Bài toán về hiệu suất lượng tử

VnHocTap.com giới thiệu đến các em học sinh lớp 12 bài viết Bài toán về hiệu suất lượng tử, nhằm giúp các em học tốt chương trình Vật lí 12.

Nội dung bài viết Bài toán về hiệu suất lượng tử:
Bài toán về hiệu suất lượng tử. Phương pháp. Số photon nguồn sáng phát ra trong 1 giây là: P N. Số photon tới catốt trong mỗi giây chính bằng số photon mà nguồn phát ra: P P N. Trong đó: P là công suất của chùm sáng chiếu vào catốt. ε là năng lượng của mỗi photon có bước sóng λ. Số electron quang điện bứt ra khỏi bề mặt kim loại trong mỗi giây là: bh I. Trong đó bh I là cường độ dòng quang điện bão hòa (A). Hiệu suất lượng tử xác định bởi: 0 0 .100 n H.
Ví dụ minh họa. Ví dụ 1: Một ngọn đèn phát ra ánh sáng đơn sắc có λ µ = 0,6 m sẽ phát ra bao nhiêu photon trong 10s nếu công suất đèn là P = 10W. A. 20 3,0189.10 B. 20 6.10 C. 16 3,0189.10 D. 16 6,04.10. Lời giải. Số photon phát ra trong 10s giây là 10.0,6.10 10 10 10 10. 3,0189.10 6,625.10.3.10. Đáp án A. Ví dụ 2: Chiếu một chùm bức xạ vào tế bào quang điện có catot làm bằng Na thì cường độ dòng quang điện bão hòa là 3µA. Số electron bị bứt ra khỏi catot trong hai phút là bao nhiêu? A. 15 3,25.10 B. 14 2,35.10 C. 15 2,25.10 D. 15 4, 45.10. Lời giải. Số electron bứt ra khỏi catot trong hai phút là: 3.10 120 120 120. 2,25.10 1,6.10. Đáp án C.
Ví dụ 3: Chiếu vào catốt một ánh sáng có bước sóng 0,546 mµ , thì dòng quang điện bão hoà có giá trị là 2mA. Công suất bức xạ là 1,515 W. Tính hiệu suất lượng tử. A.3% B. 0,3% C. 0,03% D. 30%. Lời giải. Số photon tới catot trong mỗi giây là 1,515.0,546.10 4,16.10 6,625.10 .3.10. Số electron quang điện bứt ra khỏi bề mặt kim loại trong mỗi giây là 2.10 1,25.10 1,6.10. Hiệu suất lượng tử là 1,25.10 0,3 4,16.10. Đáp án B. Ví dụ 4: Một tế bào quang điện có catôt làm bằng Asen có công thoát electron bằng 5,15 eV. Chiếu chùm sáng đơn sắc có bước sóng 0,20µm vào catôt của tế bào quang điện thì thấy cường độ dòng quang điện bão hòa là 4,5µA. Biết công suất chùm bức xạ là 3 mW. Xác định vận tốc cực đại của electron khi nó vừa bị bật ra khỏi catôt và hiệu suất lượng tử. A.0,093% B. 0,95% C. 100% D. 93%.
Lời giải. Động năng ban đầu cực đại của electron là: 0max 6. Số photon tới catot trong mỗi giây là 0,03.0,2.10 3.10. Số electron quang điện bứt ra khỏi bề mặt kim loại trong mỗi giây là 4,5.10 2,8.10 1,6.10. Hiệu suất lượng tử là 0 0,093. Đáp án A. Ví dụ 5: Nguồn sáng thứ nhất có công suất P1 phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng 1 λ = 450nm. Nguồn sáng thứ hai có công suất P2 phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng 2 λ µ = 0,60 m. Trong cùng một khoảng thời gian, tỉ số giữa số photon mà nguồn thứ nhất phát ra so với số photon mà nguồn thứ hai phát ra là 3:1. Tỉ số P1 và P2 là: Đáp án A.