Tiêu đề Vật Lý 12 - CHỦ ĐỀ 27 QUANG ĐIỆN TRONG, QUANG PHÁT QUANG & LAZE.doc ✅

Trang 1 CHỦ ĐỀ 27: QUANG ĐIỆN TRONG, QUANG PHÁT QUANG & LAZE I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT  HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG 1. Chất quang dẫn và hiện tượng quang điện trong a) Chất quang dẫn: là chất dẫn điện kém khi không bị chiếu sáng và trở thành chất dẫn điện tốt khi bị chiếu ánh sáng thích hợp. b) Hiện tượng quang điện trong: * Khái niệm: Hiện tượng khi chiếu ánh sáng thích hợp vào khối chất bán dẫn, làm giải phóng các êlectron liên kết để 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. * Ứng dụng: Hiện tượng quang điện trong được ứng dụng trong quang điện trở và pin quang điện. Chú ý:  Khi nói đến hiện tượng quang điện trong thì luôn nhớ tới chất bán dẫn, còn với hiện tượng quang điện ngoài thì phải là kim loại.  Bức xạ hồng ngoại có thể gây ra hiện tượng quang điện trong ở một số chất bán dẫn. Trong khi đó nó không thể gây ra hiện tượng quang điện ngoài ở bất kì kim loại nào. 2. Quang điện trở - Quang điện trở là một điện trở làm bằng chất quang dẫn. Nó có cấu tạo gồm một sợi dây bằng chất quang dẫn gắn trên một đế cách điện. - Quang điện trở được ứng dụng trong các mạch điều khiển tự động. 3. Pin quang điện - Pin quang điện (còn gọi là pin Mặt Trời) là một nguồn điện chạy bằng năng lượng ánh sáng. Nó biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng. * Ứng dụng: Pin quang điện được ứng dụng trong các máy đo ánh sáng, vệ tinh nhân tạo, máy tính bỏ túi... được lắp đặt và sử dụng ở miền núi, hải đảo, những nơi xa nhà máy điện.  HIỆN TƯỢNG QUANG – PHÁT QUANG 1. Khái niệm về sự phát quang Hiện tượng xảy ra ở một số chất có khả năng hấp thụ ánh sáng có bước sóng này để phát ra ánh sáng có bước sóng khác. Chất có khả năng phát quang gọi là chất phát quang. Ví dụ: Nếu chiếu một chùm ánh sáng từ ngoài vào một ống nghiệm đựng dung dịch fluorex-êin (chất diệp lục) thì dung dịch này sẽ phát ra ánh sáng màu lục. Ở đây, ánh sáng tử ngoại là ánh sáng kích thích, còn ánh sáng màu lục do fluorexêin phát ra là ánh sáng phát quang. Thành trong của các đèn ống thông thường có phủ một lớp bột phát quang. Lớp bột này sẽ phát quang ánh sáng trắng khi bị kích thích bởi ánh sáng giàu tia tử ngoại do hơi thủy ngân trong đèn phát ra lúc có sự phóng điện qua nó. Chú ý: - Ngoài hiện tượng quang – phát quang còn có các hiện tượng phát quang sau: hóa – phát quang (ở con đom đóm); điện – phát quang (ở đèn LED); phát quang catốt (ở màn hình ti vi). - Sự phát quang của đèn ống là sự quang – phát quang vì: trong đèn ống có tia tử ngoại chiếu vào lớp bột phát quang được phủ bên trong thành ống của đèn. - Sự phát quang của đèn dây tóc, ngọn nến, hồ quang không phải là sự quang – phát quang.
Trang 2 2. Đặc điểm của hiện tượng phát quang: Bước sóng  của ánh sáng phát quang bao giờ cũng lớn hơn bước sóng  của ánh sáng kích thích:  Hay ff  SƠ LƯỢC VỀ LAZE 1. Định nghĩa, đặc điểm, phân loại và ứng dụng của laze - Laze là một nguồn sáng phát ra một chùm sáng cường độ lớn dựa trên việc ứng dụng hiện tượng phát xạ cảm ứng. - Một số đặc điểm của tia laze: + Tia laze có tính đơn sắc cao. + Tia laze là chùm sáng kết hợp (các phôtôn trong chùm có cùng tần số và cùng pha). + Tia laze là chùm sáng song song (có tính định hướng cao). + Tia laze có cường độ lớn. Chú ý: Tia laze không có đặc điểm công suất lớn, hiệu suất của laze nhỏ hơn 1. - Các loại laze: + Laze rắn, như laze rubi (biến đổi quang năng thành quang năng). + Laze khí, như laze He – Ne, laze CO 2 . + Laze bán dẫn, như laze Ga – Al – As, sử dụng phổ biến hiện nay (bút chì bảng). - Một vài ứng dụng của laze: Laze được ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực. + Y học: dùng như dao mổ trong phẫu thuật mắt, chữa bệnh ngoài da... + Thông tin liên lạc: sử dụng trong vô tuyến định vị, liên lạc vệ tinh, truyền tin bằng cáp quang... + Công nghiệp: khoan, cắt, tôi,... chính xác các vật liệu trong công nghiệp.  CÁC VÍ DỤ ĐIỂN HÌNH Ví dụ 1: Trong các hiện tượng sau: hiện tượng nào là hiện tượng quang – phát quang? A. Than đang cháy hồng. B. Đom đóm nhấp nháy. C. Màn hình ti vi sáng. D. Đèn ống sáng. Giải - Than cháy hồng là nguồn sáng do phản ứng đốt cháy. - Đom đóm nhấp nháy là hiện tượng hóa phát quang. - Màn hình ti vi là hiện tượng phát quang catốt. - Đèn ống sáng là hiện tượng quang phát sáng.  Chọn đáp án D. Ví dụ 2: Một chất phát quang có khả năng phát ra ánh sáng có bước sóng p0,7m . Hỏi nếu chiếu vào ánh sáng nào dưới đây thì sẽ không thể gây ra hiện tượng phát quang? A. 0,6m B. 0,55m C. 0,68m D. Hồng ngoại Giải Theo định luật Stock về hiện tượng phát quang ta có: kp0,7m Chỉ có tia hồng ngoại có:  hoàng ngoaïip0,7m  Không có hiện tượng quang phát quang xảy ra.  Chọn đáp án D.
Trang 3 Ví dụ 3: Một chất phát quang có thể phát ra ánh sáng phát quang màu tím. Hỏi nếu chiếu lần lượt từng bức xạ sau, bức xạ nào có thể gây ra hiện tượng phát quang? A. Đỏ. B. Tử ngoại. C. Chàm. D. Lục. Giải Theo định luật Stock về hiện tượng phát quang ta có: kp  Chỉ có:  töû ngoaïitím  Chọn đáp án B Ví dụ 4: Một vật có thể phát ra ánh sáng phát quang màu đó với bước sóng 0,7m . Hỏi nếu chiếu vật trên bằng bức xạ có bước sóng 0,6m thì mỗi phôtôn được hấp thụ và phát ra thì phần năng lượng tiêu hao là bao nhiêu? A. 0,5 MeV. B. 0,432 eV. C. 0,296 eV. D. 0,5 eV. Giải Ta có: kthq kthqkthq hchc11 hfhfhc0,296eV      Chọn đáp án C. II. BÀI TẬP A. KHỞI ĐỘNG: NHẬN BIẾT Bài 1: Hiện tượng quang điện trong là hiện tượng: A. giải phóng êlectron khỏi mối liên kết trong bán dẫn khi bị chiếu sáng. B. bứt êlectron ra khỏi bề mặt kim loại khi bị chiếu sáng. C. giải phóng êlectron khỏi kim loại bằng cách đốt nóng. D. giải phóng êlectron khỏi bán dẫn bằng cách bắn phá ion. Bài 2: Hiện tượng quang điện trong là A. hiện tượng bứt êlectron ra khỏi bề mặt kim loại khi chiếu vào kim loại áng sáng có bước sóng thích hợp. B. hiện tượng êlectron bị bắn ra khỏi kim loại khi kim loại bị đốt nóng. C. hiện tượng êlectron liên kết được giải phóng thành êlectron dẫn và lo trống khi chất bán dẫn được chiếu bằng bức xạ thích hợp. D. hiện tượng điện trở của vật dẫn kim loại tăng lên khi chiếu ánh sáng vào kim loại. Bài 3: Phát biểu nào sau đây đúng khi nói về hiện tượng quang dẫn: A. Có ứng dụng quan trọng là tạo ra đèn ống. B. Chỉ xảy ra khi ánh sáng kích thích có bước sóng nhỏ hơn ánh sáng khả kiến. C. e được giải phóng khỏi khối bán dẫn. D. Là hiện tượng giảm mạnh điện trở của chất bán dẫn khi được chiếu bằng ánh sáng thích hợp. Bài 4: Chọn câu sai khi so sánh hiện tượng quang điện ngoài và hiện tượng quang điện trong: A. Bước sóng giới hạn ở hiện tượng quang điện ngoài thường nhỏ hơn bước sóng giới hạn ở hiện tượng quang điện trong. B. Phải có bước sóng nhỏ hơn giới hạn quang điện hoặc giới hạn quang dẫn. C. Mở ra khả năng biến năng lượng ánh sáng thành điện năng.
Trang 4 D. Đều làm bức êlectron ra khỏi chất bị chiếu sáng. Bài 5: Trong hiện tượng quang điện ngoài, khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào catốt của tế bào quang điện thì êlectron sẽ: A. Bị bật ra khỏi catốt. B. Phá vỡ liên kết để trở thành êlectron dẫn. C. Chuyển động mạnh hơn. D. Chuyển lên quỹ đạo có bán kính lớn hơn. Bài 6: Chọn phát biểu đúng về quang điện trở? A. Quang điện trở được cấu tạo bằng chất bán dẫn và có đặc điểm điện trở tăng khi ánh sáng chiếu vào. B. Quang điện trở được cấu tạo bằng kim loại và có đặc điểm điện trở giảm khi ánh sáng chiếu vào. C. Quang điện trở được cấu tạo bằng chất bán dẫn và có đặc điểm điện trở giảm khi ánh sáng chiếu vào. D. Quang điện trở được cấu tạo bằng kim loại và có đặc điểm điện trở tăng khi ánh sáng chiếu vào. Bài 7: Nguyên tắc hoạt động của quang điện trở dựa vào hiện tượng nào sau đây? A. quang dẫn. B. điện phân. C. quang điện ngoài. D. phát quang của các chất rắn. Bài 8: Phát biểu nào sau đây là sai? A. Khi êlectron liên kết trong một khối bán dẫn được giải phóng càng nhiều thì càng tạo ra nhiều lỗ trống làm cho điện trở suất của khối chất bán dẫn càng tăng. B. Điện trở của chất quang dẫn giảm mạnh khi bị chiếu sáng thích hợp. C. Quang dẫn là hiện tượng tạo thành các êlectron dẫn và lỗ trống trong bán dẫn do tác dụng của ánh sáng thích hợp. D. Điện trở suất của một số chất bán dẫn giảm khi được chiếu bằng ánh sáng thích hợp. Bài 9: Thiết bị nào sau đây hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện trong? A. quang điện trở. B. điện trở nhiệt. C. đi - ốt phát quang. D. Pin nhiệt điện. Bài 10: Nguyên tắc hoạt động của quang điện trở dựa vào: A. hiện tượng nhiệt điện. B. hiện tượng quang điện ngoài. C. hiện tượng quang điện trong. D. sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ. Bài 11: Mệnh đề nào sau đây sai khi nói về quang điện trở? A. Quang điện trở thường được lập với các mạch khuếch đại trong các thiết bị điều khiển bằng ánh sáng, trong các máy đo ánh sáng. B. Bộ phận quan trọng nhất của quang trở là một lớp chất bán dẫn gồm hai điện cực. C. Quang trở thực chất là một điện trở mà giá trị của nó thay đổi theo nhiệt độ. D. Quang điện trở được chế tạo dựa trên hiệu ứng quang điện trong. Bài 12: Phát biểu nào sau đây sai? A. Khi êlectron liên kết trong một khối bán dẫn được giải phóng càng nhiều thì càng tạo ra nhiều lỗ trống làm cho độ dẫn điện của khối bán dẫn càng giảm. B. Điện trở của khối quang dẫn giảm mạnh khi bị chiếu sáng thích hợp. C. Quang dẫn là hiện tượng tạo thành các êlectron dẫn và lỗ trống trong bán dẫn do tác dụng của ánh sáng thích hợp. D. Độ dẫn điện của một số chất bán dẫn tăng khi được chiếu bằng ánh sáng thích hợp. Bài 13: Chọn nhận xét sai về hiện tượng quang dẫn? A. Hiện tượng quang dẫn chỉ xảy ra đối với các chất bán dẫn khi chiếu ánh sáng thích hợp. B. Khi chiếu ánh sáng có bước sóng nhỏ hơn giới hạn quang dẫn thì điện trở suất của bán dẫn giảm.