Hiện tượng quang phát quang - Khái niệm, đặc điểm và ứng dụng

Hiện tượng quang phát quang - Khái niệm, đặc điểm và ứng dụng

Bài viết hôm nay Cunghocvui xin giới thiệu với các bạn về Hiện tượng phát quang là gì!

I. Lý thuyết

Là một dạng phát quang, trong đó các phân tử của chất lân quang hấp thụ ánh sáng, chuyển hóa năng lượng của các photon thành năng lượng của các electron ở một số trạng thái lượng tử có mức năng lượng cao nhưng bền trong phân tử để sau đó electron chậm chạp rơi về trạng thái lượng tử ở mức năng lượng thấp hơn, và giải phóng một phần năng lượng trở lại ở dạng các photon.

Điều kiện xảy ra hiện tượng quang phát quang:

Hiện tượng phát quang có đặc điểm là:

- Trong phân tử, các electron thường nằm ở trạng thái lượng tử cân bằng bền có mức năng lượng và spin xác định. Khi có photon bay vào phân tử, hay có các kích thích khác như các hạt (như electron, hạt alpha,...) có năng lượng thích hợp bay vào, electron trong phân tử sẽ có thể hấp thụ năng lượng của hạt bay vào và nhảy lên trạng thái có năng lượng cao hơn.

- Việc di chuyển lên trạng thái mới, gọi là trạng thái kích thích, có thể diễn ra dễ dàng khi không có sự thay đổi spin, chỉ có sự thay đổi về năng lượng. Lúc đó trạng thái mới tồn tại không lâu và electron dễ dàng rơi trở về trạng thái cơ bản; giải phóng ra photon (hiện tượng huỳnh quang) hay nhả năng lượng ra ở dạng dao động nhiệt (sinh ra các phonon; đây là hiện tượng diễn ra trên đa số các vật màu tối: chúng hấp thụ ánh sáng và nóng lên).

- Tuy nhiên, ở các chất lân quang, một phần nhỏ electron ở trạng thái kích thích có thể thay đổi spin chuyển sang trạng thái có spin khác nhưng năng lượng vẫn như vậy. Trạng thái này, có cả spin và năng lượng khác với spin và năng lượng của trạng thái cơ bản, không dễ dàng trở về được trạng thái cơ bản do bị cấm bởi quy tắc cơ học lượng tử.

- Để trở về trạng thái cơ bản, các va chạm nhiệt giữa các phân tử sẽ khiến electron giải phóng bớt hay hấp thụ thêm năng lượng ở dạng nhiệt (năng lượng của các phonon) và chuyển sang trạng thái dễ dàng rơi về mức cơ bản. Khi rơi về mức cơ bản; năng lượng của electron có thể được nhả ra ở dạng các phonon (nhiệt năng) hoặc các photon (quang năng).

Ví dụ về hiện tượng quang phát quang: Con đom đóm là hiện tượng quang phát quang.

• Giao thoa ánh sáng
• Các loại quang phổ

II. Ứng dụng của hiện tượng quang phát quang

- Các hoạt chất, giúp gia tăng thời gian phát sáng có thể là các kim loại như đồng, bạc. Nếu pha thêm niken có thể làm giảm thời gian phát sáng.

- Sulfua kẽm (ZnS) với 5 ppm đồng thường được dùng làm đồ chơi lân quang. Hỗn hợp sulfua kẽm và sulfua cadmi (CdS) có thể tạo ra màu sắc tùy theo nồng độ trộn; và có thể phát sáng từ 1 đến 10 giờ. SrAlO3 pha với Eu là lân quang xanh sáng lâu. Hỗn hợp CaS SrS pha thêm Bi có thể sáng 12 tiếng đồng hồ [1]. Các chất này có thể được trộn cùng vật liệu chế tạo đồ vật hay pha vào mực hoặc sơn in.

- Loại chất phát quang do hai chất tạo thành: kẽm sunfua, hoặc CaS và chất phóng xạ. Để ánh sáng có thể phát ra liên tục người ra thêm vào đó một ít chất phóng xạ như C 14, S 35, Sr 90, Tl 204, Ra hoặc đồng vị Po

- Đa số các vật liệu lân quang cho ra màu xanh. Vật liệu màu đỏ thường có thời gian phát sáng ngắn hơn.

III. Bài tập trắc nghiệm hiện tượng quang phát quang

Câu 1: Hiện tượng nào dưới đây là hiện tượng quang phát quang?

A. Ta không thể nhìn thấy các vạch thuộc hai dãy Laiman và Pasen

B. Bức xạ có bước sóng ngắn nhất trong dãy Banme có màu tím.

C. Trong mỗi dãy vạch thì vạch thứ nhất ứng với bức xạ có bước sóng dài nhất.

D. Bức xạ có bước sóng ngắn nhất mà nguyên tử có thể phát ra ứng với sự chuyển của êlectron từ quỹ đạo ngoài cùng về quỹ đạo K.

Câu 2: Phát biểu đúng khi nói về hiện tượng quang phát quang?

A.tần số nhỏ hơn tần số ánh sáng kích thích.

B. bước sóng ngắn hơn bước sóng ánh sáng kích thích.

C. bước sóng bằng bước sóng ánh sáng kích thích.

D. tần số lớn hơn tần số ánh sáng kích thích.

Câu 3: Trong một bóng đền huỳnh quang, ánh sáng kích thích có bước sóng 0,36 μ m thì phôtôn ánh sáng huỳnh quang có thể mang năng lượng là:

A. 5 eV

B. 3 eV

C. 4 eV

D. 6 eV

Câu 4: Trong sự phát quang, thời gian phát quang:

A. Là khoảng thời gian từ lúc ngừng kích thích đến lúc ngừng phát quang.

B. Là khoảng thời gian từ lúc bẳt đầu kích thích đến lúc ngừng phát quang.

C. Là khoảng thời gian từ lúc bắt đầu kích thích đến lúc ngừng kích thích.

D. Luôn giống nhau đối với mọi chất phát quang.

Trên đây là toàn bộ kiến thức mà Cunghocvui muốn chia sẻ về lý thuyết và bài tập hiện tượng quang phát quang!