Cách tính Công suất nguồn bức xạ, hiệu suất lượng tử (hay, chi tiết)

---

---

Bài viết Cách tính Công suất nguồn bức xạ, hiệu suất lượng tử với phương pháp giải chi tiết giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Cách tính Công suất nguồn bức xạ, hiệu suất lượng tử.

Cách tính Công suất nguồn bức xạ, hiệu suất lượng tử (hay, chi tiết)

A. Phương pháp & Ví dụ

1. Phương pháp

• Công suất của nguồn sáng- hoặc công suất chiếu sáng:

• Cường độ dòng quang điện bão hòa:

• Hiệu suất lượng tử:

2. Ví dụ

Ví dụ 1: Một ngọn đèn phát ra ánh sáng đỏ với công suất P = 2W, bước sóng của ánh sáng λ = 0,7 μm. Xác định số phôtôn đèn phát ra trong 1s.

A. 7,04.10¹⁸ hạt         B. 5,07.10²⁰ hạt          C. 7.10¹⁹ hạt          D. 7.10²¹ hạt

Lời giải:

• Ta có:

Ví dụ 2: Chiếu một bức xạ điện tử có bước sóng λ = 0,5μm vào bề mặt catôt của tế bào quang điện tạo thành dòng bão hòa I = 0,32A. Công suất bức xạ chiếu vào catôt là P = 1,5W. Biết h = 6,625.10^-34Js, c=3.10⁸ m/s và |e|=1,6.10^-19 C. Tìm hiệu suất lượng tử là bao nhiêu?

A. 46%          B. 53%          C. 84%          D. 67%

Lời giải:

Hiệu suất lượng tử năng lượng:

B. Bài tập trắc nghiệm

Bài 1: Một nguồn sáng chỉ phát ra ánh sáng đơn sắc có tần số 5.10¹⁴ Hz. Công suất bức xạ điện từ của nguồn là 10 W. Số phôtôn mà nguồn phát ra trong một giây xấp xỉ bằng

    A. 3,02.10¹⁹.    B. 0,33.10¹⁹.

    C. 3,02.10²⁰.    D. 3,24.10¹⁹.

Lời giải:

Ta có:

Đáp án A

Bài 2: Một nguồn phát ra ánh sáng có bước sóng 662,5 nm với công suất phát sáng 1,5.10^-4 W. Lấy h = 6,625.10^-34 Js; c = 3.10⁸ m/s. Số phôtôn được nguồn phát ra trong một giây là

    A. 5.10¹⁴.    B. 6.10¹⁴.    C. 4.10¹⁴.    D. 3.10¹⁴.

Lời giải:

Ta có:

Đáp án A

Bài 3: Laze A phát ra chùm bức xạ có bước sóng 0,45 μm với công suất 0,8 W. Laze B phát ra chùm bức xạ có bước sóng 0,60 μm với công suất 0,6 W. Tỉ số giữa số phôtôn của laze B và số phôtôn của laze A phát ra trong mỗi giây là

    

Lời giải:

Ta có:

Đáp án A

Bài 4: Giả sử một nguồn sáng chỉ phát ra ánh sáng đơn sắc có tần số 7,5.10¹⁴ Hz. Công suất phát xạ của nguồn là 10 W. Số phôtôn mà nguồn phát ra trong một giây xấp xỉ bằng

    A. 0,33.10²⁰.    B. 0,33.10¹⁹.

    C. 2,01.10¹⁹.    D. 2,01.10²⁰.

Lời giải:

Ta có:

Đáp án C

Bài 5: Một tế bào quang điện hoạt động cho dòng điện có giá trị bão hòa là 36mA. Hiệu suất quang điện là 4%. Bức xạ chiếu vào catôt của tế bào quang điện có bước sóng là λ. Số phôtôn đập vào catôt trong 1s là:

    A. N_p = 486.10¹⁶    B. N_p = 562,5.10¹⁶.

    C. N_p = 486.10¹⁵    D. N_p = 562,5.10¹⁵.

Lời giải:

- Gọi N_e là số êlectron bứt ra khỏi catôt trong 1s, ta có:

- Gọi N_p là số phôtôn đập vào catôt trong 1s, có:

Đấp án B

Bài 6: Một tế bào quang điện hoạt động cho dòng điện có giá trị bão hòa là 36mA. Hiệu suất quang điện là 4%. Bức xạ chiếu vào catôt của tế bào quang điện có bước sóng là λ. Biết λ = 0,30μm. Công suất của nguồn bức xạ chiều vào catôt của tế bào quang điện là:

    A. P = 3,816W.    B. P = 3,273W.

    C. P = 3,515W.    D. P = 3,723W.

Lời giải:

Gọi N_e và N_p là số êlectron bị bật ra khỏi catôt trong 1s và số phôtôn đập vào catôt trong 1s, ta có:

Công suất của nguồn bức xạ chiếu vào catôt là

Đáp án D

Bài 7: Chất lỏng fluorexein hấp thụ ánh sáng kích thích có bước sóng λ = 0,48μm và phát ra ánh có bước sóng λ’ = 0,64μm. Biết hiệu suất của sự phát quang này là 90% (hiệu suất của sự phát quang là tỉ số giữa năng lượng của ánh sáng phát quang và năng lượng của ánh sáng kích thích trong một đơn vị thời gian), số phôtôn của ánh sáng kích thích chiếu đến trong 1s là 2012.10¹⁰ hạt. Số phôtôn của chùm sáng phát quang phát ra trong 1s là

    A. 2,6827.10¹²    B. 2,4144.10¹³

    C. 1,3581.10¹³    D. 2,9807.10¹¹

Lời giải:

Công suất của ánh sáng kích thích:

N số phôtôn của ánh sáng kích thích phát ra trong 1s

Công suất của ánh sáng phát quang:

N’ số phôtôn của ánh sáng phát quang phát ra trong 1s

Hiệu suất của sự phát quang:

Đáp án B

Bài 8: Một ống tia X có hiệu điện thế giữa hai điện cực là 200kV. Bước sóng ngắn nhất của tia X mà ống tia X có thể phát ra được là:

    A. λ ≈ 4,2.10^-12m.    B. λ ≈ 6.2.10^-12m.

    C. λ ≈ 3,2.10^-12m.    D. λ ≈ 5.2.10^-12m.

Lời giải:

Từ công thức , ta có:

Đáp án B

Bài 9: Nguồn sáng thứ nhất có công suất P₁ phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng . Nguồn sáng thứ hai có công suất P₂ phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng . 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:

    A. 4.    B. 9/4    C. 4/3.    D. 3.

Lời giải:

Đáp án A

C. Bài tập bổ sung

Bài 1: Cho hằng số Plăng h = 6,625.10^-34J.s ; tốc độ ánh sáng trong chân không c=3.10⁸ m/s. Một nguồn phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,51 μm. Công suất bức xạ của nguồn là 2,65 W. Số photon mà nguồn phát ra trong 1 giây là

A. 6,8.10¹⁸

B. 2,04.10¹⁹

C. 1,33.10²⁵

D. 2,57.10¹⁷

Bài 2: Một ngọn đèn phát ra ánh sáng đỏ với công suất P = 2W, bước sóng của ánh sáng λ = 0,7 μm. Xác định số phôtôn đèn phát ra trong 1s.

A. 7,04.10¹⁸ hạt.

B. 5,07.10²⁰ hạt.

C. 7.10¹⁹ hạt.

D. 7.10²¹ hạt.

Bài 3: ông suất phát xạ của Mặt Trời là 3,9.1026 W. Cho c = 3.10⁸ m/s. Trong một giờ khối lượng Mặt Trời giảm mất

A. 3,12.10¹³ kg.  

B.  0,78. 10¹³ kg.   

C. 4,68. 10¹³ kg.    

D. 1,56. 10¹³ kg.

Bài 4: Một nguồn sáng phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,6 km. Số phông chữ do nguồn sáng phát ra trong 1 giây là 1,51.10¹⁸ hạt. Cho h = 6,625.10^-34 Js;  c=3.10⁸ m/s. Công suất phát xạ của nguồn sáng này là

A. 0,5 W.

B. 5 W.

C. 0,25 W.

D. 2,5 W.

Bài 5: Nguồn sáng A có công suất phát xạ P phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng 450 nm. Nguồn sáng B có công suất phát xạ P’ phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng 750 nm. Trong cùng một khoảng thời gian, tỉ số giữa photon mà nguồn sáng A phát ra so với photon mà nguồn sáng B phát ra là 9:5. Tỉ số P và P’ là

 A. 2. 

 B. 1,25.

 C. 3.

 D. 1,2.

Bài 6: Một nguồn phát ra ánh sáng đơn sắc bước sóng λ = 0,50 μm. Số photon mà nguồn phát ra trong 1 phút là f₀N = 2,5.10¹⁸. Công suất phát xạ của nguồn là

A. 16,6 mW

B. 8,9 mW

C. 5,72 mW

D. 0,28 mW

Bài 7: Một bóng đèn có công suất phát xạ là 1W, phát ra bức xạ đơn sắc có bước sóng λ. Biết rằng trong mỗi giây bóng đèn đó phát ra 25.10¹⁸ phôtôn, ánh sáng do đèn phát ra là 

A. bức xạ hồng ngoại.

B. bức xạ màu tím.

C. bức xạ từ ngoại.  

D. bức xạ màu đỏ.

Bài 8: Giả sử một nguồn sáng chỉ phát ra ánh sáng đơn sắc có tần số 7,5.10¹⁴ Hz. Công suất phát xạ của nguồn là 10 W. Số phôtôn mà nguồn phát ra trong ba giây xấp xỉ bằng

A. 0,99.10²⁰

B. 0,99.10¹⁹

C. 6,04.10¹⁹

D. 6,04.10²⁰

Bài 9: Sử dụng một nguồn sáng laze phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng l = 0,75 mm. Số phôtôn mà nguồn phát ra trong 10 giây là 3,77.10²⁰ hạt. Xác định Công suất phát xạ của nguồn?

Bài 10: Một ngọn đèn phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,6 µm sẽ phát ra bao nhiêu photon trong 1 s, nếu công suất phát xạ của đèn là 10 W.

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 12 có trong đề thi THPT Quốc gia khác:

• Dạng 1: Hiện tượng quang điện - Thuyết lượng tử ánh sáng

• Dạng 2: Công suất nguồn bức xạ, hiệu suất lượng tử

• Dạng 3: Electron quang điện chuyển động trong điện từ trường

• 60 bài tập Hiện tượng quang điện (phần 1)

• 60 bài tập Hiện tượng quang điện (phần 2)

• 60 bài tập Hiện tượng quang điện (phần 3)

---

---

---