TÓM TẮT LÝ THUYẾT CHƯƠNG LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG

Hiện tượng quang điện trong ➢ Là hiện tượng khi chiếu ánh sáng vào chất quang dẫn làm giải phóng các êlectron liên kết để trở thành các êlectron dẫn đồng thời tạo ra các lỗ trống cũng t

LÝ THUYẾT CHƯƠNG LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG

I – HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGOÀI

A – LÝ THUYẾT CẦN NẮM

1 Thí nghiệm của Héc về hiện tượng quang điện ngoài

+ Khi chiếu ánh sáng hồ quang điện vào tấm kẽm tích điện âm thì

góc lệch của kim điện kế giảm đi, thay tấm kẽm bằng tấm kim loại

khác thì hiện tượng xảy ra tương tự ánh sáng hồ quang đã là

electron bật ra khỏi tấm kẽm

2 Định nghĩa

Hiện tượng ánh sáng làm bật electron ra khỏi mặt kim loại được

gọi là hiện tượng quang điện ngoài

* Lưu ý: trong thí nghiệm trên, nếu dùng tấm thuỷ tinh trong suốt

chắn đường đi của ánh sáng thì góc lệch kim điện kế không đổi

chỉ có tia tử ngoại mới gây hiện tượng quang điện ngoài cho tấm kẽm còn ánh sáng nhìn thấy thì không

3 Định luật về giới hạn quang điện

Đối với mỗi kim loại, ánh sáng kích thích phải có giá trị   (λ0 0 là giới hạn quang điện của kim loại đó) thì mới gây ra được hiện tượng quang điện ngoài

II – THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG (THUYẾT PHÔTÔN)

1 Giả thuyết của Plăng

+ Lượng năng lượng mà mỗi lần nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ là hoàn toàn xác định

và bằng hf

+ Lượng năng lượng nói trên được gọi là lượng tử năng lượng:  hf

Trong đó f là tần số ánh sáng; h = 6,625.10 -34 J.s gọi là hằng số Plăng

2 Thuyết lượng tử ánh sáng

+ Ánh sáng được tạo nên bởi các hạt gọi là phôtôn

+ Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các phôtôn đều giống nhau và mang cùng năng lượng:

hc

hf





+ Trong chân không, các phôtôn bay với tốc độ v = c = 3.10 8 m/s dọc theo tia sáng

+ Mỗi lần nguyên tử hay phân tử phát xạ hay hấp thụ thì chỉ phát xạ hay hấp thụ một phôtôn

* Lưu ý: phôtôn chỉ tồn tại trong trạng tháy chuyển động, không tồn tại trong trạng thái đứng yên

3 Giải thích định luật về giới hạn quang điện

+ 0 hc

A



Trong đó: A là công thoát: là năng lượng cần thiết để bứt electron ra khỏi liên kết và đưa ra khỏi bề mặt kim loại

B – TRẮC NGHIỆM LÝ THUYẾT CỦNG CỐ

Câu 1: (Đề TNTHPT 2021) Hiện tượng ánh sáng làm bật các electron ra khỏi bề mặt kim loại gọi

là

A hiện tượng quang điện ngoài B hiện tượng quang phát quang

C hiện tượng giao thoa ánh sáng D hiện tượng quang điện trong

Câu 2: (Đề TNTHPT 2020) Gọi h là hằng số Plăng, c là tốc độ ánh sáng trong chân không Giới

hạn quang điện 0 của một kim loại có công thoát A được xác định bằng công thức nào sau đây?

A λ0 = hA

h

Câu 3: (Đề TNTHPT 2020) Gọi h là hằng số Plăng, c là tốc độ ánh sáng trong chân không

Chiếu bức xạ có bước sóng  vào

mặt một tấm kim loại có công thoát A thì hiện tượng quang điện xảy ra khi

A

A

A

A

=

Câu 4: (Đề minh hoạ 2020) Gọi h là hằng số Plăng Với ánh sáng đơn sắc có tần số f thì mỗi

phôtôn của ánh sáng đó mang năng lượng là

A hf B h

f C

f

2

hf

Câu 5: (Đề minh hoạ 2020)Theo thuyết lượng tử ánh sáng, ánh sáng được tạo thành bởi các hạt

nào sau đây?

Câu 6: Phát biểu nào sau đây sai khi nói về phôtôn ánh sáng?

A Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động

B Mỗi phôtôn có một năng lượng xác định

C Năng lượng của phôtôn của ánh sáng tím lớn hơn năng lượng phôtôn của ánh sáng đỏ

D Năng lượng của các phôtôn của các ánh sáng đơn sắc khác nhau đều bằng nhau

Câu 7: Chọn phát biểu đúng, khi nói về thuyết lượng tử ánh sáng

A Năng lượng phôtôn càng nhỏ khi cường độ chùm ánh sáng càng nhỏ

B Phôtôn có thể chuyển động hay đứng yên tùy thuộc vào nguồn sáng chuyển động hay đứng yên

C Năng lượng của phôtôn càng lớn khi tần số của ánh sáng ứng với phôtôn đó càng nhỏ

D Ánh sáng được tạo bởi các hạt gọi là phôtôn

Câu 8: Dùng thuyết lượng tử ánh sáng không giải thích được

A hiện tượng quang – phát quang B hiện tượng giao thoa ánh sáng

C nguyên tắc hoạt động của pin quang điện D hiện tượng quang điện ngoài

Câu 9: Gọi năng lượng của phôtôn ánh sáng đỏ, ánh sáng lục và ánh sáng tím lần lượt là Đ, L và

T thì

A T>L> eĐ B T>Đ> eL C Đ>L> eT D L>T>Đ

Câu 10: Theo thuyết lượng tử ánh sáng, phát biểu nào dưới đây là sai?

A Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn

B Năng lượng của các phôtôn ánh sáng là như nhau, không phụ thuộc tần số của ánh sáng

C Trong chân không, các phôtôn bay dọc theo tia sáng với tốc độ c = 3.108 m/s

D Phân tử, nguyên tử phát xạ hay hấp thụ ánh sáng, cũng có nghĩa là chúng phát xạ hay hấp thụ

phôtôn

Câu 11: Theo thuyết lượng tử ánh sáng, phôtôn ứng với mỗi ánh sáng đơn sắc có năng lượng càng

lớn nếu ánh sáng đơn sắc đó có

A tần số càng lớn B tốc độ truyền càng lớn

C bước sóng càng lớn D chu kì càng lớn

Câu 12: Khi nói về phôtôn phát biểu nào dưới đây là đúng ?

A Năng lượng của phôtôn càng lớn khi bước sóng ứng với phôtôn càng lớn

B Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các phôtôn đều mang năng lượng như nhau

C Năng lượng của phôtôn ánh sáng tím nhỏ hơn năng lượng phôtôn của ánh sáng đỏ

D Phôtôn có thể tồn tại trong trạng thái đứng yên

HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG

A – LÝ THUYẾT CẦN NẮM

1 Hiện tượng quang điện trong

a Chất quang dẫn

➢ Là một số chất bán dẫn dẫn điện kém khi không được chiếu sáng

và trở nên dẫn điện tốt khi được chiếu sáng

b Hiện tượng quang điện trong

➢ Là hiện tượng khi chiếu ánh sáng vào chất quang dẫn làm giải

phóng các êlectron liên kết để trở thành các êlectron dẫn đồng thời

tạo ra các lỗ trống cũng tham gia vào quá trình dẫn điện

c Định luật về giới hạn quang điện

➢ Với mỗi chất quang dẫn xác định, ánh sáng kích thích phải có bước

sóng λ λ0 thì mới xảy ra hiện tượng quang điện trong

- Giới hạn quang điện trong λ0 lớn hơn rất nhiều so với quang điện ngoài nên tia hồng ngoại cũng có thể gây quang điện trong cho một số chất

2 Ứng dụng của hiện tượng quang điện trong

a Quang điện trở

+ Nguyên tắc hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện trong

+ Là điện trở làm bằng chất quang dẫn

+ Khi không chiếu sáng điện trở tầm vài mêgaôm (MΩ) (vài triệu ôm); khi được chiếu sáng điện trở giảm còn vài chục ôm (Ω)

b Pin quang điện

+ Nguyên tắc hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện trong

+ Là thiết bị biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng

+ Hiệu suất của pin thấp, chỉ tầm 10% tức là cứ 10J năng lượng ánh sáng chiếu vào pin thì chỉ có 1J chuyển thành điện năng

B – TRẮC NGHIỆM LÝ THUYẾT CỦNG CỐ

Câu 1: (Đề minh hoạ 2021) Chất nào sau đây là chất quang dẫn?

Câu 2: (Đề minh hoạ 2020) Khi chiếu bức xạ có bước sóng nào sau đây vào CdTe (giới hạn

quang dẫn là 0,82 m ) thì gây ra hiện tượng quang điện trong?

Câu 3: Pin quang điện là nguồn điện hoạt động dựa trên hiện tượng

A quang điện trong B huỳnh quang C quang – phát quang D tán sắc ánh sáng Câu 4: Pin quang điện là nguồn điện, trong đó

A hóa năng được biến đổi trực tiếp thành điện năng

B quang năng được biến đổi trực tiếp thành điện năng

C cơ năng được biến đổi trực tiếp thành điện năng

D nhiệt năng được biến đổi trực tiếp thành điện năng

Câu 5: Khi chiếu một chùm ánh sáng thích hợp vào khối bán dẫn thì

A Mật độ electron trong khối bán dẫn giảm mạnh

B Nhiệt độ của khối bán dẫn giảm nhanh

C Mật độ hạt dẫn điện trong khối bán dẫn tăng nhanh

D Cấu trúc tinh thể trong khối bán đẫn thay đổi

Câu 6: Nguyên tắc hoạt động của quang điện trở dựa vào

A hiện tượng tán sắc ánh sáng B hiện tượng quang điện ngoài

C hiện tượng quang điện trong D hiện tượng phát quang của chất rắn

Câu 7: Pin quang điện hoạt động dựa vào

A hiện tượng quang điện ngoài B hiện tượng quang điện trong

C hiện tượng tán sắc ánh sáng D sự phát quang của các chất

Câu 8: Điều nào sau đây là sai khi nói về pin quang điện ?

A Pin quang điện là một nguồn điện trong đó quang năng được biến đổi trực tiếp thành điện năng

B Pin quang điện là một thiết bị điện sử dụng điện năng để biến đổi thành quang năng

C Pin quang điện hoạt động dựa trên hiện tượng quang điện bên trong

D Pin quang điện được dùng trong các nhà máy điện Mặt trời, trên các vệ tinh nhân tạo

Câu 9: Trong chất bán dẫn có hai loại hạt mang điện là

A electron và ion dương B ion dương và lỗ trống mang điện âm

C electron và các iôn âm D electron và lỗ trống mang điện dương Câu 10: (Đề minh hoạ 2020) Khi chiếu bức xạ đơn sắc mà phôtôn của nó có năng lượng  vào Si

thì gây ra hiện tượng quang điện trong Biết năng lượng cần thiết để giải phóng một êlectron liên kết thành êlectron dẫn (năng lượng kích hoạt) của Si là 1,12 eV Năng lượng  có thể nhận giá trị nào sau đây?

Câu 11: Suất điện động của pin quang điện có đặc điểm nào dưới đây?

A Có giá trị rất lớn B Có giá trị không đổi, không phụ thuộc điều kiện bên ngoài

C Có giá trị rất nhỏ D Chỉ xuất hiện khi pin được chiếu sáng

HIỆN TƯỢNG QUANG PHÁT QUANG

A – LÝ THUYẾT CẦN NẮM

1 Định nghĩa

➢ Một số chất có thể hấp thụ ánh sáng có bước sóng này để phát ra

ánh sáng có bước sóng khác gọi là hiện tượng quang – phát

quang

➢ Ngoài quang - phát quang, trong thực tế còn có một số hiện

tượng phát quang khác như:

+ Hoá – phát quang: đom đóm

+ Phát quang catốt: màn hình vô tuyến

+ Điện – phát quang: đèn LED

…

2 Phân loại

Căn cứ vào sự kéo dài của sự phát quang người ta phân làm hai loại:

a Sự huỳnh quang

➢ Xảy ra đối với chất lỏng và chất khí chất huỳnh quang là chất lỏng hoặc khí

➢ Ánh sáng phát quang tắt rất nhanh sau khi tắt ánh sáng kích thích

b Sự lân quang

➢ Xảy ra đối với chất rắn

➢ Ánh sáng phát quang vẫn kéo dài sau khi tắt ánh sáng kích thích

➢ Ứng dụng:

+ Làm sơn để quét trên biển báo giao thông, vạch chia làn đường…

+ Quét lên áo của ngững người làm việc trên đường vào ban đêm

…

3 Đặc điểm của ánh sáng huỳnh quang

➢ Bước sóng của ánh sáng phát quang bao giờ cũng lớn hơn ánh sáng kích thích

λpq > λkt pq  kt

➢ Nguyên nhân: do khi hấp thụ năng lượng của phôtôn kích thích, nguyên tử mất mát năng lượng do va chạm với nguyên tử khác nên khi nó phát xạ ra phôtôn ánh sáng thì năng lượng nhỏ hơn ban đầu dẫn đến bước sóng lớn hơn

B – TRẮC NGHIỆM LÝ THUYẾT CỦNG CỐ

Câu 1: (Đề minh hoạ 2018) Khi chiếu một chùm tia tử ngoại vào một ống nghiệm đựng dung

dịch fluorexêin thì thấy dung dịch này phát ra ánh sáng màu lục Đây là hiện tượng

A phản xạ ánh sáng B tán sắc ánh sáng

C hóa - phát quang D quang - phát quang

Câu 2: (Đề TNTHPT 2021) Sự phát quang của nhiều chất rắn có đặc điểm là ánh sáng phát quang

có thể kéo dài một khoảng thời gian nào đó sau khi tắt ánh sáng kích thích Sự phát quang này gọi là?

C Sự tán sắc ánh sáng D Sự giao thoa ánh sáng

Câu 3: Khi chiếu vào một chất lỏng ánh sáng màu chàm thì ánh sáng huỳnh quang phát ra không

thể là

A ánh sáng màu tím B ánh sáng màu vàng

Câu 4: Khi chiếu chùm tia tử ngoại vào một ống nghiệm đựng dung dịch fluorexêin thì thấy dung

dịch này phát ra ánh sáng màu lục Đó là hiện tượng

A phản xạ ánh sáng B quang - phát quang

C hóa - phát quang D tán sắc ánh sáng

Câu 5: Theo thuyết lượng tử ánh sáng, để phát ánh sáng huỳnh quang, mỗi nguyên tử hay phân tử

của chất phát quang hấp thụ hoàn toàn một phôtôn của ánh sáng kích thích có năng lượng ε để chuyển sang trạng thái kích thích, sau đó

A giải phóng một electron tự do có năng lượng nhỏ hơn ε do có mất mát năng lượng

B phát ra một phôtôn khác có năng lượng lớn hơn ε do có bổ sung năng lượng

C giải phóng một electron tự do có năng lượng lớn hơn ε do có bổ sung năng lượng

D phát ra một phôtôn khác có năng lượng nhỏ hơn ε do mất mát năng lượng

Câu 6: (QG 2017): Đèn LED hiện nay được sử dụng phổ biến nhờ hiệu suất phát sáng cao Nguyên

tắc hoạt động của đèn LED dựa trên hiện tượng

C nhiệt - phát quang D quang - phát quang

Câu 7: Nhận xét nào sau đây về hiện tượng quang phát quang là đúng:

A Ánh sáng huỳnh quang là ánh sáng tồn tại trong thời gian dài hơn 10-8 s sau khi ánh sáng kích thích tắt

B Ánh sáng huỳnh quang có bước sóng nhỏ hơn bước sóng ánh sáng kích thích

C Ánh sáng lân quang hầu như tắt ngay sau khi tắt ánh sáng kích thích

D Ánh sáng lân quang có bước sóng dài hơn bước sóng của ánh sáng kích thích

Câu 8: Hãy chọn câu đúng Trong hiện tượng quang – phát quang, sự hấp thụ hoàn toàn một

phôtôn sẽ đưa đến

A sự giải phóng một electron tự do B sự giải phóng một electron liên kết

C sự giải phóng một cặp electron và lỗ trống D sự phát ra một phôtôn khác

Câu 9: Hãy chọn câu đúng khi xét sự phát quang của một chất lỏng và một chất rắn

A Cả hai trường hợp phát quang đều là huỳnh quang

B Cả hai trường hợp phát quang đều là lân quang

C Sự phát quang của chất lỏng là huỳnh quang, của chất rắn là lân quang

D Sự phát quang của chất lỏng là lân quang, của chất rắn là huỳnh quang

Câu 10: Trường hợp nào sau đây không đúng với sự phát quang ?

A Sự phát sáng của bóng đèn dây tóc khi có dòng điện chạy qua

B Sự phát sáng của phôtpho bị ôxi hoá trong không khí

C Sự phát quang một số chất hơi khi được chiếu sáng bằng tia tử ngoại

D Sự phát sáng của đom đóm

Câu 11: (Đề THPTQG 2017) Trong không khí, khi chiếu ánh sáng có bước sóng 550 nm vào một

chất huỳnh quang thì chất này có thể phát ra ánh sáng huỳnh quang có bước sóng là

MẪU NGUYÊN TỬ BO

A – LÝ THUYẾT CẦN NẮM

1 – CÁC TIÊN ĐỀ CỦA BO VỀ CẤU TẠO NGUYÊN TỬ

a Tiên đề về trạng thái dừng

➢ Nguyên tử chỉ tồn tại trong một số trạng thái có năng lượng xác định E n, gọi là các trạng thái dừng Khi ở trạng thái dừng, nguyên tử không bức xạ

➢ Trong các trạng thái dừng của nguyên tử, electron chuyển động quanh hạt nhân trên những quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là quỹ đạo dừng

➢ Công thức tính quỹ đạo dừng của electron trong nguyên tử hyđrô: 2

0

n

r =n r , với n là số nguyên và r =5, 3.10−11m, gọi là bán kính Bo

n 1 2 3 4 5 6 …

Bán kính r0 4r0 9r0 16r0 25r0 36r0 …

➢ Năng lượng electron trong nguyên tử hiđrô: E n 13, 62 (eV)

n

= −

b Tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử

➢ Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng E n sang trạng thái dừng có năng lượng E mthấp hơn thì nguyên tử phát ra một phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu:

n m

hc





= − = =

➢ Ngược lại, nếu nguyên tử ở trạng thái dừng có năng lượng E m mà hấp thụ được một phôtôn

có năng lượng đúng bằng hiệu E n-E m thì nó chuyển sang trạng thái dừng có năng lượng caoE n

2 QUANG PHỔ VẠCH PHÁT XẠ VÀ HẤP THỤ CỦA NGUVÊN TỬ HIĐRÔ

➢ Quang phổ vạch phát xạ của Hiđrô gồm 4 vạch trong vùng nhìn thấy: đỏ, lam, chàm, tím Ngoài ra có các vạch trong vùng tử ngoại và vùng hồng ngoại

➢ Giải thích sự tạo thành quang phổ vạch của Hiđrô:

+ Khi êlectrôn chuyển từ trạng thái có năng lượng cao về trạng thái cơ bản (trạng thái K) thì nguyên tử phát ra các phôtôn trong vùng tử ngoại (mắt thường không nhìn thấy)

+ Khi êlectrôn chuyển từ trạng thái có năng lượng cao về trạng thái kích thích thứ nhất (trạng thái L) thì nguyên tử phát ra các phôtôn trong vùng tử ngoại và vùng nhìn thấy

− Từ P về L phát ra phôtôn màu tím

− Từ O về L phát ra phôtôn màu chàm

− Từ N về L phát ra phôtôn màu lam

− Từ M về L phát ra phôtôn màu đỏ

K

L

M

N

O

P

Vùng tử ngoại

Vùng tử ngoại Ánh sáng nhìn thấy

Vùng hồng ngoại

ngoại

λtím

λchàm

λlam

λđỏ

n = 1

n = 2

n = 3

n = 4

n = 5

n = 6

n =

En

Em

+ Khi êlectrôn chuyển từ trạng thái có năng lượng cao về trạng thái kích thích thứ hai (trạng thái M) thì nguyên tử phát ra các phôtôn trong vùng hồng ngoại (mắt thường không nhìn

thấy)

B – TRẮC NGHIỆM LÝ THUYẾT CỦNG CỐ

Câu 1: Theo mẫu nguyên tử Bo, trạng thái dừng của nguyên tử

A chỉ là trạng thái kích thích B có thể là trạng thái cơ bản hoặc trạng thái kích thích

C chỉ là trạng thái cơ bản D là trạng thái mà các electron trong nguyên tử dừng chuyển động

Câu 2: (Đề minh hoạ 2020) Xét nguyên tử hiđrô theo mẫu nguyên tử Bo Gọi r0 là bán kính Bo Trong các quỹ đạo dừng của êlectron có bán kính lần lượt là r0, 4 ,9r0 r0 và 16r0, quỹ đạo có bán kính nào ứng với trạng thái dừng có mức năng lượng thấp nhất?

Câu 3: (Đề TNTHPT 2020) Xét nguyên tử hidro theo mẫu nguyên tử Bo, bán kính các quỹ đạo

dừng: K; L; M; N; O; của electron tăng tỉ lệ với bình phương của các số nguyên liên tiếp Quỹ đạo dừng K có bán kính r o (bán kính Bo) Quỹ đạo dừng M có bán kính

Câu 4: (Đề minh hoạ 2021) Xét nguyên tử hiđrô theo mẫu nguyên tử Bo, r0 là bán kính Bo Khi êlectron chuyển động trên quỹ đạo dừng M thì có bán kính quỹ đạo là

Câu 5: (Đề minh hoạ 2020) Xét nguyên tử hiđrô theo mẫu nguyên tử Bo Biết r0 là bán kính Bo

Bán kính quỹ đạo dừng K có giá trị là

Câu 6: Theo mẫu nguyên tử Bo, quỹ đạo dừng là quỹ đạo mà

A Nguyên tử không chuyển động

B êlectrôn không chuyển động

C êlectrôn chuyển động trên quỹ đạo có bán kính xác định

D Nguyên tử chuyển động trên quỹ đạo có bán kính xác định