Các định luật quang điện

Các định luật quang điện

4.4/5

Tác giả: Thầy Tùng

Đăng ngày: 20 Aug 2022

Lưu về Facebook:
Hình minh họa Các định luật quang điện

Lý thuyết về Các định luật quang điện

1. Định luật quang điện thứ nhất (định luật về giới hạn quang điện):

Đối với mỗi kim loại ánh sáng kích thích phải có bước sóng $λ$ ngắn hơn hay bằng giới hạn quang điện $λ_0$ của kim loại đó, mới gây ra được hiện tượng quang điện: $λ ≤ λ_0$  ($λ_0$ phụ thuộc vào bản chất của kim loại).

Muốn cho electron bứt ra khỏi bề mặt kim loại phải cung cấp cho nó một công để thắng được liên kết. Công này gọi là công thoát A.

       $A=\dfrac{hc}{{{\lambda }_{0}}}$ là công thoát của kim loại dùng làm catốt

                 ${{\lambda }_{0}}$ là giới hạn quang điện của kim loại dùng làm catốt

                 ${{v}_{0Max}}$ là vận tốc ban đầu của electron quang điện khi thoát khỏi catốt

                 f, $\lambda $ là tần số, bước sóng của ánh sáng kích thích

2. Định luật quang điện thứ hai (định luật về cường độ dòng quang điện bảo hòa):

Đối với mỗi ánh sáng thích hợp (có $λ ≤ λ_0$), cường độ dòng quang điện bảo hòa tỉ lệ thuận với cường độ chùm ánh sáng kích thích.

Chú ý: Cường độ dòng quang điện sẽ đạt đến giá trị bão hòa khi electron không có vận tốc ban đầu cũng đến được Katot.

3. Định luật quang điện thứ ba (định luật về động năng cực đại của quang electron):

   Động năng ban đầu cực đại của quang electron không phụ thuộc vào cường độ của chùm sáng kích thích, mà chỉ phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng kích thích và bản chất kim loại.

Bài tập tự luyện có đáp án

Câu 1: Chiếu ánh sáng vàng vào mặt một tấm vật liệu thì thấy có electron bị bật ra. Tấm vật liệu đó chắc chắn phải là:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Ánh sáng vàng có bước sóng là 0,57 (μm) - 0,6 (μm). Để e quang điện bật ra thì kim loại dùng làm Katot phải có bước sóng lớn hơn bước sóng của ánh sáng vàng tức là λ > 0,6 (μm). Ta thấy kim loại xesi thỏa mãn điều kiện này.

Câu 2: Hiện tượng quang điện là quá trình dựa trên:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Quá trình xảy ra hiện tượng quang điện khi chùm photon chiếu tới bề mặt của kim loại tương tác với các electron và làm cho các electrong bật ra.

Câu 3: Một tấm kẽm tích điện âm nếu chiếu vào một chùm tia hồng ngoại sẽ có hiện tượng gì xảy ra?

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Do tia hồng ngoại có bước sóng nhỏ hơn giới hạn quang điện của tấm kẽm nên không xảy ra hiện tượng quang điện, với kẽm thì giới hạn quang điện là $λ_0 = 0,35 μm$; với tia hồng ngoại thì $λ_0 =0,75 μm$.

Câu 4: Chọn phương án đúng

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Khi một photon kích thích được một electron quang điện thì nó sẽ truyền toàn bộ năng lượng cho electron đó.

Câu 5: Chọn phương án đúng. Động năng ban đầu cực đại của electron quang điện khi bật ra khỏi kim loại khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Động năng ban đầu của các electron quang điện phụ thuộc vào bước sóng của chùm ánh sáng kích thích và bản chất của kim loại dùng làm catot mà không phụ thuộc vào cường độ của chùm ánh sáng chiếu tới.

Câu 6: Chiếu ánh sáng đơn sắc vào tế bào quang điện mà catốt làm bằng xêdi có giới hạn quang điện $λ_0 = 0,65μm$. Hiện tượng quang điện không xảy ra với bức xạ nào:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Để hiện tượng quang điện không xảy ra thì ánh sáng kích thích phải lớn hơn giá trị $λ_0 = 0,65μm$. Vậy chùm sáng đó là tia đỏ λ = 0,76μm

Câu 7: Chiếu chùm ánh sáng đơn sắc có bước sóng thích hợp vào một tấm kim loại làm catốt và có hiện tượng quang điện xảy ra. Chọn phương án đúng khi nói về cường độ chùm quang điện bão hoà:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Cường độ dòng quang điện bão hòa tỉ lệ thuận với cường độ chùm ánh sáng kích thích.

Câu 8: Chiếu chùm ánh sáng đơn sắc có bước sóng thích hợp vào một tấm kim loại làm catốt, có hiện tượng quang điện xảy ra. Chọn phương án đúng khi nói về cường độ dòng quang điện bão hoà.

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Cường độ dòng quang điện tỉ lệ thuận với cường độ của chùm ánh sáng kích thích.

Câu 9: Chiếu một chùm tia hồng ngoại vào tấm kẽm tích điện âm, hiện tượng xảy ra như sau:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Do bước sóng của bức xạ hồng ngoại lớn hơn giới hạn quang điện của kẽm nên khi chiếu một chùm tia hồng ngoại vào tấm kẽm electron trên bề mặt sẽ không bị bật ra. Vì vậy điện tích trên tấm kẽm vẫn không thay đổi

Câu 10: Hiện tượng quang điện ngoài là hiện tượng electron bị bứt ra khỏi kim loại khi

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Hiện tượng quang điện ngoài là hiện tượng electron bị bứt ra khỏi kim loại khi chiếu vào tấm kim loại này một bức xạ điện từ có bước sóng thích hợp

Câu 11: Để làm tế bào quang điện có thể hoạt động với ánh sáng nhìn thấy. Bạn sẽ chọn chất nào trong các chất sau:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Gọi A là công thoát của kim loại dùng làm tế bào quang điện. Để tế bào quang điện có thể hoạt động với ánh sáng nhìn thấy.
\(\dfrac{{hc}}{{\lambda _d }} \ge A\).
Lần lượt thay các giá trị 4,5eV (Tungsten ), Liti (2,3eV). Liti (2,3eV).
Ta thấy có thể chọn Liti (2,3eV) làm tế bào quang điện hoạt động được với ánh sáng nhìn thấy.

Câu 12: Chọn phát biểu đúng. Giới hạn quang điện của mỗi kim loại dùng làm catốt tuỳ thuộc …

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Giới hạn này tùy thuộc vào bản chất kim loại dùng làm Katot.

Câu 13: Chiếu ánh sáng có bước sóng 0,5μm vào bốn tế bào quang điện có catốt lần lượt bằng canxi, natri, kali và xesi. Hiện tượng quang điện sẽ xảy ra ở:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Tên kim loại

λo

Canxi (Ca)

0,43 μm

Natri (Na)

0,50 μm

Kali (K)

0,55 μm

Xesi (Cs)

0,58 μm

 

 

 

 

 

 

 

Do giới hạn quang điện của Canxi nhỏ hơn giá trị 0,5μm nên khi chiếu bức xạ trên vào Canxi thì sẽ không có hiện tượng quang điện xảy ra. Trong khí đó ba kim loại natri và kali và xesi có giới hạn quang điện lớn hơn bước sóng của ánh sáng kích thích trên nên khi chiếu ánh sáng này vào ba kim loại đó sẽ có hiện tượng quang điện xảy ra.

Câu 14: Chọn câu sai. Trong hiện tượng quang điện trong và hiện tượng quang điện:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Trong hiện tượng quang điện trong và hiện tượng quang điện những phát biểu sau là đúng:
+ Đều có bước sóng giới hạn $λ_0$.
+ Bước sóng giới hạn của hiện tượng quang điện bên trong có thể thuộc vùng hồng ngoại.
+ Năng lượng cần thiết để giải phóng electron trong khối bán dẫn nhỏ hơn công thoát của electron khỏi kim loại.
Phát biểu: " Đều bứt được các electron bứt ra khỏi khối chất" là sai vì trong hiện tượng quang điện trong electron không bị bứt ra khỏi khối chất bán dẫn.

Câu 15: Lần lượt chiếu hai bức xạ có bước sóng $λ_1 = 0,75 μm$ và $λ_2 = 0,25 μm$ vào một tấm kẽm có giới hạn quang điện $λ_0 = 0,35 μm$. Bức xạ nào gây ra hiện tượng quang điện

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Để gây ra hiện tượng quang điện thì $λ ≤ λ_0$  nên Chỉ có bức xạ $λ_2$ thoả mãn

Câu 16: Giới hạn quang điện của mỗi kim loại là

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Giới hạn quang điện của mỗi kim loại là bước sóng dài nhất của bức xạ chiếu vào kim loại đó mà vẫn gây ra hiện tượng quang điện

có nhiều cách để bứt electron ra khỏi bề mặt kim loại ví dụ : nung nóng, nhiễm điện … cũng sẽ có công tối thiểu, nhưng để được gọi là hiện tượng quang điện thì phải có ánh sáng thích hợp chiếu vào.

Câu 17: Gọi bước sóng $λ_0$ là giới hạn quang điện của một kim loại, λ là bước sóng ánh sáng kích thích chiếu vào kim loại đó, để hiện tượng quang điện xảy ra thì

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Để hiện tượng quang điện xảy ra thì chỉ cần điều kiện $λ ≤ λ_0$

Câu 18: Khi chiếu ánh sáng đơn sắc màu lục vào catốt tế bào quang điện. Muốn chắc chắn có hiện tượng quang điện thì phải chiếu bức xạ nào dưới đây vào catốt đó.

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Để có hiện tượng quang điện xảy ra thì bước sóng của chùm ánh sáng kích thích phải nhỏ hơn bước sóng của ánh sáng màu lục. Vậy bước sóng thỏa mãn đó phải là của ánh sáng đơn sắc tím.

Câu 19: Động năng ban đầu cực đại của electron quang điện trong hiện tượng quang điện không phụ thuộc vào:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Động năng ban đầu cực đại của các electron quang điện phụ thuộc vào bước sóng của chùm ánh sáng kích thích và bản chất của kim loại dùng làm catot. Nên nó không phụ thuộc vào cường độ của chùm sáng kích thích.

Câu 20: Nếu chiếu một chùm tia hồng ngoại vào tấm kẽm tích điện âm, thì

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Hiện tượng quang điện ngoài có thể xảy ra khi ánh sáng kích thích là vùng nhìn thấy hoặc tử ngoại, không xảy ra khi chiếu ánh sáng hồng ngoại.

Với tấm kẽm có giới hạn quang điện là $ {{\lambda }_{0}}=0,35\left( \mu m \right) $ , khi chiếu ánh sáng hồng ngoại với bước sóng có dải từ lớn hơn $ 0,76\left( \mu m \right) $ đến milimet, rõ ràng hiện tượng quang điện không xảy ra, nên không có electron bứt ra khỏi tấm kẽm $ \Rightarrow $ điện tích âm của tấm kẽm là không đổi.

Câu 21: Chọn câu đúng. Công thức liên hệ giữa giới hạn quang điện λo, công thoát A, hằng số plăng h và vận tốc ánh sáng c là:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Công thức liên hệ
\(A = \dfrac{{hc}}{{\lambda _0 }} \Rightarrow A\lambda _0 = hc.\)

Câu 22: Catốt của tế bào quang điện có bước sóng giới hạn 0,3 μm. Bước sóng gây ra hiện tượng quang điện có giá trị là:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Để có hiệu ứng quang điện xảy ra thì bước sóng của chùm ánh sáng kích thích phải nhỏ hơn giới hạn quang điện. Vậy bước sóng của chùm ánh sáng kích thích thỏa mãn điều kiện là λ = 0,2 μm

Câu 23: Giới hạn quang điện của kim loại phụ thuộc vào:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Giới hạn quang điện của kim loại phụ thuộc vào bản chất của kim loại đó.

Câu 24: Công thoát electrôn của một kim loại là 2,36eV. Cho $ h=6,{{625.10}^{-34}}J.s;c={{3.10}^{8}}m/s;1\text{e}V=1,{{6.10}^{-19}}J. $ Giới hạn quang điện của kim loại trên là:  

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Giới hạn quang điện của kim loại là: $ {{\lambda }_{0}}=\dfrac{hc}{A}=0,53\mu m $

 

Câu 25: Phát biểu nào sau đây sai.

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Ánh sáng chỉ gây ra hiện tượng quang điện khi có bước sóng nhỏ hơn giới hạn quang điện dùng làm Catot.

Câu 26: Kết quả nào sau đây là đúng trong thí nghiệm về hiện tượng quang điện.

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Theo định luật quang điện thứ 2 ta có: Cường độ dòng quang điện bão hòa tỷ lệ thuận với cường độ chùm ánh sáng kích thích.

Câu 27: Chọn câu đúng. Người ta không thấy có electron bật ra khỏi mặt kim loại khi chiếu một chùm sáng đơn sắc vào nó. Đó là vì:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Khi chiếu một chùm sáng có bước sóng nhỏ hơn giới hạn quang điện của kim loại thì electron trên bề mặt kim loại sẽ bị bật ra khỏi bề mặt kim loại đó.
Và khi không thấy có electron bật ra khỏi mặt kim loại khi chiếu một chùm sáng đơn sắc vào nó.
Đó là vì: "Bước sóng của ánh sáng lớn so với giới hạn quang điện."

Câu 28: Chiếu một ánh sáng đơn sắc vào một tế bào quang điện mà catốt làm bằng xêdi. Hiện tượng quang điện sẽ không xảy ra nếu đó là ánh sáng có màu:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Giới hạn quang điện của Xêdi là 0,66 µm. Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra nếu ánh sáng rọi vào tấm Xêdi có bước sóng nhỏ hơn giới hạn quang điện trên. Do đó hiện tượng quang điện sẽ không xảy ra nếu ánh sáng có màu đỏ (0,67 µm - 0,76 µm).

Câu 29: Cường độ dòng quang điện sẽ đạt đến giá trị bão hòa khi:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Cường độ dòng quang điện sẽ đạt đến giá trị bão hòa khi electron không có vận tốc ban đầu cũng đến được catốt.

Câu 30: Chọn phương án đúng. Động năng ban đầu cực đại của êlectron quang điện phụ thuộc vào:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Động năng ban đầu của các electron quang điện phụ thuộc vào bước sóng của chùm ánh sáng kích thích và bản chất của kim loại dùng làm catot.

Câu 31: Điều nào sau đây đúng khi nói về cường độ dòng quang điện.

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Cường độ dòng quang điện bão hòa tỉ lệ thuận với cường độ của chùm sáng kích thích.

Câu 32: Chiếu ánh sáng đơn sắc tới bề mặt kim loại. Để xảy ra hiện tượng quang điện thì chùm sáng chiếu tới phải có:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Để có hiện tượng quang điện xảy ra thì bước sóng của chùm ánh sáng kích thích phải nhỏ hơn một giá trị xác định.

Câu 33: Nguyên nhân gây nên hiện tượng quang điện là:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Nguyên nhân gây nên hiện tượng quang điện là electron hấp thụ một photon có đủ năng lượng bật ra khỏi kim loại.

Câu 34: Trong trường hợp nào dưới đây có thể xảy ra hiện tượng quang điện? Ánh sáng Mặt Trời chiếu vào

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Hiện tượng ánh sáng làm bật các electron ra khỏi bề mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện ngoài. Ánh sáng mặt trời có dải phổ từ sóng vô tuyến, hồng ngoại đến tử ngoại nên có thể gây ra hiện tượng quang điện cho tấm kim loại không sơn.

Câu 35: Hiện tượng quang điện xảy ra khi dùng ánh sáng Mặt Trời chiếu vào:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Thiếc là kim loại. Hiện tượng quang điện xảy ra khi dùng ánh sáng Mặt Trời chiếu vào tấm lợp bằng thiếc vì trong ánh sáng mặt trời có bức xạ mà bước sóng của bức xạ đó nhỏ hơn giới hạn quang điện của thiếc.
Mái ngói, dung dịch fluôrexêin hay kẽm sunfua ko phải là kim loại bên không có hiện tượng quang điện xảy ra.