Tổng hợp thuyết lượng tử chính xác nhất

Cùng với Cunghocvui đi vào tìm hiểu về những nội dung thuyết lượng tử ánh sáng ở bài viết này, hy vọng sau bài viết các bạn sẽ tích lũy cho mình được những kiến thức về lý thuyết lượng tử ánh sáng và công thức lượng tưởng ánh sáng. Sau cùng có thể tự tin giải bài tập lượng tử ánh sáng.

I) Tìm hiểu chung về thuyết lượng tử ánh sáng

1) Giả thuyết Plang

- Lượng tử năng lượng là nguyên tử hay phân tử không hấp thụ năng lượng một các liên tục, năng lương hấp thụ hoàn toàn xác định.

\(\varepsilon = h.f = \dfrac{h.c}{\lambda}\)

(công thức lượng tử ánh sáng)

Trong đó

• \(h = 6,625.10^-34 J.s\) hằng số Plăng.
• \(c = 3.10^8m/s\) vận tốc ánh sáng trong chân không.
• f: tần số của ánh sáng (bức xạ)
• \(\lambda\): bước sóng của ánh sáng (bức xạ)

2) Thuyết lượng tử ánh sáng của Anhtanh

- Ánh sáng được tạo bở các hạt, gọi là phôtôn.

- Ánh sáng đơn sắc, tàn số f, phôtôn giống nhau đều mang năng lượng \(\varepsilon = h.f \)

- Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động. Ở trong chân không, phôtôn chuyển động dọc theo các tia sáng với tốc độ ánh sáng \(c = 3.10^8m/s\)

- Để phát ra hay hấp thụ một phôtôn thì nguyên tử (phân tử) phải phát ra hoặc hấp thụ ánh sáng.

- Những lượng tử ánh sáng \(\varepsilon = h.f \) không bị thay đổi, khoảng cách tới nguồn sáng khi ánh sáng truyền đi không có sự phụ thuộc lên lượng tử ánh sáng.

II) Định luật giới hạn quang điện giải thích bằng thuyết lượng tử ánh sáng.

1) Giới hạn quang điện là gì?

a) Khái niệm

- Hiện tượng quang điện ngoài:  hiện tượng ánh sáng làm bật các electron ra khỏi bề mặt kim loại.

- Hiện tượng quang điện trong: hiện tượng ánh sáng giải phóng các electron liên kết thành các electron liên kết thành các electron dẫn và các lỗ trống cùng tham gia vào quá trình dẫn điện.

b) Định luật giới hạn quang điện

 - Định luật I: Đối với mỗi kim loại, ánh sáng phải có bước sóng \(\lambda \leq \lambda_0\) của kim loại đó mới gây ra hiện tượng quang điện.

- Định luật II: Chùm sáng kích thích tỉ lệ với cường độ dòng quan điện bão hòa.

- Định luật III: Động năng ban đầu cực đại của các electron quang điện chỉ phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng kích thích và bản chất của kim loại, không phụ thuộc vào cường độ chùm sáng kích thích.

\(W_{Qđmax} \in (\lambda, \lambda_0)\), \(W_{Qđmax} \notin I_{cskt}\)

2) Giải thích

- Định luật I: Để có hiện tượng quang điện từ năng lượng phôtôn phải lớn hơn hoặc bằng công thoát: \(h.f= \dfrac{h.c}{\lambda} \geq A= \dfrac {hc}{\lambda_0} \Rightarrow \lambda \leq \lambda_0\); với \(\lambda = \dfrac {hc}{A}\) chính là giới hạn quang điện của kim loại.

- Định luật II: Với cường độ chùm sáng kích thích càng lớn thì trong một đơn vị số phôtôn đến đập vào catốt càng nhiều, số electron quang điện bật ra càng nhiều, làm cho dòng quang điện bão hòa xàng lớn.

- Định luật III: Ta có: \(W_{Qđmax}=\dfrac{1}{2}mv_{0max}^2 =\dfrac {hc}{A}\), do đó động năng ban đầu cực đại của các quang điện electron chỉ phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng kích thích và công thoát electron khỏi bề mặt mà không phụ thuộc vào cường độ của chùm ánh sáng kích thích.

III) Luyện tập

1. Pin quang điện là nguồn điện hoạt động dựa trên hiện tượng

     A. quang điện trong.                                                   

     B. huỳnh quang.

     C. quang – phát quang.                                               

     D. tán sắc ánh sáng.

2. Phát biểu nào sau đây sai khi nói về phôtôn ánh sáng?

     A. Trong trạng thái chuyển động thì phôtôn mới tồn tại.

     B. Năng lượng của mỗi phôtôn đều xác định.

     C. Ánh sáng tím có năng lượng phôtôn lớn hơn ánh sáng đỏ.

     D. Năng lượng các phôtôn của các ánh sáng đơn sắc khác nhau thì chúng đều bằng nhau.

3. Phát biểu đúng nói về thuyết lượng tử ánh sáng

     A. Năng lượng phôtôn càng lớn khi cường độ chùm ánh sáng càng nhỏ.

     B. Phôtôn chuyển động hoặc đứng yên đều phụ thuộc vào nguồn sáng đó chuyển động hay đứng yên.

     C. Năng lượng của phôtôn càng nhỏ khi tần số của ánh sáng ứng với phôtôn đó càng lớn.

     D. Phôtôn là ánh sáng được tạo bởi các hạt.

4. Thuyết lượng tử ánh sáng không giải thích được hiện tượng hay nguyên tắc nào dưới đây?

      A. hiện tượng phát xạ ánh sáng.                              

      B. hiện tượng giao thoa ánh sáng.

      C. nguyên tắc vận hành của pin quang điện.

      D. hiện tượng quang điện trong.

5. Pin quang điện là nguồn điện mà trong đó

     A. hóa năng biến đổi thành điện năng một cách trực tiếp.

     B. quang năng biến đổi thành điện năng một cách trực tiếp.

     C. cơ năng biến đổi thành điện năng.

     D. nhiệt năng biến đổi thành điện năng.

6. Cho 1 ống nghiệm đựng dung dịch fluorexêin, chiếu chùm tia tử ngoại vào ống nghiệm. Quan sát thấy dung dịch phát ra ánh sáng màu lục, hiện tượng đó là?

     A. phản xạ ánh sáng.                                                  

     B. hóa - phát quang.

     C.quang - phát quang.                                                  

     D. tán sắc ánh sáng.

7. Phôtôn ứng với mỗi ánh sáng đơn sắc có năng lượng càng lớn nếu ánh sáng đơn sắc đó có gì? Biết rằng theo thuyết lượng tử ánh sáng.

      A. tần số càng lớn.                                                     

      B. tốc độ truyền càng lớn.

      C. bước sóng càng lớn.                                              

      D. chu kì càng lớn

8. Cho biết nguyên tử hidro ở trong quang phổ vạch phát xạ, giả sử electron đang ở trên quỹ đạo N (n = 4) thì sẽ có tối đa bao nhiêu vạch quang phổ khi electron trở về quỹ đạo K (n = 1)

      A. 6                                  

      B. 5                                   

      C. 4                                

      D. 3

Đáp án

1. A

2. D

3. D

4. B

5. B

6. C

7. A

8. A

Trên đây là một số bài tập lượng tử ánh sáng có lời giải mà Cunghovui tổng hợp được với kiến thức lý thuyết, hy vọng bài viết giúp ích được nhiều cho bạn trong quá trình học tập. Chúc các bạn học tập tốt <3