Xem toàn bộ tài liệu Lớp 12: tại đây
- Sách Giáo Khoa Vật Lý 12 nâng cao
- Sách Giáo Khoa Vật Lý 12
- Giải Vật Lí Lớp 12
- Giải Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 12
- Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 12
- Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 12 Nâng Cao
- Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 12
- Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 12 Nâng Cao
Giải Bài Tập Vật Lí 12 – Bài 44: Thuyết lượng tử ánh sáng. Lưỡng tính sóng – hạt của ánh sáng (Nâng Cao) giúp HS giải bài tập, nâng cao khả năng tư duy trừu tượng, khái quát, cũng như định lượng trong việc hình thành các khái niệm và định luật vật lí:
Bài C1 (trang 226 SGK Vật Lí 12 nâng cao): Hãy tính năng lượng của phôtôn ứng với ánh sáng đỏ λ = 0,75μm
Lời giải:
Năng lượng phôtôn ứng với ánh sáng đỏ (λ = 0,75μm) là:
ε = hc/λ = 6,625.10−34.3.108 / (0,75.10−6) = 2,65.10−19(J)
Bài C2 (trang 227 SGK Vật Lí 12 nâng cao): Theo bạn, trong chùm sáng màu đỏ có mấy loại phôtôn ?
Lời giải:
+ Chùm sáng màu đỏ là chùm bao gồm tất cả ánh sáng đơn sắc trong vùng màu đỏ có bước sóng từ 0,64μm đến 0,76μm.
Do đó ta có vô số loại phôtôn có năng lượng tính theo công thức ε = h.c/λ.
Bài C3 (trang 227 SGK Vật Lí 12 nâng cao): Giải thích tại sao các êlectron nằm trong khối kim loại lại có động năng ban đầu (khi bứt ra) nhỏ hơn 
Lời giải:
Hiện tượng quang điện xảy ra là do êlectron trong kim loại hấp thụ năng lượng của phôtôn kích thích. Phôtôn bị hấp thụ truyền toàn bộ năng lượng của nó cho electron. Ta xem trường hợp phôtôn đến va chạm vào bề mặt kim loại vào truyền hết năng lượng ε của nó cho electron, tuỳ theo vào thời điểm đó, electron đang ở vị trí nào, nông hay sâu đối với bề mặt kim loại mà năng lượng ε này được dùng để:
* Cung cấp cho electron một công A, gọi là công thoát, giúp electron thắng được lực liên kết với mạng tinh thể và thoát ra khỏi bề mặt kim loại.
* Nếu electron này nằm ngay trên lớp bề mặt kim loại thì nó có thoát ra khỏi kim loại ngay mà không mất mát năng lượng truyền cho mạng tinh thể. Động năng ban đâu của electron này sẽ có giá trị cực đại
* Các electron ở sâu bên trong nên khi nhận được năng lượng từ phôtôn đã phải bị hao phí thêm năng lượng truyền cho các ion kim loại, do đó động năng ban đầu bật ra khỏi kim loại không thể cực đại được, mà nhỏ dần nếu electron càng ở sâu bên trong.
Bài C4 (trang 228 SGK Vật Lí 12 nâng cao): Vận dụng công thức (44.2) hãy giải thích định luật quang điện thứ ba.
Lời giải:
Từ công thức Anh-xtanh:
ta nhận thấy động năng ban đầu cực đại của electron
Đây cũng là nội dung của định luật quang điện thứ ba.
Bài C5 (trang 228 SGK Vật Lí 12 nâng cao): Sóng và hạt có đặc điểm gì khác biệt nhau ?
Lời giải:
Ánh sáng vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạt, tuy nhiên tuỳ theo độ dài của bước sóng mà trong thực nghiệm ta nhận thấy ánh sáng thể hiện tính chất nào trội hơn:
+ Tính chất sóng thể hiện rõ nét với ánh sáng có bước sóng dài, từ 0,38μm trở lên (vùng ánh sáng khả kiến, hồng ngoại và sóng vô tuyến) vì chúng dễ thực hiện các thực nghiệm giao thoa, nhiễu xạ …. đặc trưng cho bản chất sóng và khó thực hiện các tác dụng đâm xuyên, ion hoá, quang điện …. thể hiện bản chất hạt.
+ Tính chất hạt thể hiện mạnh với ánh sáng có bước sóng ngắn từ 0,38μm trở xuống (vùng ánh sáng không khả kiến gồm tử ngoại, tia X và gamma) như có thể gây ra hiệu ứng quang điện, ion hoá không khí, đâm xuyên…. và thể hiện bản chất sóng rất yếu như khó thực hiện giao thoa, nhiễu xạ….
Lời giải:
* Giả thuyết Plăng
Lượng năng lượng mà mỗi lần nguyên tử hoặc phân tử hấp thụ hoặc bức xạ có một giá trị hoàn toàn xác định và bằng hf, trong đó h = 6,625.10-34 J.s là hằng số Plăng, f là tần số của ánh sáng ứng với bức xạ đang xét (Hz).
* Thuyết lượng tử ánh sáng
+ Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn.
+ Trong chùm ánh sáng đơn sắc có tần số f thì mỗi phôtôn có một năng lượng không đổi là ε = h.f = hc/λ trong đó c là vận tốc ánh sáng trong chân không, λ là bước sóng trong chân không của ánh sáng đang xét.
+ Trong chân không, phôtôn bay với tốc độ c = 3.108 m/s dọc theo tia sáng.
+ Mỗi lần nguyên tử hay phân tử phát xạ hoặc hấp thụ thì chúng phát xạ và hấp thụ một phôtôn.
+ Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động, không có phôtôn đứng yên.
Lời giải:
Xem mục 2 phần KTCB.
Lời giải:
Lưỡng tính sóng – hạt của ánh sáng là ánh sáng vừa có tính chất sóng vừa có tính chất hạt. Trong một số hiện tượng như giao thoa, nhiễu xạ,… thì thể hiện tính chất sóng, trong một số hiện tượng như quang điện thì thể hiện tính chất hạt. Bước sóng ánh sáng càng bé tính chất hạt càng rõ, tính chất sóng mờ nhạt và ngược lại.
A. Mọi electron.
B. Mọi nguyên tử.
C. Phân tử mọi chất.
D. Một chùm sáng đơn sắc phải luôn luôn bằng một số nguyên lần lượng tử năng lượng.
Lời giải:
Chọn D
Theo giả thuyết lượng tử của Plăng thì năng lượng của một chùm sáng đơn sắc phải luôn luôn bằng một số nguyên lần lượng tử năng lượng.
A. Của mọi photon đều bằng nhau.
B. Của một photon bằng một lượng tử năng lượng.
C. Giảm dần, khi photon càng rời xa nguồn.
D. Của photon không phụ thuộc bước sóng.
Lời giải:
Chọn B.
Trong chùm ánh sáng đơn sắc có tần số f thì mỗi phôtôn có một năng lượng không đổi là ε = h.f = hc/λ trong đó c là vận tốc ánh sáng trong chân không, λ là bước sóng trong chân không của ánh sáng đang xét.
Lời giải:
Chọn B.
Công thức Anh – xtanh về hiện tượng quang điện là:
Lời giải:
Áp dụng công thức Anh – xtanh:
Từ đó rút ra:
Lời giải:
Từ các công thức :
Rút ra:
Thay số (Uh = 1,38V; λ = 0,330μm = 0,330.10(-6) m)
Ta được : A = 3.01.10(-19) J.
Áp dụng công thức :
Ta tìm được λ0 =0,660.10(-6)m = 0,660 μm.