Giải Vật Lý 12 Bài 31. Hiện tượng quang điện trong

  • Bài 31. Hiện tượng quang điện trong trang 1
  • Bài 31. Hiện tượng quang điện trong trang 2
  • Bài 31. Hiện tượng quang điện trong trang 3
Bài 31. HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG
KIẾN THỨC CẦN NẮM VỮNG
Hiện tượng quang dẫn
+ Là hiện tượng giảm mạnh điện trở của chất bán dẫn khi bị chiếu sáng.
+ Trong hiện tượng quang dẫn, mỗi phôtôn có ánh sáng kích thích khi bị hấp thụ sẽ giải phóng một electron liên kết để nó trở thành một electron tự do chuyển động trong khôi bán dẫn đó. Hiện tượng giải phóng các electron liên kết trên gọi là hiện tượng quang điện bên trong.
Hiện tưựng quang điện trong
Hiện tượng quang điện trong là hiện tượng khi chất bán dẫn được chiếu bằng một chùm sáng thích hợp (các phôtôn của ánh sáng kích thích bị hấp thụ) thì các electron liên kết được giải phóng, chúng bứt ra khỏi liên kết giữa các nút mạng bán dẫn, trở thành các electron dẫn, tự do di chuyển trong khối bán dẫn đó (electron tự do).
Ngoài ra, mỗi electron bị bứt ra sẽ để lại một “lỗ trông” mang điện dương. Các lỗ trông này cũng có thể chuyển động tự do từ nguyên tử này sang nguyên tử khác và cũng tham gia vào quá trình dẫn điện.
Quang điện trở
+ Cấu tạo: Gồm một lớp chất bán dẫn, phủ trên một tấm nhựa cách điện, có hai điện cực và gắn vào lớp chất bán dẫn đó.
+ Ưng dụng: Thay cho các tế bào quang điện trong các mạch điều khiển tự động
d. Pin quang điện: là một nguồn điện trong đó quang năng lượng biến đổi trực tiếp thành điện năng. Pin hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện bên trong xảy ra trong một chất bán dẫn.
HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CẦU HỎI VÀ GIẢI BÀI TẬP
Bài 1. Chất quang dẫn là gì?
Trả lời
Chất quang dẫn là chất bán dẫn có tính chất cách điện khi không bị chiếu sáng và trở thành chất dẫn điện khi bị chiếu sáng. Hiện tượng giảm mạch điện trở của chất bán dẫn (dẫn điện tốt) khi bị chiếu sáng gọi là hiện tượng quang dẫn.
Bài 2. Hiện tượng quang điện trong là gì? Giải thích tính quang dẫn của một chất.
Trả lời
Hiện tượng ánh sáng giải phóng các electron liên kết để cho chúng trở thành các electron dẫn đồng thời giải phóng các lỗ trông tự do gọi là hiện tượng quang điện trong.
Khi không bị chiếu sáng, các electron ở trong các chất quang dẫn đều ở trạng thái liên kết với các nút mạng tinh thể. Không có electron tự do, khi đó các chất nói trên là chất cách điện. Khi bị chiếu sáng, mỗi phôtôn của ánh sáng kích thích sẽ truyền toàn bộ năng lượng của nó cho một electron liên kết. Nếu năng lượng mà electron nhận được đủ lớn thì electron đó có thể được giải phóng khỏi mốì liên kết để trở thành electron dẫn và tham gia vào quá trình dẫn điện. Mặt khác khi electron liên kết được giải phóng thì nó để lại một lỗ trông. Lỗ trông này tham gia vào quá trình dẫn điện. Kết quả là khôi chất nói trên trở thành chất dẫn điện.
Bài 3. Trình bày câu tạo và hoạt động của pin quang điện.
Trả lời
Pin có một điện cực bằng đồng (bán dẫn loại n), trên bản đồng này có phủ một lớp mỏng đồng Oxyt (CU2O - bán dẫn loại p), người ta phun một lớp vàng rất mỏng trên bề mặt lớp Cu2O để làm điện cực thứ hai. Lớp vàng này mỏng đến mức cho ánh sáng truyền qua được, ơ nơi tiếp xúc giữa Cu2O và Cu (bán dẫn loại p và loại n) hình thành một lớp đặc biệt gọi là lớp chặn nó dư cho phép electron chạy qua nó theo chiều từ Cu2O sáng Cu (từ p sang n) và lỗ trống từ Cu sang Cu2O (từ n sang p), khi chiếu một chùm sáng có bước sóng thích hợp vào bề mặt lớp Cu2O, ánh sáng sẽ giải phóng các electron liên kết trong Cu2O thành electron dẫn. Một phần các electron này khuếch tán sang Cu. Cực Cu thừa electron nên nhiễm điện âm; Cu2O nhiễm điện dương. Giữa hai điện cực của pin hình thành một suất điện động. Nếu nốì hai điện cực với nhau bằng một dây dẫn thông qua điện kế, ta thấy có một dòng điện chạy trong mạch khoảng từ 0,5v - 0,8v.
Bài 4. Hãy ghép nửa câu ở phần trên với nửa câu tương ứng ở phần dưới để thành một câu có nội dung đúng.
Pin hóa học ...
Pin nhiệt điện ...
c. Pin quang điện ...
... hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện trong xảy ra bên cạnh một lớp chặn.
... hoạt động dựa vào sự hình thành các hiệu điện thế điện hóa ở hai điện cực.
... hoạt động dựa vào sự hình thành hiệu điện thế khi các electron tự do khuếch.tán từ đầu nóng sang đầu lạnh của một dây kim loại.
Trả lời
A	b	B 	c	c	a
Bài 5. Điện trở của một quang điện trở có đặc điểm nào dưới đây?
A. Có giá trị rất lớn.	B. Có giá trị rất nhỏ.
c. Có giá trị không đổi.	D. Có giá trị thay đổi được.
Trả lời
Điện trở của quang điện trở có thể thay đổi từ vài mêga Ohm khi không được chiếu sáng xuống đến vài chục Ohm khi được chiếu sáng.
=> Chọn câu D.
Bài 6. Suất điện động của một pin quang điện có đặc điểm nào dưới đây?
Có giá trị rất lớn.
Có giá trị rất nhỏ.
c. Có giá trị không đổi, không phụ thuộc điều kiện bên ngoài
D. Chỉ xuầt hiện khi pin được chiếu sáng.
Trả lời
Chọn câu D. Chỉ xuất hiện khi pin được chiếu sáng.