Ôn thi học kỳ II – Vật lí 12 CB Năm học 2008 – 2009 A. TÓM TẮT KIẾN THỨC. * LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG 1. Hiện tượng quang điện: Hiện tượng ánh sáng (ánh sáng kích thích) làm bật các êlectron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện (hay còn gọi là hiện tượng quang điện ngoài). * Mở rộng: Thí nghiệm với tế bào quang điện: Tế bào quang điện là một bình thủy tinh nhỏ đã hút hết không khí, bên trong có 2 điện cực anốt A và catốt K. Anốt A là một vòng dây kim loại, catốt K là một lớp mỏng có dạng hình chỏm cầu và được làm bằng kim loại, phủ lên thành trong của bình và có chừa một lỗ nhỏ cho ánh sáng lọt vào bình. Nhờ vào kính lọc sắc ta cho chùm ánh sáng từ hồ quang đơn sắc chiếu vào catốt K. Hiệu điện thế U AK có thể thay đổi được nhờ con chạy C. Cường độ dòng điện chạy qua tế bào quang điện được đo bằng một miliampe kế nhạy. 2. Định luật về giới hạn quang điện: Đối với mỗi kim loại, ánh sáng kích thích phải có bước sóng λ ngắn hơn hoặc bằng giới hạn quang điện λ 0 của kim loại đó thì mới gây ra được hiện tượng quang điện. 3. Lượng tử năng lượng: 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 bằng hf. Trong đó f là tần số của ánh sáng bị hấp thụ hay được phát ra, h là hằng số Plăng. Lượng tử năng lượng được kí hiệu ε. hc hf ε = = λ với: 34 h 6,625.10 J.s − = gọi là hằng số Plăng 4. Thuyết lượng tử ánh sáng (thuyết phôtôn) của Anhxtanh: - 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. - Trong chân không phôtôn bay với tốc độ c = 10 8 m/s dọc theo các tia sáng. - Mỗi lần một nguyên tử hay phân tử phát xạ hay hấp thụ ánh sáng thì chúng phát ra hay hấp thụ một phôtôn. * Chú ý: Phôtôn tồn tại ở trạng thái chuyển động, không có phôtôn đứng yên. êlectron. Nguyên tử ở trạng thái trung hòa về điện. hf A≥ hay c h A≥ λ Suy ra: hc A λ ≤ Đặt: 0 hc A λ = ⇒ 0 hc A = λ Vậy: 0 λ ≤ λ * Hệ thức Anhxtanh: đ0max hf A W = + ⇔ 2 0max hc 1 A mv 2 = + λ Khối lượng êlectron là: 31 e m 9,1.10 kg − = ; 6 19 1eV 10 MeV 1,6.10 J − − = = * HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG 1. Chất quang dẫn: là chất bán dẫn có tính dẫn điện kém khi không bị chiếu sáng và trở thành dẫn điện tốt khi bị chiếu sáng bởi ánh sáng thích hợp. 2. Hiện tượng quang điện trong: là hiện tượng ánh sáng giải phóng các êlectron liên kết để cho 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. - 1 - Ôn thi học kỳ II – Vật lí 12 CB Năm học 2008 – 2009 3. Quang điện trở: là một điện trở được làm bằng chất quang dẫn. Điện trở của quang điện trở có thể thay đổi từ vài mêgaôm (khi không được chiếu sáng) đến vài chục ôm (khi được chiếu sáng bằng ánh sáng thích hợp). 4. Pin quang điện (hay còn gọi là pin Mặt Trời): là một nguồn điện được chạy bằng năng lượng ánh sáng, nó biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng. * HIỆN TƯỢNG QUANG – PHÁT QUANG 1. Khái niệm về sự phát quang: Sự phát quang là sự hấp thụ ánh sáng có bước sóng này để phát ra ánh sáng có bước sóng khác, hiện tượng đó gọi là hiện tượng quang – phát quang. Chất có khả năng phát quang gọi là chất phát quang. * Đặc điểm quan trọng của sự phát quang là nó có thể kéo dài thêm một thời gian sau khi tắt ánh sáng kích thích. Thời gian dài ngắn này phụ thuộc vào chất phát quang. 2. Huỳnh quang: Sự phát quang của chất lỏng và chất khí có đặc điểm là ánh sáng phát quang bị tắt rất nhanh khi tắt ánh sáng kích thích gọi là sự huỳnh quang. * Đặc điểm của ánh sáng huỳnh quang là bước sóng của ánh sáng huỳnh quang lớn hơn bước sóng của ánh sáng kích thích. hq kt λ > λ 3. Lân quang: Sự phát quang của nhiều chất rắn có đặc điểm là ánh sáng phát quang có thể kéo dài một khoảng thời gian nào đó sau khi tắt ánh sáng kích thích gọi là sự lân quang. * MẪU NGUYÊN TỬ Bo 1. Mô hình mẫu hành tinh nguyên tử Rơ-dơ-pho: - Ở tâm nguyên tử có một hạt nhân mang điện tích dương. - Xung quanh hạt nhân có các êlectron chuyển động trên những quỹ đạo tròn hoặc elip. - Khối lượng của nguyên tử hầu như tập trung ở hạt nhân. - Độ lớn điện tích dương của hạt nhân bằng tổng độ lớn của các điện tích âm của các * Chú ý: Mẫu hành tinh nguyên tử Rơ-dơ-pho gặp phải khó khăn là không giải thích được tính bền vững của nguyên tử và sự tạo thành quang phổ vạch của các nguyên tử. 2. Các tiên đề của Bo về cấu tạo nguyên tử: Tiên đề 1: Tiên đề về các trạng thái dừng. - Nguyên tử chỉ tồn tại trong một số trạng thái có năng lượng xác định, gọi là trạng thái dừng. Khi ở trong các trạng thái dừng thì nguyên tử không bức xạ. Trong các trạng thái dừng của nguyên tử, êlectron chỉ chuyển động quanh hạt nhân trên những quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là quỹ đạo dừng. - Bán kính quỹ đạo dừng tăng tỉ lệ với bình phương của các số nguyên liên tiếp. n 1 2 3 4 5 6 Tên quỹ đạo K L M N O P Bán kính r 0 4r 0 9r 0 16r 0 25r 0 36r 0 với 11 0 r 5,3.10 m − = gọi là bán kính Bo. Tiên đề 2: Tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử. - Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng E n sang trạng thái dừng có năng lượng E m thấp hơn thì nó phát ra một phôtôn có năng lượng bằng hiệu E n – E m . nm n m hf E E ε= = − - Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lượng E m mà hấp thụ được một phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu E n – E m thì nó chuyển lên trạng thái dừng có năng lượng cao E n . * Mẫu nguyên tử Bo đã giải thích được quang phổ của nguyên tử Hiđrô là quang phổ vạch, gồm các vạch sắp xếp thành các dãy tách rời nhau. - 2 - n=1 n=2 n=3 n=4 n=5 n=6 Laiman K M N O L P Banme H α H β H γ H δ Pasen … … … n→∞ Ôn thi học kỳ II – Vật lí 12 CB Năm học 2008 – 2009 - Dãy Laiman: nằm trong vùng tử ngoại, được tạo thành khi êlectron chuyển từ các quỹ đạo bên ngoại về quỹ đạo K. n K hc E E hf− = = λ với n 2≥ - Dãy Banme: gồm một phần nằm trong vùng tử ngoại, một phần nằm trong vùng ánh sáng nhìn thấy. Dãy Banme được tạo thành khi êlectron chuyển từ các quỹ đạo bên ngoài về L. Trong vùng ánh sáng có 4 vạch: + Vạch đỏ H α (e: M → L): M L 32 hc E E− = λ + Vạch lam H β (e: N → L): N L 42 hc E E− = λ + Vạch chàm H γ (e: O → L): O L 52 hc E E− = λ + Vạch tím H δ (e: P → L): P L 62 hc E E− = λ - Dãy Pasen: nằm hoàn toàn ngoài vùng hồng ngoại, được tạo thành khi êlectron chuyển từ quỹ đạo bên ngoài về M. n M hc E E hf− = = λ với n 4≥ * Mối liên hệ giữa các bước sóng và tần số của các vạch quang phổ của nguyên tử Hiđrô: 13 12 23 1 1 1 = + λ λ λ và 13 12 23 f f f= + (như cộng véctơ) * LAZE * Tia Laze: là nguồn sáng phát ra chùm ánh sáng có cường độ lớn dựa trên việc ứng dụng hiện tượng phát xạ cảm ứng. * Tia Laze có đặc điểm: tính đơn sắc, tính định hướng, tính kết hợp cao và cường độ lớn. * Phát xạ cảm ứng: Nếu một nguyên tử đang ở trạng thái kích thích, sẵn sàng phát ra một phôtôn có năng lượng hf ε = bắt gặp một phôtôn có năng lượng ' ε đúng bằng hf bay lướt qua nó, thì lập tức nguyên tử này cũng phát ra phôtôn ε . Phôtôn ε có cùng năng lượng và bay cùng phương với phôtôn 'ε . Ngoài ra, sóng điện từ ứng với phôtôn ε hoàn toàn cùng pha và dao động trong một mặt phẳng song song với mặt phẳng dao động của sóng điện từ ứng với phôtôn ' ε . Số phôtôn tăng theo cấp số nhân. * Cấu tạo của laze rubi: Một thanh Rubi hình trụ, hai mặt được mài nhẵn. Mặt 1 được mạ bạc, mặt 2 bán mạ, hai mặt phản xạ quay vào phía trong. Một đèn xêon quấn quanh thanh Rubi. Các cánh tỏa nhiệt gắn với thanh. * Một vài ứng dụng của Laze: - 3 - Ôn thi học kỳ II – Vật lí 12 CB Năm học 2008 – 2009 - Sử dụng thông tin liên lạc vô tuyến: truyền thông tin bằng cáp quang, vô tuyến định vị, điều khiển tàu vũ trụ. - Dùng như dao mổ trong phẫu thuật mắt, chữa một số bệnh ngoài da nhờ tác dụng nhiệt. - Dùng trong các đầu đọc đĩa CD, bút trỏ bảng. - Dùng để khoan, cắt, … chính xác các vật liệu trong công nghiệp. B. BÀI TẬP VẬN DỤNG. Câu 1. Nếu chiếu một chùm tia hồng ngoại vào một tấm kẽm tích điện âm thì: A. Tấm kẽm mất dần điện tích dương. B. Tấm kẽm mất dần điện tích âm. B. Tấm kẽm trở nên trung hòa về điện. D. Điện tích âm của tấm kẽm không đổi. Câu 2. Hiện tượng quang điện (ngoài) là: A. Hiện tượng êlectron bị bật ra khỏi kim loại khi chiếu ánh sáng thích hợp vào kim loại. B. Hiện tượng êlectron bị bật ra khỏi kim loại khi nó bị nung nóng. C. Hiện tượng êlectron bị bật ra khỏi kim loại khi đặt tấm kim loại vào trong một điện trường mạnh. D. Hiện tượng êlectron bị bật ra khỏi kim loại khi nhúng tấm kim loại vào trong một dung dịch. Câu 3. Chiếu một bức xạ đơn sắc vào một tấm kẽm có giới hạn quang điện 0,35 mµ . Hiện tượng quang điện sẽ không xảy ra khi chùm bức xạ có bước sóng: A. 0,1 mµ B. 0,2 mµ C. 0,3 mµ D. 0,4 mµ Câu 4. Theo thuyết phôtôn của Anhxtanh, thì năng lượng: A. Của mọi phôtôn đều bằng nhau. B. Của một phôtôn bằng một lượng tử năng lượng hf ε = . C. Giảm dần khi phôtôn ra xa nguồn sáng. D. Của phôtôn không phụ thuộc vào bước sóng. Câu 5. Giới hạn quang điện của kim loại là 0 0,30 mλ = µ . Công thoát của kim loại đó là: A. 1,16eV B. 2,21eV C. 4,14eV D. 6,62eV Câu 6. Hiện tượng quang dẫn là hiện tượng: A. Một chất cách điện trở thành dẫn điện khi được chiếu sáng. B. Giảm điện trở của kim loại khi được chiếu sáng. C. Giảm điện trở suất của một chất bán dẫn khi được chiếu sáng. D. Truyền ánh sáng theo các sợi quang uốn cong một cách bất kì. Câu 7. Pin quang điện là một nguồn điện trong đó: A. Quang năng được trực tiếp biến đổi thành điện năng. B. Năng lượng Mặt Trời được biến đổi toàn bộ thành điện năng. C. Một tế bào quang điện được dùng làm máy phát điện. D. Một quang điện trở, khi được chiếu sáng thì trở thành máy phát điện. Câu 8. Phát biểu nào sau đây là đúng ? A. Quang điện trở là một linh kiện bán dẫn hoạt động dựa trên hiện tượng quang điện ngoài. B. Quang điện trở là một linh kiện bán dẫn hoạt động dựa trên hiện tượng quang điện trong. C. Điện trở của quang điện trở tăng nhanh khi quang điện trở được chiếu sáng. D. Điện trở của quang điện trở không đổi khi quang điện trở được chiếu sáng bằng ánh sáng có bước sóng ngắn. Câu 9. Khi ở trạng thái dừng, nguyên tử: A. Không bức xạ và không hấp thụ năng lượng. B. Không bức xạ nhưng có thể hấp thụ năng lượng. C. Không hấp thụ nhưng có thể bức xạ năng lượng. D. Vẫn có thể hấp thụ và bức xạ năng lượng. Câu 10. Ánh sáng huỳnh quang là ánh sáng phát quang: A. Tồn tại một thời gian sau khi tắt ánh sáng kích thích. B. Hầu như tắt ngay sau khi tắt ánh sáng kích thích. C. Có bước sóng nhỏ hơn bước sóng ánh sáng kích thích. D. Do các tinh thể phát ra, sau khi được kích thích bằng ánh sáng thích hợp. Câu 11. Ánh sáng lân quang là ánh sáng phát quang: - 4 - Ôn thi học kỳ II – Vật lí 12 CB Năm học 2008 – 2009 A. Được phát ra bởi chất rắn, chất lỏng, chất khí. B. Hầu như tắt ngay sau khi tắt ánh sáng kích thích. C. Có thể tồn tại khá lâu sau khi tắt ánh sáng kích thích. D. Có bước sóng nhỏ hơn bước sóng ánh sáng kích thích. Câu 12. Tia laze không có đặc điểm nào dưới đây ? A. Độ đơn sắc cao. B. Độ định hướng cao. C. Cường độ lớn. D. Công suất lớn. Câu 13. C. HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI. Câu 1. D Câu 2. A Câu 3. D Câu 4. B Câu 5. C Câu 6. C. Là hiện tượng chất bán chất dẫn điện tốt khi được chiếu sáng, theo công thức l R S = ρ , trong đó: ρ là điện trở suất. Câu 7. A Câu 8. B Câu 9. A Câu 10. B Câu 11. C Câu 12. D - 5 - . lí 12 CB Năm học 2008 – 2009 A. TÓM TẮT KIẾN THỨC. * LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG 1. Hiện tượng quang điện: Hiện tượng ánh sáng (ánh sáng kích thích) làm bật các êlectron. thụ và bức xạ năng lượng. Câu 10. Ánh sáng huỳnh quang là ánh sáng phát quang: A. Tồn tại một thời gian sau khi tắt ánh sáng kích thích. B. Hầu như tắt