Bài 49: Sự phát quang. Sơ lược về laze - Giải BT Vật Lí 12 nâng cao

Bài C1 (trang 245 SGK Vật Lí 12 nâng cao): Căn cứ vào các đặc điểm của sự phát quang thì sự phản xạ, sự bức xạ nhiệt (bức xạ do vật bị đốt nóng) có phải là sự phát quang hay không?

Bài giải:

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.

Đặc điểm của sự phát quang như sau:

+ Sự phát quang 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.

Bài C2 (trang 246): Dựa vào thuyết phôtôn hãy giải thích vì sao λ′ > λ

Bài giải:

+ Khi phân tử của chất hấp thụ một phôtôn 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 phôtôn có năng lượng ε ’ = h. f’ nhỏ hơn: h. f > h. f’ hay hc/λ > hc/λ’ ⇒ λ ’ > λ.

+ Như vậy, phát quang là hiện tượng trong đó xảy ra sự hấp thụ ánh sáng, năng lượng photon bị hấp thụ là: Δ ε = hf – hf’

Chú ý: Trong hiện tượng quang phát quang, ánh sáng phát quang có bước sóng lớn hơn bước sóng của ánh sáng kích thích (λ_phát > λ_{kích thích}) nên tia hồng ngoại không thể gây ra hiện tượng phát quang (tia hồng ngoại chỉ có thể kích thích chất phát quang phát ra những bức xạ ta không thể nhìn thấy nên không coi đó là hiện tượng phát quang).

Câu 1 (trang 247 sgk Vật Lí 12 nâng cao): Nêu một vài ví dụ về hiện tượng phát quang. Phân biệt lân quang và huỳnh quang.

Bài giải:

* Một số ví dụ về hiện tượng phát quang:

- Đom đóm (hóa phát quang)

- Đèn LED (điện phát quang).

- ZnS bị chiếu bởi tử ngoại…

- Lớp huỳnh quang ở đèn ống... (quang phát quang).

* Phân biệt lân quang và huỳnh quang:

+ Giống nhau: Đều là sự phát quang.

+ Khác nhau:

Sự huỳnh quang	Sự lân 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. - 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 10-8s - Các loại sơn biển báo giao thông có thời gian sáng kéo dài vài phần mười giây nên là những chất lân quang

Câu 2 (trang 247): Phát biểu định luật Xtoc về sự _{phát quang}.

Bài giải:

Định luật X_tốc về sự phát quang: Ánh sáng phát quang có bước sóng λ_{phát quang} dài hơn bước sóng của ánh sáng hấp thụ λ_{hấp thụ}.

ε _{hấp thụ} > ε _{phát quang} ↔ λ_{hấp thụ} < λ_{phát quang}

Câu 3 (trang 247): Laze là gì? Nêu một số ứng dụng của tia laze.

Bài giải:

* Laser là nguồn sáng phát ra chùm sáng song song, kết hợp, có tính đơn sắc rất cao và có cường độ lớn. Độ sai lệch tần số tương đối ∆f/f =10^-15 nên tính đơn sắc cao. Chùm sáng là kết hợp vì các photon có cùng tần số; cùng pha. Chùm sáng là song song nên tính định hướng cao. Cường độ lớn.

Ví dụ: Laser rubi có I =10⁶W/m²

Nguyên tắc phát xạ của laser dựa trên việc ứng dụng của hiện tượng phát xạ cảm ứng.

* Ứng dụng:

+ Trong y học: Lợi dụng khả năng tập trung năng lượng của chùm tia laze vào một vùng rất nhỏ, người ta dùng tia laze như một con dao mổ trong các phẫu thuật tinh vi như mắt, mạch máu... Ngoài ra, con người còn sử dụng tác dụng nhiệt của tia laze để chữa một số bệnh ngoài da.

+ Trong công nghiệp: Dùng laser trong các việc như khoan, cắt, tôi chính xác trên nhiều chất liệu như kim loại, compozit, …mà không thể thực hiện bằng các phương pháp cơ học.

+ Trong trắc địa: Lợi dụng tính định hướng cao để đo khoảng cách, ngắm đường thẳng.

+ Trong thông tin liên lạc: Do có tính định hướng và tần số rất cao nên tia laser có ưu thế đặc biệt trong liên lạc vô tuyến (định vị, liên lạc vệ tinh, điều khiển tàu vụ trụ). Tia laser có tính kết hợp và cường độ cao nên được sử dụng rất tốt trong việc truyền tin bằng cáp quang.

+ Dùng trong các đầu lọc đĩa CD, bút chỉ bảng

Bài 1 (trang 247 sgk Vật Lí 12 nâng cao): Ánh sáng huỳnh quang là ánh sáng

A. Tồn tại trong thời gian dưới 10^-8s sau khi tắt ánh sáng kích thích.

B. Hầu như tắt ngay sau khi tắt sánh sáng kích thích.

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

D. Do các tinh thể phát ra, khi được kích thích bằng ánh sáng Mặt Trời.

Bài giải:

Đáp án đúng là: B.

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.

Bài 2 (trang 248): Ánh sáng lân quang là ánh sáng

A. Được phát ra bởi cả chất rắn, chất lỏng lẫn chất khí.

B. Hầu như tắt ngay sau khi tắt ánh sáng kích thích.

C. Có thể tồn tại trong thời gian dài hơn 10^(-8)s sau khi tắt ánh sáng kích thích.

D. Có bước sóng nhỏ hơn bước sóng ánh sáng kích thích.

Bài giải:

Đáp án đúng là: C

Giải thích:

Lân quang là hiện tượng mà ánh sáng phát quang cònkéo 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^-8s

- Các loại sơn biển báo giao thông có thời gian sáng kéo dài vài phần mười giây nên là những chất lân quang.

Bài trước: Bài 48: Hấp thụ và phản xạ lọc lựa ánh sáng. Màu sắc các vật - Giải BT Vật Lí 12 nâng cao Bài tiếp: Bài 50: Thuyết tương đối hẹp - Giải BT Vật Lí 12 nâng cao