Luyện thi ĐH – CĐ năm 2010 Chuyên đề: Lượng tử ánh sáng
CHƯƠNG VI: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG
1 Hiện tượng quang điện ngoài, thuyết lượng tử
a. Hiện tượng quang điện
- Hiện tượng ánh sáng làm bật các êlectron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện (ngoài).
+ Định luật giới hạn quang điện
- Định luật: Đối với mỗi kim loại, ánh sáng kích thích phải có bước sóng λ ngắn hơn hay bằng giới hạn quang điện λ
0
của kim loại đó, mới gây ra
được hiện tượng quang điện.

0
λ λ
≤
- Giới hạn quang điện của mỗi kim loại là đặc trưng riêng cho kim loại đó.
b. Thuyết lượng tử ánh sáng
1. Giả thuyết Plăng
- Lượng năng lượng mà mỗi lần một nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định và hằng hf; trong đó f là tần số của
ánh sáng bị hấp thụ hay phát ra; còn h là một hằng số.
hf
ε
=
h gọi là hằng số Plăng: h = 6,625.10
-34
J.s
3. Thuyết lượng tử ánh sáng
a. Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn.
b. Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các phôtôn đều giống nhau, mỗi phôtôn mang năng lượng bằng hf.
c. Phôtôn bay với tốc độ c = 3.10
8
m/s dọc theo các tia sáng.

khác mỗi electron bị bứt ra lại tạo ra một lổ trống tích điện dương tham gia trong quá trình dẫn điện. Do đó chất bán dẫn bị chiếu sáng bằng ánh
sáng thích hợp sẽ trở thành dẫn điện tốt.
b. Quang điện trở
Quang điện trở được chế tạo dựa trên hiệu ứng quang điện trong. Đó là một tấm bán dẫn có giá trị điện trở thay đổi khi cường độ chùm ánh
sáng chiếu vào nó thay đổi.
c. Pin quang điện
Pin quang điện là nguồn điện trong đó quang năng được biến đổi trực tiếp thành điện năng. Hoạt động của pin dựa trên hiện tượng quang điện
bên trong của một số chất bán dẫn như đồng ôxit, sêlen, silic, … . Suất điện động của pin thường có giá trị từ 0,5V đến 0,8V
3.Hiện tượng quang phát quang, sơ lược về laze
a. Sự phát quang
+ Có một số chất khi hấp thụ năng lượng dưới một dạng nào đó, thì có khả năng phát ra các bức xạ điện từ trong miền ánh sáng nhìn thấy. Các
hiện tượng đó gọi là sự phát quang.
+ Mỗi chất phát quang có một quang phổ đặc trưng cho nó.
+ Sau khi ngừng kích thích, sự phát quang của một số chất còn tiếp tục kéo dài thêm một thời gian nào đó, rồi mới ngừng hẵn. Khoảng thời gian từ
lúc ngừng kích thích cho đến lúc ngừng phát quang gọi là thời gian phát quang.
* Lân quang và huỳnh quang
+ Sự huỳnh quang là sự phát quang có thời gian phát quang ngắn (dưới 10
-8
s). Nghĩa là ánh sáng phát quang hầu như tắt ngay sau khi tắt ánh sáng
kích thích. Nó thường xảy ra với chất lỏng và chất khí.
+ Sự lân quang là sự phát quang có thời gian phát quang dài (từ 10
-8
s trở lên); nó thường xảy ra với chất rắn. Các chất rắn phát quang loại này gọi
là chất lân quang.
* Ứng dụng của hiện tượng phát quang
Sử dụng trong các đèn ống để thắp sáng, trong các màn hình của dao động kí điện tử, tivi, máy tính, sử dụng sơn phát quang quét trên các biển
báo giao thông.
b. Sơ lược về laze
Laze là một nguồn sáng phát ra một chùm sáng cường độ lớn dựa trên việc ứng dụng hiện tượng phát xạ cảm ứng.
Một vài ứng dụng của laze

= 5,3.10
-11
m, gi l bỏn kớnh Bo.
Tiờn v s bc x v hp th nng lng ca nguyờn t
Khi nguyờn t chuyn t trng thỏi dng cú nng lng E
n
sang trng thỏi dng cú nng lng E
m
nh hn thỡ nguyờn t phỏt ra mt phụtụn cú
nng lng: e = hf
nm
= E
n
- E
m
.
Ngc li, nu nguyờn t ang trng thỏi dng cú nng lng E
m
m hp th c mt phụtụn cú nng lng hf ỳng bng hiu E
n
- E
m
thỡ
nú chuyn sang trng thỏi dng cú nng lng E
n
ln hn.
S chuyn t trng thỏi dng E
m
sang trng thỏi dng E
n

- Dóy Banme c to thnh khi electron chuyn t cỏc qu o phớa ngoi v qu o L.
- Dóy Pasen c to thnh khi electron chuyn t cỏc qu o phớa ngoi v qu o M.
A. Lí THUYT LNG T NH SNG:
Dạng 1 tìm g/hạn q/ điện
0

; vận tốc ban đầu c/đại của quang electron; n/ l ợng phôtôn
I. Phơng pháp
- Giới hạn quang điện
0

: ADCT
0
.h c
A

=
.
- Vận tốc ban đầu cực đại của quang electron:
+ ADCT Anhstanh:
2
0
. 1
. . .
2
max
h c
h f A m v



Dạng 2 Tìm hằng số plăng - hiệu điện thế hãm hiệu suất l ợng tử
I. Phơng pháp
- Dũng quang in bóo hũa:
e
I
nenI
bh
eebh
==
.
( vi
e
n
: s electron bt ra trong 1 s)
-. Cụng sut bc x ca ngun:


P
nnP
pp
==
.
( vi
p
n
: s photon p vo trong 1s)
-. Hiu sut lng t:

..
..

.
2
.
2
max
max
h
m v
h c
h f A
m v
e U


= = = +
=
h
hc
A e U

= +
GV: Phm c Th T: (058)2460884 01644459509 - 2 -
Luyện thi ĐH – CĐ năm 2010 Chun đề: Lượng tử ánh sáng
D¹ng 3 Tia R¬n ghen
I. Ph¬ng ph¸p
- Bíc sãng nhá nhÊt cđa tia R¬nghen ph¸t ra tõ èng R¬nghen:
2
max
min
1

- B¸n kÝnh q ®¹o dõng: r
n
= n
2
.r
0
(trong ®ã r
0
= 5,3.10
-11
m - b¸n kÝnh Bo). NÕu n=1 ªlectron ë tr¹ng th¸i dõng c¬ b¶n (q ®¹o K).
- N¨ng lỵng ë tr¹ng th¸i dõng:
0
2
n
E
E
n
= −
(trong ®ã E
0
= 13,6eV – n¨ng lỵng ë tr¹ng th¸i c¬ b¶n). DÊu “-“ cho biÕt mn ªlectron bøt ra khái
nguyªn tư th× ph¶i tèn mét n¨ng lỵng.
- N¨ng lỵng bao giê còng cã xu híng chun tõ tr¹ng th¸i cã møc n¨ng lỵng cao vỊ tr¹ng th¸i cã møc n¨ng lỵng thÊp, ®ång thêi ph¸t ra mét
ph«t«n cã n¨ng lỵng:
.
.
h c
h f
ε

o
= 0,3µm. Công thoát electron khỏi kim loại đó là
A. 0,6625.10
-19
J. B. 6,625.10
-19
J. C. 1,325.10
-19
J. D. 13,25.10
-19
J.
2. Công thức Anhxtanh về hiện tượng quang điện là
A. hf = A -
2
max
2
1
o
mv
.B. hf = A -
2
max
2
o
mv
.
C. hf = A +
2
max
2

.
C. Không có bức xạ nào trong 2 bức xạ đó. D. Chỉ có bức xạ λ
1
.
5. Công thoát electron của một kim loại là A
o
, giới hạn quang điện là λ
o
. .khi chiếu vào bề mặt
kim loại đó chùm bức xạ có bước sóng λ =
2
o
λ
thì động năng ban đầu cực đại của electron
quang điện bằng
A. A
o
. B. 2A
o
. C.
4
3
A
o
. D.
2
1
A
o
.

5
m/s. B. 0,985.10
5
m/s. C. 9.85.10
5
m/s. D. 98,5.10
5
m/s.
12. Chiếu chùm bức xạ có bước sóng 0,18µm vào catôt của một tế bào quang điện làm bằng
kim loại có giới hạn quang điện là 0,3µm. Hiệu điện thế hãm để làm triệt tiêu dòng quang điện
là A. 2,76V. B. – 27,6V. C. – 2,76V. D. – 0,276V.
13. Khi chiếu một chùm bức xạ có bước sóng λ = 0,33µm vào catôt của một tế bào quang điện
thì hiệu điện thế hãm là U
h
. Để có hiệu điện thế hãm U’
h
với giá trò |U’
h
| giảm 1V so với |U
h
| thì
phải dùng bức xạ có bước sóng λ’ bằng bao nhiêu ?
A. 0,225µm. B. 0,325µm. C. 0,425.D. 0,449µm.
14. Kim loại dùng làm catôt của tế bào quang điện có công thoát electron là 1,8eV. Chiếu vào
catôt một ánh sáng có bước sóng λ = 600nm từ một nguồn sáng có công suất 2mW. Tính
cường độ dòng quang điện bảo hoà. Biết cứ 1000hạt phôtôn tới đập vào catôt thì có 2 electron
bật ra.
A. 1,93.10
-6
A. B. 0,193.10

B. nhiệt độ của đám hơi hay khí hấp thụ phải nhỏ hơn nhiệt độ của nguồn sáng trắng.
C. nhiệt độ của đám hơi hay khí hấp thụ phải bằng nhiệt độ của nguồn sáng trắng.
D. khơng phụ thuộc vào nhiệt độ mà chỉ cần áp suất của đám hơi hay khí hấp thụ thấp.
19. Hiệu điện thế giữa anốt và catốt của một ống Rơnghen là 13,25KV. Bước sóng ngắn nhất của tia
Rơnghen do ống đó có thể phát ra là:
A. 0,94.10
-11
m. B. 9,4.10
-11
m. C. 0,94.10
-13
m. D. 9,4.10
-10
m.
20. Chùm sáng có bước sóng 5.10
-7
m gồm những phơtơn có năng lượng
A. 1,1.10
-48
J. B. 1,3.10
-27
J. C. 4,0.10
-19
J. D. 1,7.10
-5
J.
21. Người ta chiếu ánh sáng có năng lượng photon 5,6eV vào một lá kim loại có cơng thốt 4eV.
Tính động năng ban đầu cực đại của các quang electron bắn ra khỏi mặt lá kim loại. Cho biết e =
-1,6.10
-19

15
hạt. C. 5 10
15
hạt. D. 512.10
12
hạt.
25. Cho h = 6,625 .10
-34
J.s ; c = 3.10
8
m/s ;1 eV = 1,6 .10
-19
J. Kim loại có cơng thốt êlectrơn là A =
2,62 eV. Khi chiếu vào kim loại này hai bức xạ có bước sóng λ
1
= 0,4 µm và λ
2
= 0,2 µm thì hiện
tượng quang điện:
A. xảy ra với cả 2 bức xạ. C. xảy ra với bức xạ λ
1
, khơng xảy ra với bức xạ λ
2
.
B. khơng xảy ra với cả 2 bức xạ. D. xảy ra với bức xạ λ
2
, khơng xảy ra với bức xạ λ
1
.
26. Hiệu điện thế giữa anốt và catốt của ống Rơnghen là 12 kV. Bước sóng nhỏ nhất của tia Rơnghen

5.10
14
s
-1
; Cho h = 6,625.10
-34
J.s; e = -1,6.10
-19
C. Tính f.
A. 13,2.10
14
Hz. B. 12,6.10
14
Hz. C. 12,3.10
14
Hz. D. 11,04.10
14
Hz.
29 Cường độ dòng điện chạy qua một ống Cu lít giơ bằng 0,32mA. Tính số electron đập vào A nốt
trong 1 phút.
A. 2.10
15
hạt. B. 1,2.10
17
hạt. C. 0,5.10
19
hạt. D. 2.10
18
hạt.
30. Khi tăng hiệu điện thế giữa anốt và catốt của ống Cu lít giơ lên 2 lần thì động năng của electron

= 1,5U
1
.C. U
1
= 0,5U
2
. D. U
1
= 2U
2
.
32 Công thoát electron của một kim loại là A
0
, giới hạn quang điện là

λ
0
. Khi chiếu vào bề mặt kim
loại đó chùm bức xạ có bước sóng
λ
=
0
3
λ
thì động năng ban đầu cực đại của electron quang điện
bằng:
A. 2A
0
. B. A
0

9
Hz B. f
max
= 2.10
18
Hz C. f
max
= 6.10
9
Hz D. f
max
= 6. 10
18
Hz
35 Năng lượng photôn của tia Rơnghen có bước sóng 0,05.10
-10
m là:
A. 39.10
-15
J B. 42.10
-15
J C. 39,75.10
-15
J D. 45.10
-15
J
CÂU HỎI LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG TRONG CÁC ĐỀ THI CĐ VÀ ĐH (2007-2009)
Đề thi CĐ 2007
Câu 1: Một ống Rơnghen phát ra bức xạ có bước sóng ngắn nhất là 6,21.10
-11

nguyên tử hiđrô chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng -1,514 eV sang trạng thái dừng có năng
lượng -3,407 eV thì nguyên tử phát ra bức xạ có tần số
A. 2,571.1013 Hz. B. 4,572.1014 Hz. C. 3,879.1014 Hz. D. 6,542.1012 Hz.
Câu 2: Chiếu lên bề mặt catốt của một tế bào quang điện chùm sáng đơn sắc có bước sóng 0,485 μm
thì thấy có hiện tượng quang điện xảy ra. Biết hằng số Plăng h = 6,625.10-34 J.s, vận tốc ánh sáng
trong chân không c = 3.108 m/s, khối lượng nghỉ của êlectrôn (êlectron) là 9,1.10-31 kg và vận tốc
GV: Phạm Đức Thọ ĐT: (058)2460884 – 01644459509 - 5 -