Tự học Lý lớp 10 lần 2, tự học Lý lớp 11 lần 2, tự học Lý lớp 12 lần 2

Pin quang điện hoạt động dựa trên hiện tượng quang điện ngoài vì nó nhận năng lượng ánh sáng từ bên ngoài.. Điện trở của quang điện trở giảm khi có ánh sáng thích hợp chiếu v[r]

Trang 1

Trường THPT Gò Vấp Tổ Vật Lý

CHƯƠNG VI: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG

Bài 29: HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGOÀI

CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN

I HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGOÀI:

1 Thí nghiệm Hertz về hiện tượng quang điện:

- Chiếu ánh sáng từ hồ quang (giàu tia tử ngoại) vào một tấm kẽm tích

điện âm, nó làm cho tấm kẽm mất điện tích âm

- Làm thí nghiệm với các tấm kim loại khác (đồng, nhôm, bạc …), ta

thấy hiện tượng tương tụ xảy ra

2 Định nghĩa hiện tượng quang điện:

Hiện tượng ánh sáng làm bật các êlectron ra khỏi bề mặt kim loại gọi là hiện

tượng quang điện ngoài (gọi tắt là hiện tượng quang điện).Các electron bật

ra gọi là electron quang điện

II ĐỊNH LUẬT VỀ GIỚI HẠN QUANG ĐIỆN:

Đối với mỗi kim loại, ánh sáng kích thích phải có bước sóng  ngắn hơn hoặc bằng giới hạn quang

điện 0 của kim loại đó mới gây ra hiên tượng quang điện

  0

III THUYẾT LƯƠNG TỬ ÁNH SÁNG:

1 Giả thuyết của Planck (Plăng) về lượng tử ánh sáng:

Lượng năng lượng mà mà mỗi lần một nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hoàn

toàn xác định gọi là lượng tử năng lượng Lượng tử năng lượng có giá trị :

 = hf

Trong đó : f là tần số ánh sáng

h là hằng số Planck ( h = 6,625.10-34 J.s)

2 Thuyết lượng tử áng sáng:

- Chùm ánh sáng là một chùm hạt, mỗi hạt gọi là phôtôn (lượng tử năng lượng)

- Với mỗi ánh sáng đơn sắc, các phôntôn đều giống nhau, mỗi phôtôn mang năng lượng  = hf

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

- Khi nguyên tử hay phân tử phát xạ hay hấp thụ ánh sáng, cũng có nghĩa là chúng phát xạ hay hấp thụ

phôtôn

 Chú ý:

- Chùm sáng dù rất yếu cũng chứa rất nhiều phôtôn, nên ta nhìn chùm sáng như liên tục

- Các phôton chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động

3 Phương trình Einstein về hiện tượng quang điện – giới hạn quag điện:

a) Phương trình Einstein:

Theo Einstein, mỗi phôton bị hấp thụ sẽ truyền toàn bộ năng lượng cho một êlectron Năng lượng  này

dùng để :

- cung cấp cho êlectron một công thoát A để nó thoát ra khỏi bề mặt kim loại

- truyền cho nó một động năng ban đầu Đối với các êlectron nằm trên bề mặt kim loại thì động năng này

có giá trị cực đại

 = A + Wđ0(max Hay: hf = A + 1 mv20(max)

2

b) Giới hại quang điện:

Để có hiện tượng quang điện xảy ra, tức là có êlectron bật ra khỏi kim loại, thì:

Trang 2

III LƯỠNG TÍNH SÓNG – HẠT CỦA ÁNH SÁNG:

- Tính chất sóng của ánh sáng thể hiện qua các hiện tượng tác sắc,nhiễu xạ, giao thoa…

- Tính chất hạt của ánh sáng thể hiện qua các hiện tượng quang điện, đâm xuyên, làm phát quang…

- Ánh sáng có bước sóng càng dài thì tính chất sóng càng thể hiện rõ ; ánh sáng có bước sóng càng ngắn

thì tính chất hạt càng thể hiện rõ

- Khi tính chất sóng càng thể hiện rõ thì tính chất hạt càng mờ nhạt và ngược lại

Vậy : ánh sáng mang lưỡng tính sóng – hạt

Trang 3

Bài 30: HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG - QUANG ĐIỆN TRỞ VÀ PIN QUANG ĐIỆN

I HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG:

1 Chất quang dẫn và hiện tượng quang điện trong:

a) Chất quang dẫn:

Các chất bán dẫn như Ge, Si, CdS… sẽ trở thành dẫn điện tốt khi bị chiếu bởi ánh sáng thích hợp (có

bước sóng ngắn) Các chất này gọi là chất quang dẫn

b) Hiện tượng quang điện trong:

Hiện tượng ánh sáng giải phóng các êlectron liên kết để cho chúng trở thành các êlectron dẫn , đồng

thời tạo ra các lỗ trống cùng tham gia vào quá trình dẫn điện , gọi là hiện tượng quang điện trong

2 Hiện tượng quang dẫn:

Hiện tượng giảm điện trở suất, tức là tăng độ dẫn điện của chất bán dẫn, khi có ánh sáng thích hợp

chiếu vào gọi là hiện tượng quang dẫn

- Ánh sáng thích hợp là ánh sáng có bước sóng   0 ( 0 gọi là giới hạn quang dẫn)

- Giới hạn quang dẫn lớn hơn nhiều so với giới hạn quang điện.(giới hạn quang dẫn của nhiều bán dẫn nằm

trong cả vùng hồng ngoại)

II QUANG ĐIỆN TRỞ:

1 Định nghĩa:

Quang điện trở là một lớp bán dẫn mỏng, có giá trị điện trở thay

đổi khi thay đổi cường độ chùm sáng chiếu tới nó

2 Nguyên tắc hoạt động: Quang điện trở hoạt động dựa vào hiện

tượng quang điện trong

3 Cấu tạo : hình vẽ

4 Ứng dụng:

- Quang điện trở dùng được lắp trong các mạch khuếch đại và trong

các thiết bị điều khiển bằng ánh sáng

III PIN QUANG ĐIỆN:

1 Định nghĩa:

Pin quang điện là nguồn điện, trong đó quang năng được biến

đổi trực tiếp thành điện năng

2 Nguyên tắc hoạt động:

Pin quang điện hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện trong

3 Cấu tạo: Gồm :

- Một tấm bán dẫn loại n, bên trong có phủ một lớp mỏng bán

dẫn loại p

- Trên cùng là một lớp kim loại mỏng cho ánh sáng truyền qua,

dưới cùng là một đế kim loại Các kim loại này đóng vai trò là

các điện cực

4 Hoạt động:

- Khi chiếu ánh sáng thích hợp (   0) vào lớp kim loại mỏng, ánh sáng sẽ gây ra hiện tượng quang điện

trong và giải phóng các cặp êlectron và lỗ trống

- Điện trường ở lớp chuyển tiếp p – n đẩy các lỗ trống về phía p và đẩy các êlectron về phía n Khi đó lớp

kim loại mỏng bị nhiễm điện dương và trở thành điện cực dương của pin, còn đế kim loại phía dưới bị

nhiễm điện âm và trở thành điện cực âm

- Suất điện dộng của pin quang điện thường có giá trị từ 0,5V đến 0,8V

- - - -

n

p

Lớp bán Đế cách điện

Cực bằng kim loại Ánh sáng

Trang 4

Bài 31: HIỆN TƯỢNG QUANG – PHÁT QUANG

I HIỆN TƯỢNG QUANG - PHÁT QUANG :

1 Khái niệm về sự phát quang :

a) Định nghĩa :

Sự phát quang là sự hấp thụ ánh sáng có bước sóng này để phát ra ánh sáng có bước sóng khác

Sự phát quang còn kéo dài một thời gian sau khi tắt ánh sáng kích thích

2 Huỳnh quang và lân quang :

- Sự phát quang của các chất lỏng và khí có đặc điểm là ánh sáng phát quang bị tắt rất nhanh sau khi tắt

ánh sáng kích thích gọi là sự huỳnh quang (thời gian phát quang chỉ kéo dài thêm dưới 10-8s)

- Sự phát quang của các chất rắn có đặc điểm là ánh sáng phát quang có thể kéo dài một thời gian sau khi

tắt ánh sáng kích thích gọi là sự lân quang (thời gian phát quang kéo dài thêm trên 10-8s)

II ĐẶC ĐIỂM CỦA ÁNH SÁNG PHÁT QUANG (ĐỊNH LUẬT STOKES) :

Ánh sáng phát quang có bước sóng  ’ dài hơn bước sóng của ánh sáng kích thích  (hay tần số của

ánh sáng phát quang lớn hơn tần số ánh sáng kích thích) :

 ’ >  hay f’ < f III ỨNG DỤNG CỦA SỰ PHÁT QUANG:

- Sử dụng trong đèn ống để thắp sáng

- Sử dụng trong các màn hình dao động kí điện tử, màn hình tivi, máy tính

- Sơn phát quang trong biển báo giao thông

Trang 5

Bài 32: MẪU NGUYÊN TỬ BO

QUANG PHỔ CỦA NGUYÊN TỬ HYĐRÔ

I MẪU NGUYÊN TỬ BO:

Mẫu nguyên tử Bo bao gồm mô hình hành tinh nguyên tử của Rơ-do-pho và hai tiên đề của Bo

II HAI TIÊN ĐỀ BO VỀ CẤU TẠO NGUYÊN TỬ:

1 Tiên đề về các trạng thái dừng:

- Nguyên tử chỉ tồn tại trong một số trạng thái có năng lượng xác định, gọi là các trạng thái dừng Khi ở

trong các trạng thái dừng thì nguyên tử không bức xạ

- Trong các trạng thái dừng của nguyên tử, êlectron chỉ chuyển động trên những quỹ đạo có bán kính

hoàn toàn xác định gọi là quỹ đạo dừng

Đối với nguyên tử hiđrô thì bán kính quỹ đạo dừng tăng tỉ lệ với bình phương các số nguyên liên tiếp:

rn = n2r0 r0 = 5,3.10-11m : gọi là bán kính quỹ đạo thứ nhất (bán kính Bo)

2 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 Em sang trạng thái dừng có năng lượng thấp

hơn En thì nó phát ra 1 phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu Em

– En:  = hfmn = Em – En

- Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng

lượng En thấp hơn mà hấp thụ được một phôtôn có năng lượng

đúng bằng hiệu Em – En thì nó chuyển lên trạng thái dừng có

năng lượng cao hơn Em

III QUANG PHỔ VẠCH CỦA NGUYÊN TỬ HYĐRÔ:

1 Các dãy quang phổ của nguyên tử hyđrô :

Quang phổ vạch của hyđrô được sắp xếp thành từng dãy xác định:

+ Dãy Laiman: ở trong vùng tử ngoại

+ Dãy Banme: một phần ở trong vùng tử ngoại , một phần ở trong

vùng ánh sáng nhìn thấy.Trong vùng ánh sáng nhì thấy gồm 4

vạch : vạch đỏ H (  = 0,6563 m) , vạch lam H(  = 0,4861

m) , vạch chàm H(  = 0,4340 m), vạch tím H ( = 0,4120

m)

+ Dãy Pasen: ở trong vùng hồng ngoại

2 Giải thích:

- Ở trạng thái bình thường, nguyên tử hyđrô có năng lượng thấp,

electrôn chuyển động trên quỹ đạo K Khi nhận được năng lượng

kích thích, elecrôn chuyển lên mức năng lượng cao hơn

L,M,N,O,P

- Từ mức năng lượng cao chuyển về mức năng lượng thấp sẽ phát ra các phôtôn có tần số xác định tạo

thành quang phổ vạch

Dãy Laiman do electrôn chuyển từ các quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo K

Dãy Banme do electrôn chuyển từ các quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo L

Dãy Pa sen do electrôn chuyển từ các quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo M

Trang 6

Bài 33: SƠ LƯỢC VỀ LAZE

I CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA LAZE:

1 Laze là gì?

- Laze là một nguồn phát ra một chùm sáng cường độ lớn dựa trên việc ứng dụng của hiện tượng phát xạ

cảm ứng

2 Đặc điểm:

+ Có tính đơn sắc cao

+ Có tính định hướng cao (tính song song)

+ Có tính kết hợp

+ Có cường độ lớn

4 Các loại laze:

- Laze khí, như laze He – Ne, laze CO2

- Laze rắn, như laze rubi

- Laze bán dẫn, như laze Ga – Al – As

II MỘT VÀI ỨNG DỤNG CỦA LAZE:

- Y học: dao mổ, chữa bệnh ngoài da…

- Thông tin liên lạc: sử dụng trong vô tuyến định vị, liên lạc vệ tinh, điều khiển con tàu vũ trụ, truyền tin bằng

cáp quang…

- Công nghiệp: khoan, cắt, tôi

- Trắc địa: đo khoảng cách, ngắm đường thẳng…

- Trong các đầu đọc CD, bút chỉ bảng…

Trang 7

Trường THPT Gị Vấp Tổ Vật Lý

CHƯƠNG VI : LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG

Bài 30: HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN VÀ THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG

Lý thuyết

Câu 1(TN 2011): Theo thuyết lượng tử ánh sáng của Anh-xtanh, phơtơn ứng với mỡi ánh sáng đơn sắc có năng lượng càng

lớn nếu ánh sáng đơn sắc đó có

A tần sớ càng lớn B tớc đợ truyền càng lớn

C bước sĩng càng lớn D chu kì càng lớn

Câu 2(TN 2014): Cơng thốt của êlectron khỏi mợt kim loại là 3,68.10-19J Khi chiếu vào tấm kim loại đó lần lượt hai bức

xạ: bức xạ (I) cĩ tần sớ 5.1014 Hz và bức xạ (II) có bước sĩng 0,25m thì

A bức xạ (II) khơng gây ra hiện tượng quang điện, bức xạ (I) gây ra hiện tượng quang điện

B cả hai bức xạ (I) và (II) đều khơng gây ra hiện tượng quang điện

C cả hai bức xạ (I) và (II) đều gây ra hiện tượng quang điện

D bức xạ (I) khơng gây ra hiện tượng quang điện, bức xạ (II) gây ra hiện tượng quang điện

Câu 3(TN 2014) : Theo quan điệm của thuyết lượng tử ánh sáng, phát biểu nào sau đây là sai?

A Các phơtơn của cùng mợt ánh sáng đơn sắc đều mang năng lượng như nhau

B Khi ánh sáng truyền đi xa, năng lượng của phơtơn giảm dần

C Phơtơn chỉ tờn tại trong trạng thái chuyển đợng

D Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phơtơn

Câu 4(CĐ 2009): Dùng thuyết lượng tử ánh sáng khơng giải thích được

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

C nguyên tắc hoạt đợng của pin quang điện D hiện tượng quang điện ngồi

Câu 5(CĐ 2009): Gọi năng lượng của phơtơn ánh sáng đỏ, ánh sáng lục và ánh sáng tím lần lượt là Đ, L và T thì

A T > L > Đ B T > Đ > L C Đ > L > T D L > T > Đ

Trang 8

Câu 6(CĐ 2010): 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 8(CĐ 2012): Gọi Đ, L, T lần lượt là năng lượng của phôtôn ánh sáng đỏ, phôtôn ánh sáng lam và phôtôn ánh sáng

tím Ta có

A Đ > L > T B T > L > Đ C T > Đ > L D L > T > Đ

Câu 9(CĐ 2012): Ánh sáng nhìn thấy có thể gây ra hiện tượng quang điện ngoài với

A kim loại bạc B kim loại kẽm

C kim loại xesi D kim loại đồng

Câu 10(CĐ 2014): Thuyết lượng tử ánh sáng không được dùng để giải thích

A Hiện tượng quang điện B Hiện tượng quang – phát quang

C Hiện tượng giao thoa ánh sáng D Nguyên tắc hoạt động của pin quang điện

Câu 11(ĐH 2009): Khi nói về thuyết lượng tử ánh sáng, phát biểu nào sau đây là đúng?

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 12(ĐH 2011): Hiện tượng quang điện ngoài là hiện tượng electron bị bứt ra khỏi kim loại khi

A cho dòng điện chạy qua tấm kim loại này

B tấm kim loại này bị nung nóng bởi một nguồn nhiệt

C chiếu vào tấm kim loại này một bức xạ điện từ có bước sóng thích hợp

D chiếu vào tấm kim loại này một chùm hạt nhân heli

Câu 13(ĐH 2012): Theo thuyết lượng tử ánh sáng, phát biểu nào sau đây là sai?

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

B Phôtôn của các ánh sáng đơn sắc khác nhau thì mang năng lượng khác nhau

C Năng lượng của một phôtôn không đổi khi truyền trong chân không

D Phôtôn tồn tại trong cả trạng thái đứng yên và trạng thái chuyển động

Trang 9

Câu 14(ĐH 2013): Khi nói về phôtôn, phát biểu nào dưới đây đúng? A Năng lượng của phôtôn càng lớn khi bước sóng ánh sáng ứng với phôtôn đó càng lớn B Phôtôn có thể tồn tại trong trạng thái đứng yên C Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f xác định, các phôtôn đều mang năng lượng như nhau D Năng lượng của phôtôn ánh sáng tím nhỏ hơn năng lượng của phôtôn ánh sáng đỏ Câu 15(ĐH 2013): Gọi Đ là năng lượng của phôtôn ánh sáng đỏ; Llà năng lượng của phôtôn ánh sáng lục; Vlà năng lượng của phôtôn ánh sáng vàng Sắp xếp nào sau đây đúng? A Đ > V>L B L>Đ >V C V> L>Đ D L> V> Đ Câu 16(QG 2015): Theo thuyết lượng tử ánh sáng, phát biểu nào sau đây đúng? A Phôtôn ứng với ánh sáng đơn sắc có năng lượng càng lớn nếu ánh đó có tần số càng lớn B Năng lượng của phôtôn giảm dần khi phôtôn ra xa dần nguồn sáng C Phôtôn tồn tại trong cả trạng thái đứng yên và trạng thái chuyển động D Năng lượng của mọi loại phôtôn đều bằng nhau Bài tập Câu 1(TN 2011): Biết công thoát của êlectron khỏi một kim loại là 4,14 eV Giới hạn quang điện của kim loại đó là A 0,50 m B 0,26 m C 0,30 m D 0,35 m

Câu 2(TN 2011): Trong chân không, ánh sáng tím có bước sóng 0,4 μm Mỗi phôtôn của ánh sáng này mang năng lượng xấp xỉ bằng A 4,97.10-31 J B 4,97.10-19 J C 2,49.10-19 J D 2,49.10-31 J

Câu 3(TN 2014): Trong chân không, một ánh sáng có bước sóng 0,40m Phôtôn của ánh sáng này mang năng lượng A 4,97.10-18J B 4,97.10-20J C 4,97.10-17J D 4,97.10-19J

Trang 10

Câu 4(CĐ 2009): Công suất bức xạ của Mặt Trời là 3,9.1026 W Năng lượng Mặt Trời tỏa ra trong một ngày là A 3,3696.1030 J B 3,3696.1029 J C 3,3696.1032 J D 3,3696.1031 J

Câu 5(CĐ 2009): Trong chân không, bức xạ đơn sắc vàng có bước sóng là 0,589 m Lấy h = 6,625.10-34J.s; c=3.108 m/s và e = 1,6.10-19 C Năng lượng của phôtôn ứng với bức xạ này có giá trị là A 2,11 eV C 4,22 eV C 0,42 eV D 0,21 eV

Câu 6(CĐ 2009): Một nguồn phát ra ánh sáng có bước sóng 662,5 nm với công suất phát sáng là 1,5.10-4 W Lấy h = 6,625.10-34 J.s; c = 3.108 m/s Số phôtôn được nguồn phát ra trong 1 s là A 5.1014 B 6.1014 C 4.1014 D 3.1014

Câu 7(CĐ 2010): Một nguồn sáng chỉ phát ra ánh sáng đơn sắc có tần số 5.1014Hz Công suất bức xạ điện từ của nguồn là 10W 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

Câu 8(CĐ 2012): Giới hạn quang điện của một kim loại là 0,30 m Công thoát của êlectron khỏi kim loại này là A 6,625.10-20J B 6,625.10-17J C 6,625.10-19J D 6,625.10-18J

Trang 11

Câu 9(CĐ 2013): Photôn có năng lượng 0,8eV ứng với bức xạ thuộc vùng: A sóng vô tuyến B Tia hồng ngoại

C Tia X D Tia tử ngoại

Câu 10(CĐ 2013): Công thoát electron của một kim loại bằng 3,43.10-19J Giới hạn quang điện của kim loại này là: A 0,30m B 0,58m C 0,43m D 0,38m

Câu 11(CĐ 2014): Phôtôn của một bức xạ có năng lượng 6,625.10-19J Bức xạ này thuộc miền A Sóng vô tuyến B Hồng ngoại

C Tử ngoại D Ánh sáng nhìn thấy

Câu 12(CĐ 2014): Trong chân không, bức xạ đơn sắc màu vàng có bước sóng 0,589µm Năng lượng của phôtôn ứng với bức xạ này là A 0,21 eV B 2,11 eV C 4,22 eV D 0,42 eV

Định dạng
Số trang	22
Dung lượng	557,97 KB