Bài tập lượng tử ánh sáng là một phần quan trọng trong chương trình Vật lý lớp 12, giúp học sinh tiếp cận những khái niệm đột phá của vật lý hiện đại. Việc luyện tập các dạng bài tập này không chỉ giúp bạn củng cố kiến thức lý thuyết mà còn rèn luyện tư duy logic, khả năng phân tích và giải quyết vấn đề. Bài viết này sẽ cung cấp những kiến thức trọng yếu về lượng tử ánh sáng cùng hệ thống bài tập có lời giải chi tiết, giúp bạn tự tin chinh phục chủ đề đầy thú vị này.
Hiện Tượng Quang Điện Và Thuyết Lượng Tử Ánh Sáng
hiện tượng quang điện
Để giải bài tập lượng tử ánh sáng hiệu quả, trước hết, bạn cần nắm vững khái niệm về hiện tượng quang điện và thuyết lượng tử ánh sáng.
Hiện tượng quang điện là hiện tượng electron bứt ra khỏi bề mặt kim loại khi được chiếu ánh sáng có bước sóng đủ ngắn. Hiện tượng này đã chứng minh tính chất hạt của ánh sáng, mâu thuẫn với lý thuyết sóng ánh sáng cổ điển.
Để giải thích hiện tượng này, Einstein đã đề xuất thuyết lượng tử ánh sáng, cho rằng:
- Ánh sáng được cấu tạo bởi các hạt gọi là photon, mỗi photon mang năng lượng xác định.
- Năng lượng của mỗi photon tỉ lệ nghịch với bước sóng của ánh sáng.
Công Thức Năng Lượng Photon
Công thức tính năng lượng của một photon là:
E = hc/λ
Trong đó:
- E là năng lượng của photon (J)
- h là hằng số Planck (h = 6,625.10^-34 J.s)
- c là tốc độ ánh sáng trong chân không (c = 3.10^8 m/s)
- λ là bước sóng của ánh sáng (m)
Bài Tập Lượng Tử Ánh Sáng Violet
Dưới đây là một số bài tập lượng tử ánh sáng có lời giải chi tiết, được chọn lọc từ Violet, giúp bạn luyện tập và củng cố kiến thức:
Bài tập 1:
Một nguồn sáng phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,5 μm. Tính năng lượng của một photon do nguồn sáng này phát ra.
Lời giải:
Áp dụng công thức E = hc/λ, ta có:
E = (6,625.10^-34 J.s x 3.10^8 m/s) / (0,5.10^-6 m) = 3,975.10^-19 J
Vậy năng lượng của một photon do nguồn sáng này phát ra là 3,975.10^-19 J.
Bài tập 2:
Chiếu một chùm ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,4 μm vào catốt của một tế bào quang điện. Biết công thoát electron của kim loại làm catốt là A = 2 eV.
a) Tính năng lượng của photon ứng với ánh sáng đơn sắc đó.
b) Xác định động năng ban đầu cực đại của electron quang điện.
Lời giải:
a) Năng lượng của photon:
E = hc/λ = (6,625.10^-34 J.s x 3.10^8 m/s) / (0,4.10^-6 m) = 4,96875.10^-19 J
Đổi ra eV: E = 4,96875.10^-19 J / 1,6.10^-19 J/eV ≈ 3,1 eV
b) Động năng ban đầu cực đại của electron quang điện:
Wdmax = E – A = 3,1 eV – 2 eV = 1,1 eV
Bài tập 3:
Để gây ra hiện tượng quang điện, người ta chiếu vào bề mặt một tấm kim loại bằng ánh sáng có bước sóng λ1 = 0,4 μm thì giới hạn quang điện của kim loại là?
Lời giải:
Giới hạn quang điện của kim loại:
λo = hc/A
Mà A = hc/λ1
Suy ra: λo = λ1 = 0,4 μm
Vậy giới hạn quang điện của kim loại là 0,4 μm.
Kết Luận
Bài viết đã cung cấp những kiến thức cơ bản về lượng tử ánh sáng, công thức tính năng lượng photon và các dạng bài tập cơ bản. Hy vọng bài viết sẽ giúp bạn nắm vững kiến thức và tự tin giải quyết các bài tập liên quan.
Bạn cần hỗ trợ?
Liên hệ ngay!
- Số Điện Thoại: 02033846993
- Email: [email protected]
- Địa chỉ: X2FW+GGM, Cái Lân, Bãi Cháy, Hạ Long, Quảng Ninh, Việt Nam.
Chúng tôi luôn sẵn sàng hỗ trợ bạn 24/7!