một số bài tập lượng tử ánh sáng thường gặp trong chương trình học: 

  • Tính năng lượng của phôtôn có bước sóng 500 nm.
  • Tính bước sóng giới hạn quang điện của kim loại có công thoát electron là 2,2 eV.
  • Tính tốc độ của electron quang điện khi nó rời khỏi kim loại có công thoát electron là 4,14eV và bước sóng ánh sáng kích thích là 200 nm.
  • Tính hiệu điện thế hãm để triệt tiêu dòng quang điện khi ánh sáng kích thích có bước sóng 500 nm chiếu vào kim loại có công thoát electron là 2,2 eV.
  • Tính cường độ dòng quang điện bão hòa khi ánh sáng kích thích có bước sóng 500 nm chiếu vào kim loại có công thoát electron là 2,2 eV.
  • Tính độ nhạy quang điện của kim loại khi cường độ dòng quang điện bão hòa là 10 mA và điện áp đặt vào mạch quang điện là 100 V.
  • Tính thời gian tối thiểu để xảy ra hiện tượng quang điện.
  • Tính điện trở của quang điện trở khi không có ánh sáng chiếu vào và khi có ánh sáng chiếu vào có bước sóng 500 nm.
  • Tính độ nhạy quang điện của quang điện trở khi điện trở của nó giảm từ 100 Ω xuống 50 Ω khi có ánh sáng chiếu vào.

Tham khảo thêm 100 bài tập lượng tử ánh sáng tại:

Danh sách bài tập lượng tử ánh sáng
Danh sách bài tập lượng tử ánh sáng

Hy vọng với những thông tin mà chúng mình mang lại sẽ giúp các bạn ôn tập và đạt kết quả cao trong các kì thi. BTEC FPT chúc bạn luôn thành công trên con đường học tập. 

Bài Tập Tham Khảo THPT Quốc Gia 2024 Môn Lý

 

Tags:

Có thể bạn chưa đọc

  • Đặt câu hỏi tư vấn
  • BTEC FPT sẽ trực tiếp liên hệ lại với bạn trong vòng 48h để giải đáp cụ thể mọi thắc mắc về vấn đề tuyển sinh và học tập của bạn