Đề cương ôn tập thi kì II môn vật lý lớp 12

Đề cương ôn tập thi kì II môn vật lý lớp 12

C L

- q

PHẦN B KIẾN THỨC CƠ BẢN TRONG HỌC KÌ II

CHƯƠNG IV DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ - SÓNG ĐIỆN TỪ

1.Mạch dao động LC:

độ tự cảm L mắc nối tiếp nhau

2.Sự biến thiên của điện tích q cuả tụ điện và cường độ dòng điện i của cuộn dây.

-Điện tích cuả tụ điện trong mạch dao động LC biến thiên điều hòa theo biểu thức: q Q 0cos(t)

LC

 

2

dq

dt



=>Dòng điện trong mạch biến thiên điều hòa cùng tần số nhưng nhanh pha

2



so vơí điện tích giữa hai bản tụ điện

3.Dao động điện từ:

-Sự biến thiên điều hòa của cường độ điện trường và cảm ứng từ trong mạch dao động gọi là dao động điện từ tự do trong mạch

-Chu kì dao động riêng của mạch: T 2 LC

2

f

4 Điện từ trường và thuyết điện từ của Maxwell

Điện trường có đường sức là các đường cong khép kín gọi là điện trường xoáy

 Từ trường biến thiên:

Nếu tại một nơi có từ trường biến thiên theo thời gian thì taị đó xuất hiện một điện trường xoáy

Nếu tại một nơi có điện trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện một từ trường xoáy

 So sánh dòng điện dẫn và dòng điện dịch

-Cả hai đều sinh ra chung quanh nó một từ trường

-Dòng điện dẫn là dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện tích Còn dòng điện dịch là một điện trường biến thiên, không có các hạt mang điện tích chuyển động

 Điện từ trường:

-Điện trường biến thiên sinh ra từ trường xoáy, từ trường biến thiên sinh ra điện trường xoáy, hai trường biến thiên này liên hệ mật thiết với nhau và là hai thành phần của một trường thống nhất gọi là điện từ trường

 Thuyết điện từ:

-Thuyết điện từ cuả Maxwell khẳng định mối quan hệ khăng khít giữa điện tích, điện trường và từ trường

5.Sóng điện từ

-Sóng điện từ chính là điện từ trường biến thiên lan truyền trong không gian theo thời gian

 Đặc điểm cuả sóng điện từ:

-Truyền trong mọi môi trường vật chất kể cả trong môi trường chân không Tốc độ truyền sóng điện từ trong chân không bằng tốc độ ánh sáng trong chân không c = 3.108m/s (Đây là một trong những bằng chứng chứng

tỏ ánh sáng có bản chất sóng điện từ)

-Sóng điện từ là sóng ngang Taị mọi điểm trên phương truyền sóng các véctơ E B v  

từng đôi một và tạo thành tam diện thuận

-Trong sóng điện từ thì năng lượng điện trường và năng lượng từ trường luôn dao động cùng pha nhau.

-Khi gặp mặt phân cách giữa hai môi trường thì sóng điện từ cũng bị phản xạ, nhiễu xạ, khúc xạ như ánh sáng

-Sóng điện từ mang năng lượng

-Sóng điện từ có bước sóng từ vài mét đến vài km gọi là sóng vô tuyến, được dùng trong thông tin liên lạc

vô tuyến

 Bước sóng: -Trong chân không: c c T. 2 c LC

f

-Trong môi trường vật chất có chiết suất n thì n v v T ;n c



Vơí v là tốc độ ánh sáng truyền trong môi trường có chiết suất n

6.Các loại sóng vô tuyến-vai trò của tần điện li

Sóng dài Sóng trung Sóng ngắn Sóng cực ngắn

1km-10km 100m-1.000m (1km) 10m-100m

1m-10m

0,1MHz – 1MHz

1 MHz -10 MHz

10 MHz -100 MHz

100 MHz -1000MHz

 Vai trò của tần điện li trong việc thu và phát sóng vô tuyến

-Tần điện li: là tần khí quyển ở độ cao từ 80-800km có chứa nhiều hạt mang điện tích là các electron, ion dương

và ion âm

-Sóng dài:có năng lượng nhỏ nên không truyền đi xa được Ít bị nước hấp thụ nên được dùng trong thông tin liên lạc trên mặt đất và trong nước

-Sóng trung:Ban ngày sóng trung bị tần điện li hấp thụ mạnh nên không truyền đi xa được Ban đêm bị tần điện

li phản xạ mạnh nên truyền đi xa được Được dùng trong thông tin liên lạc vào ban đêm

-Sóng ngắn: Có năng lượng lớn, bị tần điện li và mặt đất phản xạ mạnh Vì vậy từ một đài phát trên mặt đất thì sóng ngắn có thể truyền tới mọi nơi trên mặt đất Dùng trong thông tin liên lạc trên mặt đất.

-Sóng cực ngắn: Có năng lượng rất lớn và không bị tần điện li phản xạ hay hấp thụ Được dùng trong thôn tin vũ trụ

 Nguyên tắc chung trong việc thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến.

-Dùng sóng vô tuyến có bước sóng ngắn để tải thông tin Đó là các sóng điện từ cao tần gọi là sóng mang.

-Biến điệu sóng mang: tức là trộn sóng âm tần và sóng vô tuyến thông qua mạch biến điệu.(Có thể biến điệu biên độ (Sóng AM), biến điệu tần số (Sóng FM), hay biến điệu pha)

-Ở máy thu sóng vô tuyến phải tiến hành tác sóng âm tần và sóng mang qua mạch tách sóng (mạch chọn sóng hoạt động dựa vào hiện tượng cộng hưởng điện từ trong mạch dao động LC)

-Tín hiệu âm tần ở máy thu phải được khuyếch đại trước khi đưa ra loa

 Sơ đồ khối của máy phát sóng vô tuyến đơn giả

 Sơ đồ khối của máy thu sóng vô tuyến đơn giản

- -CHƯƠNG V SÓNG ÁNH SÁNG

1.Tán sắc ánh sáng

 Định nghĩa tán sắc ánh sáng:-Hiện tượng tán sắc ánh sáng là sự phân tích một chùm sáng phức tạp thành

nhiều chùm sáng đơn sắc khác nhau

Micro

Máy phát cao tần

Ăng ten thu

Loa

Khuyếch đại cao tần

Mạch tách sóng

Mạch khuyếch đại

âm tần

B O

M

F1

F2

H

x D

d1

d2 I

a

A B

O L

M

F1

F2

F K Đ

 Nguyên nhân của hiện tượng tán sắc ánh sáng.

-Do chiết suất của môi trường trong suốt thay đổi so với các ánh sáng đơn sắc khác nhau (Chiết suất của môi trường đối với ánh sáng đơn sắc tăng dần theo thứ tự ánh sáng đỏ đến ánh sáng tím)

 Ứng dụng -Dùng trong máy quang phổ lăng kính.

2.Ánh sáng đơn sắc, ánh sáng trắng.

 Ánh sáng đơn sắc-Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có màu sắc xác định Ánh sáng đơn sắc không bị tán sắc

khi qua lăng kính

-Một chùm sáng đơn sắc khi truyền qua hai môi trường khác nhau thì: tốc độ, chu kì, bước sóng đều thay đổi, riêng chỉ có tần số (f) ánh sáng là không đổi

 Ánh sáng trắng -Là tập hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím

 Chiết suất – vận tốc và bước sóng

-Vận tốc ánh sáng phụ thuộc vào bản chất môi trường truyền sóng

+Trong chân không hay không khí tốc độ ánh sáng là c = 3.108m/s +Trong các môi trường có chiết suất n đối với ánh sáng đó thì tốc độ truyền sóng là: v c c

n

  -Bước sóng ánh sáng đơn sắc đó trong môi trường được tính bỡi công thức:

f

  +Trong môi trường có chiết suất n: n

v



4.Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng:

-Là hiện tượng tia sáng có thể đi quành ra phía sau vật cản (không tuân theo định luật truyền thẳng của ánh sáng)

5.Hiện tượng giao thoa ánh sáng

 Thí nghiệm Y-âng(Young)

 Trường hợp ánh sáng đơn sắc.

+Ánh sáng từ đèn Đ phát ra cho qua kính lọc sắc Tạo

ra ánh sáng đơn sắc +Chùm sáng sau khi qua F chiếu vào F1 và F2 tạo thành

+Đặt mắt sau màn M quan sát được hiện tượng “có các vạch sáng và vạch tối xen kẽ đều đặn với nhau Màu sáng là màu của ánh sáng đơn sắc dùng trong thí nghiệm”

 Trường hợp với ánh sáng trắng: Thì ở giữa là vạch sáng màu trắng, hai bên là những dãi màu cầu vồng biến thiên theo thứ tự “tím trong đỏ ngoài”

 Công thức giao thoa ánh sáng đơn sắc có bước sóng 

-Hiệu đường đi của hai sóng (hiệu quang trình)

ax

D

s

D

a



+Khi k = 0 là vân sáng trung tâm

+Khi k = 1 là vân sáng bậc 1…

-Điều kiện đề tại M là vân tối:

2

t s

D

a



+Khi k = 0 là vân tối thứ nhất

+Khi k = 1 là vân tối tứ 2…

 Khoảng vân: là khoảng cách giữa hai vân sáng hay hai vân tối liên tiếp nhaui D

a





 Số vân sáng-vân tối trong miền giao thoa có độ rộng L

-Số vân sáng trong nửa trường giao thoa (trừ vân sáng trung tâm)

2

L n i

 +Gọi Nmax: là phần nguyên của n

=>Số vân sáng quan sát được Ns = 2.Nmax + 1

=>Số vân tối:

L1

L2

K P

Nếu phần thập phân của n <0,5 thì số vân tối quan sát được Nt = 2Nmax

Nếu phần thập phân của n >=0,5 thì số vân tối quan sát được Nt = 2(Nmax+1)

D

 

6.Máy quang phổ-các loại quang phổ

 Máy quang phổ lăng kính

 Định nghĩa:

-Máy quang phổ lăng kính là dụng cụ dùng để

nhau

-Nó dùng nhận biết thành phần cấu tạo của một chùm sáng phức tạp do một nguồn sáng phát ra

 Cấu tạo

-Ống chuẩn trực: dùng tạo chùm sáng song song -Hệ tán sắc: bộ phận chính của máy quang phổ lăng kính có nhiệm vụ tán sắc ánh sáng -Buồng tối: dùng ghi nhận hình ảnh quang phổ của các nguồn sáng

 Nguyên tắc hoạt động: -Dựa trên hiện tượng tán sắc ánh sáng 7.Quang phổ phát xạ

 Quang phổ liên tục.

 Định nghĩa -Quang phổ liên tục là dãi sáng có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím

 Nguồn phát sinh -Các vật rắn, lỏng, khí có tỉ khối lớn bị nung nóng phát ra quang phổ liên tục.

-Mặt Trời là nguồn phát quang phổ liên tục

 Đặc điểm -Quang phổ liên tục không phụ thuộc vào thành phần cấu tạo của nguồn sáng mà chỉ phụ thuộc

vào nhiệt độ của nguồn phát quang phổ liên tục

-Khi nhiệt độ càng cao, miền phát quang phổ mở rộng về phía ánh sáng có bước sóng ngắn của quang phổ liên tục

 Ứng dụng-Dựa vào quang phổ liên tục để xác định nhiệt độ của các vật phát sáng khi bị nung nóng.

-Ví dụ: nhiệt độ lò nung, hồ quang, mặt trời, các vì sao…

 Quang phổ vạch phát xạ.

 Định nghĩa -Quang phổ vạch phát xạ là quang phổ gồm một hệ thống các vạch màu riêng rẽ nằm trên nền

tối

Nguồn phát sinh -Các chất khí hay hơi ở áp suất thấp khi bị kích thích phát ra quang phổ vạch phát xạ.

 Đặc điểm

-Quang phổ vạch phát xạ của các nguyên tố khác nhau thì rất khác nhau về: số lượng vạch phổ, vị trí các vạch, màu sắc các vạch và độ sáng tỉ đối giữa các vạch

=>Như vậy: Mỗi nguyên tố hóa học ở trạng thái khí hay hơi nóng sáng dưới áp suất thấp cho một quang phổ vạch phát xạ riêng đặc trưng cho nguyên tố đó

 Ứng dụng-Dùng nhận biết thành phần cấu tạo của nguồn phát quang phổ vạch phát xạ, xác định thành

phần cấu tạo của mẫu vật

 Quang phổ hấp thụ

 Định nghĩa -Quang phổ vạch hấp thụ là một hệ thống các vạch tối nằm trên nền quang phổ liên tục.

 Nguồn phát sinh-Chiếu một chùm sáng trắng qua một khối khí hay hơi được nung nóng ở nhiệt độ thấp,

sẽ thu được quang phổ vạch hấp thụ

 Đặc điểm-Vị trí các vạch tối nẳm đúng ở vị trí các vạch màu trong quang phổ vạch phát xạ của chất khí

hay hơi đó

8.Tia hồng ngoại

 Định nghĩa -Tia hồng ngoại là những bức xạ không nhìn thấy và nằm ngoài vùng ánh sáng đỏ của

quang phổ, có bước sóng lớn hơn bước sóng của ánh sáng đỏ 0,76 m

 Bản chất -Tia hồng ngoại có bản chất sóng điện từ.

 Nguồn phát sinh -Do các vật có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ của môi trường phát ra.

-Ở nhiệt độ thấp: chỉ phát tia hồng ngoại; Ở nhiệt độ 5000C bắt đầu phát ánh sáng đổ tối

-50% năng lượng ánh sáng Mặt Trời thuộc năng lượng hồng ngoại

-Nguồn phát hồng ngoại thường dùng là bóng đèn dây tóc bằng Vônfram nóng sáng, công suất từ 250W-1000W

 Tính chất và tác dụng

:Bước sóng lớn

f: nhỏ

Năng lượng nhỏ

:nhỏ f: lớn

Năng lượng lớn

Ánh sáng tím

Án sáng đỏ Tia hồng ngoại

Tia tử ngoại Tia X Tia Sóng Radio

Thang sóng điện từ

dụng nhiệt -Tác dụng lên kính ảnh hồng ngoại -Bị hơi nước hấp thụ mạnh

 Ứng dụng

xa

-Chụp ảnh hồng ngoại

9.Tia tử ngoại

 Định nghĩa

ngắn hơn bước sóng của ánh sáng tím

0, 4 m

 Bản chất

-Tia tử ngoại có bản chất sóng điện từ

 Nguồn phát sinh

sóng ngắn

điện, đèn hơi thủy ngân…

 Tính chất và ứng dụng

-Tác dụng mạnh lên kính ảnh -Làm phát quang một số chất -Làm Ion hóa không khí -Gây ra phản ứng quang hóa, quang hợp -Bị nước và thủy tinh hấp thụ mạnh Thạch anh không hấp thụ được tia tử ngoại -Có tác dụng sinh học

 Ứng dụng

-Trong công nghiệp: dùng phát hiện các vết nứt nhỏ, các vết trầy xước trên bề mặt sản phẩm

-Trong y học dùng chữa bệnh còi xương, diệt khuẩn, tiệt trùng…

9.Tia X (Tia Rơnghen)

Để phát tia X người ta dùng ống Rơnghen (Hay ống Cu-lít-giơ)

 Cấu tạo

Là ống thủy tinh hút chân không, có gắn 3 điện cực:

+Dây Vônfram được nung nóng dùng làm nguồn phát electron +Ca tốt K làm bằng kim loại có dạng hình chỏm cầu để làm các electron phóng ra

+A nốt A đồng thời bằng kim loại, có nguyên tử lượng lớn và khó nóng chảy như: platin, Vônfram… dùng chắn dòng tia catốt Hiện điện thế giữa hai cực A-K khoảng vài vạn vôn, Áp suất trong ống chừng 10

-3mmHg

 Cơ chế hoạt động

-Khi nối A-K vào hiệu điện thế UAK khoảng vài vạn vôn, các electron bật ra khỏi K tạo thành dòng tia Catốt -Các electron trong chùm tia Catốt được tăng tố trong điện trường mạnh nên thu được động năng lớn Khi đến A, chúng đập vào A xuyên sâu vào những lớp bên trong của vỏ nguyên tử và tương tác với hạt nhân nguyên tử và các electron ở các lớp này Trong sự tương tác đó làm phát ra bức xạ điện từ có bước sóng rất ngắn gọi là bức xạ hãm Hay là tia Rơnghen

 Bản chất của tia X

-Tia X có bản chất sóng điện từ có bước sóng rất ngắn (từ 10-12-10-8m) -Có khả năng đâm xuyên mạnh Xuyên qua các vật thông thường dễ dàng, qua kim loại thì khó khăn hơn Kim loại có khối lượng riêng càng lớn thì khả năng cản tia X càng tốt (lá chì dày cỡ vài mm cản được tia X) -Tác dụng mạnh lên kính ảnh

-Làm phát quang một số chất -Có khả năng Ion hóa chất khí -Có tác dụng sinh li, hủy diệt tế bào, diệt khuẩn…

 Công dụng

-Trong y học: dùng chiếu điện, chụp điện, chữa bệnh ung thư nông…

-Trong công nghiệp: dùng xác định khuyết tật của sản phẩm đúc.

-Dùng trong đèn huỳnh quang, máy đo liều lượng tia Rơnghen…

-Gây ra hiện tượng quang điện…

CHƯƠNG VI LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG

1.Hiện tượng quang điện

-Là hiện tượng electron bị bật ra khỏi bề mặt kim loại khi được chiếu sáng thích hợp

2.Định luật giới hạn quang điện

-Đối với mỗi kim loại, ánh sáng kích thích phải có bước sóng  ngắn hơn hay bằng giới hạn quang điện 0 của kim loại đó, mới gây ra được hiện tượng quang điện

3.Giải thuyết Plăng

-Nguyên tử hay phân tử không hấp thụ hay bức xạ năng lượng một cách liên tục mà thành từng phần riêng rẽ, giáng đoạn và có giá trị hoàn toàn xác định  hf h c.



h = 6,625.10-34J.s là hằng số Plăng

4.Lượng tử năng lượng.

-Lượng tử năng lượng được kí hiệu  hf h c



  Với c = 3.108 m/s , h = 6,625.10-34J.s là hằng số

5.Thuyết lượng tử ánh sáng

-Ánh sáng được tạo thành bỡi các hạt, mỗi hạt được gọi là một phôtôn -Mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các phôtôn đều giống nhau, mỗi phôtôn mang một năng lượng xác định là  hf

-Phôtôn bay với tốc độ ánh sáng c = 3.108 m/s dọc theo tia sáng

-Mỗi lần nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay bức xạ ánh sáng thì chúng hấp thụ hay bức xạ một phôtôn

6.Giải thích giới hạn quang điện.

-Electron và hạt nhân trong kim loại tương tác nhau bằng lực tĩnh điện, giữa chúng có năng lượng liên kết, để bức electron ra khỏi liên kết thì phải cung cấp cho nó năng lượng bằng hay lớn hơn lực liên kết đó Năng lượng cung cấp bằng năng lượng liên kết được gọi là công thoát (A) của electron Mỗi kim loại có một công thoát riêng đặt trưng cho kim loại đó

-Theo Anhxtanh, trong hiện tượng quang điện, một electron trong kim loại hấp thụ toàn bộ năng lượng của phôtôn



-Như vậy muốn có hiện tượng quang điện thì năng lượng phôtôn phải lớn hơn công thoát A của electron

A



A

  vậy định luật giới hạn quang điện

0



7.Lưỡng tính sóng-hạt.

-Ánh sáng vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạt Gọi là lưỡng tính sóng hạt

+Tính chất sóng thể hiện rõ qua bước sóng, còn tính chất hạt thể hiện qua năng lượng phôtôn +Bước sóng càng lớn thì tính chất sóng thể hiện càng rõ và ngược lại bước sóng càng ngắn (năng lượng



  càng lớn)thì tính chất hạt thể hiện càng rõ

8.Hiện tượng quang điện trong.

 Tính quang dẫn

-Tính quang dẫn là tính chất của một số chất bán sẫn là chất cách điện khi không được chiếu sáng và trở thành chất dẫn điện khi được chiếu sáng thích hợp

 Hiện tượng quang điện trong

-Hiện tượng electron trong chất bán dẫn bị bức ra khỏi liên kết tạo thành electron dẫn và lỗ trống khi được chiếu sáng thích hợp

 Quang trở

-Là một điện trở làm bằng chất quang dẫn Có cấu tạo gồm một sợi dây bằng chất quang dẫn gắn trên một đế cách điện

-Điện trở của quang trở có thể thay đổi từ M  khi chưa được chiếu sáng xuống vài chục  khi được chiếu sáng

 Pin quang điện

-Định nghĩa: là một nguồn điện trong đó quang năng được biến đổi trực tiếp thành điện năng Pin quang điện

hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện trong xảy ra trong chất bán dẫn

-Hiệu suất của pin quang điện khoảng 10%.

9.Hiện tượng – quang phát quang

 Định nghĩa

-Hiện tượng hấp thụ ánh sáng có bước sóng này để phát ra ánh sáng có bước sóng khác

-Đặc điểm quang trọng của hiện tượng phát quang là: Ánh sáng phát ra có bước sóng dài hơn bước sóng ánh sáng kích thích

 Huỳnh quang-lân quang

-Quỳnh quang:là hiện tượng phát quang tắt ngay sau khi ngưng chiếu sáng kích thích Nó thường xảy ra với chất lỏng và chất khí

-Lân quang: là hiện tượng phát quang còn kèo dài (0,1s đến hàng giờ) sau khi ngưng chiếu sáng kích thích

Nó thường xảy ra với chất rắn

10.Định luật Stoke về hiện tượng huỳnh quang

 Định luật

-Ánh sáng huỳnh quang có bước sóng hq dài hơn bước sóng ánh sáng kích thích kt (hq>kt )

 Giải thích

-Khi nguyên tử hấp thụ phôton của ánh sáng kích thích có năng lượng  hf kt thì sẽ chuyển sang trạng thái kích thích có năng lượng cao hơn năng lượng ban đầu một lượng  hf kt.Trước khi về lại trạng thái ban đầu nguyên tử va chạm với các nguyên tử khác làm nó mất đi một phần năng lượng nhận được Vì thế khi trở về

hq kt

-Như vậy hiện tượng quang phát quang là hiện tượng vật chất hấp thụ một phôton và phát ra một phôton khác

11.Các tiên đề Bo về cấu tạo nguyên tử

 Tiên đề về trạng thái dừng

-Nguyên tử chỉ tồn tại ở trạng thái có năng lượng xác định, gọi là trạng thái dừng Ở trạng thái dừng nguyên

tử không bức xạ năng lượng

-Trong trạng thái dừng của nguyên tử, electron chuyển động quanh hạt nhân trên những quĩ đạo xác định gọi

là các quĩ đạo dừng -Ở nguyên tử Hydro các bán kính quĩ đạo dừng tỉ lệ với bình phương các số nguyên liên tiếp

r = n 2 r 0 Với r0 = 5,3.10-11m gọi là bán kính Bo

 Tiên đề về hấp thụ và bức xạ năng lượng.

-Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có cao sang trạng Thái dừng có năng lượng thấp thì nguyên tử phát xạ phôton có Năng lượng  hf mn E m E n

-Ngược lại khi nguyên tử ở trạng thái dừng có mức năng lượng thấp hấp thụ phôton có năng lượng hfmn đúng bằng hiệu Em -En Thì nó chuyển sang trạng thái dừng có mức năng lượng cao Em

12.Laser

 Định nghĩa

-Là máy khuyếch đại ánh sáng bằng sự phát xạ cảm ứng

-Chùm sáng Laser có tính đơn sắc cao, định hướng cao, kết hợp cao và cường độ mạnh

 Nguyên tắc hoạt động-Có ba nguyên tắc cơ bản

+Dùng buồng cộng hưởng

 Các loại Laser

-Có ba loại Laser

+Laser khí như laser hêli-neon +Laser rắn như laser rubi +Laser bán dẫn như laser Ga-Al-As

 Ứng dụng

-Trong y học: làm dao mổ trong phẩu thuật tinh vi như mắt, mạch máu…

-Trong thông tin liên lạc: dùng trong liên lạc vô tuyến định vị, liên lạc vệ tinh, điều khiển tàu vũ trụ…

-Trong công nghiệp:dùng khoan cắt, tôi…với độ chính xác cao -Trong trắc địa:dùng đo koảng cách, ngắm đường thẳng…

- -CHƯƠNG VII HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ

1.Cấu tạo hạt nhân nguyên tử

N

Dãy Pasen

(vùng hồng ngoại)

O P

K

M L

Dãy Lyman

(Trong vùng tử ngoại)

Dãy Banme

(vùng tử ngoại và vùng ánh sáng khả kiến )

Sơ đồ mức năng lượng trong nguyên tử hydro

-Hạt nhân được kí hiệu ZAX có A nuclon, mang điện tích Ze Trong đó có

+Z prôtôn +N = A-Z nơtron

-Prôtôn: kí hiệu p = 1p mang điện tích +e với e = -1,6.10-19C

-Nơtron: kí hiệu n = 0 n không mang điện tích

2.Đồng vị -Những nguyên tử mà hạt nhân có cùng số prôtôn nhưng khác nhau số nơtron gọi là các đồng vị 3.Bán kính hạt nhân -Bán kính hạt nhân được xác định theo biểu thức

1

15 3

1, 2.10

4.đơn vị khối lượng nguyên tử

-Đơn vị khối lượng nguyên tử là khối lượng của 1/12 đơn vị đồng vị Cacbon 612C

-Kí hiệu đơn vị khối lượng nguyên tử là u

-1u=1,66055.10-27kg = 931,5MeV/c2

+mp = 1,007276u = 1,0073u

+mn = 1,00866u = 1,0087u

5.Khối lượng và năng lượng hạt nhân

-Mối liên hệ giữa khối lượng và năng lượng nghỉ thể hiện qua biểu thức của Anhxtanh

E = m.c2+m: khối lượng của vật (kg)c = 3.108m/s

6.Lực hạt nhân

-Lực tương tác giữa các nuclon gọi là lực hạt nhân hay tương tác hạt nhân, tương tác mạnh

-Lực hạt nhân không cùng bản chất với lực tĩnh điện, tương tác hấp dẫn, nó là loại lực truyền tương tác giữa các nuclon trong hạt nhân gọi là tương tác mạnh

-Lực hạt nhân chỉ tồn tại trong phạm vi kích thước hạt nhân nguyên tử

7.Độ hụt khối của hạt nhân

-Xét hạt nhân zAX có khối lượng mhn , khối lượng của prôtôn là mp, khối lượng của nơtron là mn

-Độ hụt khối của hạt nhân được tính theo biểu thức:

-Vậy khối lượng của hạt nhân có khối lượng luôn nhỏ hơn tổng khối lượng của các nuclon trước khi tạo thành hạt nhân

8.Năng lượng liên kết

Năng lượng liên kết của hạt nhân -Muốn phá vỡ hạt nhân thành các nuclon riêng biệt thì cần cung cấp cho

nó một năng lượng  E W lk m c 2 ([Zm p(A Z m ) n] m hn).c2 m.931,5MeV

Với c = 3.108m/s là tốc độ ánh sáng trong chân không

Năng lượng liên kết riêng

-Năng lượng liên kết trên một nuclon là năng lượng liên kết riêng

2

1

E

-Năng lượng liên kết riêng đặc trưng cho tính bềnh vững của hạt nhân (Hạt nhân có số nuclon khoảng từ

50-95 là những hạt nhân bềnh vững Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng chừng 8,8MeV là bền vững)

9.Phản ứng hạt nhân

 Định nghĩa

Phản ứng hạt nhân là sự tương tác giữa các hạt nhân dẫn đến sự biến đổi chúng thành các hạt nhân khác -Phương trình phản ứng hạt nhân tổng quát

3

1 2 4

1 2 3 4

A

Z AZ BZ CZ D

-Có hai loại phản ứng hạt nhân

+Phản ứng hạt nhân tự phát: như sự phóng xạ A B C Trong đó A là hạt nhân mẹ, B là hạt nhân con C là các tia phóng xạ

+Phản ứng hạt nhân kích thích: như phản ứng phân hạch, nhiệt hạch

 Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân

Định luật bảo toàn số nuclon (Bảo toàn số khối A) A1 + A2 = A3 + A4

Định luật bảo toàn điện tích (Nguyên tử số Z): Z1 + Z2 = Z3 + Z4

Định luật bảo toàn động lượng p1 p2p3 p4

Hay m v.1m v 2 m v 3m v 4

Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần

Năng lượng toàn phần của hạt nhân bao gồm năng lượng nghỉ và động năng

+Năng lượng nghỉ Ei = mi c2 +Động năng:

2

2

i i i

m v

K 

-Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần E1 + E2 = E3 + E4

Hay (m1 + m2).c2 + K1 + K2 = (m3 + m4).c2 + K3 + K4

Chú ý không có định luật bảo toàn khối lượng

 Phản ứng hạt nhân thu năng lượng

1 2 3 4

A

Z AZ BZ CZ D

-Gọi M0 = mA + mB là khối lượng các hạt nhân trước phản ứng

-Gọi M = mC + mD là khối lượng các hạt nhân sau phản ứng

-M M0 M -Nếu:

+M 0: thì phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng +M 0: thì phản ứng hạt nhân thu năng lượng

 Năng lượng trong phản ứng hạt nhân

10.Phóng xạ.

 Định nghĩa -Phóng xạ là quá trình tự phân hủy hạt nhân không bền vững (tự nhiên hay nhân tọa)

 Các loại phóng xạ

 Phóng xạ alpha( )

2

Z X  Z  Y

-Đặc điểm của phóng xạ alpha +Tia alpha là dòng các hạt 2 He

+Tốc độ của chùm alpha khoảng chừng 2.107m/s +Quãng đường đi trong không khí chừng vài xentimet và trong vật rắn chừng vài micromet

+Bị lệch trong điện trường và từ trường (lệch về bản âm của điện trường)

 Phóng xạ bê ta trừ ()

-Phương trình phóng xạ Z A X  ZA1Y01e 00 -Đặc điểm của phóng xạ bêta trừ

+Tia ()

là chùm hạt electron +Tốc độ chùm tia ()

bằng tốc độ ánh sáng trong chân không +Chùm tia ()

bị lệch trong điện trường và từ trường (lệch về bản dương của điện trường) +Quãng đường đi của tia ()

có thể đi được vài mét trong không khí và chừng vài milimet trong kim loại

+Bản chất của phóng xạ ()

01n 11p 01e 00

 Phóng xạ bê ta cộng ()

-Phương trình phóng xạ

+Z A X ZA1Y01e 00 -Đặc điểm của phóng xạ bêta cộng

+Tia ()

là chùm hạt pôzitron là phản hạt của hạt electron +Tốc độ chùm tia ()

bằng tốc độ ánh sáng trong chân không +Chùm tia ()

bị lệch trong điện trường và từ trường (lệch về bản âm của điện trường) +Quãng đường đi của tia ()

có thể đi được vài mét trong không khí và chừng vài milimet trong kim loại

+Bản chất của phóng xạ ()

11p 01n01e 00

-Trong phóng xạ - và +, hạt nhân con sinh ra ở trạng thái kích thích  sang trạng thái có mức năng lượng thấp hơn và phát ra bức xạ điện từ , còn gọi là tia 

E2 – E1 = hf

- Phóng xạ  là phóng xạ đi kèm phóng xạ alpha, - và +

- Tia  đi được vài mét trong bêtông và vài cm trong chì

- Tia  không bị lệch trong điện trường và từ trường

 Định luật phóng xạ

-Đặc tính của quá trình phóng xạ

+Có bản chất là một quá trình biến đổi hạt nhân

+Có tính tự phát và không điều khiển được.

+Là một quá trình ngẫu nhiên.

-Định luật phân rã phóng xạ

+Xét một mẫu phóng xạ ban đầu.

+ N0 số hạt nhân ban đầu

+ N số hạt nhân còn lại sau thời gian t

0 0

2

t t T

N

N N e 

Trong đó  là một hằng số dương gọi là hằng số phân rã, đặc trưng cho chất phóng xạ đang xét.

-Chu kì bán rã (T) + Chu kì bán rã là thời gian qua đó số lượng các hạt nhân còn lại 50% (nghĩa là phân rã 50%)

T

-Khối lượng chất phóng xạ tại thời điểm t

0 0

2

t t T

m

m m e 

-Biểu thức tính số lượng hạt nhân trong m(g) chất phóng xạ

A

N

A

 +m(g): khối lượng chất phóng xạ +NA: Số hạt nhân trong 1mol chất (Số Avogadro = 6,023.1023hạt/mol) +A: nguyên tử gam chất (g)

11.Phân hạch hạt nhân

 Định nghĩa

-Là phản ứng một hạt nhân nặng vỡ thành hai hạt nhân trung bình (kèm theo một vài nơtron phát ra) -Phản ứng phân hạch tự phát (xảy ra với xác xuất nhỏ)

-Phản ứng phân hạch kích thích

 Phân hạch kích thích

-Sự phân hạch là hiện tượng một hạt nhân (loại rất nặng ví dụ như hạt nhân 92235U, 92238U) Hấp thụ một nơtron rồi vỡ thành hai hạt nhân trung bình Nơtron chậm có động năng tương đương với động năng trung bình của chuyển động nhiệt (dưới 0,01eV) dễ bị hấp thụ hơn nơtron nhanh -Sự phân hạch thường sinh ra một số (2-3 nơtron) và tỏa ra một năng lượng rất lớn vào khoảng 200MeV đối với hạt nhân 92235U

-Phương trình phân hạch

92 92

Z Z

 Phân hạch dây chuyền

 Định nghĩa

-Một phần số nơtron sinh ra trong phân hạch hạt nhân bị mất mát do nhiều nguyên nhân như: thoát

ra ngoài, bị vật chất khác hấp thụ, nhưng nếu sau mổi phân hạch còn lại trung bình k nơtron gây ra được sự phân hạch mới, với k>1 thì k nơtron này lại tiếp tục bắn phá hạt nhân 92235U, lại gây ra k phản ứng và sinh ra k2 nơtron…Vậy tạo ra phản ứng hạt nhân dây chuyền

 Điều kiện để có phản ứng dây chuyền

-Nếu k<1 thì phản ứng dây chuyền không xả ra

-Nếu k=1 thì hệ thống này là hệ thống tới hạn Phản ứng hạt nhân dây chuyền xảy ra, năng lượng không đổi và kiểm soát được

-Nếu k>1 thì hệ thống vượt hạn Năng lượng phản ứng tăng vọt và không kiểm soát được

*Số nơtron bị mất vì thoát ra ngoài (tỉ lệ với diện tích mặt ngoài khối Uranium) So với nơtron sinh

ra (tỉ lệ với thể tích của khối) càng nhỏ nếu khối lượng Uranium càng lớn Khối lượng này phải đạt đến một giá trị tối thiểu, gọi là khối lượng tới hạn, thì mới có k>=1

12.Nhiệt hạch.

 Định nghĩa

-Là sự tổng hợp các hạt nhân nhẹ tạo thành hạt nhân năng hơn (thường A<=10)

1H 1H 2He 0n 17,6MeV

 Điều kiện để có phản ứng nhiệt hạch

-Nhiệt độ cao khoảng từ 50 đến 100 triệu độ -Mật độ hạt nhân trong plasma (n) phải đủ lớn