Khóa Vt lí 12- Thầy Đặng Việt Hùng Hiện tượng quang ñiện trong – Sự phát quang Hocmai.vn – Ngôi trườn g chung của học trò Việt Tổn g ñài tư vấn : 1900 58-58-1 2 - Trang | 1 - I. H IỆN TƯỢNG QUANG ðIỆN TRO NG. 1. Chất quang dẫ n. Là chất bán dẫ n có tính chất cá ch ñiện khi không bị chiếu sáng và trở thành dẫn ñi ện khi bị c hiếu sáng. 2. Hiện tượng quang ñiện trong. a) Khái n iệ m. Hiệ n tượng á nh sáng giải phóng các êlectron l iê n kết ñể chúng trở thành các êlectron dẫn ñồng thời giải phó ng các lỗ t rống tự d o g ọi là hiệ n tượng qua ng ñiện trong . b) ðặc ñiể m. ðể g ây ñược hiệ n tượng quang ñiệ n trong thì ánh sá ng kích thíc h phải có bước sóng nhỏ hơn hoặc bằ ng một giá trị λ 0 gọi là g iới hạn qua ng ñiện tro ng . Năng lượng cần thiết ñể g iải phóng elec tron khỏi liên kết trong c hấ t bán dẫn thường nhỏ hơn c ông thoát A của electron từ mặt kim loạ i nên g iới hạn quang ñiện c ủa các chất bán dẫn nằm trong v ùng ánh sáng hồng ng oại c) Ứng dụ ng. Ứng dụng trong quang ñiện trở v à pin quang ñiệ n. 3. Hiện tượng quang d ẫn. a) Khái n iệ m. Hiệ n tượng qua ng dẫn là hiện tượng giảm mạ nh ñiện trở suất của c hấ t bán dẫn, tức làm tă ng ñộ dẫ n ñiện khi chiếu ánh sáng thíc h hợp vào chất bá n dẫn. b) Giả i th ích hiệ n tượng: Mỗi electron liê n kết khi hấp thụ một phôtôn sẽ trở thà nh một e dẫn và ñể lại một lỗ trống m ang ñiệ n dương . Cá c electron và những lỗ trống này có thể di chuyể n tự do từ ng uy ên tử này sa ng nguyên tử khác tha m g ia v ào quá trình dẫ n ñiện. 4. Quang ñiện trở. Qua ng ñiện trở là m ột ñiện trở làm bằ ng chất quang dẫn v à có g iá trị ñ iện trở g iảm mạnh khi chiế u sáng . 5. Pin q uang ñiệ n. Là một loại ng uồn ñiện t rong ñó quang năng biế n ñổi trực tiếp thà nh ñiện nă ng . II. HIỆN TƯỢNG QUANG - PH ÁT QUANG. 1) Sự phát qu ang. Có một số chất khi hấp thụ nă ng lượng dưới m ột dạ ng nào ñó, thì chúng có khả năng phá t ra các bức xạ ñiện từ trong miền ánh sá ng nhìn thấ y. Các hiệ n tượng ñó ñược g ọi là sự phát quang. S ự phá t qua ng có khác biệ t với các hiện tượng phát ánh sá ng khác , ha i ñặc ñiểm quan trọng : – Mộ t là, mỗi chất phát qua ng có một quang phổ ñặc tr ưng cho nó. – Hai là, sau khi ngừng k ích thíc h, sự phát quang của một s ố chất c òn tiếp tục ké o dài thê m một khoảng thời gian nào ñó, rồi mới ngừng hẳn. 2) Các dạng quang phá t q uang. Sự phá t quang của một số c hất khi có ánh sáng thích hợp (ánh sáng kíc h thíc h) chiếu v ào nó, g ọi là hiệ n tượng quang phá t qua ng. Ng ười ta thấy có ha i loại quang phát quang: HIỆN TƯỢNG QUANG ðIỆN TRONG SỰ PHÁT QUANG (TÀI LIỆU BÀI GIẢNG) Giáo viên: ð Ặ NG VI Ệ T HÙNG Khóa Vt lí 12- Thầy Đặng Việt Hùng Hiện tượng quang ñiện trong – Sự phát quang Hocmai.vn – Ngôi trườn g chung của học trò Việt Tổn g ñài tư vấn : 1900 58-58-1 2 - Trang | 2 - H uỳnh quang: Là sự phát quang có thời gian phát quang ng ắn (dưới 10 –8 (s)). Nó thường xảy r a với chất lỏng v à chất k hí. Lân quang: L à sự phá t quang có thời g ia n phá t quang dài (10 –6 (s) trở lê n), nó thường xảy ra với c hất rắn. ðặc ñiểm nổi bật của các s ự quang phá t qua ng là bước sóng λ’ của á nh sá ng phát quang ba o g iờ c ũng lớn hơn bước sóng λ c ủa á nh sáng mà c hấ t phát quang hấp thụ : λ′ > λ (ð ịnh luật Stocke). 3) Ứng dụng. Các hiện tượng phát quang có nhiều ứng dụng trong khoa học, kỹ thuậ t và ñời sống như sử dụng trong c ác ñèn ống thắp s áng , trong c ác mà n hình chiếu sá ng Ví dụ 1: (Trích ñề thi ðH 2011). Một c hất phá t quang ñược kíc h thích bằng á nh sáng có bước sóng 0,26 µm thì phát ra ánh s áng có bước sóng 0,52 µm. Giả sử c ông suất của c hùm sá ng phát qua ng bằng 20% công suất c ủa chùm sáng kíc h thích. Tỉ số giữa số phôtôn á nh sáng phá t qua ng và số phôtôn ánh sáng kíc h thích trong c ùng một khoả ng thời gian là A. 4 . 5 B. 1 . 10 C. 1 . 5 D. 2 . 5 Ví dụ 2: (Trích ñề thi ðH 2010). Mộ t chất c ó k hả năng phá t ra á n h s á ng p há t qua ng v ớ i tầ n s ố f = 6 . 1 0 14 Hz. K h i dù n g á n h sá ng có b ước s ó ng nào d ướ i ñâ y ñể k íc h thíc h th ì c hấ t n ày k hông th ể p hát q ua ng ? A. 0 , 5 5 µ m . B. 0 , 4 5 µ m . C. 0 , 3 8 µm . D. 0 , 4 0 µ m . Ví dụ 3: Dung dịc h F luorexein hấ p thụ ánh sáng có bước sóng 0,45 µm và phát ra ánh sáng có bước sóng 0,55 µm. Người ta gọi hiệu suất của sự phát quang là tỉ số giữa năng lượng ánh sáng phát qua ng và nă ng lượng á nh sáng hấp thụ. Biết h iệu suất c uả sự phát quang của dung dịch này là 80%. Tính tỉ số (tính ra phần tră m) của phôtôn phá t quang v à số phôtôn chiếu ñến dung dịc h? Ví dụ 4: Ch iếu bức xạ có bước s óng 0,5 µm v à một chất phá t qua ng thì nó phát ra á nh sáng có bước sóng 0,6 µm. Biết c ông suất của chùm sáng phá t quang bằng 0,06 công suấ t của c hùm sáng kích thích. Nếu có 2012 phôt ôn kích thíc h chiếu v ào chất ñó thì số phôtôn phát q ua ng ñược tạo ra là bao nhiêu? Ví dụ 5: Chất lỏng fluo rexein hấp thụ ánh sá ng kích thíc h có bước sóng λ = 0,54 µm v à phá t ra ánh có bước sóng λ’ = 0,6 µm. Biế t hiệ u suất của sự phát qua ng này là 90% (hiệ u suất của s ự phá t quang là tỉ số g iữa nă ng lư ợng c ủa ánh sáng phát qu ang và năng lượng của ánh sáng kí ch thích trong một ñơn vị thời gian) , s ố phôtôn c ủa ánh sáng kích thíc h chiếu ñến tro ng 1 s là 5.10 12 hạt. Số phôtôn của chùm sá ng phá t quang phát ra trong 1 s là bao nhiêu? III. SƠ LƯỢC LAZE. 1. ðịnh nghĩa. Khóa Vt lí 12- Thầy Đặng Việt Hùng Hiện tượng quang ñiện trong – Sự phát quang Hocmai.vn – Ngôi trườn g chung của học trò Việt Tổn g ñài tư vấn : 1900 58-58-1 2 - Trang | 3 - Là máy khuy ếch ñạ i ánh sáng bằng s ự phá t x ạ cảm ứng. 2. ðặc ñiểm. Chùm tia laze có 4 ñặc ñiểm quan trọng : T ính ñơn sắc c ao, (do ñộ sai lệch tỉ ñối về tần số của c hùm tia laze là r ấ t nhỏ. T ia laze là chùm sáng kết hợp, (do các photon trong chùm tia có cùng tần số và cùng pha). T ính ñịnh hướng cao, (do tia laze là c hùm s áng song song). Cường ñộ lớn. 3. Ứn g dụng. Trong y học: làm dao mổ trong phẩ u thuật tin h v i nh ư mắt, m ạch máu… Trong thông tin liên lạc: dùng trong liên lạc v ô tuy ến ñịnh v ị, liên lạc v ệ tinh Trong công ng hiệ p:dùng khoan cắ t, tôi… với ñộ chính xác cao. Trong trắc ñịa : dùng ño khoảng c ác h, ngắm ñường thẳng… Giáo viên : ðặng Việt Hù ng Nguồn : Hocmai . vn . hiệ n tượng quang phá t qua ng. Ng ười ta thấy có ha i loại quang phát quang: HIỆN TƯỢNG QUANG ðIỆN TRONG SỰ PHÁT QUANG (TÀI LIỆU BÀI GIẢNG) Giáo viên: ð Ặ NG VI Ệ T HÙNG Khóa V