Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Bài 31: Hiện tượng quang điện trong (Chuẩn kiến thức)

Câu1: Hiện tượng quang điện là gì ? Phát biểu định luật về giới hạn quang điện . 
KIỂM TRA KIẾN THỨC 
KIỂM TRA KIẾN THỨC 
Câu2. Phát biểu nội dung của thuyết lượng tử ánh sáng . 
Câu 3. Tính Lượng tử năng lượng của bức xạ đỏ ( cĩ bước sĩng  =0,75µm) và bức xạ vàng ( cĩ bước sĩng  =0,58 µm). 
phim 
quan sát TRẠM NGHIÊN CỨU VŨ TRỤ ISS các em thấy các tấm pin mặt trời cung cấp điện năng cho trạm vũ trụ này hoạt động dựa trên hiện tượng nào ? 
BÀI 31-Tiết 53 
HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG 
Hãy kể một số chất bán dẫn và cho biết tính chất đặc biệt của chúng ? 
I.Chất quang dẫn và hiện tượng quang điện 
1. Chất quang dẫn : 
Chất quang dẫn là chất bán dẫn cĩ tính chất dẫn điện kém khi khơng bị chiếu sáng và trở thành chất dẫn điện tốt khi bị chiếu sáng thích hợp 
Hãy quan sát hiện tượng xảy ra khi chiếu chúm ánh sáng vào chất bán dẫn Si 
I.Chất quang dẫn và hiện tượng quang điện 
2. Hiện tượng quang điện trong 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
 e dẫn 
Lỗ trống 
Lỗ trống 
Hãy giải thích hiện tượng xảy ra . 
Hiện tượng quang điện trong là gì ? 
 I.Chất quang dẫn và hiện tượng quang điện 
2. Hiện tượng quang điện trong 
Hiện tượng ánh sáng giải phĩng 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 
Chất 
A ( eV ) 
λ 0 ( μ m ) 
Ge 
0,66 
1,88 
Si 
1,12 
1,11 
PbS 
0,30 
4,14 
PbSe 
0,22 
5,65 
PbTe 
0,25 
4,97 
CdS 
0,72 
0,90 
CdTe 
1,51 
0,82 
 I.Chất quang dẫn và hiện tượng quang điện 
Chất 
λ 0 ( μ m ) 
Ag 
0,26 
Cu 
0,30 
Zn 
0,35 
Al 
0,36 
Ca 
0,75 
Na 
0,5 
K 
0,55 
Giới hạn quang dẫn và năng lượng kích hoạt 
Giới hạn quang điện 
II. Quang điện trở : 
Là một điện trở làm bằng chất quang dẫn 
Điện trở của quang điện trở giảm đột ngột khi cĩ ánh sáng chiếu vào 
Quang điện trở là gì ? Nêu cấu tạo của quang điện trở . 
II. Quang trở (LDR) 
2. Hoạt động : 
1. Cấu tạo : 
4 
3 
1 
2 
chất bán dẫn ( như CdS ) 
+ Trong tối trong mạch không có dòng điện 
Dựa trên hiện tượng quang dẫn : 
+ Chiếu ánh sán g có   o  xuất hiện dòng điện trong mạch 
(1): Chất bán dẫn 
(2):chất cách điện 
(3),(4): điện cực 
A 
III. Pin quang điện 
1. Khái niệm : 
Là một nguồn điện chạy bằng năng lượng ánh sáng , nĩ biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng 
 2. Hiệu suất : các pin quang điện chỉ vào khoảng trên dưới 10% 
3. Cấu tạo và hoạt động 
a. Cấu tạo : 
- Một tấm bán dẫn loại n bên trên cĩ phủ một lớp bán dẫn loại p 
- Trên cùng là một tấm kim loại rất mỏng . Dưới cùng là một đế kim loại . Các kim loại này đĩng vai trị là các điện cực 
Lớp chặn 
+ 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
b. Hoạt động 
Kim loại mỏng 
G 
Khi chiếu ánh sáng cĩ bước sĩng ngắn hơn giới hạn quang d ẫn vào lớp kim loại mỏng thí ánh sáng sẽ xuyên qua lớp này vào lớp p, gây ra hiện tựợng quang điện trong 
Electron dễ dàng qua lớp chặn xuống bán dẫn loại n, cịn lỗ trống thì bị giữ lại . 
Kết quả là điện cực kim loại mỏng ở trên trở thành điện cực dương , cịn đế kim loại ở dưới sẽ trở thành cực âm của pin 
Nếu ta nối hai điện cực bằng một dây dẫn thơng quan điện kế thì ta thấy cĩ dịng quang điện chạy từ cực dương sang cực âm 
III. Pin quang điện 
So sánh độ lớn suất điện động của pin quang điện với suất điện động của pin hĩa học . 
4. Ứng dụng : 
- Trong các máy đo ánh sáng , vệ tinh nhân tạo , máy tính bỏ túi 
- Ơ tơ máy bay chạy bằng pin năng lượng 
Pin dẻo , cĩ thể uốn cong được nên cĩ thể lắp bất cứ chỗ nào . 
So sánh hiện tượng quang điện bên ngoài và hiện tượng quang điện bên trong : 
Hiện tượng quang điện ngoài 
Hiện tượng quang điện bên trong 
Giống 
nhau 
* Đều có cùng nguồn kích thích là áùnh sáng thích hợp 
Khác 
nhau 
Vật bị chiếu sáng là kim loại 
Vật bị chiếu sáng là chất bán dẫn 
Cơ chế: ánh sáng thích hợp 
chiếu vào , electron bật 
ra khỏi kim loại 
Cơ chế : Trong hiện tượng quang 
dẫn:mỗi phôtôn của ánh sáng kích 
thích khi bị hấp thụ sẽ giải phóng 1 
electron liên kết thành electron dẫn 
mang điện âm , đồng thời để lại 1 
“ lỗ trống ” mang điện dương  
hạt tải điện bên trong chất bán dẫn 
là electron và lỗ trống . 
Hạt tải điện : các electron tự do 
Hạt tải điện : các electron dẫn 
và các lỗ trống 
Phôtôn kích thích phải có 
năng lượng đủ lớn 
Không đòi hỏi phôtôn kích thích 
có năng lượng lớn 
Câu 1: Điện trở của quang điện trở cĩ đặc điểm nào dưới đây ? 
A.Cĩ giá trị rất lớn 
Câu 2: Khi hiện tượng quang dẫn xảy ra , trong chất bán dẫn hạt mang điện tham gia vào quá trình dẫn điện là : 
A.Êlectrơn và các ion dương 
B. Êlectron và lỗ trống mang điện âm 
C. Êlectrơn và hạt nhân 
D.Êlectrơn và lỗ trống mang điện dương 
B. Cĩ giá trị rất nhỏ 
 C. Cĩ giá trị khơng đổi 
D. Cĩ giá trị thay đổi được 
IV. Bài tập áp dụng : 
Câu 3: Bước sĩng lớn nhất của ánh sáng kích thích khi chiếu vào một tấm kim loại cĩ thể gây ra được hiện tương quang điện là λ 0 = 0,48 μ m. Năng lựong tối thiểu cần cung cấp để bứt êlectrơn khỏi kim loại là : 
A.4,4.10 -20 J 
B. 2,59eV 
C. 0,441.10 -18 J 
D. 25,9eV