Bài 32: Hiện tượng quang – phát quang

Tóm tắt lý thuyết

2.1. Hiện tượng quang – phát quang

a. Khái niệm về sự phát quang

  • Một số chất có khả năng hấp thụ ánh sáng có bước sóng này để phát ra ánh sáng có bước sóng khác. Hiện tượng đó gọi là hiện tượng quang – phát quang. Chất có khả năng phát quang gọi là chất phát quang.
  • Thời gian phát quang (\(t_{pq}\)): Một đặc điểm quan trọng của sự phát quang là nó còn kéo dài một thời gian sau khi tắt ánh sáng kích thích. Thời gian này dài ngắn khác nhau phụ thuộc vào chất phát quang.

b. Huỳnh quang và lân quang

  • Sự phát quang của các chất lỏng và khí có đặc điểm là ánh sáng phát quang bị tắt nhanh sau khi tắt ánh sáng kích thích. Sự phát quang này gọi là sự huỳnh quang- thời gian phát quang rất ngắn (\(t_{pq}\) < \(10^{-8}\) s)
  • Sự phát quang của nhiều chất rắn lại 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. Sự phát quang này gọi là sự lân quang- thời phát quang lớn hơn (\(t_{pq}\) > \(10^{-8}\) s). Các chất rắn phát quang này gọi là chất lân quang

2.2. Đặc điểm của ánh sáng huỳnh quang

  • Ánh sáng huỳnh quang có bước sóng dài hơn bước sóng của ánh sáng kích thích: \(\lambda _{hq} > \lambda _{KT}\)
  • Giải thích bằng thuyết lượng tử: Mỗi nguyên tử hay phân tử của chất huỳnh quang hấp thụ hoàn toàn một phôtôn của ánh sáng kích thích có năng lượng \(h.f_{KT}\) để chuyển sang trạng thái kích thích. Khi ở trong trạng thái kích thích, nguyên tử hay phân tử có thể va chạm với các nguyên tử hay phân tử khác và mất đi một phần năng lượng. Khi trở về trạng thái bình thường nó sẽ phát ra một phôtôn \(h.f_{hq}\) có năng lượng nhỏ hơn:

\(\varepsilon _{hq} < \varepsilon _{KT} \Rightarrow h\frac{c}{\lambda _{hq}} < h\frac{c}{\lambda _{KT}} \Rightarrow \lambda _{hq} > \lambda _{KT}\)

2.3. Ứng dụng của hiện tượng phát quang:

  • Sử dụng trong các đèn ống để thắp sáng, trong các màn hình của dao động kí điện tử, tivi, máy tính.
  • Sử dụng sơn phát quang quét trên các biển báo giao thông.

Bài tập minh họa



Bài 1:

Một vật có thể phát ra ánh sáng phát quang màu đỏ với bước sóng λ= 0.7 μm. Hỏi nếu chiếu vật trên bằng bức xạ có bước sóng λ= 0,6 μm thì mỗi phôton được hấp thụ và phát ra thì phần năng lượng tiêu hao là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải:

Ta có: \(\Delta \varepsilon =hf_{KT}-hf_{hq}\) = \(h\frac{c}{\lambda _{KT}}-h\frac{c}{\lambda _{hq}}\)= 0,296eV

Bài 2:

Trong các hiện tượng sau: hiện tượng nào là hiện tượng quang – phát quang?
A. Than đang cháy hồng
B. Đom đóm nhấp nháy
C. Màn hình ti vi sáng
D. Đèn ống sáng

Hướng dẫn giải: Chọn đáp án D

Giải thích:

  • Than cháy hồng là nguồn sáng do phản ứng đốt cháy
  • Đom đóm nhấp nháy là hiện tượng hóa phát quang
  • Màn hình ti vi là hiện tượng phát quang ca-tốt
  • Đèn ống sang là hiện tượng quang- phát quang.