Chọn câu sai khi so sánh hiện tượng quang điện ngoài và hiện tượng quang điện trong?Chọn câu sai khi so sánh hiện tượng quang điện ngoài và hiện tượng quang điện trong? A. Bước sóng giới hạn ở hiện tượng quang điện ngoài thường nhỏ hơn bước sóng giới hạn ở hiện tượng quang điện trong Show B. Phải có bước sóng nhỏ hơn hoặc bằng giới hạn quang điện hoặc giới hạn quang dẫn C. Mở ra khả năng biến năng lượng ánh sáng thành điện năng D. Đều làm bức electron ra khỏi chất bị chiếu sáng Khi so sánh hiện tượng quang điện trong và hiện tượng quang điện ngoài, câu nào sau đây đúng?Khi so sánh hiện tượng quang điện trong và hiện tượng quang điện ngoài, câu nào sau đây đúng? A. Hiện tượng quang điện trong xảy ra với kim loại còn quang điện ngoài xảy ra với chất bán dẫn. B. Hiện tượng quang điện ngoài giải phóng electron liên kết thành electron tự do. C. Hiện tượng quang điện trong giải phóng electron liên kết thành electron tự do. D. Giới hạn quang điện trong nhỏ hơn giới hạn quang điện ngoài.
Đáp án A Quang điện trong chỉ giải phóng electron lên vùng dẫn để chất bán dẫn trở nên dẫn điện chứ không làm bứt electron ra khỏi chất bị chiếu sáng. CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ
Giải Bài Tập Vật Lí 12 – Bài 46: Hiện tượng quang điện trong. Quang điện trở và pin quang điện (Nâng Cao) giúp HS giải bài tập, nâng cao khả năng tư duy trừu tượng, khái quát, cũng như định lượng trong việc hình thành các khái niệm và định luật vật lí: Lời giải: Đặc điểm giống nhau và khác nhau giữa hiện tượng quang điện trong và hiện tượng quang điện ngoài: * Giống nhau : – Đều xảy ra dưới tác dụng của phôtôn của bức xạ kích thích có bước sóng thỏa mãn λ ≤ λ0 (λ0 là bước sóng giới hạn của vật liệu) * Khác nhau – Bước sóng giới hạn quang dẫn lớn hơn nhiều so với bước sóng giới hạn quang điện. – Trong hiện tượng quang điện ngoài thì electron bật ra khỏi mạng tinh thể kim loại, trong khi đó hiện tượng quang điện trong thì electron liên kết được giải phóng và lỗ trống chuyển động trong mạng tinh thể của bán dẫn. Lời giải: + Hiện tượng quang điện trong: Hiện tượng ánh sáng giải phóng các êlectrôn liên kết để chúng trở thành các êlectrôn dẫn đồng thời giải phóng các lỗ trống tự do gọi là hiện tượng quang điện trong. Hiện tượng quang điện trong cũng là sự giải phóng e (giống quang điện ngoài) nhưng cần ít năng lượng hơn từ đó ta ⇒ λ0 qđtrong > λ0qđ ngoài và f0 qđtrong < f0 qđngoài. (λ0 và f0 là các giá trị giới hạn xảy ra hiện tượng quang điện). + Hiện tượng quang dẫn là hiện tượng giảm điện trở suất, tức là tăng độ dẫn điện của bán dẫn, khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào. Hiện tượng quang dẫn được giải thích dựa trên hiện tượng quang điện trong. Lời giải: Đối với hiện tượng quang điện trong các photon của ánh sáng kích thích tương tác với các electron liên kết của chất bán dẫn sẽ giải phóng các electron này thành các electron tự do (electron dẫn) trong chất bán dẫn. Vì vậy chỉ cần những photon có năng lượng tương đối nhỏ cũng đủ để gây ra hiện tượng quang điện trong, nên giới hạn quang điện λ0 của hiện tượng quang điện trong nằm ở vùng bước sóng dài, do đó tia hồng ngoại cũng gây ra. Tia tử ngoại có bước sóng λ bé vì vậy thỏa mãn điều kiện gây ra hiện tượng quang điện ngoài lẫn quang điện trong λ ≤ λ0. Lời giải: Quang điện trở là một điện trở làm bằng chất quang dẫn (chất bán dẫn, chất khí…). Điện trở của nó có thể thay đổi từ vài mêgaôm (106Ω) khi không được chiếu sáng xuống đến vài chục ôm khi được chiếu sáng. Lời giải: + Pin quang điện gồm hai lớp bán dẫn tiếp xúc nhau: một bán dẫn loại p (gồm đa số là lỗ trống mang điện tích dương) và một lớp bán dẫn n (gồm đa số là electrôn dẫn mang điện tích âm). + Giữa lớp p và lớp n hình thành một lớp đặc biệt gọi là lớp chặn (lớp tiếp xúc), có tác dụng ngăn không cho electrôn di chuyển từ lớp bán dẫn n sang lớp bán dẫn p.  + Khi chiếu ánh sáng vào bề mặt lớp p thì trong lớp này xuất hiện rất nhiều các electrôn dẫn. Chúng ngay lập tức khuếch tán sang lớp n khiến lớp bán dẫn p trở nên nhiễm điện dương còn lớp n thừa electrôn trở nên nhiễm điện âm. + Ở phía trên lớp p có một lớp kim loại mỏng (vừa cho phép ánh sáng đi qua, vừa có tác dụng dẫn điện) nối với một điện cực. Điện cực này là điện cực dương. + Ở phía dưới lớp n là một đế bằng kim loại đóng vai trò của điện cực âm. + Nối hai điện cực của pin quang điện với một mạch ngoài thì trong mạch ngoài có dòng điện một chiều chạy từ cực dương sang cực âm. A. Một chất cách điện trở thành dẫn điện khi được chiếu sáng. B. Giảm điện trở của một kim loại khi được chiếu sáng. C. Giảm điện trở của một chất bán dẫn, khi được chiếu sáng. D. Truyền dẫn ánh sáng theo các sợi quang uốn cong một cách bất kì. Lời giải: Chọn C. Hiện tượng quang dẫn là hiện tượng giảm điện trở suất, tức là tăng độ dẫn điện của bán dẫn, khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào. A. Hiện tượng quang điện xảy ra ở bên trong một khối kim loại. B. Hiện tượng quang điện xảy ra ở bên trong một khối điện môi. C. Nguyên nhân sinh ra hiện tượng quang dẫn. D. Sự giải phóng các electron liên kết để chúng trở thành electron dẫn nhờ tác dụng của một bức xạ điện từ. Lời giải: Chọn D Hiện tượng quang điện trong là hiện tượng ánh sáng (bức xạ điện từ) giải phóng các êlectrôn liên kết để chúng trở thành các êlectrôn dẫn đồng thời giải phóng các lỗ trống tự do gọi là hiện tượng quang điện trong. A. Quang năng được biến đổi trực tiếp 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 một máy phát điện. Lời giải: Chọn A Pin quang điện (còn gọi là pin Mặt Trời) là một nguồn điện chạy bằng năng lượng ánh sáng. Nó biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng. Pin hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện trong xảy ra bên cạnh một lớp chặn.
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit.Morbi adipiscing gravdio, sit amet suscipit risus ultrices eu.Fusce viverra neque at purus laoreet consequa.Vivamus vulputate posuere nisl quis consequat.
QUANG ĐIỆN TRONG VÀ QUANG ĐIỆN NGOÀI Chủ đề này gồm có các vấn đề sau: hiện tượng quang điện, ba định luật về quang điện, hiện tượng quang điện trong. A. LÍ THUYẾT 1. Hiện tượng quang điện a. Thí nghiệm của Hezxo về hiện tượng quang điện – Dụng cụ + Một đèn hồ quang điện + Một tấm kẽm + Điện nghiệm – Tiến hành Chiếu ánh sáng tử ngoại và tấm kẽm + Nếu tấm kẽm ban đầu không mang điện: Thì hai lá kim loại dần xòe ra => tấm kẽm đã bị nhiễm điện + Nếu tấm kẽm ban đầu tích điện âm: Thì hai là kim loại dần cụp lại, sau đó lại dần xòe ra => điện tích âm của tấm kẽm giảm dần, sau đó điện tích dương tăng dần + Tấm kẽm ban đầu tích điện dương lớn: hai lá kim loại vẫn xòe Chiếu ánh sáng nhìn thấy hoặc bức xạ hồng ngoại và tấm kẽm thì điện tích của tấm kẽm không đổi => không có hiện tượng quang điện b. Thí nghiệm với tế bào quang điện :
+ Khi nhỏ: nhỏ do có ít e quang điện chuyển động về anốt. + Tăng : tăng do số e bứt ra khỏi catốt chuyển động về được đến anốt tăng lên. + Tăng : dòng quang điện đạt đến giá trị bão hòa . Khi đó: Toàn bộ e bứt ra khỏi catốt đều về đến anốt. Nếu tiếp tục tăng thì cường độ dòng quang điện đổi. – Dòng quang điện triệt tiêu (I=0) khi ( gọi là hiệu điện thế hãm): electron có động năng ban đầu cực đại cũng không đến được anốt. + Giá trị của hiệu điện thế hãm phụ thuộc vào bản chất kim loại và bước sóng của ánh sáng kích thích. + Giá trị của hiệu điện thế hãm xác định bởi:
c. Khái niệm – Hiện tượng quang điện ngoài: Là hiện tượng khi chiếu bức xạ có bước sóng ngắn vào kim loại thì làm cho e trong kim loại bị bật ra. – Các e bật ra gọi là các e quang điện. – Dòng quang điện: Là dòng chuyển dời có hướng của các e quang điện từ catôt về anốt. 2. Ba định luật về quang điện a. Định luật 1 (định luật về giới hạn quang điện): Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi bước sóng của ánh sáng kích thích nhỏ hơn hoặc bằng giới hạn quang điện . – Giới hạn quang điện là bước sóng dài nhất của ánh sáng kích thích chiếu vào kim loại vẫn gây nên hiện tượng quang điện: – Hiện tượng quang điện xảy ra khi: ; hoặc với b. Định luật 2 (định luật về cường độ dòng quang điện bão hòa)(Chỉ có sách nâng cao học): Đối với mỗi ánh sáng thích hợp cường độ dòng quang điện bão hoà tỉ lệ thuận với cường độ của chùm sáng kích thích.
Trong đó : là số e bật ra trong một giây – Hiệu suất lượng tử: c. Định luật 3 (định luật về động năng cực đại của quang electron)(Chỉ có sách nâng cao): Động năng ban đầu cực đại của e quang điện không phụ thuộc vào cường độ của chùm ánh sáng kích thích mà chỉ phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng kích thích và bản chất kim loại. 3. Hiện tượng quang điện trong a.Hiện tượng quang điện trong: – Hiện tượng quang điện trong là hiện tượng tạo thành các electron dẫn và lỗ trống trong bán dẫn do tác dụng của ánh sáng có bước sóng thích hợp. – So sánh hiện tượng quang điện trong và hiện tượng quang điện ngoài:
b. Ứng dụng + Hiện tượng quang dẫn: Là hiện tượng điện trở suất của chất bán dẫn giảm (độ dẫn điện tăng) khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào. + Quang điện trở: Quang điện trở là một tấm bán dẫn có điện trở thay đổi khi cường độ chùm sáng chiếu đến nó thay đổi. Quang điện trở được chế tạo dựa trên hiện tượng quang điện trong. Quang trở thường được dùng trong các mạch điều khiển tự động. + Pin quang điện: Là nguồn điện trong đó quang năng biến đổi trực tiếp thành điện năng. Hoạt động dựa trên hiện tượng quang điện trong. Pin quang điện (pin mặt trời) thường được sử dụng trong máy tính bỏ túi, trên các vệ tinh nhân tạo. 4. Tia lazer a. Đặc điểm của tia laze: Laze là một nguồn sáng phát ra chùm sáng song song (có tính định hướng cao), kết hợp, có tính đơn sắc rất cao và có cường độ lớn. b. Một số ứng dụng của laze: + Sử dụng trong 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. c. Nguyên tắc để phát ra tia laze + Dựa trên hiện tượng phát xạ cảm ứng: Khi có một photon bay qua một nguyên tử đang ở trạng thái kích thích thì nguyên tử đó sẽ phát ra một photon có năng lượng đúng bằng, bay cùng chiều và cùng pha với photon bay lướt qua đó. + Cần có môi trường hoạt tính: là môi trường có các nguyên tử ở trạng thái kích thích với mật độ lớn hơn các nguyên tử ở trạng thái cơ bản B. BÀI TẬP DẠNG 1: BÀI TẬP VỀ TIA X + Ban đầu e được tăng tốc trong điện trường:
+ Sau đó e tới đập vào kim loại có nguyên tử lượng lớn:
=> Photon có năng lượng lớn nhất (bước sóng ngắn nhất, tần số lớn nhất): (với ) => Công suất điện của ống Rownghen: P = U.I => Hiệu suất của ống Rơnghen Ví dụ 1: Bước sóng ngắn nhất của tia Rơn- ghen phát ra từ một ống Rơn -ghen bằng . Coi rằng vận tốc ban đầu của electron bằng không. Động năng cực đại của electron trước khi đập vào đối catot là A. B. C. D. Hướng dẫn Ta có: Thay số ta được: => Đáp án A. Ví dụ 2: Một ống Rơn-ghen trong mỗi bức xạ photôn. Những photon có năng lượng trung bình ứng với bước sóng . Hiệu điên thế đặt vào hai đầu ống là 50kV. Cường độ dòng điện chạy qua ống Người ta gọi tỉ số giữa năng lượng bức xạ dưới dạng tia Rơn- ghen và năng lượng tiêu thụ của ống Rơn – ghen là hiệu suất của ống. Hiệu suất của trường hợp này là A. 0,2% B.0,8% C.3% D.60% Hướng dẫn Công suất điện mà ống tiêu thụ được tính: P=UI. Năng lượng trung bình của mỗi photon Trong một giây có N photon được phát xạ nên công suất phát xạ của chùm tia Rơn – ghen là: Theo định nghĩa ta có hiệu suất của ôngd: => Đáp án B DẠNG 2: BÀI TẬP VỀ HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN (Mang tính chất tham khảo) 1. Công thức Anhxtanh
Ví dụ: Catốt của 1 tế bào quang điện được làm bằng kim loại có giới hạn quang điện là . 1. A = ? A. B. C. D. 2. Vận tốc ban đầu cực đại của quang electron khi chiếu ánh sáng có bước sóng là A. B. C. D. 3. Hiệu điện thế hãm là A. 0,92V B. 0,092V C.1,84V D. 0,184V Hướng dẫn a. => Đáp án A. b. Ta có:
=> Đáp án B c. => Đáp án A. 2. Cường độ dòng quang điện bão hòa Ví dụ:Catốt của một tế bào quang điện có công thoát là 2,26eV. Bề mặt catốt được chiếu bởi bức xạ có bước sóng 0,4mm. Cho hiệu suất quang điện bằng 67%. Tính số êlectron quang điện bật ra trong mỗi giây và cường độ dòng quang điện bão hòa. A. 0,6475mA B.0,6475A C. D. Đáp án khác Hướng dẫn Gọi N là số phôtôn chiếu đến tế bào quang điện trong 1s. Công suất bức xạ: Gọi là số êlectron bị bật ra trong 1s: Cường độ dòng quang điện bão hòa:
=> Đáp án A 3. Hiệu suất lượng tử Ví dụ: Chiếu bức xạ có bước sóng vào catốt một tế bào quang điện, dòng quang điện bão hoà có cường độ là . Công suất của nguồn sáng chiếu vào catốt là P = 1,20W. Hiệu suất lượng tử bằng
Hướng dẫn Ta có: Hiệu suất lượng tử : => Đáp án B 4. Chuyển động của e quang điện trong điện trường: Ví dụ:Chiếu bức xạ có bước sóng l = 0.6mm vào catot của 1 tế bào quang điện có công thoát A= 1.8eV. Dùng màn chắn tách ra một chùm hẹp các electron quang điện và cho chúng bay vào một điện trường từ A đến B sao cho . Vận tốc nhỏ nhất và lớn nhất của electron khi tới B lần lượt là A.18,75.105 m/s và 18,87.105 m/s. B.18,87.105m/s và 18,75.105m/s. C.16,75.105m/s và 18.87.105m/s. D.18,75.105m/s và 19,00.105m/s. Hướng dẫn Ta có: ; -Khi Vận tốc ban đầu cực đại của e theo chiều tăng tốc với UAB thì ta có vận tốc lớn nhất của electron khi tới B là v: Gọi v ( Hay ) là vận tốc cực đại của e khi đến B. Áp dụng định lí động năng: =>
Thay số : -Khi vận tốc ban đầu của e bằng 0 thì ta có vận tốc nhỏ nhất của electron khi tới B là vmin : => Thay số : => Đáp án D 5. Chuyển động của e trong từ trường:
=> Ví dụ: Chiếu bức xạ điện từ vào catôt của tế bào quang điện tạo ta dòng quang điện bảo hòa. Người ta có thể triệt tiêu dòng quang điện bảo hòa này bằng điện áp hãm . Dùng màn chắn tách ra một chùm hẹp các electron quang điện và cho nó đi qua một từ trường đều có cảm ứng từ theo phương vuông góc với . Bán kính quỹ đạo của electron trong từ trường là A. 6,4m B. 6,4mm C. 6,4cm D. 0,064cm Hướng dẫn Vận tốc ban đầu cực đại của các quang e: Ta có: Trong đó là góc hợp bởi và , ở đây . => Bán kính của electron : . => Đáp án C |
