LÝ THUYẾT VÀ TRẮC NGHIỆM HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN 4/3/2011 @ 1> Định nghĩa hiện tượng quang điện ngoài Hiện tượng ánh sáng làm bật các êlectron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện (ngoài). * Chú ý : Ánh sáng gây ra hiện tượng quang điện phải có bước sóng thích hợp ( thỏa định luật về giới hạn quang điện) 2> Định luật về giới hạn quang điện - Định luật: Đối với mỗi kim loại, ánh sáng kích thích phải có bước sóng  ngắn hơn hay bằng giới hạn quang điện  0 của kim loại đó, mới gây ra được hiện tượng quang điện (   0 ) * Chú ý :- Giới hạn quang điện của mỗi kim loại là đặc trưng riêng cho kim loại đó, chính là bước sóng lớn nhất còn gây ra hiện tượng quang điện đối với kim loại đó. - Thuyết sóng điện từ về ánh sáng không giải thích được,mà chỉ có thể giải thích được bằng thuyết lượng tử. 3> Thuyết lượng tử ánh sáng a/. Giả thuyết Plăng - Lượng năng lượng mà mỗi lần một nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định và hằng hf; trong đó f là tần số của ánh sáng bị hấp thụ hay phát ra; còn h là một hằng số. b/ Lượng tử năng lượng h = 6,625.10-34J.s gọi là hằng số Plăng: c/ Thuyết lượng tử ánh sáng + Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn. +Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các phôtôn đều giống nhau, mỗi phôtôn mang năng lượng bằng hf. +Phôtôn bay với tốc độ c = 3.108m/s dọc theo các tia sáng.Không có phôtôn ở trạng thái nghỉ. + Mỗi lần một nguyên tử hay phân tử phát xạ hay hấp thụ ánh sáng thì chúng phát ra hay hấp thụ một phôtôn. 4> Giải thích định luật về giới hạn quang điện bằng thuyết lượng tử ánh sáng - Mỗi phôtôn khi bị hấp thụ sẽ truyền toàn bộ năng lượng của nó cho 1 êlectron. - Công để “thắng” lực liên kết gọi là công thoát A. - Để hiện tượng quang điện xảy ra: hf  A hay  đặt     0 . 5> Lưỡng tính sóng - hạt của ánh sáng - Ánh sáng có lưỡng tính sóng - hạt. - Bước sóng càng dài tính sóng càng rõ hơn tính hạt/ Bước sóng càng ngắn tính hạt càng rõ hơn tính sóng - Tính hạt :Thể hiện ở hiện tượng quang điện, làm phát quang các chất, đâm xuyên, ion hóa… - Tính sóng :Thể hiện ở hiện tượng giao thoa, nhiễu xạ, tán sắc… @ HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG – CHẤT QUANG DẪN – PIN QUANG ĐIÊN 1> Chất quang dẫn : Là chất bán dẫn có tính chất dẫn điện kém khi không bị chiếu sáng và trở thành dẫn điện tốt hơn khi bị chiếu sáng. 2> Hiện tượng quang điện trong - Hiện tượng ánh sáng ( bức xạ điện từ) chiếu lên chất quang dẫn sẽ làm giải phóng các êlectron liên kết để chúng trở thành các êlectron dẫn đồng thời giải phóng các lỗ trống ( cũng tham gia dẫn điện ) gọi là hiện tượng quang điện trong. - Khi xảy ra hiên tượng quang điện trong, mật độ tải hạt tải điện tự do tăng lên chất quang dẫn dẫn điện tốt.  làm giảm điện trở của chất quang dẫn. - Để xảy ra hiện tượng quang điện trong thì ánh sáng phải thích hợp, tức là ánh sáng có    0 ( 0 giới hạn quang điên trong hay giới hạn quang dẫn) 3> Quang điện trở * Là một điện trở làm bằng chất quang dẫn./ *Cấu tạo: 1 sợi dây bằng chất quang dẫn gắn trên một đế cách điện./ * Điện trở có thể thay đổi từ vài M  vài chục . 4> Pin quang điện * Là pin chạy bằng năng lượng ánh sáng. Nó biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng./ * Hiệu suất trên dưới 10% * Cấu tạo: Pin có 1 tấm bán dẫn loại n, bên trên có phủ một lớp mỏng bán dẫn loại p, trên cùng là một lớp kim loại rất mỏng. Dưới cùng là một đế kim loại. Các kim loại này đóng vai trò các điện cực trơ. Giữa p và n hình thành một lớp tiếp xúc p-n. Lớp này ngăn không cho e khuyếch tán từ n sang p và lỗ trống khuyếch tán từ p sang n  gọi là lớp chặn. * Hoạt động : Khi chiếu ánh sáng có    0 sẽ gây ra hiện tượng quang điện trong. Êlectron đi qua lớp chặn xuống bán dẫn n, lỗ trống bị giữ lại  Điện cực kim loại mỏng ở trên nhiễm điện (+)  điện cực(+), còn đế kim loại nhiễm điện (-)  điện cực (-). - Suất điện động của pin quang điện từ 0,5V  0,8V @ BÀI TẬP 1> Bức xạ màu vàng của natri có bước sóng  = 0,59  m. Năng lượng của phôtôn tương ứng có giá trị nào sau đây? A. 2,0 eV. B. 2,1 eV. C. 2,2 eV. D. 2,3 eV. 2> Một tia X mềm có bước sóng 125pm (1 pm= 10 -12 m). Năng lượng của phôtôn tương ứng có giá trị nào sau đây? A.  10 4 eV. B. 10 3 eV. C. 10 2 eV. D. 2.10 3 eV. 3>. Giới hạn quang điện của niken là 248nm, thì công thoát của êlectron khỏi niken là bao nhiêu? A. 5,0 eV. B. 50 eV. C. 5,5 eV. D. 0,5 eV. 4> Nếu chieu một chùm tia hồng ngoại vào tấm kẽm tích điện âm, thì: A. Tấm kẽm mất dần điện tích dương. B. Tấm kẽm mất dần điện tích âm. C. Tấm kẽm trở nên trung hoà. D. Điện tích âm của tấm kẽm không đổi. 5>Để gây ra hiện tượng quang điện, bức xạ rọi vào kim loại phải thoả mãn điều kiện nào sau đây? A. Năng lượng photon của ánh sánh kích thích phải bé hơn công thoát electron ra khỏi kim loại. B. Tần số nhỏ hơn một tần số nào đó. C. Bước sóng nhỏ hơn hoặc bằng giới hạn quang điện của kim loại. D. Bước sóng lớn hơn giới hạn quang điện của kim loại. 6> Theo thuyết phôtôn của Anh-xtanh, thì năng lượng. A. của mọi phôtôn đều băng nhau. B. của một phôtôn bằng một lượng tử năng lượng. C. của phôtôn giảm dần, khi phôtôn càng rời xa nguồn D. của phôtôn không phụ thuộc bước sóng. 7>. Phát biểu nào sau đây là đúng? A. Hiện tượng quang điện là hiện tượng electron bị bứt ra khỏi kim loại khi chiếu vào kim loại ánh sáng thích hợp. B. Hiện tượng quang điện là hiện tượng electron bị bứt ra khỏi kim loại khi nó bị nung nóng. C. Hiện tượng quang điện là hiện tượng electron bị bứt ra khỏi kim loại khi đặt tấm kim loại vào trong một điện trường mạnh. D. Hiện tượng quang điện là hiện tượng electron bị bứt ra khỏi kim loại khi nhúng tấm kim loại vào trong một dung dịch. 8> Giới hạn quang điện của mỗi kim loại là A. Bước sóng dài nhất của bức xạ chiếu vào kim loại đó mà gây ra được hiện tượng quang điện. B. Bước sóng ngắn nhất của bức xạ chiếu vào kim loại đó mà gây ra được hiện tượng quang điện. C. Công nhỏ nhất dùng để bứt electron ra khỏi bề mặt kim loại đó. D. Công lớn nhất dùng để bứt electron ra khỏi bề mặt kim loại đó. 9>. Chọn câu đúng. Hiện tượng quang diện trong (quang dẫn) là hiện tượng A. một chất cách điện trở thành dẫn điện khi được chiếu sáng. B. làm giảm điện trở của kim loại khi được chiếu sáng. C. làm giảm điện trở của một chất bán dẫn, khi được chiếu sáng. D. truyền dẫn ánh sáng theo các sợi quang học 10> Chọn câu đúng. Bản chất của hiện tượng quang điện bên trong là A. sự hấp thụ photon của chất quang dẫn và biến đổi thành electron dẫn B. sự giải phóng các êléctron ra khỏi các mối liên kết để chúng trở thành êléctron dẫn nhờ tác dụng của một bức xạ nhiệt C. sự hấp thụ electron của chất quang dẫn và biến đổi thành các photon dẫn điện. D. sự giải phóng các êléctron liên kết để chúng trở thành êléctron dẫn nhờ tác dụng của một bức xạ điện từ. 11> Chọn câu đúng. Pin quang điện là nguồn điện mà trong đó A. quang năng được trực tiếp biến đổi thành điện năng. B. điện năng được trực tiếp biến đổi thành quang năng C. một tế bào quang điện được dùng làm máy phát điện. D. một chất quang dẫn , khi được chiếu sáng, thì trở thành máy phát điện. 12> Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về hiện tượng quang điện trong? A. Hiện tượng quang điện trong là hiện tượng giải phóng các êléctron liên kết để chúng trở thành êléctron dẫn nhờ tác dụng của một bức xạ điện từ. B. Trong hiện tượng quang điện trong , êlectron được giải phóng ra khỏi khối chất bán dẫn. C. Một trong những ứng dụng quan trọng của hiện tượng quang dẫn là việc chế tạo đèn ống (đèn nêôn). D. Trong hiện tượng quang điện trong , năng lượng cần thiết để giải phóng êlectron liên kết thành êlectron dẫn thì lớn năng lượng cần thiết để làm bật êlectron ra khỏi khối kim loại. 13> Phát biểu nào sau đây là đúng? Để một chất quang dẫn trở thành dẫn điện tốt thì A. bức xạ điện từ chiếu vào chất bán dẫn phải có bước sóng lớn hơn một giá trị  0 phụ thuộc vào bản chất của chất bán dẫn. B. bức xạ điện từ chiếu vào chất bán dẫn phải có tần số lớn hơn một giá trị f 0 phụ thuộc vào bản chất của chất bán dẫn. C. cường độ của chùm bức xạ điện từ chiếu vào chất bán dẫn phải lớn hơn một giá trị nào đó phụ thuộc vào bản chất của chất bán dẫn. D. cường độ của chùm bức xạ điện từ chiếu vào chất bán dẫn phải nhỏ hơn một giá trị nào đó phụ thuộc vào bản chất của chất bán dẫn. 14> Điều nào sau đây sai khi nói về quang điện trở? A. Quang trở là 1 sợi dây bằng chất quang dẫn gắn trên một đế cách điện, có điện trở giảm mạnh khi được chiếu sáng B. Quang điện trở thực chất là một điện trở mà giá trị của nó có thể thay đổi theo nhiệt độ. C. Quang điện trở thực chất là một chất quang dẫn có tác dụng cản quang khi có dòng điện đi qua. D. Quang điện trở là một chất quang dẫn mà giá trị của nó thay đổi từ vài MΩ khi được chiếu sáng đến vài ôm khi không được chiếu sáng 15> Phát biểu nào sau đây là đúng? A. Hiện tượng quang điện trong là hiện tượng bứt electron ra khỏi bề mặt kim loại khi chiếu vào kim loại ánh sáng có bước sóng thích hợp. B. Hiện tượng quang điện trong là hiện tượng electron bị bắn ra khỏi kim loại khi kim loại bị đốt nóng C. Hiện tượng quang điện trong là hiện tượng electron liên kết được giải phóng thành electron dẫn khi chất bán dẫn được chiếu bằng bức xạ thích hợp. D. Hiện tượng quang điện trong là hiện tượng điện trở của vật dẫn kim loại tăng lên khi chiếu ánh sáng vào kim loại. 16> Phát biểu nào sau đây là đúng? A. Quang trở là một linh kiện bán dẫn hoạt động dựa trên hiện tượng quang điện ngoài. B. Quang trở là một linh kiện bán dẫn hoạt động dựa trên hiện tượng quang điện trong. C. Điện trở của quang trở tăng nhanh khi quang trở được chiếu sáng. D. Điện trở của quang trở không đổi khi quang trở được chiếu sáng bằng ánh sáng có bước sóng ngắn. 17> Một chất quang dẫn có giới hạn quang dẫn là 0,62m. Chiếu vào chất bán dẫn đó lần lượt các chùm bức xạ đơn sắc có tần số f 1 = 4,5.10 14 Hz; f 2 = 5,0.10 13 Hz; f 3 = 6,5.10 13 Hz; f 4 = 6,0.10 14 Hz thì hiện tượng quang dẫn sẽ xảy ra với A. Chùm bức xạ 1; B. Chùm bức xạ 2 C. Chùm bức xạ 3; D. Chùm bức xạ 4 18> Trong hiện tượng quang dẫn của một chất bán dẫn. Năng lượng cần thiết để giải phóng một electron liên kết thành electron tự do là A thì bước sóng dài nhất của ánh sáng kích thích gây ra được hiện tượng quang dẫn ở chất bán dẫn đó được xác định từ công thức A. hc/A; B. hA/c; C. c/hA; D. A/hc 19>Kim loại bạc chắc chắn xảy ra hiện tượng quang điện với bức xạ nào sau đây? A. Ttia hồng ngoại B. Tia tử ngoại C. Tia X D. Ánh sáng tím. 20> ánh sáng màu tím xảy ra hiện tượng quang điện với các kim loại nào sau đây? A. Na B. Ag C. Cu D. Al. 21> Một bức xạ gây ra hiện tượng quang điện với Na, thì bức xạ đó chắc chắn sẽ gây ra hiên tượng quang điện với A. Zn B. Cs C. Cu D. Al. . LÝ THUYẾT VÀ TRẮC NGHIỆM HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN 4/3/2011 @ 1> Định nghĩa hiện tượng quang điện ngoài Hiện tượng ánh sáng làm bật các êlectron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang. hạt :Thể hiện ở hiện tượng quang điện, làm phát quang các chất, đâm xuyên, ion hóa… - Tính sóng :Thể hiện ở hiện tượng giao thoa, nhiễu xạ, tán sắc… @ HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG – CHẤT QUANG. bị nung nóng. C. Hiện tượng quang điện là hiện tượng electron bị bứt ra khỏi kim loại khi đặt tấm kim loại vào trong một điện trường mạnh. D. Hiện tượng quang điện là hiện tượng electron bị