Toptailieu.vn xin giới thiệu sơ lược Lý thuyết Hiện tượng quang điện trong Vật Lí 12 chọn lọc, hay nhất giúp học sinh lớp 12 ôn luyện để nắm chắc kiến thức cơ bản và đạt kết quả cao trong các bài thi môn Vật Lí.

Mời các bạn đón xem:

Hiện tượng quang điện trong (Lý thuyết + 30 bài tập có lời giải)

I.Lý thuyết Hiện tượng quang điện trong

1. Chất quang dẫn và hiện tượng quang điện trong:

    - Chất quang dẫn: là chất dẫn điện kém khi không bị chiếu sáng và chất dẫn điện tốt khi bị chiếu sáng thích hợp

    - Hiện tượng quang điện trong: là hiện tượng tạo thành các electron dẫn và lỗ trống trong bán dẫn, do tác dụng của ánh sáng có bước sóng thích hợp.

    - Hiện tượng quang dẫn: là hiện tượng giảm điện trở suất hay tăng độ dẫn điện khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào.

2. Ứng dụng:

    Hiện tượng quang điện trong được ứng dụng trong quang điện trở và pin quang điện.

    - Quang điện trở: là một điện trở làm bằng chất quang dẫn. có điện trở biến thiên từ vài mêgaôm khi không được chiếu sáng đến vài chục ôm khi được chiếu ánh sáng thích hợp.

    - Pin quang điện (Pin Mặt Trời):

       +) Khái niệm: là một nguồn điện chạy bằng năng lượng ánh sáng. Nó biến đổi quang năng thành điện năng.

       +) Hiệu suât: khá thấp chỉ khoảng trên dưới 10%.

       +) Cấu tạo: gồm một lớp bán dẫn loại n, bên trên có phủ một lớp mỏng bán dẫn loại p để hình thành một lớp tiếp xúc p-n. Trên cùng là một lớp kim loại mỏng trong suốt, dưới cùng là một đế kim loại

II. Bài tập Hiện tượng quang điện trong

Bài 1: Chiếu bức xạ điện từ có bước sóng 0,25 μm vào catôt của một tế bào quang điện có giới hạn quang điện là 0,5 μm. Động năng ban đầu cực đại của êlectron quang điện là

A. 3,975.10^-20 J.    

B. 3,975.10^-17 J.

C. 3,975.10^-19 J.    

D. 3,975.10^-18 J.

Lời giải:

Ta có:

Đáp án C

Bài 2: Giới hạn quang điện của một kim loại là 0,30 μm. Công thoát của êlectron khỏi kim loại này là

A. 6,625.10^-20 J.    

B. 6,625.10^-17 J.

C. 6,625.10^-19 J.    

D. 6,625.10^-18 J.

Lời giải:

Ta có:

Đáp án C

Bài 3: Công thoát êlectron của một kim loại bằng 3,43.10^-19 J. Giới hạn quang điện của kim loại này là

A. 0,58 μm.    

B. 0,43 μm.

C. 0,30 μm.    

D. 0,50 μm.

Lời giải:

Ta có:

Đáp án A

Bài 4: Công thoát electron của một kim loại là 7,64.10^-19J. Chiếu lần lượt vào bề mặt tấm kim loại này các bức xạ có bước sóng λ₁ = 0,18 μm, λ₂ = 0,21 μm và λ₃ = 0,35 μm. Bức xạ nào gây được hiện tượng quang điện đối với kim loại đó?

    A. Hai bức xạ (λ₁ và λ₂).

    B. Không có bức xạ nào.

    C. Cả ba bức xạ (λ₁, λ₂ và λ₃).

    D. Chỉ có bức xạ λ₁.

Lời giải:

Ta có:

Đáp án A

Bài 5: Gọi năng lượng của phôtôn ánh sáng đỏ, ánh sáng lục và ánh sáng tím lần lượt là ε_Đ, ε_L và ε_T thì

A. ε_T > ε_L > ε_Đ.    

B. ε_T > ε_Đ > ε_L.

C. ε_Đ > ε_L > ε_T.    

D. ε_L > ε_T > ε_Đ.

Lời giải:

Ta có: ε = hf; f_T > f_L > f_Đ → ε_T > ε_L > ε_Đ. Đáp án A

Bài 6: Theo thuyết lượng tử ánh sáng, phát biểu nào dưới đây là sai?

    A. Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn.

    B. Năng lượng của các phôtôn ánh sáng là như nhau, không phụ thuộc tần số của ánh sáng.

    C. Trong chân không, các phôtôn bay dọc theo tia sáng với tốc độ c = 3.10⁸ m/s.

    D. Phân tử, nguyên tử phát xạ hay hấp thụ ánh sáng, cũng có nghĩa là chúng phát xạ hay hấp thụ phôtôn.

Lời giải:

Năng lượng của các phôtôn ánh sáng phụ thuộc vào tần số của ánh sáng. Đáp án B

Bài 7: Theo thuyết lượng tử ánh sáng, phôtôn ứng với mỗi ánh sáng đơn sắc có năng lượng càng lớn nếu ánh sáng đơn sắc đó có

    A. tần số càng lớn.

    B. tốc độ truyền càng lớn.

    C. bước sóng càng lớn.

    D. chu kì càng lớn.

Lời giải:

ε = hf → f càng lớn thì ε càng lớn. Đáp án A

Bài 8: Theo thuyết lượng tử ánh sáng, phát biểu nào dưới đây là sai?

    A. Khi ánh sáng truyền đi, lượng tử ánh sáng không bị thay đổi và không phụ thuộc vào khoảng cách tới nguồn sáng.

    B. Năng lượng của lượng tử của ánh sáng màu đỏ lớn hơn năng lượng của lượng tử của ánh sáng tím.

    C. Nguyên tử hay phân tử vật chất không hấp thụ hay bức xạ ánh sáng một cách liên tục mà thành từng phần riêng biệt, đứt quãng.

    D. Mỗi chùm ánh sáng dù rất yếu cũng chứa một số lượng rất nhiều các lượng tử ánh sáng.

Lời giải:

Ta có: ε = hf; f_Đ < f_T → ε_Đ < ε_T. Đáp án B

Bài 9: Hiện tượng quang điện ngoài là hiện tượng electron bị bứt ra khỏi tấm kim loại khi

    A. chiếu vào tấm kim loại này một chùm hạt nhân hêli.

    B. chiếu vào tấm kim loại này một bức xạ điện từ có bước sóng thích hợp.

    C. cho dòng điện chạy qua tấm kim loại này.

    D. tấm kim loại này bị nung nóng bởi một nguồn nhiệt.

Lời giải:

Hiện tượng quang điện ngoài là hiện tượng: chiếu ánh sáng (chùm bức xạ điện từ) thích hợp vào bề mặt tấm kim loại thì làm các electron bứt ra khỏi bề mặt tấm kim loại đó. Đáp án B

Bài 10: Khi nói về phôtôn phát biểu nào dưới đây là đúng ?

    A. Năng lượng của phôtôn càng lớn khi bước sóng ứng với phôtôn càng lớn.

    B. Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các phôtôn đều mang năng lượng như nhau.

    C. Năng lượng của phôtôn ánh sáng tím nhỏ hơn năng lượng phôtôn của ánh sáng đỏ.

    D. Phôtôn có thể tồn tại trong trạng thái đứng yên.

Lời giải:

Ta có: ε = hf. Đáp án B

Bài 11: Ánh sáng nhìn thấy có thể gây ra hiện tượng quang điện ngoài với

A. kim loại bạc.    

B. kim loại kẽm.

C. kim loại xesi.    

D. kim loại đồng.

Lời giải:

Chùm tia tử ngoại có thể gây hiện tượng quang điện ngoài cho các kim loại thông thường như bạc, nhôm, đồng, kẽm, còn ánh sáng nhìn thấy thì có thể gây hiện tượng quang điện ngoài cho các kim loại kiềm như natri, canxi, kali, xêsi. Đáp án C

Bài 12: Chiếu bức xạ có tần số f vào một kim loại có công thoát A gây ra hiện tượng quang điện. Giả sử một êlectron hấp thụ phôtôn sử dụng một phần năng lượng làm công thoát, phần còn lại biến thành động năng K của nó. Nếu tần số của bức xạ chiếu tới là 2f thì động năng của êlectron quang điện đó là

A. K – A.    

B. K + A.    

C. 2K – A.    

D. 2K + A.

Lời giải:

ε = hf = A + K; ε’ = 2hf = 2A + 2K = A + 2K + A = A + K’ → K’ = 2K + A. Đáp án D

Bài 13: Gọi ε_D, ε_L và ε_V là năng lượng của phôtôn của ánh sáng đỏ, ánh sáng lục và ánh sáng vàng. Sắp xếp nào sau đây đúng ?

A. ε_V > ε_L > ε_D.    

B. ε_L > ε_V > ε_D.

C. ε_L > ε_D > ε_V.    

D. ε_D > ε_V > ε_L.

Lời giải:

Ta có: ε = hf ; trong vùng ánh sáng nhìn thấy, tần số tăng dần theo thứ tự: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím. Đáp án B

Bài 14: Khi nói về phôtôn phát biểu nào dưới đây đúng ?

    A. Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số xác định, các phôtôn đều mang năng lượng như nhau.

    B. Phôtôn có thể tồn tại trong trạng thái đứng yên.

    C. Năng lượng của phôtôn càng lớn khi bước sóng ánh sáng ứng với phôtôn đó càng lớn.

    D. Năng lượng của phôtôn ánh sáng tím nhỏ hơn năng lượng của phôtôn ánh sáng đỏ.

Lời giải:

Ta có:; không có phôtôn đứng yên; f_tím > f_đỏ. Đáp án A

Bài 15: Theo quan điệm của thuyết lượng tử ánh sáng, phát biểu nào sau đây là sai?

    A. Các phôtôn của cùng một ánh sáng đơn sắc đều mang năng lượng như nhau.

    B. Khi ánh sáng truyền đi xa, năng lượng của phôtôn giảm dần.

    C. Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động.

    D. Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn.

Lời giải:

Ánh sáng là một chùm hạt. Mỗi hạt là một phôtôn. Mỗi phôtôn bay dọc theo tia sáng với vận tốc trong chân không là c = 3.10⁸ m/s mang một năng lượng nhất định không phụ thuộc vào khoảng cách nguồn sáng, phôtôn chỉ tồn tại ở trạng thái chuyển động, không có phôtôn đứng yên. Đáp án B.

Bài 16: Thuyết lượng tử ánh sáng không được dùng để giải thích

    A. hiện tượng quang điện.

    B. hiện tượng quang – phát quang.

    C. hiện tượng giao thoa ánh sáng.

    D. nguyên tắc hoạt động của pin quang điện.

Lời giải:

Dùng thuyết lượng tử không thể giải thích được hện tượng giao thoa ánh sáng. Đáp án C

Bài 17: Phôtôn của một bức xạ có năng lượng 6,625.10^-19 J. Bức xạ này thuộc miền

A. sóng vô tuyến.  

B. hồng ngoại.

C. tử ngoại.    

D. ánh sáng nhìn thấy.

Lời giải:

Ta có:

Đáp án A

Bài 18: Trong chân không, bức xạ đơn sắc màu vàng có bước sóng 0,589μm. Năng lượng của phôtôn ứng với bức xạ này là

A. 0,21 eV.  

B. 2,11 eV.

C. 4,22 eV.    

D. 0,42 eV.

Lời giải:

Ta có:

Bài 19: Công thoát electron khỏi đồng là 6,625.10^-19J. Biết hằng số Plăng là 6,625.10^-34 Js, tốc độ ánh sáng trong chân không là 3.10⁸ m/s. Giới hạn quang điện của đồng là

A. 0,90 μm.  

B. 0,60 μm.

C. 0,40 μm.    

D. 0,30 μm.

Lời giải:

Ta có:

Đáp án D

Bài 20: Trong chân không, ánh sáng tím có bước sóng 0,4 μm. Mỗi phôtôn của ánh sáng này mang năng lượng xấp xỉ bằng

A. 4,97.10^-31 J.  

B. 4,97.10^-19 J.

C. 2,49.10^-19 J.    

D. 2,49.10^-31 J.

Lời giải:

Ta có:

Đáp án B

Bài 21: Phát biểu nào sau đây sai khi nói về phôtôn ánh sáng?

A. Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động.

B. Mỗi phôtôn có một năng lượng xác định.

C. Năng lượng của phôtôn của ánh sáng tím lớn hơn năng lượng phôtôn của ánh sáng đỏ.

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

Lời giải:

Các ánh sáng đơn sắc khác nhau có tần số khác nhau nên năng lượng của các phôtôn của các ánh sáng đơn sắc khác nhau sẽ khác nhau. Đáp án D

Bài 22: Đáp án phát biểu đúng, khi nói về thuyết lượng tử ánh sáng

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

B. Phôtôn có thể chuyển động hay đứng yên tùy thuộc vào nguồn sáng chuyển động hay đứng yên.

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

D. Ánh sáng được tạo bởi các hạt gọi là phôtôn.

Lời giải:

Ánh sáng được tạo bởi các hạt gọi là phôtôn. Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động. Không có phôtôn đứng yên. Năng lượng của phôtôn ε = hf. Đáp án D

Bài 23: Dùng thuyết lượng tử ánh sáng không giải thích được

A. hiện tượng quang – phát quang.

B. hiện tượng giao thoa ánh sáng.

C. nguyên tắc hoạt động của pin quang điện.

D. hiện tượng quang điện ngoài.

Lời giải:

Dùng thuyết lượng tử ánh sáng giải thích được hiện tượng quang điện, không giải thích được hiện tượng giao thoa ánh sáng. Đáp án B

Bài 24: Kim loại dùng làm catôt của một tế bào quang điện có công thoát electron A = 2,2eV. Chiếu vào catôt một bức xạ có bước sóng λ. Muốn triệt tiêu dòng quang điện, người ta phải đặt vào anôt và catôt một hiệu điện thế hãm Uh = 0,4V. Giới hạn quang điện của kim loại là:

A. λ₀ = 656μm.    

B. λ₀ = 565μm.

C. λ₀ = 356μm.    

D. Một giá trị khác.

Lời giải:

Đáp án B

Giới hạn quang điện λ₀ của kim loại:

Bài 25: Kim loại dùng làm catôt của một tế bào quang điện có công thoát electron A = 2,2eV. Chiếu vào catôt một bức xạ có bước sóng λ. Muốn triệt tiêu dòng quang điện, người ta phải đặt vào anôt và catôt một hiệu điện thế hãm Uh = 0,4V.

Vận tốc ban đầu cực đại của các êlectron quang điện là:

A. v_{0 max} ≈ 7,75.10⁵m/s.    

B. v_{0 max} ≈ 3,75.10⁶m/s.

C. v_{0 max} ≈ 3,75.10⁵m/s.    

D. Một giá trị khác.

Lời giải:

Đáp án C

Vận tốc ban đầu cực đại V_max khi dòng quang điện triệt tiêu là

Bài 26: Kim loại dùng làm catôt của một tế bào quang điện có công thoát electron A = 2,2eV. Chiếu vào catôt một bức xạ có bước sóng λ. Muốn triệt tiêu dòng quang điện, người ta phải đặt vào anôt và catôt một hiệu điện thế hãm Uh = 0,4V.

Bước sóng của bức xạ là:

A. λ = 0,678μm.    

B. λ = 0,478μm.

C. λ = 0,278μm.    

D. Một giá trị khác.

Lời giải:

Đáp án B

Theo công thức Anh-xtanh:

Bài 27: Động năng ban đầu cực đại của quang êlectron khi bứt ra khỏi catôt của tế bào quang điện có giá trị 1,72eV. Biết tốc độ cực đại của quang electron khi tới anôt là 4,66.10⁶m/s. Hiệu điện thế giữa anôt và catôt của tế bào quang điện là

A. 60V.    

B. -45V.    

C. -60V.   

 D. 45V.

Lời giải:

Đáp án A

Theo định lí động năng ta có:

Bài 28: Bước sóng ngắn nhất của tia Rơn-ghen mà một ống tia X có thể phát ra là 1A∘. Hiệu điện thế giữa anôt và catôt của ống tia X là

A. 12,42kV.    

B. 124,10kV.

C. 10,00kV.    

D. 1,24kV.

Lời giải:

Đáp án A

Ta có:

Bài 29: Giới hạn quang điện của rubi là λ₀ = 0,81μm. Chiếu đồng thời hai ánh sáng có bước sóng λ₁ = 0,4μm và λ₂ = 0,5 μm vào tế bào quang điện có catôt làm bằng rubi. Hiệu điện thế hãm để triệt tiêu hoàn toàn dòng quang điện là

A. 1,57V.    

B. 0,62V.    

C. 0,95V.    

D. 1,26V.

Lời giải:

Đáp án A

λ₁ < λ₂. Uh triệt tiêu dòng quang điện có:

Bài 30: Giới hạn quang điện của một kim loại là 5200A∘. Các êlectron quang điện sẽ bị bật ra nếu kim loại đó được chiếu sáng bằng ánh sáng đơn sắc phát ra từ

A. đèn hồng ngoại 20W.

B. đèn hồng ngoại 100W.

C. đèn hồng ngoại 50W.

D. đèn tử ngoại 50W.

Lời giải:

Đáp án D.