Lý Thuyết Hiện Tượng Quang - Vật Lí 12

Lý thuyết Vật lí 12 Bài 32: Hiện tượng quang – phát quang

Bài giảng Vật lí 12 Bài 32: Hiện tượng quang – phát quang

1. Hiện tượng quang - phát quang

a. Khái niệm về sự phát quang.

- Hiện tượng quang − phát quang: là hiện tượng một số chất có khả năng hấp thụ ánh sáng kích thích có bước sóng này để phát ra ánh sáng có bước sóng khác.

- Chất có khả năng phát quang là chất phát quang.

b. Đặc điểm của sự phát quang

- Mỗi chất phát quang có một quang phổ đặc trưng cho nó.

- Sau khi ngừng kích thích, sự phát quang của một số chất còn tiếp tục kéo dài thêm một khoảng thời gian nào đó, rồi mới ngừng hẳn.

- Khoảng thời gian từ lúc ngừng kích thích cho đến lúc ngừng phát quang gọi là thời gian phát quang. Tuỳ theo chất phát quang mà thời gian phát quang có thể kéo dài từ 10−10 s đến vài ngày.

Chú ý:

- Sự phát quang xảy ra cả ở một số chất (thể rắn, lỏng, hoặc khí) khi hấp thụ năng lượng dưới một dạng nào đó, thì có khả năng phát ra các bức xạ điện từ trong miền ánh sáng nhìn thấy. Sự phát quang xảy ra ở nhiệt độ bình thường.

- Ngoài hiện tượng quang - phát quang, còn có các hiện tượng phát quang khác như:

+ Hiện tượng hóa − phát quang.

Ví dụ: phát quang ở con đom đóm

Ví dụ: sự phát ánh sáng của phôtpho bị ôxi hoá trong không khí

+ Hiện tượng điện − phát quang ở đèn LED

2. Các dạng quang − phát quang

Người ta thấy có hai loại quang − phát quang, tuỳ theo thời gian phát quang: đó là huỳnh quang và lân quang.

a. Huỳnh quang là sự phát quang của các chất lỏng và khí có đặc điểm là ánh sáng phát quang bị tắt rất nhanh sau khi tắt ánh sáng kích thích (thời gian phát quang dưới 10−8s).

Ví dụ: bột huỳnh quang được phủ bên trong các bóng đèn

b. Lân quang là 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 (thời gian phát quang từ 10−8s trở lên).

Ví dụ: các biển báo được quét các chất lân quang

3. Định luật xtốc về sự phát quang

+ Ánh sáng phát quang có bước sóng λ’ dài hơn bước sóng của ánh sáng kích thích λ:

λ’ > λ.

+ Giải thích: Mỗi nguyên tử hay phân tử của chất phát quang hấp thụ hoàn toàn một photon của ánh sáng kích thích có năng lượng hcλ để chuyển sang trạng thái kích thích. Khi ở trong trạng thái kích thích, nguyên tử hay phân tử này có thể va chạm với các nguyên tử hay phân tử khác và bị mất một phần năng lượng. Khi trở về trạng thái bình thường nó sẽ phát ra một photon có năng lượng hcλ' nhỏ hơn:

hcλ'<hcλ⇒λ'>λ.

Trắc nghiệm Vật lí 12 Bài 32: Hiện tượng quang - phát quang

Câu 1: Ánh sáng huỳnh quang là ánh sáng phát quang

A. có bước sóng nhỏ hơn bước sóng ánh sáng kích thích.

B. khi được kích thích bằng ánh sáng có tần số nhỏ hơn tần số của ánh sáng phát quang.

C. hầu như tắt ngay sau khi tắt ánh sáng kích thích.

D. kéo dài trong một khoảng thời gian nào đó sau khi tắt ánh sáng kích thích.

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

Giải thích:

Huỳnh quang: là hiện tượng quang phát quang của các chất lỏng và khí.

Ánh sáng phát quang bị tắt rất nhanh sau khi tắt ánh sáng kích thích.

Đặc điểm: Ánh sáng huỳnh quang có bước sóng dài hơn bước sóng của ánh sáng kích thích.

Câu 2:Trong hiện tượng quang – phát quang, sự hấp thụ một photon có thể làm

A. phát ra một photon khác.

B. giải phóng một photon cùng tần số.

D. giải phóng một cặp êlectron và lỗ trống.

C. giải phóng một êlectron liên kết.

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

Giải thích:

Trong hiện tượng quang – phát quang, sự hấp thụ một photon có thể làm phát ra một photon khác.

+ Khi phân tử của chất hấp thụ một photon có năng lượng ε = h.f thì nó chuyển sang trạng thái kích thích. Thời gian của trạng thái kích thích rất ngắn và trong thời gian này nó va chạm với các phân tử xung quanh, mất bớt năng lượng nhận được. Vì thế, khi trở về trạng thái ban đầu, nó bức xạ photon có năng lượng ε’ = h.f’ nhỏ hơn:

h.f > h.f’ hay hcλ>hcλ'⇒λ'>λ

Câu 3:Tìm phát biểu sai

A. Sự phát huỳnh quang hay sự phát lân quang được gọi chung là sự phát quang hay sự phát sáng lạnh.

B. Trong sự phát quang, ánh sáng phát ra có bước sóng λ’ nhỏ hơn bước sóng λ của ánh sáng kích thích

C. Hiện tượng phát quang của các chất rắn được ứng dụng trong các đèn ống.

D. Các bức xạ có bước sóng nhỏ hơn 0,4 μm đều có thể kích thích sự phát quang.

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

Giải thích:

B – sai vì trong sự phát quang, ánh sáng phát ra có bước sóng λ’ lớn hơn bước sóng λ của ánh sáng kích thích.

Câu 4: Biết ánh sáng phát quang của một chất có bước sóng 0,50 μm. Khi chiếu vào chất đó ánh sáng có bước sóng nào dưới đây thì chất đó sẽ không thể phát quang?

A. 0,40 μm.

B. 0,35 μm.

C. 0,60 μm.

D. 0,30 μm.

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

Giải thích:

Ánh sáng phát quang có bước sóng λphát quang dài hơn bước sóng của ánh sáng kích thíchλkích thích (λphát quang > λkích thích).

Câu 5: Những vật không hấp thụ ánh sáng và không phản xạ ánh sáng đáng kể trong miền nhìn thấy của quang phổ là

A. vật phát quang.

B. vật trong suốt không màu.

C. vật có màu đen.

D. vật trong suốt có màu.

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

Giải thích:

Những vật không hấp thụ ánh sáng và không phản xạ ánh sáng đáng kể trong miền nhìn thấy của quang phổ là vật trong suốt không màu.

Câu 6:Vật trong suốt có màu đỏ là những vật

A. không bị hấp thụ ánh sáng đỏ.

B. chỉ cho ánh sáng màu đỏ truyền qua.

C. hấp thụ hoàn toàn ánh sáng màu đỏ.

D. không phản xạ ánh sáng màu đỏ.

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

Giải thích:

Vật trong suốt có màu đỏ là những vật chỉ cho ánh sáng màu đỏ truyền qua.

Câu 7:Sự phát sáng của vật nào dưới đây là sự phát quang?

A. Hồ quang điện.

B. Bóng đèn pin.

C. Tia lửa điện.

D. Bóng đèn ống.

Hiển thị đáp án

Đáp án: D

Giải thích:

Sự phát sáng của bóng đèn ống là hiện tượng quang phát quang.

Câu 8: Chiếu ánh sáng có bước sóng 0,32 μm vào một chất thì thấy chất đó phát ra ánh sáng bước sóng 0,60 μm. Biết rằng số photon của ánh sáng phát quang chỉ bằng 0,4% số photon của ánh sáng kích thích. Tỉ số giữa công suất của ánh sáng phát quang và công suất của ánh sáng kích thích là

A. 3,5.10−3.

B. 1,5.10−3.

C.2,1.10−3.

D. 3,5.10−2.

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

Giải thích:

Tỉ số giữa công suất của ánh sáng phát quang và công suất của ánh sáng kích thích là:

P'P=n'.hcλ'n.hcλ=n'n.λλ'=41000.3,26≈2,1.10−3

Câu 9:Một chất phát quang có khả năng phát ra ánh sáng màu lục khi được kích thích phát sáng. Khi chiếu vào chất đó ánh sáng đơn sắc nào dưới đây thì nó có thể phát quang?

A. Ánh sáng lam.

B. Ánh sáng cam.

C. Ánh sáng đỏ.

D. Ánh sáng vàng.

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

Giải thích:

⇒Chất phát quang có khả năng phát ra ánh sáng màu vàng lục

⇒ánh sáng chiếu vào sẽ có bước sóng nhỏ hơn bước sóng của ánh sáng phát quang.

⇒Ánh sáng đơn sắc màu lam.

Câu 10: Sơn được quét trên các biển báo giao thông là sơn

A. phát quang.

B. phản quang.

C. làm bằng các chất huỳnh quang.

D. hấp thụ ánh sáng.

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

Giải thích:

Sơn quét trên các biển báo giao thông hoặc trên đầu các cọc chỉ giới đường là sơn phát quang để người đi đường dễ nhận thấy. Nếu là ánh sáng phát quang thì từ nhiều phía có thể nhìn thấy cọc tiêu, biển báo. Nếu là ánh sáng phản xạ thì chỉ nhìn thấy các vật đó theo phương phản xạ.

Câu 11: Tìm phát biểu sai?

A. Tần số của ánh sáng phát quang bao giờ cũng lớn hơn tần số của ánh sáng mà chất phát quang hấp thụ.

B. Sự phát quang của các chất lỏng và khí là lân quang.

C. Thời gian phát quang của các chất khác nhau có giá trị khác nhau.

D. Sự phát quang của các chất chỉ xảy ra khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào.

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

Giải thích:

Tần số của ánh sáng phát quang bao giờ cũng nhỏ hơn tần số của ánh sáng mà chất phát quang hấp thụ vì bước sóng của ánh sáng phát quang lớn hơn bước sóng của ánh sáng kích thích.

Câu 12:Một chất phát quang được kích thích bằng ánh sáng có bước sóng 0,26 μm thì phát ra ánh sáng có bước sóng 0,52 μm. Giả sử công suất của chùm sáng phát quang bằng 20% công suất của chùm sáng kích thích. Tỉ số giữa số photon ánh sáng phát quang và số photon ánh sáng kích thích trong cùng một khoảng thời gian là:

A. 25.

B. 45.

C. 15.

D. 110.

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

Giải thích:

Tỉ số giữa số photon ánh sáng phát quang và số photon ánh sáng kích thích trong cùng một khoảng thời gian là:

P = N.hcλ

⇒NpqNkt=20%.λpqλkt=20%.0,520,26=25

Câu 13: Khi chiếu chùm tia tử ngoại vào một ống nghiệm đựng dung dịch fluorexêin thì thấy dung dịch này phát ra ánh sáng màu lục. Đó là hiện tượng

A. hóa - phát quang.

B. phản xạ ánh sáng.

C. tán sắc ánh sáng.

D. quang - phát quang.

Hiển thị đáp án

Đáp án: D

Giải thích:

Khi chiếu chùm tia tử ngoại vào một ống nghiệm đựng dung dịch fluorexêin thì thấy dung dịch phát ra ánh sáng màu lục.

⇒đó là hiện tượng quang - phát quang.

Câu 14:Một chất có khả năng phát quang ánh sáng màu đỏ và màu lục. Nếu dùng tia tử ngoại kích thích sự phát quang của chất đó thì ánh sáng phát quang có thể có màu nào?

A. Màu vàng.

B. Màu lục.

C. Màu lam.

D. Màu đỏ.

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

Giải thích:

+ Bước sóng của ánh sáng phát quang lớn hơn bước sóng của ánh sáng kích thích.

+ Mà bước sóng của tia tử ngoại nhỏ hơn bước sóng của ánh sáng màu đỏ và màu lục. Do đó khi dùng tia tử ngoại làm ánh sáng kích thích thì chất đó phát quang ra cả ánh sáng màu lục và ánh sáng màu đỏ.

Hai ánh sáng này tổng hợp với nhau ra ánh sáng màu vàng.

Câu 15:Khi chiếu ánh sáng đỏ vào vật sơn màu xanh, vật sẽ có

A. màu đỏ.

B. màu tổng hợp của màu đỏ và màu xanh.

C. màu đen.

D. màu xanh.

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

Giải thích:

Vật có màu đen vì vật sơn màu xanh hấp thụ mà không phản xạ màu đỏ.

Câu 16:Chọn phát biểu đúng?

A. Sự phát sáng của đèn ống là một hiện tượng quang – phát quang.

B. Huỳnh quang là sự phát quang của chất rắn, ánh sáng phát quang có thể kéo dài một khoảng thời gian nào đó sau khi tắt ánh sáng kích thích.

C. Hiện tượng quang - phát quang là hiện tượng phát sáng của một số chất.

D. Ánh sáng phát quang có tần số lớn hơn ánh sáng kích thích.

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

Giải thích:

- Sự phát sáng của đèn ống là một hiện tượng quang – phát quang.

- Huỳnh quang là hiện tượng mà ánh sáng phát quang tắt ngay khi ngừng ánh sáng kích thích. Nó thường xảy ra với chất lỏng và chất khí.

- Lân quang là hiện tượng mà ánh sáng phát quang còn kéo dài từ vài phần giây, đến hàng giờ (tuỳ theo chất) sau khi tắt ánh sáng kích thích. Nó thường xảy ra với các chất rắn.

Câu 17:Chọn phát biểu đúng về sự phát quang?

A. Sự phát quang của chất lỏng là huỳnh quang, của chất rắn là lân quang.

B. Sự phát quang của các chất lỏng và chất rắn đều là lân quang.

C. Sự phát quang của các chất lỏng và chất rắn đều là huỳnh quang.

D. Sự phát quang của chất rắn là huỳnh quang, của chất lỏng là lân quang.

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

Giải thích:

Hiện tượng phát quang là hiện tượng một chất hấp thụ năng lượng sau đó bức xạ điện từ trong miền ánh sáng nhìn thấy. Nó có đặc điểm là xảy ra ở nhiệt độ bình thường và mỗi chất phát quang có quang phổ đặc trưng cho nó. Dựa vào đặc điểm này ta nhận thấy sự phản xạ và bức xạ nhiệt không phải là sự phát quang.

- Huỳnh quang là hiện tượng mà ánh sáng phát quang tắt ngay khi ngừng ánh sáng kích thích. Nó thường xảy ra với chất lỏng và chất khí.

- Lân quang là hiện tượng mà ánh sáng phát quang còn kéo dài từ vài phần giây, đến hàng giờ (tuỳ theo chất) sau khi tắt ánh sáng kích thích. Nó thường xảy ra với các chất rắn.Thời gian phát quang lớn hơn 10-6s.

Câu 18:Ánh sáng lân quang là ánh sáng phát quang

A. tồn tại một thời gian sau khi tắt ánh sáng kích thích.

B. hầu như tắt ngày sau khi tắt ánh sáng kích thích.

C. có bước sóng nhỏ hơn bước sóng ánh sáng kích thích.

D. có tần số lớn hơn tần số ánh sáng kích thích.

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

Giải thích:

Ánh sáng lân quang là ánh sáng phát quang tồn tại một thời gian sau khi tắt ánh sáng kích thích.

Câu 19: Chọn phát biểu đúng về hiện tượng huỳnh quang và lân quang. Ánh sáng phát ra

A. do hiện tượng huỳnh quang và lân quang đều tắt rất nhanh sau khi tắt ánh sáng kích thích.

B. do hiện tượng huỳnh quang và lân quang đều kéo dài thêm một khoảng thời gian sau khi tắt ánh sáng kích thích.

C. do hiện tượng lân quang tắt rất nhanh, hiện tượng huỳnh quang còn lại kéo dài thêm một khoảng thời gian sau khi tắt ánh sáng kích thích.

D. do hiện tượng huỳnh quang đều tắt rất nhanh, hiện tượng lân quang còn lại kéo dài thêm một khoảng thời gian sau khi tắt ánh sáng kích thích.

Hiển thị đáp án

Đáp án: D

Giải thích:

- Huỳnh quang là hiện tượng mà ánh sáng phát quang tắt ngay khi ngừng ánh sáng kích thích. Nó thường xảy ra với chất lỏng và chất khí. Thời gian phát quang nhỏ hơn 10-8s.

- Lân quang là hiện tượng mà ánh sáng phát quang còn kéo dài từ vài phần giây, đến hàng giờ (tuỳ theo chất) sau khi tắt ánh sáng kích thích. Nó thường xảy ra với các chất rắn. Thời gian phát quang lớn hơn 10-6s.

Câu 20:Bước sóng của photon ánh sáng huỳnh quang lớn hơn bước sóng photon ánh sáng kích thích là vì

A. một phần năng lượng của photon ánh sáng kích thích đã bị nguyên tử hấp thụ.

B. ánh sáng huỳnh quang là ánh sáng nhìn thấy, còn ánh sáng kích thích là tia tử ngoại.

C. một phần năng lượng photon ánh sáng kích thích đã bị phản xạ (hay tán xạ).

D. ở trạng thái kích thích nguyên tử va chạm với nguyên tử khác nên mất một phần năng lượng.

Hiển thị đáp án

Đáp án: D

Giải thích:

Bước sóng của photon ánh sáng huỳnh quang lớn hơn bước sóng photon ánh sáng kích thích là vì ở trạng thái kích thích nguyên tử va chạm với nguyên tử khác nên mất một phần năng lượng.

Xem thêm các bài tổng hợp lý thuyết Vật lí lớp 12 đầy đủ, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 33: Mẫu nguyên tử Bo

Lý thuyết Bài 34: Sơ lược về laze

Lý thuyết Bài 35: Tính chất và cấu tạo hạt nhân

Lý thuyết Bài 36: Năng lượng liên kết của hạt nhân. Phản ứng hạt nhân

Lý thuyết Bài 37: Phóng xạ