Cách giải bài toán về sự truyền photon

DẠNG 1: BÀI TOÁN VỀ SỰ TRUYỀN PHÔTON

TỔNG QUÁT

• Năng lượng phôtôn: $\varepsilon =hf=\frac{hc}{\lambda }$
• Gọi N là số phôtôn chiếu vào hay phát ra trong 1 giây thì công suất của chùm sáng:

$P=N\varepsilon \Rightarrow N=\frac{P}{\varepsilon }=\frac{P}{hf}=\frac{P\lambda }{hc}$

      Chú ý: Đơn vị electron Volt: $1\text{e}V=1,{{6.10}^{-19}}J;MeV=1,{{6.10}^{-13}}$J.

 VÍ DỤ MINH HỌA

Lời giải

Lượng tử năng lượng của ánh sáng này là

$\varepsilon =hf=\frac{hc}{\lambda }=\frac{6,{{625.10}^{-34}}{{.3.10}^{8}}}{0,{{6.10}^{-6}}}=3,{{3125.10}^{-19}}J=\frac{3,3125}{{{1.6.10}^{-19}}}=2,07$eV.  Chọn B.

Lời giải

${{\lambda }_{n}}=vT=\frac{cT}{n}=\frac{\lambda }{n}\Rightarrow \lambda =n{{\lambda }_{n}}$

$\varepsilon =\frac{hc}{\lambda }=\varepsilon =\frac{hc}{{{\lambda }_{n}}.n}=\frac{6,{{625.10}^{-34}}{{.3.10}^{8}}}{0,6.\frac{4}{3}}=2,{{48.10}^{-19}}J=\frac{2,{{48.10}^{-19}}}{1,{{6.10}^{-19}}}=1,55$ eV. Chọn D.

Lời giải

Năng lượng của một phôtôn ánh sáng bước sóng 0,5 $\mu m$:

$\varepsilon =\frac{hc}{\lambda }=\frac{6,{{625.10}^{-34}}{{.3.10}^{8}}}{0,{{5.10}^{-6}}}=3,{{975.10}^{-19}}$ J

Công suất chùm sáng là năng lượng phôtôn phát ra trong một giây. Trong một giây có N hạt phôtôn phát ra nên: $N=\frac{P}{\varepsilon }=\frac{0,1}{3,{{975.10}^{-19}}}=2,{{52.10}^{17}}$ hạt phôtôn ánh sáng. Chọn A.

Lời giải

Số phôtôn của nguồn phát ra trong một giây: $n=\frac{P}{\varepsilon }=\frac{P\lambda }{hc}$

Số phôtôn gửi đến một đơn vị diện tích: $\delta n=\frac{n}{4\pi {{d}^{2}}}=\frac{P\lambda }{4\pi {{d}^{2}}.hc}$.

Số phôtôn lọt vào mắt: $N=\delta n.S=\frac{P\lambda S}{4\pi {{d}^{2}}.hc}$.

Để mắt người còn nhìn thấy nguồn sáng thì

$N\ge {{N}_{o}}\Rightarrow d\le \sqrt{\frac{P\lambda S}{4\pi {{N}_{0}}.hc}}=\sqrt{\frac{{{6.10}^{-3}}.0,{{6.10}^{-6}}{{.7.10}^{-6}}}{4\pi .60.6,{{625.10}^{-34}}{{.3.10}^{8}}}}=12968m\approx 13$ km. Chọn A.