100 câu trắc nghiệm Lượng tử ánh sáng nâng cao (P5)

Xét các nguyên tử hiđrô theo mẫu nguyên tử Bo. Trong cùng một khoảng thời gian, quãng đường mà êlectron đi được khi chuyển động trên quỹ đạo M và khi chuyển động trên quỹ đạo P lần lượt là s_M và s_P. Tỉ số s_M/s_P có giá trị bằng:

Gọi năng lượng do một chùm sáng đơn sắc chiếu tới một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương chiếu sáng trong một đơn vị thời gian là cường độ của chùm sáng đơn sắc, kí hiệu là I (W/m²). Chiếu một chùm sáng hẹp đơn sắc (bước sóng 0,5 µm) tới bề mặt của một tấm kim loại đặt vuông góc với chùm sáng, diện tích của bề mặt kim loại nhận được ánh sáng chiếu tới là 30mm². Bức xạ đơn sắc trên gây ra hiện tượng quang điện đối với tấm kim loại (coi rằng cứ 20 phôtôn tới bề mặt tấm kim loại làm bật ra 3 electron), số electron bật ra khỏi bề mặt tấm kim loại trong thời gian 1s là 3.10¹³. Giá trị của cường độ sáng I là:

Dung dịch Fluorêxêin hấp thụ ánh sáng có bước sóng 0,49µm và phát ra ánh sáng có bước sóng 0,52µm, người ta gọi hiệu suất của sự phát quang là tỉ số giữa năng lượng ánh sáng phát quang và năng lượng ánh sáng hấp thụ. Biết hiệu suất của sự phát quang của dung dịch Fluorêxêin là 75%. Số phần trăm của phôtôn bị hấp thụ đã dẫn đến sự phát quang của dung dịch là:

Nguồn sáng có công suất P, phát ra bức xạ có bước sóng λ = 0,597μm tỏa theo mọi hướng. Ở khoảng cách xa nhất là R = 274km người ta còn có thể trông thấy được nguồn sáng này, biết rằng mắt còn thấy nguồn sáng khi có ít nhất n = 80 photon lọt vào mắt trong 1 giây. Biết con ngươi có đường kính d = 4mm. Bỏ qua sự hấp thụ photon của môi trường. Tìm công suất của nguồn sáng.

Một ống Rơn-ghen hoạt động dưới điện áp U = 50000V. Khi đó cường độ dòng điện qua ống Rơn-ghen là I = 5mA. Giả thiết 1% năng lượng của chum electron được chuyển hóa thành năng lượng của tia X và năng lượng trung bình của các tia X sinh ra bằng 75% năng lượng của tia có bước sóng ngắn nhất. Biết electron phát ra khỏi catot với vận tôc bằng 0. Catot được làm nguội bằng dòng nước có nhiệt độ ban đầu t₁ = 10^oC. Hãy tìm số photon X sinh ra trong 1s và lưu lượng nước (lít/s) phải dùng để giữ cho nhiệt độ catot không thay đổi. Biết khi ra khỏi ống Rơn-ghen thì nhiệt độ của nước là t₂ = 25^oC. Nhiệt dung riêng của nước là $c= 4200 \frac{J}{kg.K}$ . Khối lượng riêng của nước là 1000kg/m³.

Cho một chùm electron bắn phá nguyên tử hiđrô ở trạng thái cơ bản để kích thích chúng. Muốn cho quang phổ hiđrô chỉ xuất hiện một vạch thì năng lượng của electron phải nằm trong khoảng nào?, biết rằng năng lượng của các trạng thái dừng của nguyên tử hiđrô là $E_n=-\frac{13,6}{n^2}eV với n= 1,2, ......$

Chiếu bức xạ có bước sóng $\lambda$ vào catot của tế bào quang điện.dòng quang điện bị triệt tiêu khi $U_{AK }\le -4,1V$.  Khi U_AK = 5V thì vận tốc cực đại của electron khi đập vào anot là:

Electron trong nguyên tử hydro chuyển từ quỹ đạo dừng có mức năng lượng lớn về quỹ đạo dừng có mức năng lượng nhỏ hơn thì vận tốc electron tăng lên 4 lần. Electron đã chuyển từ quỹ đạo

Mức năng lượng của các trạng thái dừng trong nguyên tử hiđrô E_n = -13,6/n² (eV); với n = 1, 2, 3... Một electron có động năng bằng 12,6 eV đến va chạm với nguyên tử hiđrô đứng yên, ở trạng thái cơ bản. Sau va chạm nguyên tử hiđrô vẫn đứng yên nhưng chuyển động lên mức kích thích đầu tiên. Động năng của electron sau va chạm là:

Catốt của một tế bào quang điện có công thoát là 2,26eV. Bề mặt catốt được chiếu bởi bức xạ có bước sóng 0,4mm. Bề mặt catốt nhận được một công suất chiếu sáng là 3mW. Tính số phôtôn mà bề mặt catốt nhận được trong 30s.

Các mức năng lượng của nguyên tử hiđrô ở trạng thái dừng được cho bằng công thức:$E_n=-\frac{13,6}{n^2}eV$ với n là số nguyên; n = 1 ứng với mức cơ bản K; n = 2, 3, 4, …ứng với các mức kích thích L, M, N,…Tính ra mét bước sóng của vạch đỏ H_a trong dãy Banme.

Người ta dùng một loại laze có công suất P = 12 W để làm dao mổ. Tia laze chiếu vào chỗ mổ sẽ làm nước ở phần mô chỗ đó bốc hơi và mô bị cắt. Nhiệt dung riêng của nước là 4186 J/kg.độ. Nhiệt hóa hơi của nước là L = 2260 kJ/kg, nhiệt độ cơ thể là 37^oC, khối lượng riêng của nước 1000 kg/m³. Thể tích nước mà tia laze làm bốc hơi trong 1s là:

Người ta làm thí nghiệm khảo sát sự phụ thuộc động năng ban đầu cực đại của electron quang điện bay ra từ bề mặt catot vào tần số của ánh sáng kích thích. Sai số tuyệt đối của phép đo động năng ban đầu cực đại và tần số lần lượt là 0,6.10^-19J và 0,05.10¹⁵Hz. Kết quả đo thu được các điểm thực nghiệm như trên hình vẽ. Theo kết quả của thí nghiệm này thì hằng số Plăng có giá trị xấp xỉ bằng:

Theo Bo, trong nguyên tử hidro electron chuyển động tròn quanh hạt nhân trên các quỹ đạo dừng dưới tác dụng của lực hút tĩnh điện. Chuyển động có hướng các điện tích qua một tiết diện là một dòng điện vì thế chuyển động của electron quanh hạt nhân là các dòng điện – gọi là dòng điện nguyên tử. Khi electron chuyển động trên quỹ đạo L thì dòng điện nguyên tử có cường độ I₁, khi electron chuyển động trên quỹ đạo N thì dòng điện nguyên tử có cường độ là I₂. Tỉ số I₂/I₁ là:

Theo mẫu nguyên tử Bo thì trong nguyên tử hiđrô, bán kính quỹ đạo dừng của electron trên các quỹ đạo là r_n = n²r_o, với r_o=0,53.10^-10m; n=1,2,3, ... là các số nguyên dương tương ứng với các mức năng lượng của các trạng thái dừng của nguyên tử. Gọi v là tốc độ của electron trên quỹ đạo L. Khi nhảy lên quỹ đạo O, electron có tốc độ bằng

Khi chiếu bức xạ có bước sóng λ = 0,180 μm vào catot của một tế bào quang điện thì hiện tượng quang điện xảy ra. Để triệt tiêu hoàn toàn dòng quang điện thì hiện điện thế hãm có độ lớn 2,124 V. Tính giới hạn quang điện λ₀ của kim loại dùng làm katot. Nếu đặt giữa anod và catot của tế bào quang điện hiệu điện thế U_AK = 8V thì động năng cực đại của electron quang điện khi nó tới anod bằng bao nhiêu? Cho c = 3.10⁸ m/s; h = 6,625.10^-34 J.s; điện tích của e: |e| =1,6 x 10^-19 C.

Biết công thoát êlectron của các kim loại: canxi, kali, bạc và đồng lần lượt là: 2,89 eV; 2,26eV; 4,78 eV và 4,14 eV. Chiếu ánh sáng có bước sóng $0,33 \mu m$ vào bề mặt các kim loại trên. Hiện tượng quang điện không xảy ra với các kim loại nào sau đây?

Chiếu đồng thời hai bức xạ có bước sóng 0,452 µm và 0,243 µm vào catôt của một tế bào quang điện. Kim loại làm catôt có giới hạn quang điện là 0,5 µm. Lấy h = 6,625. 10^-34 J.s, c = 3.10⁸ m/s và m_e = 9,1.10^-31 kg. Vận tốc ban đầu cực đại của các êlectron quang điện bằng:

Khi chiếu một bức xạ vào bề mặt catốt của một tế bào quang điện. Dùng màn chắn tách ra một chùm hẹp các electron quang điện có vận tốc cực đại và hướng nó vào một từ trường đều cảm ứng từ 10^-4T vuông góc với phơng vận tốc ban đầu của electron. Tính chu kì của electron trong từ trường.

Hiệu điện thế hãm của một tế bào quang điện là 1,5 V. Đặt vào hai đầu anot (A) và catot (K) của tế bào quang điện trên một điện áp xoay chiều: u_AK = 3 cos (100πt + π/3) (V).  Khoảng thời gian dòng điện chạy trong tế bào này trong 2 phút đầu tiên là: