CHỦ đề 27 QUANG điện TRONG, QUANG PHÁT QUANG LAZE 10 trang

CHỦ ĐỀ 27: QUANG ĐIỆN TRONG, QUANG PHÁT QUANG & LAZE I TÓM TẮT LÝ THUYẾT  HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG Chất quang dẫn tượng quang điện a) Chất quang dẫn: chất dẫn điện không bị chiếu sáng trở thành chất dẫn điện tốt bị chiếu ánh sáng thích hợp b) Hiện tượng quang điện trong: * Khái niệm: Hiện tượng chiếu ánh sáng thích hợp vào khối chất bán dẫn, làm giải phóng êlectron liên kết để chúng trở thành êlectron dẫn đồng thời tạo lỗ trống tham gia vào trình dẫn điện gọi tượng quang điện * Ứng dụng: Hiện tượng quang điện ứng dụng quang điện trở pin quang điện Chú ý:  Khi nói đến tượng quang điện ln nhớ tới chất bán dẫn, với tượng quang điện ngồi phải kim loại  Bức xạ hồng ngoại gây tượng quang điện số chất bán dẫn Trong khơng thể gây tượng quang điện ngồi kim loại Quang điện trở - Quang điện trở điện trở làm chất quang dẫn Nó có cấu tạo gồm sợi dây chất quang dẫn gắn đế cách điện - Quang điện trở ứng dụng mạch điều khiển tự động Pin quang điện - Pin quang điện (còn gọi pin Mặt Trời) nguồn điện chạy lượng ánh sáng Nó biến đổi trực tiếp quang thành điện * Ứng dụng: Pin quang điện ứng dụng máy đo ánh sáng, vệ tinh nhân tạo, máy tính bỏ túi lắp đặt sử dụng miền núi, hải đảo, nơi xa nhà máy điện  HIỆN TƯỢNG QUANG – PHÁT QUANG Khái niệm phát quang Hiện tượng xảy số chất có khả hấp thụ ánh sáng có bước sóng để phát ánh sáng có bước sóng khác Chất có khả phát quang gọi chất phát quang Ví dụ: Nếu chiếu chùm ánh sáng từ vào ống nghiệm đựng dung dịch fluorex-êin (chất diệp lục) dung dịch phát ánh sáng màu lục Ở đây, ánh sáng tử ngoại ánh sáng kích thích, cịn ánh sáng màu lục fluorexêin phát ánh sáng phát quang Thành đèn ống thơng thường có phủ lớp bột phát quang Lớp bột phát quang ánh sáng trắng bị kích thích ánh sáng giàu tia tử ngoại thủy ngân đèn phát lúc có phóng điện qua Chú ý: - Ngoài tượng quang – phát quang cịn có tượng phát quang sau: hóa – phát quang (ở đom đóm); điện – phát quang (ở đèn LED); phát quang catốt (ở hình ti vi) - Sự phát quang đèn ống quang – phát quang vì: đèn ống có tia tử ngoại chiếu vào lớp bột phát quang phủ bên thành ống đèn - Sự phát quang đèn dây tóc, nến, hồ quang khơng phải quang – phát quang Trang Đặc điểm tượng phát quang: Bước sóng �của ánh sáng phát quang lớn bước sóng  ánh sáng kích thích: �    Hay �   �f� f  SƠ LƯỢC VỀ LAZE Định nghĩa, đặc điểm, phân loại ứng dụng laze - Laze nguồn sáng phát chùm sáng cường độ lớn dựa việc ứng dụng tượng phát xạ cảm ứng - Một số đặc điểm tia laze: + Tia laze có tính đơn sắc cao + Tia laze chùm sáng kết hợp (các phơtơn chùm có tần số pha) + Tia laze chùm sáng song song (có tính định hướng cao) + Tia laze có cường độ lớn Chú ý: Tia laze khơng có đặc điểm công suất lớn, hiệu suất laze nhỏ - Các loại laze: + Laze rắn, laze rubi (biến đổi quang thành quang năng) + Laze khí, laze He – Ne, laze CO2 + Laze bán dẫn, laze Ga – Al – As, sử dụng phổ biến (bút chì bảng) - Một vài ứng dụng laze: Laze ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực + Y học: dùng dao mổ phẫu thuật mắt, chữa bệnh da + Thông tin liên lạc: sử dụng vô tuyến định vị, liên lạc vệ tinh, truyền tin cáp quang + Công nghiệp: khoan, cắt, tôi, xác vật liệu cơng nghiệp  CÁC VÍ DỤ ĐIỂN HÌNH Ví dụ 1: Trong tượng sau: tượng tượng quang – phát quang? A Than cháy hồng C Màn hình ti vi sáng B Đom đóm nhấp nháy D Đèn ống sáng Giải - Than cháy hồng nguồn sáng phản ứng đốt cháy - Đom đóm nhấp nháy tượng hóa phát quang - Màn hình ti vi tượng phát quang catốt - Đèn ống sáng tượng quang phát sáng � Chọn đáp án D Ví dụ 2: Một chất phát quang có khả phát ánh sáng có bước sóng  p  0, 7m Hỏi chiếu vào ánh sáng khơng thể gây tượng phát quang? A 0, 6m B 0,55m C 0, 68m D Hồng ngoại Giải Theo định luật Stock tượng phát quang ta có:  k � p  0, 7m   p  0,7m Khơng có tượng quang phát quang xảy Chỉ có tia hồng ngoại có:  ho� ngngoa� i � Chọn đáp án D Trang Ví dụ 3: Một chất phát quang phát ánh sáng phát quang màu tím Hỏi chiếu xạ sau, xạ gây tượng phát quang? A Đỏ B Tử ngoại C Chàm D Lục Giải Theo định luật Stock tượng phát quang ta có:  k � p   t�m  Chỉ có:  t��ngoa� i  Chọn đáp án B Ví dụ 4: Một vật phát ánh sáng phát quang màu với bước sóng   0, 7m Hỏi chiếu vật xạ có bước sóng   0, 6m phơtơn hấp thụ phát phần lượng tiêu hao bao nhiêu? A 0,5 MeV B 0,432 eV C 0,296 eV D 0,5 eV Giải Ta có:   hf kt  hf hq  �1 hc hc �   hc �   0, 296  eV  � � �  kt  hq  kt hq � �  Chọn đáp án C II BÀI TẬP A KHỞI ĐỘNG: NHẬN BIẾT Bài 1: Hiện tượng quang điện tượng: A giải phóng êlectron khỏi mối liên kết bán dẫn bị chiếu sáng B bứt êlectron khỏi bề mặt kim loại bị chiếu sáng C giải phóng êlectron khỏi kim loại cách đốt nóng D giải phóng êlectron khỏi bán dẫn cách bắn phá ion Bài 2: Hiện tượng quang điện A tượng bứt êlectron khỏi bề mặt kim loại chiếu vào kim loại sáng có bước sóng thích hợp B tượng êlectron bị bắn khỏi kim loại kim loại bị đốt nóng C tượng êlectron liên kết giải phóng thành êlectron dẫn lo trống chất bán dẫn chiếu xạ thích hợp D tượng điện trở vật dẫn kim loại tăng lên chiếu ánh sáng vào kim loại Bài 3: Phát biểu sau nói tượng quang dẫn: A Có ứng dụng quan trọng tạo đèn ống B Chỉ xảy ánh sáng kích thích có bước sóng nhỏ ánh sáng khả kiến C e giải phóng khỏi khối bán dẫn D Là tượng giảm mạnh điện trở chất bán dẫn chiếu ánh sáng thích hợp Bài 4: Chọn câu sai so sánh tượng quang điện ngồi tượng quang điện trong: A Bước sóng giới hạn tượng quang điện thường nhỏ bước sóng giới hạn tượng quang điện B Phải có bước sóng nhỏ giới hạn quang điện giới hạn quang dẫn C Mở khả biến lượng ánh sáng thành điện Trang D Đều làm êlectron khỏi chất bị chiếu sáng Bài 5: Trong tượng quang điện ngồi, có ánh sáng thích hợp chiếu vào catốt tế bào quang điện êlectron sẽ: A Bị bật khỏi catốt B Phá vỡ liên kết để trở thành êlectron dẫn C Chuyển động mạnh D Chuyển lên quỹ đạo có bán kính lớn Bài 6: Chọn phát biểu quang điện trở? A Quang điện trở cấu tạo chất bán dẫn có đặc điểm điện trở tăng ánh sáng chiếu vào B Quang điện trở cấu tạo kim loại có đặc điểm điện trở giảm ánh sáng chiếu vào C Quang điện trở cấu tạo chất bán dẫn có đặc điểm điện trở giảm ánh sáng chiếu vào D Quang điện trở cấu tạo kim loại có đặc điểm điện trở tăng ánh sáng chiếu vào Bài 7: Nguyên tắc hoạt động quang điện trở dựa vào tượng sau đây? A quang dẫn B điện phân C quang điện D phát quang chất rắn Bài 8: Phát biểu sau sai? A Khi êlectron liên kết khối bán dẫn giải phóng nhiều tạo nhiều lỗ trống làm cho điện trở suất khối chất bán dẫn tăng B Điện trở chất quang dẫn giảm mạnh bị chiếu sáng thích hợp C Quang dẫn tượng tạo thành êlectron dẫn lỗ trống bán dẫn tác dụng ánh sáng thích hợp D Điện trở suất số chất bán dẫn giảm chiếu ánh sáng thích hợp Bài 9: Thiết bị sau hoạt động dựa vào tượng quang điện trong? A quang điện trở B điện trở nhiệt C - ốt phát quang D Pin nhiệt điện Bài 10: Nguyên tắc hoạt động quang điện trở dựa vào: A tượng nhiệt điện B tượng quang điện C tượng quang điện D phụ thuộc điện trở vào nhiệt độ Bài 11: Mệnh đề sau sai nói quang điện trở? A Quang điện trở thường lập với mạch khuếch đại thiết bị điều khiển ánh sáng, máy đo ánh sáng B Bộ phận quan trọng quang trở lớp chất bán dẫn gồm hai điện cực C Quang trở thực chất điện trở mà giá trị thay đổi theo nhiệt độ D Quang điện trở chế tạo dựa hiệu ứng quang điện Bài 12: Phát biểu sau sai? A Khi êlectron liên kết khối bán dẫn giải phóng nhiều tạo nhiều lỗ trống làm cho độ dẫn điện khối bán dẫn giảm B Điện trở khối quang dẫn giảm mạnh bị chiếu sáng thích hợp C Quang dẫn tượng tạo thành êlectron dẫn lỗ trống bán dẫn tác dụng ánh sáng thích hợp D Độ dẫn điện số chất bán dẫn tăng chiếu ánh sáng thích hợp Bài 13: Chọn nhận xét sai tượng quang dẫn? A Hiện tượng quang dẫn xảy chất bán dẫn chiếu ánh sáng thích hợp B Khi chiếu ánh sáng có bước sóng nhỏ giới hạn quang dẫn điện trở suất bán dẫn giảm Trang C Nếu có n hạt e giải phóng khỏi nút mạng số hạt tải điện khối bán dẫn tăng thêm 2n hạt D Giới hạn quang dẫn nhỏ giới hạn quang điện Bài 14: Chọn câu trả lời đúng? A Quang dẫn tượng dẫn điện chất bán dẫn lúc chiếu sáng B Quang dẫn tượng kim loại phát xạ êlectron lúc chiếu sáng C Quang dẫn tượng điện trở chất giảm nhiều hạ nhiệt độ xuống thấp D Quang dẫn tượng bứt quang êlectron khỏi bề mặt chất bán dẫn Bài 15: Phát biểu sau sai nói quang điện trở pin quang điện? A Quang điện trở có giá trị điện trở thay đổi cường độ chùm sáng chiếu vào thay đổi B Pin quang điện nguồn điện sử dụng máy đo ánh sáng, máy tính bỏ túi, C Pin quang điện nguồn điện lượng Mặt Trời biến đổi toàn thành điện D Quang điện trở chế tạo dựa tượng quang điện Bài 16: Chọn phát biểu sai? Hiện tượng quang điện tượng quang điện A tượng bứt êlectron khỏi mối liên kết B giải thích thuyết lượng tử ánh sáng C xảy bước sóng ánh sáng kích thích nhỏ bước sóng giới hạn D làm giảm mạnh điện trở vật chiếu sáng bới ánh sáng thích hợp Bài 17: Những dụng cụ ứng dụng tượng quang điện? A Tế bào quang điện ống phóng điện tử B Quang điện trở cặp nhiệt điện C Cặp nhiệt điện Pin quang điện D Tế bào quang điện quang điện trở Bài 18: Trong phát biểu sau, phát biểu đúng? A Dòng quang điện dòng e quang điện chuyển dời có hướng tác dụng điện trường B Cường độ dịng quang điện khơng phụ thuộc vào cường độ chùm sáng kích thích C Khi tăng hiệu điện U AK cường độ dịng quang điện tăng tỉ lệ thuận D khơng có hiệu điện U AK dịng quang điện Bài 19: Chọn phát biểu sai tượng quang điện trong? A Hiện tượng quang điện xảy bước sóng ánh sáng kích thích nhỏ giới hạn quang điện B Khi chiếu sáng, êlectron bứt khỏi bề mặt khối chất bán dẫn C Bước sóng ánh sáng kích thích thuộc vùng hồng ngoại D Khi chiếu sáng, quang trở dẫn điện tốt Bài 20: Tìm phát biểu sai tượng quang dẫn tượng quang điện? A Tế bào quang điện có catốt làm kim loại kiềm hoạt động với ánh sáng nhìn thấy B Cơng kim loại lớn cơng cần thiết để bứt êlectron liên kết bán dẫn C Phần lớn tế bào quang điện hoạt động với xạ hồng ngoại D Các quang trở hoạt động với ánh sáng nhìn thấy thay tế bào quang điện mạch tự động Bài 21: Một đặc điểm phát quang là: Trang A quang phổ vật phát quang quang phổ liên tục B vật kích thích đến nhiệt độ thích hợp phát quang C xạ phát quang xạ riêng vật D quang phổ vật phát quang phụ thuộc vào ánh sáng kích thích Bài 22: Chọn phát biểu sai? A Sự phát sáng chất bị kích thích ánh sáng thích hợp gọi tượng quang phát quang B Thời gian phát quang chất khác có giá trị khác C Tần số ánh sáng phát quang lớn tần số ánh sáng mà chất phát quang hấp thụ D Sự phát quang chất xảy có ánh sáng thích hợp chiếu vào Bài 23: Tần số lớn chùm xạ phát từ ống Cu-lit-giơ 4.1018 Hz Cho số bản: h  6, 625.1034 Js, e  1, 6.10 19 C Hiệu điện hai cực ống bằng: A 16,4kV B 16,5kV C 16,6kV D 16,7V Bài 4: Dung dịch Flu-ơ-rê-xê-in hấp thụ ánh sáng có bước sóng 0, 49m phát ánh sáng có bước sóng 0,52m Người ta gọi hiệu suất phát quang tỉ số lượng ánh sáng phát quang lượng ánh sáng hấp thụ Biết hiệu suất phát quang dung dịch 75% Hỏi tỉ số (tính phần trăm) số phơtơn phát quang số phôtôn chiếu đến dung dịch là: A 75,0% B 82,7% C 66,8% D 79,6% Bài 25: Một ống Rơn-ghen phát xạ có bước sóng nhỏ 5.1010 m Động êlectron đập vào đối cực A 3,31.1017 J B 3,31.1019 J C 3,98.1012 J D 3,98.1016 J Bài 26: Chọn câu đúng? A Nguyên tắc phát quang laze dựa việc ứng dụng tượng phát xạ cảm ứng B Tia laze có lượng lớn bước sóng tia laze nhỏ C Tia laze có cường độ lớn có tính đơn sắc cao D Tia laze có tính định hướng cao không kết hợp (không pha) Bài 27: Một dung dịch hấp thụ xạ có bước sóng 0,3m phát xạ có bước sóng 0,52m Người ta gọi hiệu suất phát quang tỉ số lượng ánh sáng phát quang lượng ánh sáng hấp thụ Số phôtôn bị hấp thụ dẫn đến phát quang chiếm tỉ lệ 1/5 tổng số phôtôn chiếu tới dung dịch Hiệu suất phát quang dung dịch là: A 15,70% B 11,54% C 7,50% D 26,82% Bài 28: Chọn câu sai nói đặc điểm tượng huỳnh quang? A Thường chất lỏng, chất khí phát B Xảy nhiệt độ thường C Sau ngừng kích thích kéo dài khoảng thời gian D Hấp thụ lượng phơtơn kích thích Bài 29: Phát biểu sau nói quang phổ? A Để thu quang phổ hấp thụ nhiệt độ đám khí hay hấp thụ phải cao nhiệt độ nguồn sáng phát quang phổ liên tục B Quang phổ hấp thụ quang phổ ánh sáng vật rắn phát vật nung nóng Trang C Mỗi ngun tố hóa học trạng thái khí hay nóng sáng áp suất thấp cho quang phổ vạch riêng, đặc trưng cho nguyên tố D Quang phổ liên tục nguồn sáng phụ thuộc thành phần cấu tạo nguồn sáng Bài 30: Một chất phát quang có khả phát ánh sáng màu lục kích thích phát sáng Khi chiếu vào chất ánh sáng đơn sắc dây phát quang? A lục B vàng C lam D da cam Bài 31: Ở nhiệt độ định, đám có khả phát ánh sáng đơn sắc ứng với bước sóng 0,383m 0, 476m có khả hấp thụ: A Mọi ánh sáng đơn sắc có bước sóng nhỏ 0,383m B Mọi ánh sáng đơn sắc có bước sóng lớn 0, 476m C hai ánh sáng đơn sắc D Mọi ánh sáng đơn sắc có bước sóng nằm khoảng từ 0,383m đến 0, 476m Bài 32: Hiệu điện hiệu dụng anốt catốt ống Cu-lít-giơ 8kV Biết độ lớn điện tích êlectron, vận tốc ánh sáng chân không số Plăng 1,6.1019 C, 3.108 m /s 6, 625.1034 J.s Bỏ qua động ban đầu êlectron Bước sóng nhỏ tia X ống phát là: A 0, 4625.109 m B 0, 6625.1010 m C 0,937.1010 m D 1,55.1010 m Bài 33: Ống tia X có hiệu điện anốt catốt 12000V cường độ dòng điện qua ống 0,2A Bỏ qua động e bứt khỏi catốt Cho biết: h  6, 625.1034 J.s; c  3.108 m /s; e  1, 6.10 19 C Bước sóng ngắn tia X ống phát 10 A   2, 225.10 m 10 B   10 m 10 C   1,35.10 m 10 D   1,035.10 m Bài 34: Hiệu điện anốt catốt ống Rơn-ghen 12kV, cường độ qua ống 20mA Có 90% động êlectron biến thành nhiệt làm nóng anốt Bỏ qua động êlectron bứt khỏi catốt Lấy e  1, 6.1016 C Nhiệt lượng mà anốt nhận thời gian 20 phút bằng: A 12,96kJ B 259,2kJ C 265,1kJ D 314,6kJ Bài 35: Kết luận sau Hiện tượng phát quang chất kích thích xạ điện từ A Các chất rắn phát quang cách chiếu xạ điện từ B Các chất khí cịn phát quang thời gian dài sau tắt nguồn kích thích C Chất khí phát ánh sáng huỳnh quang, bước sóng dài ánh sáng kích thích D Chất rắn phát ánh sáng có tần số lớn tần số ánh sáng kích thích Bài 36: Trong thí nghiệm thực hành đo bước sóng ánh sáng ta dùng nguồn Laze có tần số có cường độ lớn A độ sáng vân sáng tăng lên B khoảng vân tăng lên C độ sáng vân sáng khoảng vân không thay đổi D độ sáng vân sáng tăng lên khoảng vân tăng lên Bài 37: Để đo khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trăng người ta dùng tia laze phát xung ánh 7 sáng có bước sóng 0,52m , chiếu phía Mặt Trăng Thời gian kéo dài xung 10  s  công suất chùm laze 100000MW Số phôtôn chứa xung là: Trang A 2, 62.1019 hạt B 2, 62.1015 hạt C 2, 62.1029 hạt D 5, 2.1020 hạt Bài 38: Ống Rơn-ghen phát tia X có bước sóng nhỏ   5A�khi hiệu điện đặt vào hai cực ống u = 2kV Để tăng độ cứng tia Rơn-ghen, người ta cho hiệu điện hai cực thay đổi lượng 500V Bước sóng nhỏ tia X lúc bằng: A 10A� B 4A� C 3A� D 5A� Bài 39: Một chất phát quang kích thích ánh sáng có bước sóng 0, 26 m phát ánh sáng có bước sóng 0,52 m Giả sử cơng suất chùm sáng phát quang 20% công suất chùm sáng kích thích Tỉ số số phơtơn ánh sáng phát quang số phơtơn ánh sáng kích thích khoảng thời gian là: A 4/5 B 1/10 C 1/5 D 2/5 Bài 40: Ánh sáng huỳnh quang ánh sáng: A phát chiếu ánh sáng thích hợp vào chất lỏng chất khí B tồn thời gian dài sau tắt ánh sáng kích thích C có bước sóng ngắn bước sóng ánh sáng kích thích D phát chất lỏng khí nung nóng áp suất thấp Bài 41: Phát biểu sai nói tượng quang phát quang laze? A Tia laze dùng để khoan, cắt, tơi xác vật liệu cơng nghiệp B Ánh sáng huỳnh quang có bước sóng nhỏ bước sóng ánh sáng kích thích C Nguyên tắc cấu tạo hoạt động laze dựa vào phát xạ cảm ứng D Lân quang phát quang có thời gian phát quang dài, thường xảy với chất rắn 19 Bài 42: Hiệu điện anốt catốt ống Cu-lít-giơ 12kV Cho e  1, 6.10  C  Động cực đại êlectron đập vào Anốt là: A 3, 45.1015 J B 2, 72.1015 J C 1,92.1015 J D 1,92.1016 J Bài 43: Ánh sáng lân quang: A phát chất rắn, lỏng khí B tồn thời gian dài 10 8  s sau tắt ánh sáng kích thích C có tần số lớn tần số ánh sáng kích thích D tắt sau tắt ánh sáng kích thích III HƯỚNG DẪN GIẢI, ĐÁP ÁN Bài 1: Chọn đáp án A Bài 2: Chọn đáp án C Bài 3: Chọn đáp án D Bài 4: Chọn đáp án D Bài 5: Chọn đáp án A Bài 6: Chọn đáp án C Trang Bài 7: Chọn đáp án A Bài 8: Chọn đáp án A Bài 9: Chọn đáp án A Bài 10: Chọn đáp án C Bài 11: Chọn đáp án C Bài 12: Chọn đáp án A Bài 13: Chọn đáp án D Bài 14: Chọn đáp án A Bài 15: Chọn đáp án A Bài 16: Chọn đáp án D Bài 17: Chọn đáp án D Bài 18: Chọn đáp án A Bài 19: Chọn đáp án B Bài 20: Chọn đáp án C Bài 21: Chọn đáp án C Bài 22: Chọn đáp án C Bài 23: Chọn đáp án B Bài 24: Chọn đáp án D Bài 25: Chọn đáp án D Bài 26: Chọn đáp án A Bài 27: Chọn đáp án B Trang Bài 28: Chọn đáp án C Bài 29: Chọn đáp án C Bài 30: Chọn đáp án C Bài 31: Chọn đáp án D Bài 32: Chọn đáp án D Bài 33: Chọn đáp án D Bài 34: Chọn đáp án B Bài 35: Chọn đáp án C Bài 36: Chọn đáp án A Bài 37: Chọn đáp án D Bài 38: Chọn đáp án D Bài 39: Chọn đáp án A Bài 40: Chọn đáp án A Bài 41: Chọn đáp án B Bài 42: Chọn đáp án C Bài 43: Chọn đáp án B Trang 10 ... quang điện trong? A quang điện trở B điện trở nhiệt C - ốt phát quang D Pin nhiệt điện Bài 10: Nguyên tắc hoạt động quang điện trở dựa vào: A tượng nhiệt điện B tượng quang điện C tượng quang điện. .. quang điện D Tế bào quang điện quang điện trở Bài 18: Trong phát biểu sau, phát biểu đúng? A Dòng quang điện dòng e quang điện chuyển dời có hướng tác dụng điện trường B Cường độ dòng quang điện. ..  6, 625 .10? ??34 J.s; c  3 .108 m /s; e  1, 6 .10 19 C Bước sóng ngắn tia X ống phát ? ?10 A   2, 225 .10 m ? ?10 B   10 m ? ?10 C   1,35 .10 m ? ?10 D   1,035 .10 m Bài 34: Hiệu điện anốt