Vật Lí 12 Bài 31: Hiện tượng quang điện trong – Giải bài tập SGK Vật Lí 12 Bài 31 – THPT Lê Hồng Phong

Vật Lí 12 Bài 31: Hiện tượng quang điện trong được THPT Lê Hồng Phong biên soạn hy vọng sẽ là là tài liệu hữu ích giúp các em nắm vững kiến thức bài học và đạt kết quả tốt trong các bài thi, bài kiểm tra trên lớp.

Tóm tắt lý thuyết Vật Lí 12 Bài 31

I) Chất quang dẫn và hiện tượng quang điện trong

– Chất quang dẫn: là chất dẫn điện kém khi không bị chiếu sáng và chất dẫn điện tốt khi bị chiếu sáng thích hợp

– 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.

– Hiện tượng quang dẫn: là hiện tượng giảm điện trở suất hay tăng độ dẫn điện khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào.

II) Ứng dụng của hiện tượng quang điện trong

Hiện tượng quang điện trong được ứng dụng trong quang điện trở và pin quang điện .

– Quang điện trở: là một điện trở làm bằng chất quang dẫn. có điện trở biến thiên từ vài mêgaôm khi không được chiếu sáng đến vài chục ôm khi được chiếu ánh sáng thích hợp.

– Pin quang điện (Pin Mặt Trời):

•  Khái niệm: là một nguồn điện chạy bằng năng lượng ánh sáng. Nó biến đổi quang năng thành điện năng.
• Hiệu suât: khá thấp chỉ khoảng trên dưới 10%.
• Cấu tạo: gồm một lớp bán dẫn loại n, bên trên có phủ một lớp mỏng bán dẫn loại p để hình thành một lớp tiếp xúc p-n. Trên cùng là một lớp kim loại mỏng trong suốt, dưới cùng là một đế kim loại

Giải bài tập SGK Vật Lí 12 Bài 31

Câu C1 trang 159 SGK

Câu C1 trang 159 SGK: So sánh độ lớn của giới hạn quang dẫn với độ lớn của giới hạn quang điện và đưa ra nhận xét.

Trả lời:

Độ lớn của số lượng giới hạn quang dẫn lớn hơn độ lớn của số lượng giới hạn quang điện .
Nhận xét : Để thực thi quang dẫn xảy ra, không yên cầu photon phải có nguồn năng lượng lớn, rất nhiều chất quang dẫn hoạt động giải trí được với ánh sáng hồng ngoại. Còn hiện tượng quang điện xảy ra với ánh sáng có bước sóng ngắn, đây là một lợi thế của hiện tượng quang dẫn so với hiện tượng quang điện. Năng lượng kích hoạt những electron link để chúng trở thành những electron dẫn nhỏ hơn công thoát để bứt những electron ra khỏi sắt kẽm kim loại .

Câu C2 trang 161 SGK

Câu C2 trang 161 SGK: So sánh độ lớn suất điện động của pin quang điện với suất điện động của pin hóa học.

Trả lời:

Độ lớn suất điện động của pin quang điện nhỏ hơn suất điện động của pin hóa học .

Bài 1 (trang 162 SGK Vật Lý 12)

Bài 1 (trang 162 SGK Vật Lý 12): Chất quang dẫn là gì?

Lời giải:

– 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 ánh sáng thích hợp .

Bài 2 (trang 162 SGK Vật Lý 12)

Bài 2 (trang 162 SGK Vật Lý 12): Hiện tượng quang điện trong là gì ? Giải thích tính quang dẫn của một chất.

Lời giải:

– Hiện tượng quang điện trong : là hiện tượng ánh sáng giải phóng những electron link thành những electron dẫn đồng thời tạo ra những lỗ trống cùng tham gia vào quy trình dẫn điện .
– Giải thích tính quang dẫn của một chất :
+ Khi không bị chiếu sáng, những electron trong chất quang dẫn đều ở trạng thái link với ion ở nút mạng tinh thể. Không có electron tự do nên chất quang dẫn cách điện .
+ Khi chiếu sáng chất quang dẫn, mỗi photon của ánh sáng kích thích sẽ truyền hàng loạt nguồn năng lượng của nó cho một electron link. Nếu nguồn năng lượng mà electron nhận được đủ lớn thì electron đó được giải phóng khỏi link trở thành electron dẫn. Mặt khác, mỗi electron link được giải phóng để lại một lỗ trống. Lỗ trống này cũng tham gia vào quy trình dẫn điện. Kết quả là chất nói trên dẫn điện .

Bài 3 (trang 162 SGK Vật Lý 12)

Bài 3 (trang 162 SGK Vật Lý 12): Trình bày cấu tạo và hoạt động của một pin quang điện.

Lời giải:

• Cấu tạo:

+ Pin có một tấm bán dẫn sắt kẽm kim loại n, bên trên có phủ một lớp mỏng dính bán dẫn loại p .
+ Trên cùng là một lớp sắt kẽm kim loại rất mỏng mảnh. Dưới cùng là một đế sắt kẽm kim loại. Các sắt kẽm kim loại này đóng vai trò những điện cực trơ .

• Hoạt động:

+ Dựa vào hiện tượng quang điện trong xảy ra bên cạnh một lớp chặn .
+ Ánh sáng có bước sóng thích hợp rọi vào điện cực dương + ( trong suốt ) vào lớp bán dẫn loai p sẽ gây ra hiện tượng quang điện trong và giải phóng ra những cặp êlectron và lỗ trống. Êlectron thuận tiện đi qua lớp chặn xuống bán dẫn loại n. Còn lỗ trống thì bị giữ lại trong lớp p .
+ Điện trường lớp tiếp xúc p – n đẩy lỗ trống về lớp p và đẩy e về lớp n .
=> Lớp sắt kẽm kim loại mỏng dính nhiễm điện dương. Phần đế tiếp xúc với lớp n nhiễm điện âm trở thành cực âm. Nếu nối hai điện cực bằng một dây dẫn trải qua một ampe kế thì sẽ thấy có dòng quang điện chạy từ cực dương sang cực âm. Suất điện động của pin quang điện nàm trong khoảng chừng 0,5 V đến 0,8 V .

Bài 4 (trang 162 SGK Vật Lý 12)

Bài 4 (trang 162 SGK Vật Lý 12): Hãy ghép nửa câu ở phần trên với nửa câu tương ứng ở phần dưới để thành một câu có nội dung đúng.

A. Pin hóa học …
B. Pin nhiệt điện …
C. Pin quang điện …
a ) … hoạt động giải trí dựa vào hiện tượng quang điện trong xảy ra bên cạnh một lớp chặn .
b ) … hoạt động giải trí dựa vào sự hình thành những hiệu điện thế hóa ở hai điện cực .
c ) …. hoạt động giải trí dựa vào sự hình thành hiệu điện thế khi những êlectron tự do khuếch tán từ đầu nóng sang đầu lạnh của một dây sắt kẽm kim loại .

Lời giải:

A – b
Pin hóa học hoạt động giải trí dựa vào sự hình thành những hiệu điện thế hóa ở hai điện cực .
B – c
Pin nhiệt điện hoạt động giải trí dựa vào sự hình thành hiệu điện thế khi những electron tự do khuếch tán từ đầu nóng sang đầu lạnh của một dây sắt kẽm kim loại .
C – a
Pin quang điện hoạt động giải trí dựa vào hiện tượng quang điện trong xảy ra bên cạnh một lớp chặn .

Bài 5 (trang 162 SGK Vật Lý 12)

Bài 5 (trang 162 SGK Vật Lý 12): 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 biến hóa được

Lời giải:

Chọn đáp án D .

Bài 6 (trang 162 SGK Vật Lý 12)

Bài 6 (trang 162 SGK Vật Lý 12): Suất điện động của một pin quang điện có đặc điểm nào dưới đây.

A. có giá trị rất lớn .
B. có giá trị rất nhỏ .
C. có giá trị không đổi, không phụ thuộc vào điều kiện kèm theo bên ngoài .
D. chỉ Open khi pin được chiếu sáng .

Lời giải:

Chọn đáp án D .

Câu hỏi Trắc nghiệm Vật lí 12 Bài 31 có đáp án

Bài 1: Dụng cụ có nguyên tắc hoạt động dựa vào tác dụng của lớp tiếp xúc p – n là:

A. tế bào quang điện
B. pin nhiệt điện
C. quang điện trở
D. điôt điện tử

Lời giải:

– Điôt điện tử là dụng cụ có nguyên tắc hoạt động giải trí dựa vào công dụng của lớp tiếp xúc p – n .

Chọn đáp án D

Bài 2: Pin quang điện:

A. là dụng cụ biến hóa trực tiếp quang năng thành điện năng .
B. là dụng cụ biến nhiệt năng thành điện năng .
C. hoạt động giải trí dựa vào hiện tượng quang điện ngoài .
D. là dụng cụ có điện trở tăng khi được chiếu sáng .

Lời giải:

– Pin quang điện là một nguồn điện chạy bằng nguồn năng lượng ánh sáng. Nó đổi khác trực tiếp quang năng thành điện năng. Pin hoạt động giải trí dựa vào hiện tượng quang điện trong xảy ra bên cạnh một lớp chặn .

Chọn đáp án A

Bài 3: Dụng cụ nào dưới đây hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện trong?

A. Pin nhiệt điện .
B. Đèn LED .
C. Quang trở .
D. Tế bào quang điện .

Lời giải:

– Quang trở là dụng cụ hoạt động giải trí dựa vào hiện tượng quang điện trong. Điện trở của nó hoàn toàn có thể biến hóa từ vài mêgaôm ( 106 Ω ) khi không được chiếu sáng xuống đến vài chục ôm khi được chiếu sáng .

Chọn đáp án A

Bài 4: Gọi c là vận tốc ánh sáng trong chân không, v là vận tốc ánh sáng trong chất phát quang. Muốn một chất phát quang phát ra bức xạ có bước sóng λ, cần chiếu vào chất đó bức xạ có

A. tần số nhỏ hơn c / λ
B. tần số nhỏ hơn v / λ
C. tần số lớn hơn v / λ
D. tần số lớn hơn c / λ

Lời giải:

– Muốn một chất phát quang phát ra bức xạ có bước sóng λ, cần chiếu vào chất đó bức xạ có :
λkt ≤ λ ↔ fkt > c / λ .

Chọn đáp án D

Bài 5: Hiện tượng không thể hiện tính chất hạt của ánh sáng là hiện tượng

A. quang điện ngoài
B. quang điện trong
C. nhiễu xạ ánh sáng
D. tạo thành quang phổ vạch của nguyên từ Hyđrô

Lời giải:

– Hiện tượng không thể hiện tính chất hạt của ánh sáng là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng.

Chọn đáp án C

Bài 6: Chọn phát biểu đúng về hiện tượng quang điện trong:

A. Có bước sóng số lượng giới hạn nhỏ hơn bước sóng số lượng giới hạn của hiện tượng quang điện ngoài .
B. Ánh sáng kích thích phải là ánh sáng tử ngoại .
C. Có thể xảy ra khi được chiếu bằng bức xạ hồng ngoại .
D. Có thể xảy ra so với cả sắt kẽm kim loại .

Lời giải:

– Đối với hiện tượng quang điện trong những photon của ánh sáng kích thích tương tác với những electron link của chất bán dẫn sẽ giải phóng những electron này thành những electron tự do ( electron dẫn ) trong chất bán dẫn .
– Vì vậy chỉ cần những photon có nguồn năng lượng tương đối nhỏ cũng đủ để gây ra hiện tượng quang điện trong, nên số lượng 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 .

Chọn đáp án C

Bài 7: Chọn phát biểu đúng về hiện tượng quang dẫn:

A. Trong hiện tượng quang dẫn, những êlectron bị bứt ra khỏi khối sắt kẽm kim loại khi được chiếu sáng thích hợp .
B. Trong hiện tượng quang dẫn, độ dẫn điện của khối chất bán dẫn giảm khi được chiếu ánh sáng thích hợp .
C. Trong hiện tượng quang dẫn, điện trở của khối chất bán dẫn giảm khi được chiếu ánh sáng thích hợp .
D. Hiện tượng quang dẫn hoàn toàn có thể xảy ra so với cả sắt kẽm kim loại và bán dẫn

Lời giải:

– 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 lý giải dựa trên hiện tượng quang điện trong .

Chọn đáp án C

Bài 8: Quang điện trở là:

A. điện trở có giá trị bằng 0 khi được chiếu sáng.

B. điện trở có giá trị không đổi khi đổi khác bước sóng ánh sáng chiếu tới .
C. điện trở có giá trị giảm khi được chiếu sáng .
D. điện trở có giá trị tăng khi được chiếu sáng .

Lời giải:

– Quang điện trở là một điện trở làm bằng chất quang dẫn ( chất bán dẫn, chất khí … ). Điện trở của nó hoàn toàn có thể biến hóa từ vài mêgaôm ( 106 Ω ) khi không được chiếu sáng xuống đến vài chục ôm khi được chiếu sáng .

Chọn đáp án C

Bài 9: Chọn phát biểu đúng.

A. Chất quang dẫn là những sắt kẽm kim loại dẫn điện tốt khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào .
B. Trong hiện tường quang điện trong, chỉ có những êlectron dân tham gia vào quy trình dẫn điện .
C. Điện trở suất của chất quang dẫn tăng khi được chiếu sáng thích hợp .
D. Pin quang điện đổi khác trực tiếp quang năng thành điện năng .

Lời giải:

– Pin quang điện ( còn gọi là pin Mặt Trời ) là một nguồn điện chạy bằng nguồn năng lượng ánh sáng. Nó đổi khác trực tiếp quang năng thành điện năng. Pin hoạt động giải trí dựa vào hiện tượng quang điện trong xảy ra bên cạnh một lớp chặn .

Chọn đáp án D

Bài 10: Tìm phát biểu sai:

A. Hiện tượng điện trở suất của chất bán dẫn giảm mạnh khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào nó là hiện tượng quang dẫn .
B. Dùng thuyết sóng ánh sáng ta hoàn toàn có thể lý giải được sự tạo thành quang phổ vạch của nguyên tử hyđrô .
C. Giới hạn quang điện trong thường lớn hơn số lượng giới hạn quang điện ngoài .
D. Dùng thuyết lượng tử về ánh sáng hoàn toàn có thể lý giải được nguyên tắc hoạt động giải trí của oin quang điện .

Lời giải:

– Dùng thuyết sóng ánh sáng ta không hề lý giải được sự tạo thành quang phổ vạch của nguyên tử hyđrô. Phải dựa trên thuyết lượng tử ánh sáng .

Chọn đáp án B

Bài 11: Nguyên tắc hoạt động của pin quang điện dựa vào hiện tượng:

A. Quang điện trong
B. quang phát quang
C. cảm ứng điện từ
D. tán sắc ánh sáng

Lời giải:

– Nguyên tắc hoạt động giải trí của pin quang điện dựa trên hiện tượng quang điện trong .

Chọn đáp án A

Bài 12: Trong hiện tượng quang dẫn, năng lượng cần thiết để giải phóng một êlectron liên kết thành êlectron dẫn gọi là năng lượng kích hoạt. Biết năng lượng kích hoạt của PbS là 0,3 eV, lấy h = 6,625.10-34 J.s, c = 3.108 m/s, e = 1,6.10-19 C, giới hạn quang dẫn của PbS là:

A. 2,06 µm .
B. 4,14 µm .
C. 1,51 µm .
D. 4,97 µm .

Lời giải:

– Sử dụng công thức tính công thoát A :

Chọn đáp án B

Bài 13: Quang dẫn có giới hạn quang dẫn 4,8.1014 Hz. Chiếu vào chất bán dẫn đó lần lượt các chùm bức xạ đơn sắc có tần số f1 = 4,5.1014 Hz; f2 = 5,0.1013 Hz; f3 = 6,5.1013 Hz; f1 = 6,0.1014 Hz thì hiện tượng quang dẫn xảy ra với bức xạ nào?

A. Chùm bức xạ 1
B. Chùm bức xạ 2
B. Chùm bức xạ 3
B. Chùm bức xạ 4

Lời giải:

– Áp dụng điều kiện kèm theo có quang điện f ≥ f0 .
– Từ điều kiện kèm theo f ≥ f0 để có quang điện ta thấy chỉ có bức xạ 4 thỏa mãn nhu cầu điều kiện kèm theo .

Chọn đáp án D

Bài 14: Pin quang điện là nguồn điện, trong đó,

A. quang năng được biến hóa trực tiếp thành điện năng .
B. cơ năng được biến hóa trực tiếp thành điện năng .
C. hóa năng được biến hóa trực tiếp thành điện năng .
D. nhiệt năng được đổi khác trực tiếp thành điện năng .

Lời giải:

– Pin quang điện là nguồn điện trong đó quang năng được chuyển hóa trực tiếp thành điện năng .

Chọn đáp án A

Bài 15: Một bộ pin quang điện gồm nhiều pin mắc nối tiếp. Diện tích tổng cộng của các pin là 0,4 m2. Dòng ánh sáng chiếu vào bộ pin có cường độ 1000 W/m2. Khi cường độ dòng điện mà bộ pin cung cấp cho mạch ngoài là 2,5A thì điện áp đo được hai cực của bộ pin là 20 V. Hiệu suất của bộ pin là:

A. 43,6 % .
B. 14,25 % .
C. 12,5 % .
D. 28,5 % .

Lời giải:

– Ta có :

Chọn đáp án C

Bài 16: Hiện tượng quang điện trong:

A. là hiện tượng êlectron hấp thụ photon có năng lựng đủ lớn để bứt ra khỏi khối chất .
B. hiện tượng êlectron hoạt động nhanh hơn khi hấp thụ photon .
C. xảy ra với chất bán dẫn khi ánh sáng kích thích có tần số lớn hơn một tần số số lượng giới hạn .
D. xảy ra với ánh sáng có bước sóng lớn hơn một giá trị nào đó .

Lời giải:

– Hiện tượng ánh sáng giải phóng những êlectrôn link để chúng trở thành những êlectrôn dẫn đồng thời giải phóng những lỗ trống tự do gọi là hiện tượng quang điện trong .
– Nó xảy ra với chất bán dẫn khi ánh sáng kích thích có tần số lớn hơn một tần số số lượng giới hạn .
– Hiện tượng quang điện trong cũng là sự giải phóng e ( giống quang điện ngoài ) nhưng cần ít nguồn năng lượng hơn từ đó ta :

( λ0 và f0 là những giá trị số lượng giới hạn xảy ra hiện tượng quang điện ) .

Chọn đáp án C

Bài 17: Giới hạn quang dẫn của chất CdS là 0,9 μm. Năng lượng tối thiểu của photon ánh sáng có thể gây ra hiện tượng quang dẫn CdS là:

A. 0,56 eV
B. 1,12 eV
C. 1,38 eV
D. 2,20 eV

Lời giải:

– Giới hạn quang dẫn của chất CdS là : λ0 = 0,9 μm .
– Năng lượng tối thiểu của photon ánh sáng hoàn toàn có thể gây ra hiện tượng quang dẫn CdS là :

Chọn đáp án C

Bài 18: Một chất quang dẫn có giới hạn quang dẫn là 4μm. Năng lượng kích hoạt của chất đó là:

A. 4,97. 10-20 J
B. 3,26. 10-20 J
C. 4,97. 10-19 J
D. 3,261. 10-19 J

Lời giải:

– Một chất quang dẫn có số lượng giới hạn quang dẫn là 4 µm. Năng lượng kích hoạt của chất đó là :

Chọn đáp án C

Bài 19: Một chất bán dẫn có giới hạn quang dẫn là 5 µm. Biết tốc độ ánh sáng trong chân không là 3.108 m/s và hằng số Plank là 6,625.10-34 Js. Tính năng lượng kích hoạt của chất đó.

A. 4.10 – 19 J .
B. 3,97 eV .
C. 0,35 eV .
D. 0,25 eV .

Lời giải:

– Năng lượng kích hoạt của chất đó là :

Chọn đáp án D

Bài 20: Khi chiếu bức xạ điện từ thích hợp vào chất bán dẫn thì giải phóng ra các electron dẫn và để lại các lỗ trống. Chọn phát biểu đúng.

A. Chỉ những lỗ trống đóng vai trò là những hạt tải điện .
B. Chỉ những electron đóng vai trò là những hạt tải điện .
C. Cả những lỗ trống và những electron đóng vai trò là những hạt tải điện .
D. Cả những lỗ trống và những electron đều không phải là những hạt tải điện .

Lời giải:

– Mỗi electron link khi hấp thụ một photon sẽ trở thành một e dẫn và một lỗ trống mang điện dương
– Các electron và những lỗ trống này hoàn toàn có thể chuyển dời tự do từ nguyên tử này sang nguyên tử khác tham gia vào quy trình dẫn điện .

Chọn đáp án C

* * * * * * * * * * * * * * * * * *
Trên đây là nội dung bài học kinh nghiệm Vật Lí 12 Bài 31 : Hiện tượng quang điện trong do trung học phổ thông Lê Hồng Phong biên soạn gồm có phần kim chỉ nan, giải bài tập và những câu hỏi trắc nghiệm có đáp án vừa đủ. Hy vọng những em sẽ nắm vững kiến thức và kỹ năng về Hiện tượng quang điện trong. Chúc những em học tập thật tốt và luôn đạt điểm trên cao trong những bài thi bài kiểm tra trên lớp .

Biên soạn bởi: Trường THPT Lê Hồng Phong

Chuyên mục: Vật Lý 12

Bản quyền bài viết thuộc THPT Lê Hồng Phong. Mọi hành vi sao chép đều là gian lận!

Tác giả : https://suachuatulanh.org – Trường Lê Hồng Phong Nguồn : https://suachuatulanh.org/vat-li-12-bai-31-hien-tuong-quang-dien-trong/

Source: https://suachuatulanh.org
Category : Thợ Điện Dân Dụng