Biết trong 10 s, số electron đến được anôt của tế bào quang điện 3.1016 và hiệu suất lượng tử là 40 %. Tìm số phôtôn đập vào catôt trong 1 phút ? $45.10^{6}$. $4,5.10^{16}$. $45.10^{16}$. $4,5.10^{6}$. Hướng dẫn giải: Hiệu suất lượng tử \(H = \frac{n}{N}.100 \%.(1)\) n là số electron đến anôt trong 1 s. N là số phôtôn đập vào catôt trong 1s. Trong 10 s có 3.1016 electron đến anôt => trong 1s có \(\frac{3.10^{16}}{10}= 3.10^{15}\) electron đến anôt. Từ (1) => Trong 1 s số phôtôn đến catôt là \(N = \frac{n.100}{40}= \frac{3.10^{15}.100}{45}= 7,5.10^{15}\) => Trong 1 phút = 60 giây thì số phôtôn đến catôt là \(\frac{7,5.10^{15}.60}{1}= 4,5.10^{17}.\)
Trong một tế bào quang điện có $I_{bh} = 2$ μA và hiệu suất lượng tử là 0,5 %. Số photon đến catốt mỗi giây là $4.10_{15}$. $3.10_{15}$. $2,5.10_{15}$. $5.10_{14}$. Hướng dẫn giải: Số electron đến anôt trong 1 s là \(n = \frac{I_{bh}}{|e|}= \frac{2.10^{-6}}{1,6.10^{-19}}=1,25.10^{13}\) Hiệu suất lượng tử \(H = \frac{n}{N}.100 \% => N = \frac{1,25.10^{13}.100}{0,5}=2,5.10^{15} \)
Chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 546 nm vào bề mặt catôt của một tế bào quang điện, có Ibh = 2 mA. Công suất phát xạ là P = 1,515 W. Tính hiệu suất lượng tử. $30,03.10^{-2}$ %. $42,25.10^{-2}$ %. $51,56.10^{-2}$ %. $62,25.10^{-2}$ %. Hướng dẫn giải: Số electron đến anôt trong 1 s là \(n = \frac{I_{bh}}{|e|}= \frac{2.10^{-3}}{1,6.10^{-19}} = 1,25.10^{16}\) Số phôtôn đến catôt trong 1 s là \(N = \frac{P}{\varepsilon}= \frac{P\lambda}{hc}= \frac{1,515.546.10^{-9}}{6,625.10^{-34}.3.10^{8}}= 4,16.10^{18}\) Hiệu suất lượng tử \(H = \frac{n}{N}.100 = \frac{1,25.10^{16}}{4,16.10^{18}}.100 = 30,03.10^{-2} \%.\)
Kim loại dùng làm catôt của tế bào quang điện có công thoát electron là 1,8 eV. Chiếu vào catôt một ánh sáng có bước sóng λ = 600 nm từ một nguồn sáng có công suất 2 mW. Tính cường độ dòng quang điện bảo hoà. Biết cứ 1000 hạt phôtôn tới đập vào catôt thì có 2 electron bật ra. $1,93.10^{-6}$ A. $0,193.10^{-6}$ A. $19,3$ mA. $1,93$ mA. Hướng dẫn giải: Số phôtôn đến catôt trong 1 s là \(N = \frac{P}{\varepsilon}= \frac{P\lambda}{hc}= \frac{2.10^{-3}.600.10^{-9}}{6,625.10^{-34}.3.10^8}= 6,04.10^{15}\) Mà cứ 1000 hạt phô tôn tới ca tôt lại có 2 electron bật ra. => Số electron bật ra đến anôt trong 1 s là \(n =\frac{6,04.10^{15}.2}{1000}=1,21.10^{13} \) => \(I_{bh}=ne = 1,21.10^{13}.1,6.10^{-19}=1,93.10^{-6}A.\)
Kim loại dùng làm catôt của tế bào quang điện có công thoát electron là 1,8 eV. Chiếu vào catôt một ánh sáng có bước sóng λ = 600 nm từ một nguồn sáng có công suất 2 mW. Tính cường độ dòng quang điện bảo hoà. Biết cứ 1000 hạt phôtôn tới đập vào catôt thì có 2 electron bật ra. $1,93.10^{-6}$ A. $0,193.10^{-6}$ A. $19,3$ mA. $1,93$ mA. Hướng dẫn giải: Số phôtôn đến catôt trong 1 s là \(N = \frac{P}{\varepsilon}= \frac{P\lambda}{hc}= \frac{2.10^{-3}.600.10^{-9}}{6,625.10^{-34}.3.10^8}= 6,04.10^{15}\) Mà cứ 1000 hạt phô tôn tới ca tôt lại có 2 electron bật ra. => Số electron bật ra đến anôt trong 1 s là \(n =\frac{6,04.10^{15}.2}{1000}=1,21.10^{13} \) => \(I_{bh}=n|e| = 1,21.10^{13}.1,6.10^{-19}=1,93.10^{-6}A.\)
Chiếu chùm ánh sáng có công suất 3 W, bước sóng 0,35 μm vào catôt của tế bào quang điện có công thoát electron 2,48 eV thì đo được cường độ dòng quang điện bảo hoà là 0,02 A. Tính hiệu suất lượng tử. 0,2367%. 2,367%. 3,258%. 2,538%. Hướng dẫn giải: Số phôtôn đến catôt trong 1 s là \(N = \frac{P}{\varepsilon}= \frac{P\lambda}{hc}= \frac{3.0,35.10^{-6}}{6,625.10^{-34}.3.10^8}= 5,28.10^{18}\) Số electron bật ra từ catôt đến anôt là \(n =\frac{I_{bh}}{|e|}= \frac{0,02}{1,6.10^{-19}}= 1,25.10^{17}\) Hiệu suất lượng tử \(H = \frac{n}{N}.100 = \frac{1,25.10^{17}}{5,28.10^{18}}.100 = 2,367 \%\)
Một tế bào quang điện có catôt được làm bằng asen có công thoát electron 5,15 eV. Chiếu vào catôt chùm bức xạ điện từ có bước sóng 0,2 μm và nối tế bào quang điện với nguồn điện một chiều. Mỗi giây catôt nhận được năng lượng của chùm sáng là 0,3 mJ, thì cường độ dòng quang điện bảo hoà là 4,5.10-6 A. Hiệu suất lượng tử là 9,3 %. 0,093 %. 0,93 %. 0,186 %. Hướng dẫn giải: Công suất của chùm phôtôn là \(P = W.t= 0,3.10^{-3}.1=0,3.10^{-3}W.\) Số phôtôn đến catôt trong 1 s là \(N =\frac{P}{\varepsilon}=\frac{P\lambda}{hc}= \frac{0,3.10^{-3}.0,2.10^{-6}}{6,625.10^{-34}.3.10^8}= 3,02.10^{14}\) Số electron bật ra từ catôt đến anôt trong 1 s là \(n = \frac{I_{bh}}{|e|}= \frac{4,5.10^{-6}}{1,6.10^{-19}}= 2,812.10^{13}\) Hiệu suất lượng tử \(H= \frac{n}{N}.100=\frac{2,812.10^{13}}{.3,02.10^{14}}.100= 9,31 \%\)
Chiếu bức xạ có bước sóng λ = 0,552 μm vào catốt một tế bào quang điện, dòng quang điện bão hoà có cường độ là Ibh = 2 mA. Công suất của nguồn sáng chiếu vào catốt là P = 1,20 W. Hiệu suất lượng tử bằng 0,650%. 0,375%. 0,550%. 0,425%. Hướng dẫn giải: Số electron đến anôt trong 1 s là \(n = \frac{I_{bh}}{|e|}= \frac{2.10^{-3}}{1,6.10^{-19}} = 1,25.10^{16}\) Số phôtôn đến catôt trong 1 s là \(N = \frac{P}{\varepsilon} = \frac{P\lambda}{hc}= \frac{1,2.0,552.10^{-6}}{6,625.10^{-34}.3.10^8}= 3,33.10^{18}.\) Hiệu suất lượng tử là \(\frac{n}{N}= \frac{1,25.10^{16}}{3,33.10^{18}}.100 = 0,375 \%.\)
Chiếu nguồn bức xạ điện từ có bước sóng λ = 0,5 μm lên mặt kim loại dùng làm catốt của tế bào quang điện, người ta thu được cường độ dòng quang điện bão hoà Ibh = 2 mA, biết hiệu suất lượng tử H = 10%. Công suất bức xạ của nguồn sáng là 7,95 W. 49,7 mW. 795 mW. 7,95 W.
Công thoát của kim loại Na là 2,48 eV. Chiếu một chùm bức xạ có bước sóng 0,36 μm vào tế bào quang điện có catôt làm bằng Na thì cường độ dòng quang điện bão hòa là 3 μA thì. Nếu hiệu suất lượng tử (tỉ số electron bật ra từ catôt và số photon đến đập vào catôt trong một đơn vị thời gian) là 50% thì công suất của chùm bức xạ chiếu vào catôt là $35,5.10^{-5}$ W. $20,7.10^{-5}$ W. $35,5.10^{-6}$ W. $20,7.10^{-6}$ W. Hướng dẫn giải: Số electron đến anôt trong 1 s là \(n = \frac{I_{bh}}{|e|}= \frac{3.10^{-6}}{1,6.10^{-19}}=1,875.10^{13}. \) Hiệu suất lượng tử \(H = \frac{n}{N}.100\)=> Số hạt phôtôn bay đến catôt là \(N = \frac{n.100}{50}= \frac{1,875.10^{13}.100}{50}= 3,75.10^{13}.\) Công suất của chùm sáng là \(P = N.\varepsilon = N\frac{hc}{\lambda}=3,75.10^{13}.\frac{6,625.10^{-34}.3.10^8}{0,36.10^{-6}}= 2,07.10^{-5}W= 20,7.10^{-6}W.\)
