bài ghi ch7 Lượng tử ánh sáng 12 nc

a) Quang trở là hiện tượng điện trở của chất bán dẫn giảm đi khi khi bị chiếu sáng. b) Ứng dụng :Chế tạo các điện trở có giá trị thay đổi theo cường độ ánh sáng kích thích. c) Cấu tạo:L[r]

I bh I o U h O

I

U U’

Bài 1.HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN

1 Thí nghiệm HERTZ :

a) Dụng cụ: Hồ quang điện, Zn, điện nghiệm b) Mô tả:

 Chiếu chùm ánh sáng hồ quang phát vào Zn tích điện âm gắn điện nghiệm E

 Quan sát thấy hai điện nghiệm cụp lại Chứng tỏ Zn điện âm  Hiện tượng xảy tương tự thay Zn kim loại khác…

c) Kết luận:

Khi đươc kích thích xạ thích hợp (bước sóng ngắn) vào kim loại nó làm electron bề mặt kim loại bật ra; tượng quang điện Các electron bị bật khỏi bề mặt kim loại gọi electron quang điện.

2 Thí nghiệm với tế bào quang điện :

a) Cấu tạo tế bào quang điện: Tế bào quang điện bình chân khơng nhỏ có hai điện cực:  Anod vịng dây kim loại

 Catod kim loại có dạng chỏm cầu a) Mô tả:

 Anh sáng hồ quang chiếu vào catod cho qua kính lọc qua ánh sáng đơn sắc cần khảo sát

 Hiệu điện anod catod thay đổi giá trị chiều nhờ chạy T  Để phát dòng điện người ta dùng miliampère kế

 Khi UAC = Uh  I = ; ne = khơng có e đến anod

 Khi UAC =  I = I0 khác khơng;ne khác khơng:có e đến anod

 Khi UAC tăng  I tăng

 Khi UAC = U’  I = I bh

 Khi UAC tăng  I = I bh

b) Kết luận :

 Khi tế bào quang điện kích thích ánh sáng thích hợp dịng quang điện xuất

 Hiện tượng quang điện tượng số electron bứt khỏi bề mặt kim loại khi được kích thích ánh sáng thích hợp.

Bài THUYẾT LƯỢNG TỬ

1 Thuyết lượng tử :

a) Nội dung:Nguyên tử hay phân tử vật chất không hấp thu hay xạ ánh sáng cách liên tục mà thành phần riêng biệt đứt quãng.Mỗi phần mang lượng xác định có độ lớn  gọi lượng tử lượng.

b) Công thức : c : Vận tốc ánh sáng  : Bước sóng ánh sáng

h = 6,62.10 –34 Js : số Planck

2 Công thức Einstein :

 Hiện tượng quang điện va chạm photon electron kim loại.Khi va chạm nhau,photon nhường lượng  cho electron.

Năng lượng để:

o Cung cấp cơng At cho electron để thắng lực liên kết.

o Cung cấp cho electron động ban đầu cực đại E đ max

 Cơng thức :

3 Lưỡng tính sóng – hạt ánh sáng:

 Ánh sáng nhìn thấy được,tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia X sóng điện từ với bước sóng khác nhau;nghĩa chất điện từ.

 Ánh sáng vừa có tính chất sóng vừa có tính hạt(lượng tử) nghĩa ánh sáng có lưỡng tính

sóng – hạt.

 Những sóng điện từ có bước sóng nhỏ tính chất hạt rõ nét. Tác dụng thể tính hạt:Đâm xun mạnh,quang điện,phát quang,ion hóa …  Những sóng điện từ có bước sóng lớn tính chất sóng rõ nét,tính hạt mờ nhạt.

Tác dụng thể tính chất sóng:Giao thoa,tán sắc,nhiễu xạ…

Bài CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN.

1 Các định luật quang điện :

a) Định luật quang điện I :( định luật giới hạn quang điện)

 Đối với kim loại dùng làm catod có bước sóng giới hạn 0 định gọi giới

hạn quang điện kim loại đó.Hiện tượng quang điện xảy bước sóng ánh sáng kích thích nhỏ giới hạn quang điện.

askt ≤ 0  KL(catod)

 Thí dụ:

0 (Ag) = 260 nm 0 (Na) = 500 nm 0 (Zn) = 350 nm

b) Định luật quang điện II :(định luật cường độ dòng quang điện)

 Với ánh sáng kích thích thích hợp cường độ dịng quang điện bão hịa Ibh tỉ lệ với

cường độ chùm ánh sáng kích thích

askt ≤ 0 => Ibh ~ Iaskt

c) Định luật quang điện III:(định luật động ban đầu cực đại )

 Động ban đầu cực đại electron quang điện không phụ thuộc cường độ chùm

ánh sáng kích mà phụ thuộc bước sóng ánh sáng kích thích chất kim loại làm catod.

 E đ max  I askt

E đ max   askt KL(catod) ε=h f =h.c

λ

hf = At+1 2mv

20 max

1 2mv

2d0max

ĐIỆN CựỰC

BÁN DẪN CÁCH ĐIỆN

Cu2 O

Cu Giải thích định luật quang điện thuyết lượng tử :

a) Giải thích định luật I :Ta có :

Vậy :

b) Giải thích định luật II :Gọi Ne số electron quang điện N số photon

 Ibh ~ Ne ~ N ~ Iaskt

 Vậy : Ibh ~ Iaskt

c) Giải thích định luật quang điện III:  Theo công thức Einstein:

 Vậy E đ max  Iaskt

E đ max   askt

At  KL(catod)

Bài QUANG TRỞ PIN QUANG ĐIỆN

1 Hiện tượng quang điện :

a) Định nghĩa :là tượng giải phóng electron liên kết chất bán dẫn để trở thành electron quang dẫn tác dụng xạ thích hợp

b) So sánh tượng quang điện tượng quang điện ngoài:  Phải kích thích ánh sáng kích thích thích hợp

 Quang điện :Các electron chất bán dẫn có ánh sáng kích thích  Quang điện : Các electron bứt khỏi kim loại bị kích thích

 Cơng chất bán dẫn nhỏ cơng kim loại Quang trở :

a) Quang trở tượng điện trở chất bán dẫn giảm khi bị chiếu sáng b) Ứng dụng :Chế tạo điện trở có giá trị thay đổi theo cường độ ánh sáng kích thích c) Cấu tạo:Lớp bán dẫn mỏng (cadimi sulfur CdS ) ;tấm cách điện;điện cực kim loại

d) Hoạt động:

 Nối quang trở với nguồn ( vài volt )

 Đặt quang trở bóng tối:Khơng có dịng điện

 Chiếu askt có bước sóng nhỏ giới hạn quang dẫn:xuất dòng điện  Điện trở quang trở giảm mạnh có ánh sáng kích thích thích hợp P i n quang điện :

a) Định nghĩa :Pin quang điện nguồn điện quang chuyển hóa thành điện năng.Pin quang điện hoạt động dựa tượng quang điện chất bán dẫn:german, silic,selen …

b) Cấu tạo :Pin đồng oxit hình vẽ c) Hoạt động:

 Selen chất bán dẫn loại n (âm)

 Khi ghép vàng với selen lớp tiếp xúc có tính chất p – n

2mv

20max

=hf −At⇒h c

λaskt−At≥0⇒ At≤h

c

λaskt⇒λaskt≤h

c At λaskt≤λ0=hc

At

hf = At+1 2mv

2 0 max

⇒1 2mv

2 0 max

 Khi ánh sáng kích thích lớp tiếp xúc Au – Se xảy tượng quang điện trong: o Electron từ Au sang Se

o Lỗ trống từ Se qua Au

d) Ứng dụng :Máy đo ánh sáng,màu sắc lux kế,chế tạo pin dùng tàu vũ trụ …

Bài ỨNG DỤNG

THUYẾT LƯỢNG TỬ TRONG NGUYÊN TỬ HIDRO

1 Mẫu nguyên tử Bohr :

a) Mẫu nguyên tử Rutherford:Mẫu hành tinh nguyên tử

 Hạt nhân tâm nguyên tử,mang điện dương.Các electron chuyển động quanh hạt nhân theo quĩ đạo trịn

 Thiếu sót:

o Khi xạ phát quang phổ liên tục o Nguyên tử không bền vững

b) Mẫu nguyên tử Bohr :Về cấu tạo giống mẫu nguyên tử Rutherford Phần a)  Tiên đề Bohr :

o Tiên đề trạng thái dừng :

 Nguyên tử tồn trạng thái có lượng xác định gọi là

trạng thái dừng.Các trạng thái dừng kí hiệu:K , L , M , …

 Ở trạng thái dừng,nguyên tử không hấp thụ xạ,electron chuyển động

quanh hạt nhân theo quĩ đạo dừng bán kính

r

n

o Tiên đề hấp thụ xạ lượng nguyên tử :

 Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có lượng E m sang trạng thái

dừng có lượng E n xạ hấp thụ photon có tần số cho :

Nếu E m > E n : Nguyên tử phát photon

Nếu E m < E n : Nguyên tử hấp thụ photon

 Sự chuyển trạng thái dừng E m sang E n ứng với electron nhảy từ quĩ

đạo bán kính

r

m sang quĩ đạo bán kính

r

n ngược lại.

 Áp dụng cho nguyên tử hidro:

o Năng lượng nguyên tử H không liên tục mà gián đoạn (lượng tử) :

Với : n = ,2 , … lượng tử số o Bán kính quĩ đạo dừng:

r

n

= n

2

.r

0 Với : r = 0,53.10 –10 m

r r0 r0 r0 16 r0 25 r0 36 r0

Tên quĩ đạo K L M N O P Quang phổ vạch nguyên tử hidro:

a) Cơ cấu phát xạ:

 Khi nguyên tử H nhận thêm lượng,nó chuyển sang mức lượng cao E1 , E 2… electron nhảy từ quĩ đạo K sang M , N , … xa hạt nhân

 Nguyên tử trạng thái kích thích khoảng 10 - 8s chuyển trạng thái có lượng thấp cuối trạng thái bình thường.Trong bước nhảy,nguyên tử phát photon tạo thành vạch quang phổ

b) Sự tạo thành dãy quang phổ : Theo sơ đồ mức lượng:

ε=h f =Em−En

En=−13 , 6

Lyman K

M N O

L P

Balmer

Paschenn H

H H H

n=1 n=2

n=3 n=4 n=5 n=6

 Dãy Lyman:

Khi è từ quĩ đạo P,O,N,M,L K : phát photon ứng với vạch Lyman.  Dãy Balmer:

Khi è từ quĩ đạo P,O,N,M L : phát photon ứng với vạch H,H,H ,H

 Dãy Paschen:

Khi è từ quĩ đạo P , O , N M : phát photon ứng với vạch Paschen. Thiếu sót mẫu nguyên tử Bohr:

 Chỉ áp dụng cho hidro ion He+ , Li++…khơng giải thích quang phổ He nguyên tử nhiều e

 Tiên đề Bohr vận dụng thuyết lượng tử thuật toán dùng học cổ điển

Bài HẤP THỤ VÀ PHẢN XẠ LỌC LỰA ÁNH SÁNG.

1. Cường độ chùm sáng:

 Cường độ chùm sáng lượng mà ánh sáng tải qua đơn vị diện tích đặt vng góc với tia sáng giây

 Kí hiệu: I Đơn vị: W/m2 2 Hấp thụ ánh sáng:

a ĐN:Hiện tượng môi trường vật chất làm giảm cường độ chùm sáng truyền qua b Nguyên nhân: Do tương tác photon với nguyên tử cấu tạo nên môi trường c Hấp thụ lọc lựa :

 Sự hấp thụ ánh sáng mơi trường có tính lọc lựa

 Chất suốt miền quang phổ chất không hấp thụ ánh sáng miền quang phổ

 Vật chất suốt không màu vật chất khơng hấp thụ ánh sáng miền nhìn thấy.Thí dụ: Thủy tinh khơng màu,khơng khí …

 Vật chất suốt có màu vật chất hấp thụ lọc lựa ánh sáng

 Vật chất có màu đen vật chất hấp thụ hoàn toàn ánh sáng truyền tới d Định luật hấp thụ ánh sáng:

 Cường độ I chùm sáng đơn sắc truyền qua môi trường giảm theo định luật hàm mũ độ dài d đường tia sáng

 Công thức: I= I0e- d∝

d: độ dài đường tia sáng  : hệ số hấp thụ môi trường  

3 Sự phản xạ (tán xạ) lọc lựa:

 Vật có khả phản xạ-tán xạ lọc lựa nên chiếu ánh sáng trắng vào vật ánh sáng phản xạ ánh sáng màu nên vật có màu khác

 Thí dụ: Vật sơn màu đỏ hấp thụ hầu hết as màu khác phản xạ - tán xạ màu đỏ tới mắt ta, ta thấy vật màu đỏ

Nếu chiếu vào vật màu đỏ ánh sáng màu lục vật có màu đen

Bài SỰ PHÁT QUANG.

1 Sự phát quang:

 Hiện tượng phát quang: tượng chất hấp thụ lượng sau xạ điện từ miền ánh sáng nhìn thấy

Thí dụ: Đom đóm( hóa phát quang),ZnS bị chiếu tử ngoại…Lớp huỳnh quang đèn ống…(quang phát quang);đèn LED(điện phát quang)

 Thời gian phát quang khoảng thời gian từ lúc bị kích thích đến ngừng phát quang

 Hiện tượng quang-phát quang tượng số chất hấp thụ ánh sáng có bước sóng để phát ánh sáng có bước sóng khác

 Đặc điểm :

o Sự phát quang xảy nhiệt độ thường

o Mỗi chất phát quang có quang phổ đặc trưng cho

o Sau ngừng kích thích,sự phát quang kéo dài từ 10-10s đến vài giây.

2 Các dạng phát quang:

 Huỳnh quang phát quang có thời gian phát quang ngắn < 10-8s ,thường chất lỏng,khí  Lân quang thời gian phát quang >10-10s ,thường chất rắn

3 Định luật Stokes:

 hấp thụ >  phát quang   hấp thụ <  phát quang

4 Sơ lược LASER:

a/Laser nguồn sáng phát chùm sáng song song,kết hợp,có tính đơn sắc cao có cường độ lớn.  Độ sai lệch tần số tương đối f/f = 10-15 nên tính đơn sắc cao

 Chùm sáng kết hợp photon có f ;cùng pha  Chùm sáng song song nên tính định hướng cao  Cường độ lớn.Thí dụ:Laser rubi có I=106W/m2 b/ Nguyên tắc phát xạ laser:Hiện tượng phát xạ cảm ứng. c/Các loại laser:hồng ngọc,rắn,khí,bán dẫn

d/Ứng dụng:Liên lạc vô tuyến,dao mổ ngành y,đọc đĩa CD,khoan cắt vật rắn

CÂU HỎI

1 Trình bày thí nghiệm Hertz

2 Trình bày thí nghiệm với tế bào quang điện-Vẽ đường đặc trưng volt-ampere giải thích Phát biểu định luật quang điện giải thích thuyết lượng tử

4 Lưỡng tính sóng –hạt ánh sáng

5 Hiện tượng quang điện gì? Quang trở – pin quang điện Trình bày tiên đề Bohr áp dụng cho nguyên tử H

7 Dùng tiên đề Bohr để giải thích quang phổ vạch nguyên tử H