Ly thuyet va cong thuc vat ly 12 nang ca

1 Mục lục Trang Mục lục Chương - ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN 1.1 Chuyển động tịnh tiến 1.1.1 Khối tâm 1.1.2 Định nghĩa 1.1.3 Gia tốc chuyển động tịnh tiến 1.1.4 Động vật rắn chuyển động tịnh tiến 1.2 Chuyển động quay vật rắn quanh trục Gia tốc góc 1.2.1 Đặc điểm chuyển động quay Tốc độ góc 1.2.2 Chuyển động quay 1.2.3 Gia tốc chuyển động quay 1.2.4 Chuyển động quay biến đổi 1.2.5 Vận tốc gia tốc điểm vật rắn quay 1.3 Phương trình chuyển động quay vật rắn quanh trục Momen qn tính vật rắn hình trụ trịn hình cầu trục 1.3.1 Momen lực Mức quán tính chuyển động quay 1.3.2 Phương trình chuyển động quay vật rắn quanh trục 1.3.3 Momen qn tính vật rắn hình trụ trịn hình cầu trục 1.4 Momen động lượng Định luật bảo toàn momen động lượng 1.4.1 Momen động lượng 1.4.2 Định luật bảo toàn momen động lượng 1.5 Động vật rắn 1.5.1 Động vật rắn quay quanh trục 1.5.2 Động vật rắn chuyển động phẳng 9 10 11 11 11 12 12 12 Chương - DAO ĐỘNG CƠ HỌC 2.1 Dao động tuần hồn dao động điều hịa 2.1.1 Dao động 2.1.2 Dao động tuần hoàn 2.1.3 Dao động điều hòa 2.1.4 Vận tốc gia tốc dao động điều hòa 2.1.5 Liên hệ dao động điều hòa với chuyển động tròn 2.1.6 Dao động tự 2.2 Dao động lắc lò xo 2.2.1 Mô tả dao động lắc lò xo 13 13 13 13 13 14 15 15 15 15 6 6 7 7 8 Lý thuyết Vật Lý 12 2.3 2.4 2.5 2.6 Trường THPT - Phong Điền 2.2.2 Phương trình động lực học lắc lị xo 2.2.3 Năng lượng dao động điều hòa lắc lò xo Độ lệch pha hai dao động, phương pháp giảng đồ Frexnen 2.3.1 Độ lệch pha hai dao động 2.3.2 Phương pháp giản đồ Frexnen, tổng hợp hai dao động điều hòa Dao động điều hòa lắc đơn 2.4.1 Mô tả dao động lắc đơn 2.4.2 Phương trình động lực học lắc đơn 2.4.3 Năng lượng dao động điều hòa lắc đơn Con lắc vật lý 2.5.1 Định nghĩa 2.5.2 Phương trình động lực học lắc vật lý Dao động tắt dần, dao động cưỡng bức, cộng hưởng học 2.6.1 Dao động tắt dần 2.6.2 Dao động cưỡng 2.6.3 Cộng hưởng học Chương - SÓNG CƠ HỌC ÂM HỌC 3.1 Hiện tượng sóng học 3.1.1 Định nghĩa 3.1.2 Phân loại 3.1.3 Những đại lượng đặc trưng sóng 3.1.4 Phương trình truyền sóng 3.2 Hiện tượng giao thoa sóng 3.2.1 Thí nghiệm 3.2.2 Định nghĩa độ lệch pha Giải thích tượng giao 3.2.3 Điều kiện để có tượng giao thoa sóng 3.3 Sóng dừng 3.3.1 Thí nghiệm 3.3.2 Giải thích 3.3.3 Điều kiện để có sóng dừng 3.4 Sóng âm 3.4.1 Dao động âm sóng âm 3.4.2 Môi trường truyền âm 3.4.3 Những đặc trưng sinh lí âm 3.5 Hiệu ứng Đốp-ple 3.5.1 Thí nghiệm 3.5.2 Giải thích tượng thoa sóng Chương - DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 4.1 Nguyên tắc tạo dòng điện xoay chiều 4.1.1 Cách tạo dòng điện xoay chiều 4.1.2 Hiệu điện cường độ dòng điện xoay chiều 4.1.3 Hiệu điện cường độ dòng điện hiệu dụng 4.1.4 Lý sử dụng giá trị hiệu điện cường độ dòng điện 4.2 Định luật Ohm ThS Trần AnhTrung hiệu 16 16 17 17 18 19 19 19 20 20 20 21 22 22 22 22 23 23 23 23 23 24 25 25 26 27 27 27 27 27 28 28 28 28 30 30 30 dụng 31 31 31 31 32 32 33 Luyện thi đại học Lý thuyết Vật Lý 12 4.3 4.4 Trường THPT - Phong Điền 4.2.1 Định luật Ohm cho đoạn mạch chứa điện trở R 4.2.2 Định luật Ohm cho đoạn mạch chứa cuộn cảm có độ tự cảm L 4.2.3 Định luật Ohm cho đoạn mạch chứa tụ điện có điện dung C 4.2.4 Định luật Ohm cho đoạn mạch RLC 4.2.5 Hiện tượng cộng hưởng điện Công suất dòng điện xoay chiều 4.3.1 Công suất tức thời 4.3.2 Công suất trung bình chu kì 4.3.3 Cơng suất trung bình 4.3.4 Hệ số công suất 4.3.5 Ý nghĩa hệ số công suất 4.3.6 Lý tăng hệ số công suất Máy phát điện xoay chiều Động không đồng ba pha Máy biến áp 4.4.1 Máy phát điện xoay chiều 4.4.2 Động không đồng ba pha 4.4.3 Máy biến áp 4.4.4 Truyền tải điện 33 33 34 35 36 37 37 37 37 37 38 38 38 38 41 43 45 Chương - DAO ĐỘNG SÓNG ĐIỆN TỪ 5.1 Dao động điện từ mạch LC Sự chuyển hóa bảo tồn lượng động LC 5.1.1 Sự biến thiên điện tích dịng điện mạch dao động 5.1.2 Hiệu điện cường độ dòng điện mạch dao động LC 5.1.3 Sự chuyển hóa bảo tồn lượng mạch dao động LC 5.2 Điện trường Sóng điện từ Các tính chất sóng điện từ 5.2.1 Điện trường biến thiên từ trường biến thiên 5.2.2 Sóng điện từ 5.2.3 Các tính chất sóng điện từ 5.3 Sự truyền sóng vơ tuyến điện Ngun lí phát thu sóng vô tuyến điện mạch dao 47 47 48 48 49 49 50 51 51 Chương - SÓNG ÁNH SÁNG 6.1 Tán sắc ánh sáng 6.1.1 Thí nghiệm Newton tượng tán sắc ánh sáng 6.1.2 Thí nghiệm ánh sáng đơn sắc 6.1.3 Tổng hợp ánh sáng trắng 6.2 Nhiễu xạ ánh sáng 6.2.1 Thí nghiệm 6.2.2 Định nghĩa 6.3 Giao thoa ánh sáng 6.3.1 Thí nghiệm 6.3.2 Giải thích 6.3.3 Bước sóng ánh sáng màu sắc ánh sáng 6.3.4 Đo bước sóng phương pháp giao thoa 6.4 Máy quang phổ Các loại quang phổ 6.4.1 Chiết suất môi trường bước sóng ánh sáng 6.4.2 Máy quang phổ 53 53 53 53 54 55 55 55 55 55 55 56 57 58 58 58 ThS Trần AnhTrung 47 Luyện thi đại học Lý thuyết Vật Lý 12 6.5 6.6 6.7 Trường THPT - Phong Điền 6.4.3 Quang phổ liên tục 6.4.4 Quang phổ vạch phát xạ 6.4.5 Quang phổ vạch hấp thụ 6.4.6 Hiện tượng đảo sắc vạch quang phổ: 6.4.7 Phép phân tích quang phổ tiện lợi phép phân Tia hồng ngoại Tia tử ngoại Tia X 6.5.1 Thí nghiệm phát tia hồng ngoại tia tử ngoại 6.5.2 Tia hồng ngoại 6.5.3 Tia tử ngoại Tia Ronghen ( Tia X) 6.6.1 Ống Ronghen ( Tia X) 6.6.2 Bản chất, tính chất ứng dụng tia Ronghen 6.6.3 Giải thích chế phát tia Ronghen 6.6.4 Tác dụng quang điện tia Ronghen 6.6.5 Công thức tia Ronghen Thuyết điện từ ánh sáng Thang sóng điện từ 6.7.1 Thuyết điện từ ánh sáng 6.7.2 Thang sóng điện từ tích quang phổ Chương - LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG 7.1 Hiện tượng quang điện Các định luật quang điện 7.1.1 Thí nghiệm Hecxơ 7.1.2 Thí nghiệm với tế bào quang điện 7.2 Thuyết lượng tử ánh sáng Giải thích định luật quang điện Lưỡng tính sóng - hạt ánh sáng 7.2.1 Các định luật quang điện 7.2.2 Thuyết lượng tử ánh sáng 7.2.3 Giải thích định luật quang điện 7.2.4 Lưỡng tính sóng - hạt ánh sáng 7.3 Hiện tượng quang điện Quang điện trở Pin quang điện 7.3.1 Hiện tượng quang dẫn 7.3.2 Quang trở 7.3.3 Pin quang điện 7.4 Quang phổ vạch nguyên tử Hidro 7.4.1 Mẫu nguyên tử Bo 7.4.2 Giải thích hình thành quang phổ vạch ngun tử Hidro 7.5 Hấp thụ ánh sáng Phản xạ lọc lựa Màu sắc vật 7.5.1 Hấp thụ ánh sáng 7.5.2 Phản xạ lọc lựa Màu sắc vật 7.5.3 Sự phát quang 7.5.4 Sơ lượt Laser 7.5.5 Ứng dụng tia laze 59 60 60 61 62 62 62 63 63 64 64 64 65 65 66 66 66 66 68 68 68 68 69 69 70 70 71 72 72 73 73 74 74 75 76 76 77 77 78 78 Chương - SƠ LƯỢT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP 79 8.1 Hai tiên đề thuyết tương đối hẹp 79 8.1.1 Hạn chế học cổ điển 79 ThS Trần AnhTrung Luyện thi đại học Lý thuyết Vật Lý 12 8.2 8.3 Trường THPT - Phong Điền 8.1.2 Các tiên đề Einstein Hệ thuyết tương đối hẹp 8.2.1 Sự đồng thời thứ tự trước sau hai biến cố 8.2.2 Sự co lại chiều dài 8.2.3 Sự trôi chậm thời gian 8.2.4 Cộng vận tốc Hệ thức Einstein lượng khối lượng tương đối 79 79 79 80 80 80 80 Chương - PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 81 9.1 Lực hạt nhân Độ hụt khối Năng lượng liên kết hạt nhân 81 9.1.1 Lực hạt nhân 81 9.1.2 Độ hụt khối 82 9.1.3 Năng lượng liên kết hạt nhân 82 9.2 Phản ứng hạt nhân Năng lượng phản ứng hạt nhân 83 9.2.1 Phản ứng hạt nhân 83 9.2.2 Các định luật bảo toàn 83 9.2.3 Độ hụt khối phản ứng hạt nhân Năng lượng phản ứng hạt nhân 83 9.3 Sự phóng xạ Định luật phóng xạ Đồng vị phóng xạ Ứng dụng đồng vị phóng xạ 84 9.3.1 Sự phóng xạ 84 9.3.2 Định luật phóng xạ 85 9.3.3 Độ phóng xạ 86 9.3.4 Các quy tắc dịch chuyển 86 9.3.5 Ứng dụng đồng vị phóng xạ 87 9.4 Phản ứng phân hạch Phản ứng dây chuyền Sơ lượt lò phản ứng nhà máy phát điện hạt nhân 88 9.4.1 Phản ứng phân hạch 88 9.4.2 Phản ứng dây chuyền 88 9.4.3 Sơ lượt lò phản ứng nhà máy phát điện hạt nhân 89 9.5 Phản ứng nhiệt hạch 90 Chương 10 - TỪ VÔ CÙNG LỚN ĐẾN VÔ CÙNG BÉ 10.1 Các hạt sơ cấp 10.1.1 Hạt sơ cấp gì? 10.1.2 Các đặc trưng hạt sơ cấp 10.1.3 Phản hạt 10.1.4 Phân loại hạt sơ cấp 10.1.5 Tương tác hạt sơ cấp 10.1.6 Hạt quac ( quak) 10.2 Mặt trời hệ mặt trời 10.2.1 Hệ mặt trời 10.2.2 Mặt Trời 10.2.3 Trái Đất 10.2.4 Mặt Trăng- vệ tinh Trái Đất 10.3 Các Thiên hà 10.3.1 Các 10.3.2 Thiên hà ThS Trần AnhTrung 92 92 92 92 93 93 93 94 94 94 94 95 95 95 95 95 Luyện thi đại học Lý thuyết Vật Lý 12 Trường THPT - Phong Điền Chương ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN Cơ học chất điểm nghiên cứu chuyển động vật mà không ý đến phần khác vật, coi tồn thể vật điển có khối lượng vật ( chất điểm) Có thể làm kích thước vật nhỏ so với quỹ đạo vật chuyển động tịnh tiến, điểm vật chuyển động giống hệt Phần học nghiên cứu đến hình dạng, kích thước nó, nghĩa xét chuyển động toàn thể vật rắn gọi ′′ Động lực học vật rắn′′ 1.1 1.1.1 Chuyển động tịnh tiến Khối tâm Tọa độ khối tâm xác định bởi:  x m + x2 m2 +  xG = 1 = m1 + m2 +  yG = y1 m1 + y2 m2 + = m1 + m2 + 1.1.2 mi xi M mi yi M với M= mi (1.1) Định nghĩa Chuyển động tịnh tiến vật rắn chuyển động đường nối hai điểm vật ln ln song song với 1.1.3 Gia tốc chuyển động tịnh tiến Trong chuyển động tịnh tiến tất điểm vật chuyển động Nghĩa có gia tốc.Vì ta coi vật chất điểm áp dụng định luật II Newton để tính gia tốc vật − → − → F → − → hay F = m− a (1.2) a = m − → − → − → Trong F = F1 + F2 + hợp lực tác dụng vào vật rắn, m khối lượng vật.Trong trường hợp vật chuyển động tịnh tiến thẳng, ta nên chọn hệ trục tọa độ Ox − → → hướng với chuyển động, chiếu phương trình vectơ F = m− a lên trục tọa độ Ox: F1x + F2x + · · · = ma (1.3) Trong nhiều trường hợp phương trình (1.3) khơng đủ để tính gia tốc a Khi cần thêm − → → phương trình cách chiếu phương trình vectơ F = m− a lên trục Oy Oy: ThS Trần AnhTrung F1y + F2y + · · · = (1.4) Luyện thi đại học Lý thuyết Vật Lý 12 1.1.4 Trường THPT - Phong Điền Động vật rắn chuyển động tịnh tiến Khối tâm vật rắn chuyển động chất điểm mang khối lượng vật chịu tác dụng tổng vector ngoại lực tác dụng vào Wđtt = 1.2 1.2.1 M vG (1.5) Chuyển động quay vật rắn quanh trục Gia tốc góc Đặc điểm chuyển động quay Tốc độ góc Khi vật rắn quay quanh trục cố định, điểm vật quay góc khoảng thời gian Trong khoảng thời gian ∆t nhau, điểm quét góc ∆ϕ Tốc độ góc trung bình: ωtb = ∆ϕ ∆t (1.6) Tốc độ góc tức thời: dϕ ≡ ϕ′ (1.7) dt Vật quay ω = const, vật quanh nhanh dần ω tăng dần Vật quay chậm dần ω giảm dần Kết luận: Vận tốc góc tức thời ( vận tốc góc) vật rắn quay quanh trục đạo hàm bậc theo thời gian tọa độ góc vật rắn ω= 1.2.2 Chuyển động quay Khi vận tốc góc vật rắn khơng đổi theo thời gian, ta bảo chuyển động quay vật vật rắn Ta có phương trình chuyển động quay đều: ϕ − ϕ0 = ωt với ϕ0 tọa độ góc lúc t = (1.8) Trong hệ tọa độ (ϕ, t) đồ thị phương trình chuyển động quay đường thẳng xiên góc với hệ số góc ω 1.2.3 Gia tốc chuyển động quay Gia tốc trung bình : ω2 − ω1 ∆ω = (1.9) t2 − t1 ∆t Gia tốc chuyển động quay đại lượng đặc trưng cho quay nhanh hay chậm vật rắn Được xác định đạo hàm bậc theo thời gian vận tốc góc γtb = γ= ThS Trần AnhTrung dω = ϕ′′ dt đơn vị rad/s2 (1.10) Luyện thi đại học Lý thuyết Vật Lý 12 Trường THPT - Phong Điền Lấy chiều quay vật làm chiều dương thì: + γ > 0, ω tăng: vật rắn quay nhanh dần đều; + γ < 0, ω giảm: vật rắn quay chậm dần đều; 1.2.4 Chuyển động quay biến đổi Từ (1.9), ta được: (1.11) ω = ω0 + γt Phương trình chuyển động quay biến đổi vật rắn quanh trục cố định: ϕ = ϕ0 + ω0 t + γt2 (1.12) Chú ý: có phương trình: (1.13) ω − ω02 = 2γ(ϕ − ϕ0 ) 1.2.5 Vận tốc gia tốc điểm vật rắn quay Ta biết, vận tốc điểm chuyển động quỹ đạo trịn có bán kính r: (1.14) v = ωr Nếu vật rắn quay điểm vật rắn chuyển động trịn Khi vector vận tốc v điểm thay đổi hướng mà không thay đổi độ lớn, điểm vật có gia tốc hướng tâm với độ lớn xác định: an = v2 = ω2r r (1.15) Nếu vật rắn quay khơng điểm vật rắn chuyển động trịn khơng Khi v thay đổi phương độ lớn, trường hợp này,a chia thành hai thành phần: Thành phần an ⊥v: đặt trưng cho thay đổi phương v: an = v2 = ω2r r (1.16) Thành phần at ≡ v: đặt trưng cho thay đổi độ lớn v at = dv = r′ = (rω)′ = r.γ dt (1.17) Ta có: (1.18) a = an + at Độ lớn: a= ThS Trần AnhTrung a2n + a2t tan α = γ at = an ω (1.19) Luyện thi đại học Lý thuyết Vật Lý 12 1.3 Trường THPT - Phong Điền Phương trình chuyển động quay vật rắn quanh trục Momen qn tính vật rắn hình trụ trịn hình cầu trục 1.3.1 Momen lực Mức quán tính chuyển động quay a Momen lực − → Giả sử tác dụng vào vật rắn lực F điểm M nằm mặt phẳng chứa − → điểm M Ta phân tích lực F thành hai thành phần Fn Ft Thành phần lực xuyên tâm Fn tác dụng làm quay vật rắn, bị khử phản lực trục Thành phần tiếp tuyến Ft có tác dụng làm quay Gọi R bán kính đường tròn Momen lực F trục quay tích thành phần tiếp tuyến với bán kính điểm đặt M = ±Ft R (1.20) Dấu + Ft có xu hướng làm vật quay theo chiều dương; Dấu − Ft có xu hướng làm vật quay theo chiều âm b Mức quán tính chuyển động quay Trong chuyển động quay quanh trục, vật có mức qn tính chuyển động tịnh tiến Khi tác dụng mômen lực nên vật khác nhau, tốc độ góc vật tăng chậm vật có mức qn tính lớn ngược lại Các thí nghiệm cho thấy: Mức quán tính vật quay quanh trục phụ thuộc vào khối lượng vật vào phân bố khối lượng trục quay, khối lượng vật lớn phân bố xa trục quay mơmen qn tính lớn ngược lại Thí nghiệm cịn cho thấy vật quay mơmen cản vật quay chậm lại Vật có mức qn tính lớn tốc độ góc vật giảm chậm ngược lại 1.3.2 Phương trình chuyển động quay vật rắn quanh trục Điều kiện cân vật rắn có trục quay là: M=0 (1.21) Nếu tổng momen vật rắn băng vật rắn đứng yên quay Điều gọi quán tính quay vật rắn Gọi I momen qn tính vật rắn Gia tốc góc vật rắn quay quanh trục tỉ lệ với momen lực tác dụng lên vật rắn tỉ lệ ngược với momen qn tính vật Phương trình chuyển động quay vật rắn quanh trục M hay M = Iγ (1.22) γ= I ThS Trần AnhTrung Luyện thi đại học Lý thuyết Vật Lý 12 1.3.3 Trường THPT - Phong Điền Momen quán tính vật rắn hình trụ trịn hình cầu trục a Định nghĩa Momen quán tính chất điểm có khối lượng mi chuyển động đường trịn có bán kính Ri tích khối lượng bình phương bán kính (1.23) Ii = mi Ri2 Momen quán tính I vật rắn quay quanh trục tổng momen quán tính điểm I= mi Ri2 (1.24) i Momen qn tính đại lượng vơ hướng dương có tính chất cộng Đơn vị momen qn tính kg.m2 Momen quán tính vật rắn phụ thuộc vào phân bố phần vật trục quay Vật có nhiều phần nặng xa trục quay momen quán quán tính lớn b Momen quán tính số vật đồng chất Nếu vật vành tròn có bán kính R, bề dày nhỏ, chia vành thành phần nhỏ có khối lượng m, tất khoảng cách R so với trục z vành *Momen quán tính vành: mi = M R mi R = R I= i M: Khối lượng vành (1.25) i Kết áp dụng cho thành bên mỏng hình trụ rỗng * Đĩa trịn bán kính R: Phép tính tích phân cho thấy, momen quán tính đĩa trịn bán kính R, khối lượng M có dạng: I = M R2 (1.26) Kết áp dụng hình trụ đặc có bán kính R, khối lượng M * Thanh có tiết diện nhỏ, chiều dài l, khối lượng M : Momen quán tính đường trung trực: (1.27) I = M l2 12 * Thanh có tiết diện nhỏ, chiều dài l, khối lượng M : Momen quán tính trục qua đầu thanh: I = M l2 (1.28) ThS Trần AnhTrung 10 Luyện thi đại học Lý thuyết Vật Lý 12 Trường THPT - Phong Điền Chương PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 9.1 9.1.1 Lực hạt nhân Độ hụt khối Năng lượng liên kết hạt nhân Lực hạt nhân a Cấu tạo hạt nhân: Hạt nhân chứng tỏ hạt nhân cấu tạo từ hạt nhỏ gọi nuclôn Có hai loại nuclơn: +prơtơn, kí hiệu p, mang điện tích ngun tố dương +e + nơtrơn, kí hiệu n, không mang điện Chú ý: Nếu nguyên tố có số tứ tự Z bảng tuần hồn Manđêleep (Z gọi nguyên tử số) nguyên tử có Z êlectron vỏ ngồi, hạt nhân nguyên tử chứa Z prôtôn N nơtron Vỏ electron có điện tích −Ze, hạt nhân có điện tích +Ze nên ngun tử bình thường trung hoà điện Tổng số A = Z + N gọi khối lượng số số khối Ký hiệu hạt nhân nguyên tử X: A ZX b Lực hạt nhân: Các prôtôn tronghạt nhânmang điện dương nên đẩy Nhưng hạt nhân bền vững nuclơn (kể prôtôn lẫn nơtron) liên kết với lực hút mạnh gọi lực hạt nhân Lực hạt nhân loại lực mạnh lực biết, tác dụng khoảng cách hai nuclơn nhỏ kích thước hạt nhân, nghĩa lực hạt nhân có bán kính tác dụng khoảng 10−15 m c Đồng vị: Các nguyên tử mà hạt nhân chứa số prôtôn Z có số nơtron N khác (và có số khối A = Z + N khác nhau) gọi đồng vị (có vị trí bảng tuần hồn) Hiđrơ có đồng vị: hiđrơ thường (11 H),hiđrơ nặng hay đơtêri (21 H D), hiđrô siêu nặng hay triti (31 H T ) Đơtêri kết hợp với ôxi thành nước nặng D2 O nguyên liệu công nghệ nguyên tử Hầu hết nguyên tố hỗn hợp nhiều đồng vị Thí dụ: Cácbon có đồng vị với số nơtron từ đến (A từ 11 đến 14) đồng vị 12 13 12 C C bền vững Đồng vị C chiếm 99% cacbon thiên nhiên d Đơn vị khối lượng nguyên tử: Trong vật lí nguyên tử hạt nhân người ta thường dùng đơn vị khối lượng riêng gọi đơn vị khối lượng nguyên tử, kí hiệu u, 12 khối lượng đồng vị phổ 12 biến ngun tử cacbon C Vì đơi đơn vị gọi đơn vị cacbon ThS Trần AnhTrung 81 Luyện thi đại học Lý thuyết Vật Lý 12 Trường THPT - Phong Điền 1u = 12 = 1, 66058.10−27 kg 12 NA (9.1) Ý nghĩa: Một ngun tử có số khối A có khối lượng xấp xỉ A tính theo đơn vị u, hạt nhân chứa A nuclơn Mol đơn vị lượng vật chất hệ SI (tên cũ nguyên tử gam phân tử gam) Một mol chất lượng gồm NA nguyên tử, chất đơn nguyên tử 9.1.2 Độ hụt khối Giả sử Z prôtôn N nơtrôn lúc đầu chưa liên kết với đứng yên Tổng khối lượng chúng là: m0 = Zmp + N mn Với mp mn khối lượng prôtôn nơtrôn Nếu lực hạt nhân liên kết nuclơn với thành hạt nhân có khối lượng m điều đặc sắc m bé m0 (khơng có định luật bảo tồn khối lượng) Hiệu: ∆m = m0 − m (9.2) gọi độ hụt khối 9.1.3 Năng lượng liên kết hạt nhân Năng lượng liên kết hạt nhân lượng liên kết nuclon lại với để tạo thành hạt nhân ∆E = (m0 − m)c2 (9.3) gọi lượng liên kết Chú ý: Năng lượng liên kết hạt nhân lượng toả dạng động hạt nhân lượng tia γ Ngược lại, muốn phá hạt nhân có khối lượng m thành nuclơn có tổng khối lượng m0 > m ta phải tốn lượng ∆E = (m0 − m)c2 để thắng lực hạt nhân Năng lượng liên kết riêng: Là lượng liên kết tính cho nuclơn: ε= ∆E A (9.4) Hạt nhân có lượng liên kết riêng lớn, bền vững Chú ý: 1u = 931, 5M eV /c2 ThS Trần AnhTrung 82 Luyện thi đại học Lý thuyết Vật Lý 12 9.2 9.2.1 Trường THPT - Phong Điền Phản ứng hạt nhân Năng lượng phản ứng hạt nhân Phản ứng hạt nhân Phản ứng hạt nhân tương tác hai hạt nhân dẫn điến biến đổi chúng thành hạt khác Thí dụ: Hai hạt nhân A B tương tác với biến thành hạt nhân C D Phương trình phảng ứng viết sau: A+B →C +D (9.5) Trong số hạt có hạt đơn giản hạt nhân (hạt sơ cấp nuclơn, êlectron,phơtơn ) Trong tự nhiên, thí dụ khí quyền bị bắn phá tia vũ trụ luôn xảy phản ứng hạt nhân 9.2.2 Các định luật bảo toàn a Bảo toàn số nuclơn (số khối A): Prơtơn biến thành nơtron ngược lại, số nuclôn vế trái vế phải phương trình (9.5) Bảo tồn số nuclơn bảo tồn số khối A A1 + A2 = A3 + A4 (9.6) b Bảo tồn điện tích: Các hạt nhân phản ứng tương tác với nhau, không tương tác với vật khác nên hợp thành hệ kín, lập điện Ta biết điện tích hệ kín khơng đổi, nghĩa tổng đại số điện tích số Tổng điện tích hạt vế trái vế phải phương trình (9.5) Z1 + Z2 = Z3 + Z4 (9.7) c Bảo toàn lượng bảo toàn động lượng hệ hạt tham gia phản ứng: Khi nghiên cứu giới vĩ mô, tức vật lớn so với phân tử, nguyên tử (thí dụ vật mà mắt ta trông thấy được) ta thấy lượng, động lượng hệ kín bảo tồn Vật lí hạt nhân tới kết luận hai định luật bảo toàn giới vi mơ, nghĩa hệ kín gồm nguyên tử, hạt nhân v.v 9.2.3 Độ hụt khối phản ứng hạt nhân Năng lượng phản ứng hạt nhân a Độ hụt khối phản ứng hạt nhân Là hiệu khối lượng hạt nhân trước sau phản ứng: ∆m = m0 − m ThS Trần AnhTrung 83 (9.8) Luyện thi đại học Lý thuyết Vật Lý 12 Trường THPT - Phong Điền b Phản ứng hạt nhân tỏa thu lượng • Giả sử M < M0 Hệ ban đầu có lượng nghỉ E0 = M0 c2 , vế sau có lượng nghỉ E = M c2 Năng lượng toàn phần bảo toàn, phản ứng phải toả lượng ∆E = (M0 − M )c2 , dạng động hạt Cvà D, phôtôn γ M < M0 hạt sinh có độ hụt khối lớn hạt ban đầu, nghĩa bền vững Một phản ứng hạt sinh có tổng khối lượng bé hạt ban đầu, nghĩa bền vững hơn, phản ứng toả lượng ∆E = (m0 − m)c2 (9.9) • Trái lại, M > M0 , E > E0 phản ứng khơng thể tự xảy mà phải cung cấp cho hạt A B lượng W , dạng động A chẳng hạn (bắn A vào B) W lớn ∆E = E − E0 , hạt sinh có động Wđ W = ∆E + Wđ (9.10) Vậy phản ứng hạt nhân sinh hạt có tổng khối lượng lớn hạt ban đầu (kém bền vững) phản ứng thu lượng 9.3 9.3.1 Sự phóng xạ Định luật phóng xạ Đồng vị phóng xạ Ứng dụng đồng vị phóng xạ Sự phóng xạ a Định nghĩa: Phóng xạ tượng hạt nhân tự động phóng xạ gọi tia phóng xạ biến đổi thành hạt nhân khác b Bản chất tính chất tia phóng xạ: Tia phóng xạ khơng nhìn thấy có tác dụng lí hóa làm iơn hố mơi trường, làm đen kính ảnh, gây phản ứng hoá học v.v Cho tia phóng xạ qua điện trưởng hai tụ điện, ta xác định chất tia phóng xạ chất phóng xạ khác phóng Có loại tia phóng xạ • Tia α: Thực chất tia phóng xạ α hạt nhân nguyên tử 42 He Có tính chất: + bị lệch phía âm tụ điện ( mang điện tích +2e) + Hạt α phóng từ hạt nhân với vận tốc khoảng 107 m/s + Nó làm iơn hố môi trường dần lượng + Tia α tối đa 8cm khơng khí không xuyên qua thuỷ tinh mỏng ThS Trần AnhTrung 84 Luyện thi đại học Lý thuyết Vật Lý 12 Trường THPT - Phong Điền • Tia β:Có hai loại: Loại phổ biến gồm hạt β − , êlectron, nên tia β − bị lệch phái dương tụ điện lệch nhiều so với tia α , khối lượng êlectrôn nhỏ nhiều so với hạt α Đồng vị 14 C cacbon phóng xạ, phát xạ tia − β Một loại tia bêta khác gồm hạt β + , gọi êlectron dương hay pơzitron có khối lượng với êlectron lại mang điện tích nguyên tố + dương Đồng vị 11 C cacbon phóng xạ phát tia β + Các hạt β phóng với vận tốc lớn, gần vận tốc ánh sáng + Tia β làm iơn hố mơi trường yếu so với tia α, nên tia β có tầm bay dài hơn, tới hàng trăm mét khơng khí • Tia γ: Kí hiệu γ, sóng điện từ có bước sóng ngắn (dưới 0, 01mm), hạt phơtơn có lượng cao, khơng bị lệch điện trường có khả đâm xun lớn, qua lớp chì đầy hàng dm nguy hiểm cho người Các tia phóng xạ có lượng (động hạt, lượng sóng điện từ) nên phóng xạ toả lượng, phần lượng biến thành nhiệt làm nóng bình đựng chất phóng xạ 9.3.2 Định luật phóng xạ Hiện tượng phóng xạ nguyên nhân bên hạt nhân gây hồn tồn khơng phụ thuộc vào tác động ngồi Dù ngun tử phóng xạ có nằm hợp chất khác nhau, dù có bắt chất phóng xạ chịu áp suất hay nhiệt độ khác không bị chút ảnh hưởng mà phân rã, tức phóng tia phóng xạ, biến đổi thành chất khác theo định luật sau đây, gọi định luật phóng xạ a Định luật: Mỗi chất phóng xạ đặc trưng thời gian T gọi chu kì bán rã, sau chu kì 12 số nguyên tử chất biến đổi thành chất khác b Công thức: Gọi N0 số nguyên tử ban đầu, số ngun tử cịn lại sau thời gian phóng xạ N , ta có: t N0 N= k với: k = (9.11) T Hay: N = N0 e−λt (9.12) Trong đó: ln 0, 693 = số phân rã (9.13) T T Chú ý: Gọi m0 m khối lượng hạt nhân trước sau phóng xạ, ta có: λ= m= ThS Trần AnhTrung m0 2k với: k = 85 t T (9.14) Luyện thi đại học Lý thuyết Vật Lý 12 Trường THPT - Phong Điền Hay: (9.15) m = m0 e−λt 9.3.3 Độ phóng xạ a Định nghĩa: Độ phóng xạ H lượng chất phóng xạ đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu, đo số phân rã giây b Biểu thức: H=− hay: dN = λN0 e−λt = λN dt H = H0 e−λt với: H0 = λN0 (9.16) (9.17) Đơn vị: phân rã/ giây; Chú ý: phân rã/ giây = 1Bq; 1Ci = 3, 7.1010 Bq 9.3.4 Các quy tắc dịch chuyển a Phóng xạ α:α ≡42 He Phương trình phóng xạ: A ZX →42 He +A−4 Z−2 X ′ (9.18) Kết luận:so với hạt nhân mẹ hạt nhân vị trí lùi bảng tuần hồn có số khối nhỏ đơn vị b Phóng xạ β − : β − ≡0−1 e Phương trình phóng xạ: ′ A A (9.19) Z X →−1 e +Z+1 X Vậy hạt nhân vị trí tiến so với hạt nhân mẹ có số khối Nghiên cứu phóng xạ β − Bitmut người ta thấy phương trình phản ứng (9.19) lượng khơng bảo tồn Tin tưởng vào đắn định luật bảo toàn lượng giới vi mô, năm 1933 nhà bác học Thuy sĩ Paoli nêu lên giả thiết phóng xạ β − cịn phát hạt nữa, gọi nơtrinơ, kí hiệu ν Hai mươi năm sau, thực nghiệm xác nhận giả thiết Hạt nơtrinoo khơng mang điện, có khối lượng khơng (hoặc nhỏ) chuyển động với vận tốc ánh sáng, nên không tương tác với vật chất khó phát Thực chất phóng xạ β − hạt nhân nơtron biến thành prôtôn cộng với êlectron nơtrino: n → p + e− + ν (9.20) c Phóng xạ β + : β + ≡0+1 e ThS Trần AnhTrung 86 Luyện thi đại học Lý thuyết Vật Lý 12 Trường THPT - Phong Điền Phương trình phóng xạ: A ZX →01 e +A Z−1 X ′ (9.21) Vậy hạt nhân vị trí lùi so với hạt nhân mẹ có số khối Thực chất phóng xạ β − hạt nhân prôtôn biến thành nơtron cộng với pozitron nơtrino: p → n + e+ + ν (9.22) d Phóng xạ gamma: Hạt nhân sinh trạng thái kích thích chuyển từ mức lượng E2 xuống mức lượng E1 , đồng thời phóng phơtơn có tần số f xác định hệ thức: E2 − E1 = f h Vậy phóng xạ γ phóng xạ kèm theo phóng xạ α β, khơng có biến đổi hạt nhân phóng xạ γ Hạt nhân có mức lượng xác định, giống mức lượng êlectron nghiên cứu trước đây, khoảng cách mức lượng hạt nhân lớn hàng triệu lần, nên phôtôn γ hạt nhân phóng có nănglượng lớn (tần số f cao (bước sóng ngắn)) 9.3.5 Ứng dụng đồng vị phóng xạ Các đồng vị phóng xạ tự nhiên nhân tạo có nhiều ứng dụng khoa học đời sống Chất coban 60 27 Co phát tra tia γ có khả xuyên sâu lớn nên dùng để tìm khuyết tật chi tiết máy (phương pháp tương tự dùng tia X để chụp ảnh phận thể), bảo quản thực phẩm (vì tia g diệt vi khuẩn), chữa bệnh ung thư v.v Muốn theo dõi di chuyển chất lân cây, người ta cho lân P32 vào phân lân thường P31 Về mặt sinh lí thực vật hai đồng vị hồn tồn tương đương có vỏ điện tử giống nhau, đồng vị P32 chất phóng xạ β − nên ta dễ dàng theo dõi di chuyển nó, chất lân nói chung Đó phương pháp nguyên tử đánh dấu dùng rộng rãi khoa học Khảo cổ học có phương pháp xác để định tuổi di vật gốc sinh vật, phương pháp dùng bon 14 Cacbon có đồng vị: C12 (phổ biến nhất) C13 bền, C14 chất phóng xạ β − C11 chất phóng xạ β + C14 tạo khí thâm nhập vào vật Trái Đất Nó có chu kì bán rã 5600 năm Sự phân rã cân với tạo ra, nên từ hàng vạn năm mật độ C14 khí khơng đổi: Cứ 1012 ngun tử cacbon có ngun tử C14 Một thực vật cịn sống, cịn q trình diệp lục hố cịn giữ tỉ lệ thành phần chứa cacbon Nhưng thực vật chết, khơng trao đổi với khơng khí nữa, C14 phân rã mà khơng bù lại nên tỉ lệ giảm, sau 5600 năm nửa, dộ phóng xạ H giảm tương ứng Đo độ phóng xạ tính thời gian trôi qua từ ThS Trần AnhTrung 87 Luyện thi đại học Lý thuyết Vật Lý 12 Trường THPT - Phong Điền chết Động vật ăn thực vật nên tỉ lệ C14 thể giảm sau chết Vì định tuổi mẩu xương động vật tìm di phương pháp 9.4 9.4.1 Phản ứng phân hạch Phản ứng dây chuyền Sơ lượt lò phản ứng nhà máy phát điện hạt nhân Phản ứng phân hạch Sự phân hạch thành hai hạt Nơtrôn chậm, (dưới 0, 1eV ), tượng hạt nhân (loại nặng) hấp thụ nơtrôn chậm vỡ nhân trung bình có động tương đương với động trung bình chuyển động nhiệt dễ bị hấp thụ nơtrôn nhanh 235 92 U ′ ′ A A +10 n →236 92 U →Z X +Z ′ X + k0 n + 200M eV (9.23) X X hạt nhân trung bình, có số khối từ 80 đến 160 Phản ứng sinh k = (trung bình 2, 5) nơtrơn, toả lượng khoảng 200M eV dạng động hạt ′ 9.4.2 Phản ứng dây chuyền Một phần số nơtrơn sinh bị mát nhiều ngun nhân (thốt ngồi khối urani, bị hấp thụ hạt nhân khác ) sau phân hạch, cịn lại trung bình s nơtrơn, mà s > 1, s nơtrơn đập vào hạt nhân U 235 khác, lại gây s phân hạch, sinh s2 nơtrôn s3 , s4 nơtrôn Số phân hạch tăng nhanh thời gian ngắn: Ta có phản ứng hạt nhân dây chuyền; s gọi hệ số nhân nơtrôn Mỗi phân hạch toả lượng 200M eV = 3, 2.10−11 J gam U 235 chứa tới 2, 5.1021 hạt nhân, nên phân hạch cho lượng lớn, 8.1010 J tương đương 22000kW h Năng lượng phân hạch gọi khơng xác lượng nguyên tử Với s > hệ thống gọi vượt hạn: ta khơng khống chế phản ứng dây chuyền, lượng tỏa có sức tàn phá dội Trường hợp sử dụng để chế tạo bom nguyên tử Nếu s = hệ thống gọi tới hạn: phản ứng dây chuyền tiếp diễn, không tăng vọt, lượng toả khơng đổi kiểm sốt Đó chế độ hoạt động lò phản ứng hạt nhân nhà máy điện nguyên tử Nếu s < hệ thống gọi hạn: phản ứng dây chuyền không xảy Số nơtrơn bị ngồi (tỉ lệ với diện tích mặt ngồi khối urani), so với số nơtrơn sinh (tỉ lệ với thể tích khối) nhỏ khối lượng urani lớn Khối ThS Trần AnhTrung 88 Luyện thi đại học Lý thuyết Vật Lý 12 Trường THPT - Phong Điền lượng phải đạt tới giá trị tối thiểu, gọi khối lượng tới hạn mh có s ≥ Quả bom nguyên tử mà máy bay Mĩ ném xuống thành phố Hirôsima Nhật năm 1945 chứa U 235 nguyên chất có mh = 50kg Lúc đầu, urani chia lầmhi khối cách nhau, khối có khối lượng bé mh nên không nổ Làm chập hai khối lại khối lượng urani vượt mh bom nổ 9.4.3 Sơ lượt lò phản ứng nhà máy phát điện hạt nhân Bộ phận nhà máy lị phản ứng hạt nhân, phản ứng phân hạch dây chuyền khống chế mức tới hạn Lị có nhiên liệu hạt nhân (A) thường làm hợp kim chứa urani làm giàu Những đặt chất làm chậm (B) (nước nặng D2 O, tham chì, berili); nơtrơn phát phân hạch nơtrôn nhanh, chúng va chạm vào hạt nhân chất làm chậm, dần động trở thành nơtrôn chậm, dễ bị urani hấp thụ Lị phản ứng cịn có thành điều chỉnh (C) làm chất hấp thụ nơtrôn (mà không phân hạch) Bo, cadimi Khi hạ thấp hệ số nhân nơtrơn s giảm, nâng lên cao s tăng Khi lị hoạt động điều chỉnh tự động giữ độ cao cho s = Phản ứng phân hạch toả lượng dạng động mảnh hạt nhân hạt khác, động chuyển thành nhiệt lò Nhiệt đượcmang chất tải nhiệt, thường chất lỏng chạy qua lị sau nóng lên cung cấp nhiệt cho lò sinh D Hơi nước làm chạy tua bin phát điện giống nhà máy nhiệt điện thông thường Tuy giống nhà máy nhiệt điện khâu sử dụng nhiệt thu được, nhà máy điện nguêyn tử có thiết kế khác nhiều, phải có biện pháp bảo đảm an toàn thành thép, tường bêtơng, để chặn tia phóng xạ nguy hiểm cho người, có thiết bị riêng để ngăn khơngcho lị phản ứng trở thành vượt hạn Nhiều nhà máy điện nguyên tử xây dựng nước công nghiệp cung cấp lượng điện đáng kể: 35% tổng điện sản xuất hàng năm Pháp, Thuỵ Điển, Phần Lan 30% Nhật, 12% Mĩ, 6% Liên Xô cũ Tuy nhiên cố xảy nhà máy điện nguyên tử Trécnôbưn (Ucraina) buộc số nước cân nhắc lại việc xây dựng nhà máy điện ngun tử Nước ta có lị phản ứng hạt nhân nhỏ Đà Lạt, dùng để nghiên cứu khoa học sản xuất đồng vị phóng xạ (cơng suất 500kW , có 89 nhiên liệu hợp kim chứa urani làm giàu tời 36%U 235 Lò phản ứng hạt nhân đặt tàu thuỷ, tàu ngầm; cần lần nạp nhiên liệu tàu hoạt động liên tục vài năm Người ta nghiên cứu giảm khối lượng lị để đặt máy bay ThS Trần AnhTrung 89 Luyện thi đại học Lý thuyết Vật Lý 12 9.5 Trường THPT - Phong Điền Phản ứng nhiệt hạch a Định nghãi: Loại phản ứng hạt nhân thứ hai toả lượng kết hợp hai hạt nhân nhẹ thành hạt nhân nặng Thí dụ phản ứng kết hợp đồng vị nặng hiđrô đơteri 21 H (hoặc D) triti 31 H (hoặc T ) 1H 1H +21 H →32 He +10 n + 3, 25M eV +31 H →42 He +10 n + 17, 6M eV (9.24) Tuy phản ứng kết hợp toả lượng bé phản ứng phân hạch, tính theo khối lượng nhiên liệu phản ứng kết hợp toả lượng nhiều b Điều kiện để phản ứng xảy ra: Tuy nhiên phản ứng kết hợp khó xảy hạt nhân tích điện dương đẩy Người ta tính phải nâng nhiệt độ hiđrô lên tới khoảng 50-100 triệu độ hạt nhân có động đủ lớn để thắng lực Culông tiến gần đến mức mà lực hạt nhân tác dụng kết hợp chúng lại Chính phản ứng kết hợp xảy nhiệt độ cao nên gọi phản ứng nhiệt hạch Từ lâu người ta tìm hiểu nguồn gốc lượng mặt Trời Mặt Trời liên tục phát lượng lớn không gian, công suất xạ lên tời 3, 8.1026 W Đến người ta cho phản ứng nhiệt hạch nguồn gốc lượng Mặt Trời, lòng Mặt Trời tồn nhiệt độ cao, cho phép phản ứng xẩy Cả chu trình kéo dài hàng trục triệu năm phản ứng liên tục xảy ra, chu trình cung cấp phần lượng cho Mặt Trời (bên cạnh chu trình khác) Mặt trời lượng xạ theo hệ thức Anhxtanh, khối lượng liên tục giảm Nhưng khối lượng mặt Trời lớn nên giảm đáng kể sau hàng triệu năm Con người thực phản ứng nhiệt hạch dạng khơng kiểm sốt được, nổ bom khinh khí (khinh khí tên cổ hiđrro, phải gọi bom nhiệt hạch) Bom chứa hỗn hợp đơtêri triti, bom nguyên tử để làm kíp Mới đầu bom nguyên tử nổ, sinh nhiệt độ hàng trăm triệu độ, tiếp phản ứng nhiệt hạch xảy ra, cộng thêm lượng vào lượng phân hạch, nên bom khinh khí có sức tàm phá ghê gớm (tương đương vài chục trục chất nổ thông thường TNT) Một mục tiêu quan trọng vật lí học thực phản ứng nhiệt hạch dạng kiểm soát được, nghĩa xảy với lượng nhiên liệu nhỏ, toả lượng hạn chế sử dụng vào mục đích hồ bình Nếu thực nhân loại khơng cịn lo thiếu nguồn lượng nhiên liệu nhiệt hạch vơ tận: nước thường sơng ngịi, đại dương có lẫn 0, 015% nước nặng D2 O từ lấy đơtêri Triti thu từ chất liti 63 Li Về mặt sinh thái phản ThS Trần AnhTrung 90 Luyện thi đại học Lý thuyết Vật Lý 12 Trường THPT - Phong Điền ứng nhiệt hạch ′′ sạch′′ phản ứng phân hạch, có xạ cặn bã phóng xạ làm nhiễm mơi trường ThS Trần AnhTrung 91 Luyện thi đại học Lý thuyết Vật Lý 12 Trường THPT - Phong Điền Chương 10 TỪ VÔ CÙNG LỚN ĐẾN VÔ CÙNG BÉ 10.1 Các hạt sơ cấp 10.1.1 Hạt sơ cấp gì? Hạt sơ cấp hạt có khối lượng kích thước nhỏ Ví dụ: electron, proton, notron, mezon 10.1.2 Các đặc trưng hạt sơ cấp a Khối lượng nghỉ m0 : Mỗi hạt sơ cấp có đặc trưng khối lượng nghỉ m0 tương ứng với lượng nghỉ E0 E0 = m0 c2 (10.1) Ví dụ: electron có khối lượng nghỉ m0 = 9, 1.10−31 kg; proton có khối lượng nghỉ b Điện tích: Hạt sơ cấp có điện tích Q = +1 ( tính theo đơn vị e = 1, 6.10−19 C ) Q = −1 Q = ( hạt trung hòa) Q gọi số lượng tử điện tích, biểu thị tính gián đoạn độ lớn điện tích hạt c Spin: Spin đặc trưng lượng tử tương tự momen động lượng h ) Chẳn hạn: electron, proton, notron có spin s = ( tính theo đơn vị = 2π Nhưng photon có spin 1; pion có spin d Momen riêng: Momen từ riêng đặc trưng lượng tử từ tính e Thời gian sống trung bình T : Trong số hạt sơ cấp, số hạt không biến thành hạt khác gọi hạt bền ( proton, electron, photon, notrino ) Còn tất hạt khác hạt không bền phân rã thành hạt khác Trừ notron có thời gian sống dài, cở 932s, cịn hạt khơng bền khác có thời gian sống ngắn, cỡ từ 10−24 s đến 10−6 s ThS Trần AnhTrung 92 Luyện thi đại học Lý thuyết Vật Lý 12 10.1.3 Trường THPT - Phong Điền Phản hạt Phần lớn hạt sơ cấp tạo thành cặp, cặp gồm hạt có khối lượng nghỉ m0 spin s nhau, chúng có điện tích Q độ lớn trái dấu, gọi hạt phản hạt Ví dụ: electron, pozitron có khối lượng nghỉ me spin 21 , có điện tích tương ứng +1 −1 Trong trình tương tác hạt sơ cấp, xảy tượng hủy cặp ′′ hạt + phản hạt ′′ thành hạt khác, lúc sinh cặp ′′ hạt + phản hạt ′′ Ví dụ: e+ + e+ → γ + γ γ + γ → e+ + e− 10.1.4 Phân loại hạt sơ cấp Người ta thường xếp hạt sơ cấp biết thành loại sau theo khối lượng nghỉ tăng dần + photon ( lượng tử ánh sáng ): có khối lượng nghỉ m = + Lepton gồm hạt nhẹ electron, myon (µ+ , µ− ), hạt tau (τ + , τ − ), notron (νe , νµ , ντ ) + Mezon gồm hạt có khối lượng trung bình khoảng từ 200 ÷ 900me , gồm hai nhóm: mezon π (π + , π , π − ) mezon K (K + , K − ) + Barion gồm hạt có khối lượng lớn khối lượng proton Có hai nhóm Barion: nhóm nuclon (p, n) hyperon (Λ, Σ, Ξ), ngồi cịn có hyperon hạt Ω− Tập hợp mezon barion có tên chung hadron 10.1.5 Tương tác hạt sơ cấp a Tương tác hấp dẫn: Đó tương tác hạt vật chất có khối lượng lớn So với tương tác khác, cường độ của tương tác hấp dẫn nhỏ b Tương tác điện từ: Đó tương tác hạt mang điện, vật có ma sát Cơ chế tương tác điện từ trao đổi photon cá hạt mang điện Bán kính tác dụng xem vô hạn Tương tác điện từ lớn tương tác hấp dẫn cỡ 1038 lần c Tương tác yếu: Đó tương tác chịu trách nhiệm phân rã β Tương tác yếu có bán kính cỡ 10−18 m có cường độ nhỏ tương tác điện từ 1011 lần d Tương tác mạnh: ThS Trần AnhTrung 93 Luyện thi đại học Lý thuyết Vật Lý 12 Trường THPT - Phong Điền Đó tương tác hadron, tương tác nuclon hạt nhân, tạo nên lực hạt nhân, tương tác dẫn đến sinh hạt hadron trình va chạm hadron Tương tac mạnh lớn tương tác điện từ khoảng 100 lần có bán kính tác dụng cỡ 10−15 m 10.1.6 Hạt quac ( quak) a Định nghĩa: Tất hadron cấu tạo từ hạt nhỏ gọi quac b Phân loại: Có loại (u, d, s, c, b, t) Cùng với hạt quac cịn có phản hạt quac với điện tích có dấu ngược lại Các hạt quac có điện tích ± 3e ; ± 2e Chưa quan sát hạt quac tự c Các baryon: Là tổ hợp ba quac Ví dụ proton tạo nên từ quac (u, u, d) 10.2 Mặt trời hệ mặt trời 10.2.1 Hệ mặt trời a Hệ Mặt Trời bao gồm: + Mặt Trời trung tâm Hệ ( thiên thể nóng sáng ) + hành tinh lớn: đa số hành tinh có vệ tinh chuyển động Chẳn hạn Trái Đất có Mặt Trăng làm vệ tinh chuyển động Tính từ tâm Mặt Trời ra, theo thứ tự hành tinh: Thủy tinh; Kim tinh; Trái Đất; Hỏa tinh; Mộc tinh; Thổ tinh; Thiên tinh; Hải tinh; Diêm tinh Để đo khoảng cách từ hành tinh đến Mặt Trời người ta dùng đơn vị thiên văn ( kí hiệu đvtv) Một đơn vị thiên văn khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời: 1đvtv = 150triệukm b Điều đáng ý tất hành tinh chuyển động quanh Mặt Trời theo chiều ( chiều thuận) gần mặt phẳng Mặt Trời hành tinh tự quay quanh quanh theo chiều, trừ Kim tinh 10.2.2 Mặt Trời a.Mặt trời có cấu tạo gồm hai phần, là: quang cầu khí Mặt Trời Quang cầu: Là đĩa sáng trịn với bán kính góc 16 phút Khối lượng riêng trung bình 1400kg/m3 Căn vào định luật xạ nhiệt người ta tính nhiệt độ quang cầu vào cở 6000K Khí Mặt Trời: Là phần bao xung quanh quang cầu, có cấu tạo chủ yếu Hiđro Heli Khí Mặt Trời có hai phần: + Sắc cầu: phần gần quang cầu, có độ dày 104 km nhiệt độ 4500K ThS Trần AnhTrung 94 Luyện thi đại học Lý thuyết Vật Lý 12 Trường THPT - Phong Điền + Nhật hoa: phần sắc cầu, vật chất bị ion hóa mạnh (plaxma), nhiệt độ triệu độ, khơng có hình dạng xác định b Năng lượng Mặt Trời Mặt Trời liên tục xạ lượng xung quanh Lượng lượng Mặt Trời truyền vng góc tới đơn vị diện tích cách đơn vị thiên văn người ta gọi số Mặt Trời H ( Kết qủa đo H = 1360W/m2 ) 10.2.3 Trái Đất 10.2.4 Mặt Trăng- vệ tinh Trái Đất 10.3 Các Thiên hà 10.3.1 Các 10.3.2 Thiên hà ThS Trần AnhTrung 95 Luyện thi đại học ... được: δ = d2 − d1 = k+ λ (3 .12) Vậy: tập hợp điểm M dao động với biên độ cực tiểu họ đường cong Hypebol, nhận hai điểm S1 S2 làm hai tiêu điểm xen kẻ với họ đường cong cực đại c Định nghĩa giao... thi đại học Lý thuyết Vật Lý 12 Trường THPT - Phong Điền Các đặc trưng sinh lý âm: độ cao, âm sắc độ to âm; Các đặc trưng vật lý: tần số, cường độ âm biên độ âm a Độ cao âm: Những âm có tần số... gọi dòng điện cao Quãng đường truyền tải dài hiệu điện phải cao Khi gần tới nơi tiêu thụ, trạm biến trung gian hạ dòng điện xuống − 35kV Tới nơi tiêu thụ, dòng điện hạ xuống 110V, 127 V, 220V ,