BÀI TẬP MÔN QUANG HỌC I.
Phân cự c của ánh sáng: 1. Một chùm tia sáng tự nhiên có cườ ng ng độ sáng là I 0. Sau khi truyền qua kính phân cực N ng ng độ sáng của chùm tia sáng này bị giảm nh ỏ 4 lần. Coi 1 và kính phân tích N 2, c ườ r ằng phần ánh sáng bị hấp thụ không đáng k ể. Hãy xác định góc α hợ p bở i tiết diện chính của của hai kính N 1 và N 2. 2. Mặt phẳng chính của hai kính phân cực N p v ớ i nhau một góc 1 và kính phân tích N 2 hợ o ng ng của ánh sáng bị hấp α = 60 . Cho biết khi truyền qua mỗi kính (N 1 hoặc N 2) năng lượ thụ và phản xạ mất 5%. Hãy xác định: a. Cườ ng ng độ sáng bị giảm bao nhiêu lần sau khi ánh sáng truyền qua kính phân cực N 1?
b. Cườ ng ng độ sáng bị giảm bao nhiêu lần sau khi ánh sáng truyền qua cả kính phân cực N 1 và kính phân tích N 2? 3. Mặt phẳng chính của hai kính phân cực N p v ớ i nhau một góc 1 và kính phân tích N 2 hợ α. Cho ánh sáng tự nhiên truyền qua cặp kính này, biết r ằng mỗi kính đều hấp thụ và phản xạ 8% ánh sáng truyền tớ i nó. Đồng thờ i,i, cườ ng ng độ ánh sáng phân cực ở sau kính phân tích N ng ng độ ánh sáng truyền tớ i kính phân cực N 2 chỉ bằng 9% cườ 1. Hãy xác định giá tr ị của góc α. 4. Cho biết khi ánh sáng truyền t ừ một ch ất có chiết xu ất n ra ngoài không khí thì sẽ xảy ra hiện t ượ ng ng phản x ạ toàn phần c ủa ánh sáng ứng v ớ i góc giớ i h ạn igh = 45o. Hãy xác i Brewster của chất này. định góc tớ 5. Một chùm tia sáng mặt tr phản chiếu trên mặt nướ c hồ và bị phân cực toàn phần. Cho ờ ời biết mặt nướ c hồ có chiết xuất 4/3. Hãy xác định góc nghiêng α của chùm tia sáng mặt tr hợ p vớ i phươ ng ng nằm ngang. ờ ời 6. Cho một chùm sáng tự nhiên chiếu vào mặt của một bản thuỷ tinh nhúng trong chất lỏng. Chiết suất của thuỷ tinh là n = 1,50. Cho biết chùm tia phản xạ trên bản mặt thuỷ tinh bị phân cực toàn phần khi các tia phản xạ hợ p vớ i tia tớ i một góc φ = 97o. Hãy xác định chiết xuất n’ của chất lỏng. 7. Một bản thạch anh đượ c cắt song song vớ i quang tr ục và có độ dày d = 1mm. Chiếu ánh sáng đơ n sắc có bướ c sóng λ = 0,600 µm vuông góc vớ i mặt bản. Hãy tính hiệu quang lộ và hiệu pha của tia thườ ng ng và bất thườ ng ng có chiết suất lần lượ t bằng no = 1,544 và ne = 1,535. 8. Một bản nửa sóng có độ dày nhỏ nhất bằng d min min = 1,732 µm. Cho biết chiết suất của bản đối vớ i tia thườ ng ng và tia bất thườ ng ng lần lượ t b ằng no = 1,658 và ne = 1,488. Hãy xác định bướ c sóng λ của ánh sáng truyền tớ i bản này. 9. Cho biết ánh sáng đơ n sắc có bướ c sóng λ = 0,545 µm thì chiết suất của bản phần tư sóng vớ i tia thườ ng ng và tia bất thườ ng ng truyền trong bản có giá tr t bằng no = ị lần lượ 1,658 và ne = 1,488. Hỏi bản phần tư sóng này có độ dày bằng bao nhiêu? 10. Một bản thạch anh đượ c cắt song song vớ i quang tr i độ dày không quá ục của nó vớ 0,50 mm. Hãy xác định độ dày lớ n nh n hất c ủa bản này để một chùm ánh sáng phân cực thẳng có bướ c sóng λ = 0,589 µm sau khi truyền qua bản thoả mãn điều kiện sau: a. Mặt phẳng phân cực bị quay đi một góc nào đó. b. Tr thành ánh sáng phân cực tròn. ở ở Cho biết hiệu số chiết suất của tia bất thườ ng ng vớ i tia thườ ng ng đối vớ i bản thạch anh là ne no = 0,0090. –
1
II.
Giao thoa ánh sáng: 1. Trong thiết bị giao thoa Young, khoảng cách giữa hai khe hẹp là a = 1,20 mm và khoảng cách từ màn ảnh đến mặt phẳng của hai khe hẹp là D = 1200 mm. Khi chiếu ánh sáng đơ n sắc có bướ c sóng λ i ta đo đượ c độ r ộng của 5 0 vào hai khe hẹp, ngườ khoảng vân trên màn ảnh bằng L = 3,18 mm. Hãy xác định: a. Bướ c sóng λ0 của ánh sáng đơ n sắc chiếu vào hai khe hẹp. b. Sai số của phép đo bướ c sóng λ0. Cho biết sai số của phép đo các đại lượ ng a, L, D là ∆a = ∆L = 0,01 mm; ∆D = 1 mm. 2. Trong thiết b ị giao thoa Young, ánh sáng đơ n s ắc chiếu vào hai khe hẹp có bướ c sóng λ0 = 0,500 µm. Khoảng cách giữa hai khe hẹp là a = 1,50 mm. Khoảng cách từ màn ảnh đến mặt phẳng của hai khe hẹp là D = 1,500 m. Toàn bộ thiết b ị giao thoa Young đặt trong không khí có chiết suất n0 = 1,00. Hãy xác định: a. Khoảng cách giữa hai vân sáng k ế tiếp trên màn ảnh. b. Vị trí của vân sáng thứ ba và vân tối thứ tư trên màn ảnh. Vân sáng giữa là vân bậc
3.
4.
5.
6.
0. c. Nếu đổ đầy nướ c có chiết suất n = 4/3 vào khoảng không gian giữa màn ảnh và mặt phẳng chứa hai khe hẹp, thì hệ vân giao thoa có gì thay đổi? Khoảng cách giữa hai vân sáng k ế tiếp lúc đó bằng bao nhiêu? Trong thiết bị giao thoa Young, khoảng cách giữa hai khe hẹp là a = 1,20 mm và khoảng cách từ màn ảnh đến mặt phẳng của hai khe hẹp là D = 100 cm. Ánh sáng n đơ sắc có bướ c sóng λ0 chiếu vào hai khe hẹp. Khi thiết bị giao thoa Young đặt trong không khí có chiết suất n0 = 1,00 thì khoảng cách giữa hai vân sáng k ế tiếp trên màn giữa làm gốc toạ độ O. Hãy xác định: ảnh là i = 0,500mm. Chọn vị trí vân sáng ở a. Bướ c sóng λ0 của ánh sáng đơ n sắc chiếu vào hai khe hẹp. b. Độ dịch chuyển ∆y của hệ vân giao thoa so vớ i góc toạ độ O trên màn ảnh nếu ngườ i ta đặt thêm bản thuỷ tinh phẳng có độ dày e = 7,20 µm ở sau một trong hai khe hẹp. Chiết suất của thuỷ tinh là n = 1,50. Trong thiết bị giao thoa Young, khoảng cách giữa hai khe hẹp là a = 1,20 mm và khoảng cách từ màn ảnh đến mặt phẳng của hai khe hẹp là D = 1,200 m. Toàn bộ thiết bị giao thoa Young đặt trong không khí có chiết suất n0 = 1,00. Ánh sáng đơ n sắc màu xanh chiếu vào hai khe hẹp có bướ c sóng λ1 = 560 nm. a. Nếu thay ánh sáng màu xanh bằng ánh sáng màu đỏ có bướ c sóng λ2 = 700 nm, thì i khoảng vân màu độ r ộng của mỗi khoảng vân màu đỏ tăng lên bao nhiêu lần so vớ xanh. b. Chiếu đồng thờ i cả hai ánh sáng đơ n sắc nói trên vào hai khe hẹp. Trong tr ng ườ hợ p này, vị trí trùng nhau của c ủa các cực đại sáng màu xanh và màu đỏ nằm cách cực đại sáng giữa (trung tâm) một khoảng nhỏ nhất bằng bao nhiêu ?. Trong thiết bị giao thoa Young, khoảng cách giữa hai khe hẹp bằng 100 lần b ướ c sóng đi qua hai khe. Hãy xác định: a. Khoảng góc theo đơ n vị radian giữa cực đại trung tâm và cực đại đầu tiên. (tính góc của cực đại trung tâm là gốc = 0o) b. Khoảng vân giữa hai cực đại nói trên trên màn ảnh đến mặt phẳng cách hai khe hẹp là D = 50,0 cm. Màng mỏng acetone (n1 = 1,25) bao lấy t ấm thuỷ tinh dày (n2 = 1,50). Ánh sáng tr ắng i vuông góc vớ i màng mỏng. Trong ánh sáng phản xạ, giao thoa triệt tiêu toàn đi tớ phần tại bướ c sóng λ1 = 600 nm và giao thoa tăng cườ ng tại λ2 = 700 nm. Hãy xác định của màng acetone. độ dày d 2
7. Chiếu một chùm ánh sáng tr ắng lên mặt của một màng xà phòng. Tìm độ dày nhỏ nhất của màng này để những tia phản xạ ứng vớ i góc tớ i i = 45o có màu vàng. Cho biết ánh sáng đơ n sắc màu vàng có bướ c sóng λ0 = 0,589µm và màng xà phòng có chiết suất n = 4/3. 8. Cho một chùm ánh sáng tr i b ản mỏng thuỷ tinh hai ặmt song ắng chiếu vuông góc vớ song có chiết suất n = 1,50 và độ dày d = 0,40 µm. Cho biết quang phổ của ánh sáng tr n sắc có bướ c sóng giớ i hạn từ 0,400 µm đến 0,760 µm. Hỏi ắng gồm mọi ánh sáng đơ những chùm sáng phản xạ đơ n sắc nào trong ánh sáng tr c tăng cườ ng? ắng sẽ đượ 9. Trên mặt của một bản thuỷ tinh phẳng chiết suất n = 1,50, ngườ i ta phủ một màng mỏng trong suốt chiết suất n’ = 1,40. Chiếu một chùm sáng đơ n sắc có bướ c sóng λ0 = 0,600 µm theo phươ ng gần vuông góc vớ i mặt b ản thuỷ tinh. Không khí có chiết suất n0 = 1,00. Hãy xác định độ dày nhỏ nhất c ủa màng mỏng để các cặp tia sáng phản xạ trên hai mặt của màng mỏng giao thoa vớ i nhau và cho cườ ng độ sáng cực tiểu. 10. Một chùm sáng đơ n sắc song song có bướ c sóng λ0 = 0,600 µm chiếu vuông góc vớ i mặt d ướ i của b ản mỏng nêm không khí. Tìm góc nghiêng của b ản mỏng này. Cho biết mặt trên của nêm bằng b = 10,0 mm. độ r ộng của 10 khoảng vân k ế tiếp ở 11. Cho một chùm sáng đơ n s ắc song song chiếu vuông góc vớ i m ặt ph ẳng c ủa b ản mỏng không khí nằm gi ữa b ản thuỷ tinh phẳng đặt ti ếp xúc vớ i mặt cong của m ột th ấu kính phẳng lồi. Bán kính mặt lồi của thấu kính bằng R = 8,60 m. Quan sát hệ vân tròn Newton qua chùm sáng phản xạ và đo đượ c bán kính vân tối thứ tư là r 4 = 4,50 mm. Hãy xác định b ướ c sóng λ0 của chùm sáng đơ n s ắc. Coi tâm của h ệ vân trong Newton là vân số 0. 12. Cho một chùm sáng đơ n s ắc song song chiếu vuông góc vớ i m ặt ph ẳng c ủa b ản m ỏng không khí nằm gi ữa bản thuỷ tinh phẳng đặt ti ếp xúc vớ i mặt cong của m ột th ấu kính phẳng lồi. Bán kính mặt lồi của thấu kính bằng R = 6,40 m. Quan sát hệ vân tròn Newton qua chùm sáng phản xạ, ngườ i ta đo đượ c hai vân tối k t bằng 4,00 ế tiếp lần lượ mm và 4,38 mm. Hãy xác định bướ c sóng λ0 của chùm sáng đơ n sắc và số thứ tự của các vân tối nói trên.
III.
3
Nhiễu xạ
1. Tính bán kính của 5 đớ i Fresnel đầu tiên, biết r i có bướ c sóng λ0 = ằng ánh sáng truyền tớ 0,500 µm và điểm quan sát nằm cách mặt sóng sáng một khoảng b = 100 cm. Xét hai tr ng ườ hợ p: a. Sóng sáng truyền tớ i là sóng cầu có bán kính R = 5,00m. b. Sóng sáng truyền tớ i là sóng phẳng. 2. Một nguồn sáng điểm S nằm trên tr ục c ủa m ột l ỗ tròn, cách lỗ tròn 2,00 m. Ánh sáng phát từ nguồn S có bướ c sóng λ0 = 0,500 µm chiếu vào lỗ tròn. Sau lỗ tròn 2,00 m có đặt một màn quan sát vuông góc vớ i tr của lỗ tròn để tâm ảnh nhiễu ục của lỗ tròn. Hãy xác định bán kính r xạ trên màn quan sát là tối nhất. 3. Một nguồn sáng điểm S đặt cách màn quan sát một khoảng x = 200 cm. Ánh sáng phát từ nguồn S có bướ c sóng λ0 = 0,500 µm. Ở chính giữa khoảng cách x, ngườ i ta đặt một màn chắn sáng trên đó có một lỗ tròn đườ ng kính D = 2,00 mm. Nguồn sáng S nằm trênụtr c của lỗ tròn và màn quan sát đặt vuông góc vớ i tr ng hợ p này tâm ảnh nhiễu xạ ục của lỗ tròn. Trong tr ườ trên màn quan sát là sáng hay tối? 4. Một nguồn sáng điểm S nằm trên tr c. Khoảng ục của một lỗ tròn có bán kính r thay đổi đượ cách từ nguồn sáng S đến lỗ tròn là R = 100 cm. Phía sau lỗ tròn có đặt một màn quan sát vuông góc vớ i tr c ục của lỗ tròn và cách lỗ tròn một khoảng b = 125 cm. Hãy xác định bướ sóng λ0 của ánh sáng đơ n sắc phát ra từ nguồn sáng S nếu tâm ảnh nhiễu xạ trên màn quan sát là điểm sáng khi bán kính của l ỗ tròn thay đổi và lấy hai giá tr ị k ế tiếp bằng r 1 = 1,00 mm và r 2 = 1,29 mm. 5. Một nguồn sáng điểm S đặt cách màn quan sát một khoảng x = XM0. Ánh sáng phát từ nguồn S có bướ c sóng λ0 = 0,600 µm. Ở chính giữa khoảng cách x, ngườ i ta đặt m ột màn tròn chắn sáng song song vớ i màn quan sát và có đườ ng kính D = 1,00 mm. Cho biết nguồn sáng S nằm trên tr ục của màn tròn chắn sáng. Hãy xác định giá tr ị của x để tâm M0 của màn quan sát có cườ ng độ sáng gần đúng bằng cườ ng độ sáng của điểm đó khi chưa màn chắn sáng. 6. Cho một chùm sáng đơ n sắc có bướ c sóng λ0 = 0,500 µm chiếu vuông góc vớ i mặt của một l ỗ tròn bán kính r = 1,00 mm. Phía sau lỗ tròn có đặt cách màn quan sát vuông góc vớ i tr ục của lỗ tròn và cách lỗ tròng một khoảng bằng b. Hãy xác định giá tr n nhất c ủa b để tâm của ảnh ị lớ nhiễu xạ trên màn quan sát vẫn còn là một điểm tối. 7. Cho một chùm tia sáng đơ n sắc song song có bướ c sóng λ0 = 0,600 µm chiếu vuông góc vớ i mặt khe chữ nhật hẹp. Ngay sát sau khe hẹp có đặt một thấu kính hội tụ tiêu cự f = 100 cm. Hãy xác định độ r i mặt tiêu ộng của cực đại nhiễu xạ trung tâm trên màn quan sát đặt trùng vớ của thấu kính. Cho biết khe hẹp có độ r ộng b = 0,10 mm. 8. Cho một chùm tia sáng đơ n sắc song song có bướ c sóng λ0 = 0,589 µm chiếu vuông góc vớ i mặt khe chữ nhật hẹp. Độ r ộng của khe hẹp là b = 0,20 mm. Phía sau khe hẹp và cách nó một khoảng D = 2,00 m có đặt một màn quan sát song song vớ i khe hẹp. Hãy xác định: a. Vị trí các cực tiểu nhiễu xạ bậc nhất và bậc hai trên màn quan sát. b. Độ r ộng ảnh của khe hẹp trên màn quan sát. 9. Cho một chùm tia sáng đơ n sắc song song có bướ c sóng λ0 = 0,700 µm chiếu vuông góc vớ i mặt của một cách tử phẳng truyền qua. Trên mặt tiêu của thấu kính hội tụ đặt ở sát sau phía sau cách tử này, ngườ i ta quan sát thấy vạch quang phổ bậc ba dướ i góc lệch φ = 48o36’. Hãy xác định: a. Chu k và số khe n có trên 1 cm chiều dài của cách tử phẳng. ỳ d b. Số cực đại chính nằm trong khoảng giữa hai cực tiểu chính bậc nhất trong ảnh nhiễu xạ. Cho ếbit mỗi khe của cách tử có độ r ộng b = 0,70 µm. 10. Cho một chùm tia sáng đơ n sắc song song có bướ c sóng λ0 = 0,500 µm chiếu vuông góc vớ i mặt của một cách tử phẳng truyền qua. Ở sát sau phía sau cách tử này ngườ i ta đặt một thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 50 cm. Khi đó trên quan sát đặt trùng vớ i mặt tiêu của thấu kính, hai vạch cực đại chính của quang phổ bậc nhất cách nhau một khoảng a = 10,1 cm. Hãy xác định: 4
a. Chu k ỳ và số khe trên 1 cm chiều dài của cách tử phẳng. b. Số vạch cực đại chính trong quang phổ nhiễu xạ và góc nhiễu xạ ứng vớ i vạch quang phổ ngoài cùng. 11. Cho một chùm tia sáng đơ n sắc song song chiếu vuông góc vớ i mặt của một cách tử phẳng. Biết r i vạch sáng có bướ c sóng λ0 = 0,650 µm trong quang phổ bậc hai ằng góc nhiễu xạ ứng vớ o là φ1 = 45 . Hãy xác định góc nhiễu xạ φ2 ứng vớ i vạch sáng có bướ c sóng λ0 = 0,500 µm trong quang phổ bậc ba. 12. Một chùm sáng tr ắng song song phát ra từ một ống phóng điện chứa đầy khí heli chiếu vuông góc vào mặt c ủa m ột cách tử phẳng. Cho biết trên mỗi 1 mm chiều dài của cách tử có n = 50 khe hẹp. Phía sau cách tử có đặt một thấu kính hội tụ. Hãy xác định: a. Các góc nhiễu xạ ứng vớ i vạch đỏ có bướ c sóng λ0 = 0,760 µm nằm ở cuối quang phổ bậc nh ất và vạch tím có bướ c sóng λ0 = 0,400 µm nằm ở đầu quang phổ bậc hai. b. Hiệu s ố của các góc nhiễu x ạ ứng v ớ i v ạch đỏ ở cuối quang phổ bậc hai và vạch tím ở đầu quang phổ bậc ba. 13. Cho một chùm tia sáng đơ n sắc song song chiếu vuông góc vớ i mặt của một cách tử phẳng có chu k = 2,20 µm. Phía sau cách tử có đặt một th ấu kính hội t ụ. Hãy xác định b ướ c sóng λ0 ỳ d của chùm sáng đơ n sắc nếu góc giữa các vạch cực đại sáng của quang phổ bậc nhất và bậc hai trên màn quan sát đặt trùng vớ i mặt tiêu của thấu kính là ∆φ = 15o. 14. Cho một chùm tia sáng đơ n sắc song song chiếu vuông góc vớ i mặt của một cách tử phẳng có chu k n nhất của các vạch cực đại sáng trong quang phổ ỳ d = 2,00 µm. Hãy xác định bậc lớ nhiễu xạ cho bở i cách tử đối vớ i ánh sáng đỏ có bướ c sóng λ0 = 0,700 µm và đối vớ i ánh sáng tím có bướ c sóng λ0 = 0,420 µm. 15. Cho một chùm tia sáng song song chiếu vuông góc vớ i mặt của một cách tử phẳng. Khi đó vạch cực đại sáng có bướ c sóng λ1 = 0,440 µm trong quang phổ bậc ba đượ c quan sát thấy dướ i góc lệch φ. Hỏi vớ i cùng góc lệch φ này, ngườ i ta có thể quan sát thấy vạch cực đại sáng có bướ c sóng λ nào nằm trong khoảng giá tr ị từ 0,400 µm đến 0,700 µm? Vạch cực đại đó thuộc quang phổ bậc mấy? 16. Cho một chùm tia sáng đơ n sắc song song có bướ c sóng λ0 = 0,589 µm chiếu vuông góc vớ i mặt của một cách tử phẳng. Sau cách tử có đặt một thấu kính hội tụ. Cách tử chứa N = 10.000 khe hẹp và có chu k ỳ d = 1,5 µm. Hãy xácđịnh độ r ộng góc ∆φ của vạch cực đại chính bậc hai trong quang phổ nhiễu x ạ trên màn quan sát đặt trùng vớ i mặt tiêu của th ấu kính. Cho biết vị trí của các cực tiểu phụ đượ c tính theo công thức: sin ϕ = ± m′.
λ 0
.d N
voi
m′ = 1,2,3,...( N − 1)
17. Trong thí nghiệm phân tích quang phổ của hơ i Natri, ngườ i ta dùng một cách tử phẳng có chu k ỳ d = 10 µm. Hãy xác định số khe hẹp tối thiểu và chiều dài của cách tử này để nó có thể phân ly đươ c hai vạch sáng màu vàng của natri có bướ c sóng tươ ng ứng là λ1 = 589,0 nm và λ2 = 589,5 nm trong quang ph ổ nhiễu xạ bậc nhất. Cho biết khả năng phân ly hai vạch cực đại sáng nằm gần nhau có bướ c sóng λ và λ ’ = λ + ∆λ trong quang phổ nhiễu xạ của cách tử đượ c đặc tr ng vật lý gọi là năng ưng bằng một đại lượ suất phân ly của cách tử: = r
λ
= ∆λ
m.N
vớ i N là tổng số khe hẹp của cách tử và m là bậc của vạch cực đại sáng. 18. Để nghiên cứu cấu trúc của mạng tinh thể, ngườ i ta cho một chùm tia R ghen (tia X) có bướ c ơn sóng λ = 0,10 nm chiếu vào mạng tinh thể và quan sát ảnh nhiễu xạ của nó. Hãy xác định khoảng cách giữa hai mặt phẳng nguyên tử k ế tiếp trong mạng tinh thể, biết r ằng chùm tia X 5
truyền tớ i mạng tinh thể hợ p vớ i các mặt phẳng nguyên tử một góc φ = 30o và vạch cực đại nhiễu xạ tươ ng ứng quan sát thấy khi đó thuộc quang phổ bậc ba. Chươ ng 6: Quang lượ . ng tử 1. Tìm công suất bức xạ của một cửa sổ lò nung, cho biết nhiệt độ của lò bằng t = 727 oC. Diện tích của cửa sổ bằng 250 cm2. Coi lò là vật đen tuyệt đối. 2. Hỏi nhiệt độ của lò nung bằng bao nhiêu, cho biết mỗi giây lò phát ra một n ăng l ượ ng bằng 2 8,28 calo qua một l ỗ nhỏ kích thướ c 6,1 cm . Coi bức xạ đượ c phát ra từ một v ật đen tuyệt đối. 3. Khi nghiên cứu quang phổ phát xạ của Mặt tr , ngườ i ta nhận thấy bức xạ mang năng lượ ng ời cực đại có bướ c sóng λmax = 0,48 µm. Coi bức xạ Mặt tr là vật đen lý tưở ng. Tìm: ời - Công suất phát xạ toàn phần của Mặt tr . ời - Mật độ năng lượ ng nhận đượ c trên mặt Trái đất. Cho biết bán kính của Mặt tr = ời R = 6,5.105 km, khoảng cách từ Mặt tr ời đến Trái đất d 8 1,5.10 km. 4. Dây tóc volfram trong bóng đèn có đườ ng kính d = 0,03 cm và dài ℓ = 5 cm. Khi mắc vào mạch điện 127 V, dòng điện ch ạy qua mạch có cườ ng độ I = 0,31 A. Tìm nhiệt độ của đèn, giả sử r tr ng c ủa đèn phát ra đều ở dạng b ức ằng ở ạng thái cân bằng nhiệt, toàn bộ nhiệt l ượ xạ. Cho biết t ỷ số giữa n ăng suất phát xạ toàn phần của volfram vớ i năng suất phát xạ toàn phần của vật đen tuyệt đối ở nhiệt độ cân bằng của dây tóc bóng đèn k = 0,31. 5. Vật đen tuyệt đối có dạng một quả cầu đườ ng kính d = 10 cm ở nhiệt độ T không đổi. Tìm nhiệt độ T nhiệt độ đã cho bằng 12 kcalo/phút. đó, cho biết công suất bức xạ ở 6. Một vật đen tuyệt đối ở nhiệt độ T c sóng ứng vớ i năng 1 = 2900 K. Do vật b ị nguội đi, b ướ suất phát xạ cực đại thay đổi ∆λ = 9µm. Hỏi vật lạnh đến nhiệt độ bao nhiêu? 7. Hỏi cần cung cấp cho một quả cầu kim loại đượ c bôi đen có bán kính 2 cm một công suất bằng bao nhiêu để giữ cho nhiệt độ của nó cao hơ n nhiệt độ của môi tr ng 27 oC. Cho biết ườ nhiệt độ của môi tr ng bằng 20 oC và coi nhiệt độ mất đi chỉ do bức xạ. ườ 8. Tìm tần số v của ánh sáng làm bật quang electron khỏi bản kim loại của một tế bào quang điện có hiệu th ế cản b ằng 3V. Cho biết hi ệu ứng quang điện c ủa kim loại đó b ắt đầu x ẩy ra vớ i ánh sáng có tần số v0 = 6. 1014 Hz. Tìm công thoát của kim loại. 9. Khi chiếu một chùm bướ c xạ có bướ c sóng 350 nm vào một kim loại thì có các quang electron bứt ra. Ngườ i ta dùng một hiệu thế cản để ngăn chúng lại. Khi thay đổi chùm bức xạ chiếu vào vớ i b ướ c sóng tăng thêm 50 nm thì để ngăn các quang electron cần tăng hiệu th ế cản lên 0,59 V. Cho biết hằng s ố Plank h và v ận t ốc ánh sáng c. T ừ các số liệu thực nghiệm hãy xác định điện tích của electron e. Có nhận xét gì về k c? ết quả thu đượ 10. Giớ i hạn đỏ của hiệu ứng quang điện vớ i một kim loại nào đó bằng λ = 275 nm. Tìm công thoát của vật liệu và vận tốc cực đại của electron khi bị bức ra khỏi kim loại vớ i ánh sáng coa bướ c sóng λ = 180 nm. 11. Trong một thí nghiệm các electron bứt ra khỏi bề mặt kim loại bị hãm hoàn toàn bở i hiệu thế cản U i mặt kim loại ánh sáng có bướ c sóng λ. Hiệu thế quang điện bắt c = 2 V khi chiếu tớ 14 i có v0 = 6. 10 Hz. Tìm tần số ánh sáng và công thoát cả đầu xẩy ra khi ánh sáng chiếu tớ các electron khỏi kim loại trong thí nghiệm trên. 12. Cho một chùm bức xạ đơ n sắc có λ = 232 nm đập thẳng vào một điện cực Pt, làm bắn ra theo phươ ng vuông góc vớ i mặt điện cực các quang electron chuyển động vớ i vận tốc cực đại. Tìm tổng động lượ ng đã truyền cho điện cực do mỗi photon đập tớ i và làm bắn ra một electron. 13. Trong hiện tượ ng tán xạ Compton, bức xạ r ghen coa bướ c sóng λ đến tán xạ trên electron. ơn Tìm bướ c sóng λ đó, cho biết động năng cực đại của electron bắn ra bằng 0,19 MeV. 14. Photon mang năng lượ ng 250 keV tán xạ trên một electron đứng yên dướ i góc 120o. Tìm năng lượ ng của photon tán xạ. 6
15. Bướ c sóng của ánh sáng tớ i electron bằng 0,03 Ǻ. Tìm năng lượ ng nhận đượ c của electron o o o khi photon bị tán xạ dướ c góc θ = 60 , 90 , 180 . 16. Photon mang năng lượ ng 0,15 MeV đến tán xạ trên electron đứng yên. Sau khi tán xạ, b ướ c sóng của chùm photon tán xạ tăng thêm ∆λ = 0,015Ǻ. Tìm góc φ bay ra của electron. 17. Tìm động lượ ng của electron khi có photon bướ c sóng λ = 0,05Ǻ đến va chạm và tán xạ theo o góc θ = 90 . Lúc đầu electron đứng yên. 18. Trong hiện tượ ng tán xạ Compton, năng lượ ng tán xạ và động năng của electron bay ra bằng nhau, khi góc giữa hai phươ ng chuyển động của chúng bằng θ = 90 o. Tìm bướ c sóng λ.
7