Hiện tượng quang - phát quang

Ta có:

+ Ánh sáng huỳnh quang có bước sóng dài hơn bước sóng của ánh sáng kích thích

=> Năng lượng của ánh sáng huỳnh quang nhỏ hơn năng lượng của ánh sáng kích thích ( do năng lượng ε tỉ lệ nghịch với bước sóng ánh sáng)

+ Năng lượng của ánh sáng kích thích:  

$\varepsilon  = \dfrac{{hc}}{\lambda } = \dfrac{{6,{{625.10}^{ - 34}}{{.3.10}^8}}}{{0,{{36.10}^{ - 6}}}} = 5,{521.10^{ - 19}}J = 3,45{\text{e}}V$

Gọi \({P_1},{\rm{ }}{P_2}\) lần lượt là công suất của chùm sáng có bước sóng \({\lambda _1} = 0,26\mu m\) và \({\lambda _2} = 0,52\mu m\)

\({n_1}\) là số photon ánh sáng kích thích phát ra trong 1s

\({n_2}\) là số photon ánh sáng phát quang phát ra trong 1s

Ta có:

Công suất của chùm sáng: \(P = {n_p}\varepsilon  = {n_p}\dfrac{{hc}}{\lambda } \to \dfrac{{{P_1}}}{{{P_2}}} = \dfrac{{{n_1}{\lambda _2}}}{{{n_2}{\lambda _1}}}\)

Công suất của chùm sáng phát quang bằng \(20\% \) công suất của chùm sáng kích thích.

\( \Rightarrow {P_2} = 20\% {P_1} = 0,2{P_1}\)

Suy ra:

\(\begin{array}{l}\dfrac{{{P_1}}}{{{P_2}}} = \dfrac{1}{{0,2}} = 5 = \dfrac{{{n_1}{\lambda _2}}}{{{n_2}{\lambda _1}}}\\ \Rightarrow \dfrac{{{n_1}}}{{{n_2}}} = 5.\dfrac{{{\lambda _1}}}{{{\lambda _2}}} = 5.\dfrac{{0,26}}{{0,52}} = \dfrac{5}{2}\end{array}\)

Suy ra tỉ số giữa photon ánh sáng phát quang và số photon ánh sáng kích thích trong cùng một khoảng thời gian: \(\dfrac{{{n_2}}}{{{n_1}}} = \dfrac{2}{5}\)

Thành trong của đèn ống thông dụng có phủ một lớp bột phát quang. Lớp bột này sẽ phát ánh sáng trắng khi bị kích thích bởi ánh sáng giàu tia tử ngoại.

=> Sự phát sáng của đèn ống thông dụng là hiện tượng quang - phát quang

Năng lượng phôtôn \(\varepsilon  = \dfrac{{hc}}{\lambda }\): \(\varepsilon  = \dfrac{{hc}}{\lambda } \to \dfrac{\varepsilon }{{\varepsilon '}} = \dfrac{{\dfrac{{hc}}{\lambda }}}{{\dfrac{{hc}}{{\lambda '}}}} = \dfrac{{\lambda '}}{\lambda } = \dfrac{1}{{0,8}} = 1,25\)

Cách giải :

Công suất của chùm phát quang : \({P_{pq}} = {N_{pq}}.{\varepsilon _{pq}} = {N_{pq}}.\frac{{hc}}{{{\lambda _{pq}}}}\)

Công suất của chùm kích thích : \({P_{kt}} = {N_{kt}}.{\varepsilon _{kt}} = {N_{kt}}.\frac{{hc}}{{{\lambda _{kt}}}}\)

Dữ kiện bài cho : Công suất của chùm sáng phát quang chỉ bằng 0,3% công suất của chùm sáng kích thích và cứ 200 photon ánh sáng kích thích cho 1 photon ánh sáng phát quang nên ta có :

\({P_{pq}} = 0,3\% .{P_{kt}} \Leftrightarrow {N_{pq}}.\frac{{hc}}{{{\lambda _{pq}}}} = 0,3\% .{N_{kt}}.\frac{{hc}}{{{\lambda _{kt}}}} \Leftrightarrow \frac{1}{{{\lambda _{pq}}}} = \frac{{0,3}}{{100}}.\frac{{200}}{{0,3}} \Rightarrow {\lambda _{pq}} = 0,5\mu m\)

Cách giải:

Năng lượng của photon kích thích: \({\varepsilon _{kt}} = \frac{{hc}}{{{\lambda _{kt}}}}\)

Năng lượng của photon phát quang: \({\varepsilon _{pq}} = \frac{{hc}}{{{\lambda _{pq}}}}\)

Năng lượng bị mất đi trong quá trình phát quang:

\(\Delta \varepsilon  = {\varepsilon _{kt}} - {\varepsilon _{pq}} = hc\left( {\frac{1}{{{\lambda _{kt}}}} - \frac{1}{{{\lambda _{pq}}}}} \right) = 6,{625.10^{ - 34}}{.3.10^8}.\left( {\frac{1}{{0,{{4.10}^{ - 6}}}} - \frac{1}{{0,{{5.10}^{ - 6}}}}} \right) = 9,{9375.10^{ - 20}}J\)

Người ta sản xuất ra các loại công tắc điện có đặc điểm sau đây: khi đèn trong phòng tắt đi ta thấy nút bấm của công tắc phát ra ánh sáng màu xanh. Sự phát quang này kéo dài hàng giờ, rất thuận tiện cho việc tìm chỗ bật đèn trong đêm. Đó là hiện tượng lân quang.