BT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG
Câu 1: Một đèn laze có công suất phát sáng 1 W phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,7 μm. Cho h = 6,625.10‒34Js, c = 3.108m/s. Số phôtôn của nó phát ra trong 1 giây là.
A. ${{3,52.10}^{16}}$ B. ${{3,52.10}^{18}}$ C. ${{3,52.10}^{19}}$ D. ${{3,52.10}^{20}}$
Hướng dẫn
Công suất của chùm laze là: \[P={{n}_{f}}\frac{hc}{\lambda }\]với nf là số photon.
=> \[{{n}_{f}}=\frac{P\lambda }{hc}=\frac{{{1.0,7.10}^{-6}}}{{{6,625.10}^{-34}}{{.3.10}^{8}}}={{3,52.10}^{18}}\]
Câu 2: Một ống Rơn - ghen hoạt động dưới điện áp U = 50000 V. Khi đó cường độ dòng điện qua ống Rơn - ghen là I = 5mA. Giả thiết 1% năng lượng của chùm electron được chuyển hóa thành năng lượng của tia X và năng lượng trung bình của các tia X sinh ra bằng 57% năng lượng của tia có bước sóng ngắn nhất. Biết electron phát ra khỏi catot với vận tốc bằng 0. Tính số photon của tia X phát ra trong 1 giây?
A. 3,125.1016 photon/s B. 4,2.1014 photon/s
C. 4,2.1015 photon/s D. 5,48.1014 photon/s
Hướng dẫn
Năng lượng của tia X có bước sóng ngắn nhất ứng với sự chuyển hóa hoàn toàn động năng của các electron đập vào anot thành bức xạ tia X
emin=hc/l=qU
Năng lượng trung bình của tia X là e = 57%qU=0,57qU
Gọi n là số photon của chùm tia X phát ra trong 1 s, khi đó công suất của chùm tia X sẽ là
PX=ne=0,57nqU
Gọi ne là số electron đến anot trong 1s, khi đó dòng điện trong ống được xác định bởi
I=n2e => ne=I/e
Công suất của chùm tia electron là Pe=neqU=U.I
Điện tích của electron là q»1,60. 10–19
PX=1%Pe=0,01Pe=> 0,57qU=0,01.U.I=>n=5,48.1014 photon/s
Câu 3: Một chất có khả năng phát ra ánh sáng phát quang với tần số 6.1014 Hz. Khi dùng ánh sáng có bước sóng nào dưới đây để kích thích thì chất này không thể phát quang?
A. 0,40 μm. B. 0,45 μm. C. 0,38 μm. D. 0,55 μm.
Hướng dẫn
Bước sóng của ánh sáng có tần số 6.1014 Hz là $\lambda =\frac{c}{f}=\frac{{{3.10}^{8}}}{{{6.10}^{14}}}=0.5\mu m$.
Chất này không thể phát quang khi ánh sáng kích thích có bước sóng lớn hơn bước sóng của ánh sáng mà chất đó phát quang.
Câu 4: Theo mẫu nguyên tử Bo, bán kính quỹ đạo K của electron trong nguyên tử hiđrô là r0. Khi electron chuyển từ quỹ đạo N về quỹ đạo L thì bán kính quỹ đạo giảm bớt
A. $12{{r}_{0}}$ B. $4{{r}_{0}}$ C. $9{{r}_{0}}$ D. $16{{r}_{0}}$
Hướng dẫn
rn=n2.r0 => r4−r2=42.r0−22.r0=12r0
Câu 5: Một kim loại có công thoát êlectron là 7,2.10‒19J. Chiếu lần lượt vào kim loại này các bức xạ có bước sóng λ1 = 0,18 μm; λ2 = 0,21 μm, λ3 = 0,32 μm và λ4 = 0,35 μm. Những bức xạ có thể gây ra hiện tượng quang điện ở kim loại này có bước sóng là
A. ${{\lambda }_{1}},{{\lambda }_{2}}$ và ${{\lambda }_{3}}$ B. ${{\lambda }_{1}}$ và ${{\lambda }_{2}}$ C. ${{\lambda }_{3}}$ và ${{\lambda }_{4}}$ D. ${{\lambda }_{2}},{{\lambda }_{3}}$ và ${{\lambda }_{4}}$
Hướng dẫn
Giới hạn quang điện của kim loại là l0=hc/A=0,26mm=> các sóng có bước sóng lớn hơn l0 sẽ có thể gây ra hiện tượng quang điện ở kim loại này.
Câu 6: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về thuyết lượng tử ánh sáng ?
A. Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn. Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f thì các phôtôn đều giống nhau, mỗi phôtôn mang năng lượng bằng hf.
B. Trong chân không, phôtôn bay với với tốc độ c = 3.108 m/s dọc theo các tia sáng.
C. Mỗi lần một nguyên tử hay phân tử phát xạ hoặc hấp thụ ánh sáng thì chúng phát ra hay hấp thụ một phôtôn
D. Phôtôn là các hạt cấu tạo thành ánh sáng nên nó tồn tại trong trạng thái chuyển động hay đứng yên.
Hướng dẫn
Phôtôn là các hạt cấu tạo thành ánh sáng. Vì ánh sáng luôn chuyển động nên photon không đứng yên.
Câu 7: Nguyên tử hiđrô ở trạng thái cơ bản có mức năng lượng bằng ‒13,6 eV. Để chuyển lên trạng thái dừng có mức năng lượng ‒3,4 eV thì nguyên tử hiđrô phải hấp thụ một phôtôn có năng lượng
A. 10,2 eV. B. ‒10,2 eV. C. 17 eV. D. 4 eV.
Hướng dẫn
Để chuyển lên trạng thái dừng có mức năng lượng ‒3,4 eV từ trạng thai cơ bản ‒13,6 eV thì nguyên tử Hidro cần hấp thụ 13,6eV-3,4eV=10,2eV
Câu 8: Hãy xác định trạng thái kích thích cao nhất của các nguyên tử hiđrô trong trường hợp người ta chỉ thu được 6 vạch quang phổ phát xạ của nguyên tử hiđrô.
A. Trạng thái L. B. Trạng thái M. C. Trạng thái N. D. Trạng thái O.
Hướng dẫn
Ở mức M (n=3) có 3 vạch : \[(3\to 2);(3\to 1);(2\to 1)\]. Vậy mức thỏa mãn 6 vạch phải lớn hơn n = 3. Thử với n = 4 (N) khi đó có các vạch: \[(4\to 3);(4\to 2);(4\to 1)(3\to 2);(3\to 1);(2\to 1)\] tất cả là 6 vạch \[\Rightarrow \] Chọn N
Câu 9: Giả sử ở một ngôi sao, sau khi chuyển hóa toàn bộ hạt nhân Hidrô thành hạt nhân $_{2}^{4}He$ thì ngôi sao lúc này chỉ có $_{2}^{4}He$ với khối lượng 4,6.1032 kg. Tiếp theo đó, $_{2}^{4}He$ chuyển hóa thành hạt nhân $_{6}^{12}C$ thông qua quá trình tổng hợp $_{2}^{4}He+_{2}^{4}He+_{2}^{4}He\to _{6}^{12}C+7,27$ MeV. Coi toàn bộ năng lượng tỏa ra từ quá trình tổng hợp này đều được phát ra với công suất trung bình là 5,3.1030 W. Cho biết. 1 năm bằng 365,25 ngày, khối lượng mol của $_{2}^{4}He$ là 4g/mol, số A-vô-ga-đrô NA = 6,02.1023 mol‒1, 1eV=1,6.10‒19J. Thời gian để chuyển hóa hết $_{2}^{4}He$ ở ngôi sao này thành $_{6}^{12}C$ vào khoảng
A. 481,5 triệu năm.
B. 481,5 nghìn năm.
C. 160,5 nghìn năm.
D. 160,5 triệu năm.
Hướng dẫn
\[{{N}_{He}}=\frac{m}{A}{{N}_{A}}={{6,92645.10}^{58}}\]
Cứ 3 He tổng hợp sinh ra 7,27 MeV nên W=7,27.NHe/3=1,677.1059 MeV
Thời gian là: t=W/P=5,067.1015s»160,5 triệu năm
Câu 10: Ông phát tia X có hiệu điện thế giữa anôt và catôt là U, phát tia X có bước sóng ngắn nhất là $\lambda $. Nếu tăng hiệu điện thế này thêm 5000V thì tia X do ống phát ra có bước sóng ngắn nhất ${{\lambda }_{1}}$. Nếu giảm hiệu điện thế này 2000V thì tia X do ống phát ra có bước sóng ngắn nhất ${{\lambda }_{2}}=\frac{5}{3}{{\lambda }_{1}}$. Bỏ qua động năng ban đầu của electron khi ở catôt. Lấy h = 6,6.10‒34 J.s, c = 3.108 m /s, e = 1,6.10‒19 C. Giá trị của ${{\lambda }_{1}}$ bằng
A.70,71 pm. B. 117,86 pm. C. 95 pm. D. 99 pm
Hướng dẫn
\[\frac{hc}{\lambda }=U.e\Rightarrow \frac{hc}{{{\lambda }_{1}}}=\left( U+5000 \right).e;\frac{hc}{{{\lambda }_{2}}}=\left( U-2000 \right).e\]
\[\Rightarrow \frac{{{\lambda }_{2}}}{{{\lambda }_{1}}}=\frac{U+5000}{U-2000}=\frac{5}{3}\Rightarrow 2U=15000+10000=25000\Rightarrow U=12500V\]
\[\Rightarrow {{\lambda }_{1}}=\frac{hc}{\left( U+5000 \right).e}=\frac{hc}{17500.e}\approx 70,71pm\]
Câu 11: Công thoát của electron khỏi bề mặt nhôm bằng 3,45eV. Để xảy ra hiện tượng quang điện nhất thiết phải chiếu vào bề mặt nhôm ánh sáng có bước sóng thoả mãn.
A. $\lambda <0,26\mu m$ B. $\lambda \le 0,36\mu m$ C. $\lambda >36\mu m$ D. $\lambda =0,36\mu m$
Hướng dẫn
lmax=hc/Ae=0,36mm
Câu 12: Hai chùm laze có cùng phát ra ánh sáng. Chùm thứ nhất có công suất P1 phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng ${{\lambda }_{1}}=0,45\mu m$. Chùm thứ hai có công suất P2 phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng ${{\lambda }_{2}}=0,6\mu m$. Trong cùng một khoảng thời gian, tỉ số giữa số photon mà chùm thứ nhất phát ra so với số photon mà chùm thứ hai phát ra là 5:2. Tỉ số P1 và P2 là
A. $\frac{15}{8}$ B. $\frac{3}{10}$ C. $\frac{8}{15}$ D. $\frac{10}{3}$
Hướng dẫn
\[\frac{{{P}_{1}}}{{{P}_{2}}}=\frac{\frac{{{N}_{1}}hc}{t{{\lambda }_{1}}}}{\frac{{{N}_{2}}hc}{t{{\lambda }_{2}}}}=\frac{{{N}_{1}}{{\lambda }_{2}}}{{{N}_{2}}{{\lambda }_{1}}}=\frac{5.0,6}{2.0,45}=\frac{10}{3}\]
